CN115609915A - 3d打印机的光强调节方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请是关于一种3D打印机的光强调节方法及装置。该方法包括拍摄3D打印机的屏幕显示的初始光强透过图像，获得对应的拍摄图像；根据拍摄图像，生成对应的灰度图像；调节灰度图像的对应像素的灰度值，生成对应的光强调节图像；其中，光强调节图像用于与待打印的切片图像结合，以生成切片调节图像。本申请的方法，可以使3D打印机的屏上光强均匀分布于液态光固化树脂，从而使每一层切片图像对应的液态光固化树脂可以固化为尺寸精度一致的固态结构，最终打印获得符合设计尺寸精度的产品。

Description

3D打印机的光强调节方法及装置

技术领域

本申请涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种3D打印机的光强调节方法及装置。

背景技术

相关技术中，LCD(Liquid Crystal Display，液晶屏)光固化3D打印机是利用LCD液晶屏成像原理，在微型计算机及显示屏驱动电路的驱动下，由计算机程序提供图像信号，在屏幕上出现透光区域和非透光区域。透光区域的形状轮廓一般与待打印产品的每层切片图像的形状轮廓一致。在打印时，树脂池盛放液态的光固化树脂于屏幕上方。在紫外或近紫外的光源的照射下，透光区域对应的液态光固化树脂受到曝光而固化，非透光区域对应的液态光固化树脂未受到光照仍保持液态。通过按照切片图像的形状轮廓逐层固化对应的透光区域的液态光固化树脂，最终获得成型的产品。

然而，由于LCD光固化3D打印机的光源具有自身发光不均、屏幕的透光率不均等因素，导致同一时刻照射到液态树脂上的光强不一致，使得同一层切片对应的液态光固化树脂在曝光固化后的尺寸精度不一致。液态光固化树脂经过逐层固化叠加后，最终成型后的产品的实际模型尺寸精度与设计尺寸精度存在偏差，影响打印品质。

发明内容

为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种3D打印机的光强调节方法及装置，该3D打印机的光强调节方法及装置，能够使3D打印机的光强均匀分布于液态树脂，使同一层切片图像对应的液态光固化树脂固化后的尺寸精度一致，继而获得符合设计尺寸的产品。

本申请第一方面提供一种3D打印机的光强调节方法，其包括：

拍摄3D打印机的屏幕显示的初始光强透过图像，获得对应的拍摄图像；

根据所述拍摄图像，生成对应的灰度图像；

调节所述灰度图像的对应像素的灰度值，生成对应的光强调节图像；其中，所述光强调节图像用于与待打印的切片图像结合，以生成切片调节图像。

在其中一个实施例中，所述根据所述拍摄图像，生成对应的灰度图像之前，还包括：

几何校正所述拍摄图像，以使所述拍摄图像中的对应所述屏幕透光区域的图像尺寸与所述屏幕的界面尺寸对应；

去除所述拍摄图像中的对应所述屏幕透光区域以外的图像。

在其中一个实施例中，所述拍摄3D打印机的屏幕显示的初始光强透过图像之前，还包括：

依序在所述3D打印机的屏幕铺设树脂池底膜和显示膜。

在其中一个实施例中，所述调节所述灰度图像的对应像素的灰度值，生成对应的光强调节图像，包括：

预先根据灰度值与所述屏幕的光透过率的对应关系，确定灰度调节算法；

根据所述灰度调节算法，基于降低高亮区域的透过率的原则，调节所述灰度图像的对应像素的灰度值，生成对应的所述光强调节图像。

在其中一个实施例中，所述根据所述灰度调节算法，调节所述灰度图像的对应像素的灰度值，生成对应的所述光强调节图像，包括：

提取所述灰度图像中的像素的灰度值；

根据所述灰度图像中的像素的灰度值，确定灰度参考值；

分别将所述像素的灰度值与所述灰度参考值进行比较；

根据所述灰度调节算法调节对应的所述像素的灰度值，生成对应的所述光强调节图像。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

将所述光强调节图在所述3D打印机的所述屏幕进行显示，确定对应的光强均匀度；

如果所述光强均匀度不符合预设均匀度，调整所述灰度调节算法。

在其中一个实施例中，所述根据所述拍摄图像，生成对应的灰度图像之后，还包括：

去除所述灰度图像中的噪点、异常图斑或不符合预设灰度值阈值的像素中的至少一项。

在其中一个实施例中，采用灰度值为255的图像作为所述初始光强透过图像。

在其中一个实施例中，所述根据所述拍摄图像，生成对应的灰度图像，包括：

根据所述拍摄图像中的对所述3D打印机的光源敏感的颜色通道生成对应的所述灰度图像。

本申请第二方面提供一种3D打印机的光强调节装置，其包括：

拍摄模块，用于拍摄3D打印机的屏幕显示的初始光强透过图像，获得对应的拍摄图像；

灰度转换模块，用于根据所述拍摄图像，生成对应的灰度图像；

灰度调整模块，用于调节所述灰度图像的对应像素的灰度值，生成对应的光强调节图像；其中，所述光强调节图用于与待打印的切片图像结合，以生成切片调节图像。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请的3D打印机的光强调节方法，通过拍摄3D打印机的屏幕显示的初始光强透过图像，并根据拍摄图像生成对应的灰度图像，再对灰度图像的对应像素进行灰度值调整，最终将调整灰度值后的灰度图像作为光强调节图像，将光强调节图像与待打印的切片图像进行合成，形成切片调节图像。通过切片调节图像代替原本的切片图像进行3D打印，可以使3D打印机的光源的光强均匀作用于液态光固化树脂，从而使每一层切片图像对应的液态光固化树脂可以固化为尺寸精度一致的固态结构，最终打印获得符合设计尺寸精度的产品。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是本申请一实施例示出的3D打印机的光强调节方法的流程示意图；

图2是本申请另一实施例示出的3D打印机的光强调节方法的流程示意图；

图3是本申请另一实施例示出的3D打印机的光强调节方法的流程示意图；

图4是本申请的未调整灰度值前的灰度图像的结构示意图；

图5是本申请的光强调节图的结构示意图；

图6是本申请的切片图像的结构示意图；

图7是图5的切片图像和图6的光强调节图合成的切片调节图像的结构示意图；

图8是本申请一实施例示出的3D打印机的光强调节装置的模块示意图；

图9是本申请另一实施例示出的3D打印机的光强调节装置的模块示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的实施方式。虽然附图中显示了本申请的实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

相关技术中，LCD光固化3D打印机本身具有光源发光不均、屏幕的透光率不均等因素，导致同一时刻照射到液态树脂上的光强不一致，使得同一层切片图像对应的液态光固化树脂在曝光固化后的尺寸精度不一致。液态光固化树脂经过逐层固化叠加后，最终成型后的产品的实际模型尺寸与设计尺寸精度存在偏差，影响打印品质。

针对上述问题，本申请实施例提供一种3D打印机的光强调节方法及装置，能够使3D打印机的光强均匀分布于液态树脂，使同一层切片图像对应的液态光固化树脂固化后的尺寸精度一致，继而获得符合设计尺寸精度的产品。

以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。

参见图1，本申请一实施例提供一种3D打印机的光强调节方法，其包括：

步骤S110，拍摄3D打印机的屏幕显示的初始光强透过图像，获得对应的拍摄图像。

在一实施例中，3D打印机包括屏幕和光源。在一实施例中，屏幕可以为LCD屏幕，光源可以是LED光源或其他光源。针对LCD屏幕的特性，当光源照射屏幕，屏幕显示初始光强透过图像。为了准确获取未进行光强调节之前的光源的光强分布情况，在一实施例中，采用每一像素的灰度值为255的图像作为初始光强透过图像。也就是说，在拍摄时，屏幕的显示界面整体均为透光区域，使光源的光线全面照射于屏幕，屏幕显示初始光强透过图像，初始光强透过图像占据整个屏幕的显示界面。采用使显示界面全面透光的初始光强透过图像进行显示，再对屏幕进行拍摄，从而可以获得反应屏幕整个界面的光强的拍摄图像。相关技术中，图像的像素值量化后用一个字节(8b)来表示。如把有黑-灰-白连续变化的灰度值量化为256个灰度级，灰度值的范围为0～255，表示亮度从深到浅，对应图像中的颜色为从黑到白。当图像中的每一像素的灰度值均为0时，该图像为全黑图像；当图像中的每一像素的灰度值均为255时，该图像为全白图像。灰度图像包含了黑白之间的所有的灰度色调，每个像素的灰度值都是介于黑色和白色之间的256种的一种。在一实施例中，采用每一像素的灰度值为255的图像作为初始光强透过图像。这样的设计，当屏幕进行显示并对应拍摄后，可以准确获取未调节前的光源透过屏幕后的光强分布，从而便于针对性地进行光强调节。

在其中一个实施例中，可以通过图像采集单元对屏幕显示的初始光强透过图像进行拍摄，获得对应的拍摄图像。在其中一个实施例中，图像采集单元包括相机，包括但不限于单反相机、微单相机、数码相机、平板电脑、手机、摄像机、监控设备、工业CCD相机或黑白相机等。

步骤S120，根据拍摄图像，生成对应的灰度图像。

通过拍摄屏幕显示的初始光强透过图像，再根据相关技术将拍摄图像生成对应的灰度图像。可以理解，根据图像采集单元的相机的不同，拍摄图像可以是彩色图像或黑白图像。在一实施例中，根据拍摄图像中的对3D打印机的光源敏感的颜色通道生成对应的灰度图像。

相关技术中，一幅图像一般是由红色、绿色、蓝色三个通道组成的。在其中一个实施例中，可以将红色、绿色、蓝色三个通道的颜色以灰度显示，从而生成对应的灰度图像。在其中一个实施例中，可以使用红色、绿色、蓝色其中任意一个或两个更敏感的颜色通道的颜色以灰度显示，生成对应的灰度图像。可以理解，在多个颜色中，其中相对更敏感的颜色通道会跟随光强变化而变化，相对不敏感的颜色通道在高亮区和暗区的颜色均不变，即不敏感的颜色无法用于验证光强，则该颜色不需要显示成灰度。本申请中，根据拍摄图像中的对3D打印机的光源敏感的颜色通道生成对应的灰度图像，从而确保生成的灰度图像可以准确根据光源的光强作出反应。

步骤S130，调节灰度图像的对应像素的灰度值，生成对应的光强调节图；其中，光强调节图像用于与待打印的切片图像结合，以生成切片调节图像。

可以理解，由于光源的光线透出屏幕后的光强(即屏上光强)不均匀，当拍摄图像转化为灰度图像后，灰度图像中的每一像素的灰度值受到光源的光强影响。当光强分布不均匀时使每一像素各自具有对应的灰度值。也就是说，有些灰度值数值较大，有些灰度值数值较小。灰度值较大的像素代表对应的位置的光强更大，灰度值较小的像素代表对应的位置的光强更小。

为了获得均匀的屏上光强，调节灰度图像对应像素的灰度值。例如，将光强较大的像素的灰度值调小，从而降低光线的光透过率，继而降低光强；和/或将光强较小的像素的灰度值调大，从而提高光线的光透过率，继而增大光强。通过改变对应的像素的灰度值，从而改变对应的像素所在位置的光线的光透过率，继而达到均匀各像素对应位置的屏上光强的效果。

进一步地，相关技术中，3D打印技术是通过多层叠加生长原理来制造产品。根据产品的结构，在打印前对产品进行切片分解，每层产品结构对应的切片图像可能相同或不同。相关技术中，切片图像包括对应屏幕透光区域的全白区域和对应屏幕非透光区域的全黑区域。全白区域的形状尺寸与产品对应的层剖面的形状尺寸相同，除去全白图像的剩余部分即为全黑区域。一般全白图像的每一像素的灰度为255，从而便于更好地透光。全黑图像的每一像素的灰度为0，从而呈黑色，继而避免透光。为了使透光区域对应液态光固化树脂受到的光强均匀，在一实施例中，将光强调节图像与切片图像的每一像素根据屏幕的显示界面逐一对应，使切片图像中的全白区域的像素的灰度值根据光强调节图像中对应像素的灰度值的进行调节，形成切片调节图像。在一实施例中，将光强调节图像与待打印的切片图像进行合成，使切片图像中的全白区域的像素的灰度值与光强调节图像中对应位置的像素的灰度值相同，从而使全白区域中的每一像素分别具有各自对应的灰度值，各像素通过调节灰度值以应对光源发光不均、屏幕的光透光率不均等问题，从而使透光区域对应位置的液态光固化树脂所受到的光强达到均匀的效果。

在其中一个实施例中，在全黑图像中的像素的灰度值可以维持不变，即光强调节图像与切片图像合成形成的切片调节图像中仍保留原切片图像中的全黑区域。可以理解，在采用调节过灰度值的切片调节图像进行3D打印，切片调节图像的透光区域的屏上光强均匀，使得打印后的产品的同一层尺寸精度得以提高。

可以理解，由于灰度图像是基于屏幕显示的对应全部界面均为透光区域的初始光强透过图像获得，因此，对灰度图像的灰度值调节，即为对整个屏幕显示的每一像素所对应的位置进行光强调节。故而，当光强调节图像在与切片图像结合时，可以满足任何形状尺寸的透光区域的光强调节。

综上，本申请的3D打印机的光强调节方法，通过拍摄3D打印机的屏幕显示的初始光强透过图像，并根据拍摄图像生成对应的灰度图像，再对灰度图像的对应像素进行灰度值调整，最终将调整灰度值后的灰度图像作为光强调节图，将光强调节图与待打印的切片图像进行合成，形成切片调节图像。通过切片调节图像代替原本的切片图像进行3D打印，可以使3D打印机的光源的光强均匀作用于液态光固化树脂，从而使每一层切片图像对应的液态光固化树脂可以固化为尺寸精度一致的固态结构，最终打印获得符合设计尺寸精度的产品。

为了进一步说明，参见图2和图3，本申请一实施例还提供一种本申请的3D打印机的光强调节方法，其包括：

步骤S210，依序在3D打印机的屏幕铺设树脂池底膜和显示膜。

在一实施例中，在3D打印机的屏幕的背离光源的一侧铺设树脂池底膜和显示膜。相关技术中，3D打印机的树脂池用于盛装液态光固化树脂。为了便于透光以实现光固化树脂，树脂池的底部为专用的膜布，该膜布即形成树脂池底膜。在打印时，光源发出的光线透过屏幕的透光区域，并进一步穿透树脂池底膜，再对树脂池内的液态光固化树脂进行固化。本申请的实施例中，为了模拟液态光固化树脂在固化时的接收的实际光强，通过铺设树脂池底膜，有助于提高调节过程的准确性。在其中一个实施例中，树脂池底膜可以是FTP(氟化乙烯丙烯共聚物)膜、PET聚酯膜等。

进一步地，在屏幕上先铺设树脂池底膜后，再叠加铺设显示膜于树脂池底膜上。显示膜用于显示屏幕呈现的初始光强透过图像，以便图像采集单元拍摄采集初始光强透过图像，同时避免图像采集单元透过显示膜拍摄到屏幕下的物体，使获得的拍摄图像的内容更精准，避免拍摄图像出现无关内容。进一步地，显示膜一般为双模或单面磨砂哑光的膜布，从而可以散射光线，便于图像采集单元在不同角度都可以进行拍摄。与此同时，显示膜的光线透过率较低，从而可以集中呈现初始光强透过图像，更好地体现透出屏幕的光强，有助于提高光强调节的准确度。在一实施例中，显示膜的尺寸大于树脂池底膜和屏幕，从而可以确保完全覆盖树脂池底膜和屏幕。

步骤S220，拍摄3D打印机的屏幕显示的初始光强透过图像，获得对应的拍摄图像。

在一实施例中，设定3D打印机的功率，打开3D打印机的光源，在屏幕显示初始光强透过图像。可以理解，光源在不同的功率所发出的光强不同。功率越大，光强越大。再通过图像采集单元拍摄采集屏幕显示的初始光强透过图像，获得对应的拍摄图像。在其中一个实施例中，可以拍摄不同功率的光源所对应的初始光强透过图像，从而获得不同的光强下所对应的拍摄图像，继而可以参照后续步骤调节不同功率的光源所对应的屏上光强，屏上光强即为光线透出屏幕和树脂池底膜后的光强。需要了解的是，光源和屏幕作为硬件设施，不便进行调节，本申请的光强均匀思路是针对屏上光强进行调节。可以理解，屏上光强即直接作用于液态光固化树脂的光强，通过调节屏上光强，可以直接影响液态光固化树脂的固化后的尺寸精度。

在其中一个实施例中，初始光强透过图像为每一像素的灰度值为全白的图像。具体地，可以采用全部像素的灰度值为255的图像作为初始光强透过图像，从而便于后续清晰地辨识后续的灰度图像的灰度值，继而获取LCD屏幕在全透光的情况下的屏上光强的分布。

在其中一个实施例中，可以采用任意类型的相机作为图像采集单元，以拍摄采集屏幕显示的初始光强透过图像。为了获得最佳拍摄角度，图像采集单元可以在屏幕的正上方的中心位置进行拍摄；当然，也可以在其他偏离屏幕正中的位置进行拍摄。在一实施例中，图像采集单元的光轴与屏幕所在平面的夹角可以是45°～90°，这样的设置，使图像采集单元的光轴保持在可拍摄的范围内，避免获得的拍摄图像无法准确体现屏上光强。

为了使拍摄图像更准确地体现屏幕的全部透光区域，在其中一个实施例中，几何校正拍摄图像，以使拍摄图像中的对应屏幕透光区域的图像尺寸与屏幕的界面尺寸对应；去除拍摄图像中的对应屏幕透光区域以外的图像。可以理解，在图像采集单元进行拍摄时，可能会将屏幕以外的物体拍摄入镜，形成干扰。因此，先通过校正，使拍摄图像中的对应屏幕透光区域的图像尺寸与屏幕的界面尺寸对应，再进一步截图去除拍摄图像中的无关的图像，即去除拍摄图像中的对应屏幕透光区域以外的图像，从而使最终的拍摄图像只保留与屏幕透光区域对应的图像，继而便于后续针对性对透出的屏上光强进行相关处理。进一步地，为了克服因图像采集单元的相机镜头导致的拍摄图像畸变，可以根据所使用的相机的相关参数对拍摄图像进行纠偏校正，使拍摄图像中更加贴近屏幕透光区域的形状。

进一步地，为了获得尺寸精度更高的拍摄图像，在一实施例中，在拍摄前，对相机进行标定和畸变校正，从而获得尺寸精度更高的拍摄图像。在一实施例中，在拍摄前，还可以依据当前环境光及屏幕的屏上光强，设置相机的光圈、快门、ISO参数，从而获得能够正确反映屏上光强的图像，避免因过度曝光而导致的后续生成的灰度图像的灰度值不准确，从而有助于提高光强调节的准确性。在其中一个实施例中，在拍摄前，依据相机的感光参数，对相机边缘区域进行曝光补偿设置，实现拍摄图像的中心区域与边缘区域曝光的一致性，从而便于准确调节屏幕的中心区域与边缘区域的屏上光强，提高屏上光强的整体的均匀度。

步骤S230，根据拍摄图像，生成对应的灰度图像。

进一步地，参见图4，将几何校正及去除无关图像后的拍摄图像进行转化，生成对应的灰度图像。进一步地，在一实施例中，根据拍摄图像中的对3D打印机的光源敏感的颜色通道生成对应的灰度图像。

进一步地，为了便于更准确地调节屏上光强，在一实施例中，去除灰度图像中的噪点、异常图斑或不符合预设灰度值阈值的像素中的至少一项。可以理解，噪点、异常图斑或不符合预设灰度值阈值的像素等均属于与光强调节无关的像素，属于无效元素，无效元素的存在反而影响光强均匀度的调节，应当去除。

由于相机或环境的原因，灰度图像上存在异常高亮或异常灰暗的噪点，在一实施例中，去除灰度图像中的噪点，以便于更精准地调节屏上光强。其中，去除噪点采用的算法不限于中值滤波、平均法、高斯滤波法、连通法等。

进一步地，由于屏幕的表面、树脂池底膜或显示膜上可能存在杂物，导致灰度图像的局部位置的灰度值过亮或过暗，形成异常图斑。在一实施例中，采用相关过滤算法去除灰度图像中的异常图斑，从而无需将异常斑块对应的像素的灰度值纳入计算，提高后续步骤的光强均匀度的计算准确率。

进一步地，在其中一个实施例中，去除灰度图像中的灰度值不符合预设灰度值阈值的像素。即通过设定预设灰度值阈值，排除个别灰度值过大或过小的异常像素，从而无需将异常像素对应的灰度值纳入计算，减少干扰，以提高后续步骤的光强均匀度的计算准确率。

进一步地，为了提高屏上光强调节的准确度，在其中一个实施例中，去除灰度图像中对应屏幕透光区域边缘的像素。屏幕的外周边缘存在暗区，相应地，灰度图像的边缘的对应位置的灰度值较小。由于在实际地3D打印中，较少利用屏幕的边缘位置形成透光区域，故去除灰度图像外周边缘的像素，从而无需将对应暗区位置的像素的灰度值纳入光强调节，以提高屏上光强的均匀调节准确率。

步骤S240，预先根据灰度值与屏幕的光透过率的对应关系，确定灰度调节算法；根据灰度调节算法，调节灰度图像的对应像素的灰度值，生成对应的光强调节图像。

可以理解，灰度图像采用像素的灰度值展现了LCD屏幕的屏上光强的分布情况，其中，灰度值越大，代表该像素对应位置的光强越高，否则反之。为了实现屏上光强的一致性，使用降低高光强位置的屏幕的光透过率的调节策略。

在一实施例中，预先根据灰度值与屏幕的光透过率的对应关系，确定灰度调节算法。屏幕上显示的像素采用不同的灰度值时，该像素具有对应的光透过率。当像素的灰度值为0，代表光透过率为0％，此时光强最小；像素的灰度值为255，代表光透过率为100％，此时光强最大。即不同的灰度值对应不同的光透过率，从而相应产生对应的光强，继而可以获得灰度值与光强的换算关系，从而确定灰度调节算法。通过调节灰度值以改变光透过率，从而调节屏上光强。

进一步地，在一实施例中，根据灰度调节算法，调节灰度图像的对应像素的灰度值，生成对应的光强调节图。例如，根据灰度调节算法建立灰度图像的灰度值与屏上光强的换算模型。每一像素的灰度值调整相互独立。针对光强较高的像素，采用降低光透过率的方式进行调节，继而降低灰度图像对应像素的灰度值。针对光强较低的像素，采用提高光透过率的方式进行调节，继而提高灰度图像对应像素的灰度值。这样的设计，基于降低高亮区域的光强的原则和屏幕灰度值与光透过率的关系，使屏上光强趋于一致性，继而实现均匀屏上光强的效果。

为了提高灰度值的调节效率，在一实施例中，提取灰度图像中的像素的灰度值；根据灰度图像中的像素的灰度值，确定灰度参考值；分别将像素的灰度值与灰度参考值进行比较；根据灰度调节算法调节对应的像素的灰度值，生成对应的光强调节图像。

可以理解，灰度图像的各像素的灰度值是否需要调节，需要将每一像素的灰度值与灰度参考值进行比较来确定。在一实施例中，比较灰度图像中的每一像素的灰度值，确定其中最小的灰度值作为灰度参考值。也就是说，直接在各像素的灰度值中选取灰度参考值，以灰度图像自身为参照物，减少不必要的像素的灰度值的调节，便于提高调节效率。当确定最小灰度值为灰度参考值后，其它大于该灰度参考值的像素，代表该屏幕的对应位置具有更高的光透过率，即更高的光强。通过调整较高的光透过率所在位置的像素的灰度值，以此来降低对应的光透过率，使各像素的光透过率保持一致，从而实现屏上光强的一致性。

进一步地，由于光源的初始光强和透过屏幕后的屏上光强并不一致，可以理解，相关技术中，3D打印机的光源的光强一般设定在一定区间范围内，即光源的光强一般不是单一的数值，通过调整功率可以使光源释放不同大小的光强。在其中一个实施例中，预先设定3D打印机的最小光强，确保3D打印机的光源在采用最小光强照射时也能实现光固化效果。当设定3D打印机的最小光强后，在最小光强的照射下，采用灰度图像的最小灰度值作为灰度参考值。通过预先设定3D打印机的最小光强，一方面确保液态树脂可以光固化；另一方面，当按照最小灰度值作为灰度参考值调节对应像素的灰度值时，可以确保调整后的屏上光强能使液态光固化树脂实现光固化。

步骤S250，将光强调节图像在3D打印机的屏幕进行显示，确定对应的光强均匀度；如果光强均匀度不符合预设均匀度，调整灰度调节算法。

可以理解，经过步骤S240对灰度图像的对应像素的灰度值进行调整后，对应像素的光透过率发生改变，光强对应发生调节改变，从而获得光强调节图。为了确认光强调节图是否实现屏上光强的均匀调节，将光强调节图像替换初始光强透过图像，采用与步骤S220相同的光源，在屏幕进行显示。在一实施例中，可以采用光强计测量当前屏上光强的光强均匀度。将测量的数值与预设均匀度进行比较，如果符合预设均匀度，则表示该光强调节图像完成光强调节；否则反之，需要重新对灰度图像的灰度值进行调节，获得新的光强调节图像，即循环执行步骤S240和步骤S250，直至获得符合预设均匀度的光强调节图像。在一实施例中，可以采用迭代算法，若调整后的光强调节图像的光强均匀度符合预设均匀度，则结束灰度值调整，否则反之。进一步地，通过调整灰度调节算法，从而改变灰度值的调节方式，以便获得符合预设均匀度的光强调节图像。

为了提高调节效率，在其他实施例中，步骤S240可以确定多个不同的灰度调节算法，从而根据不同的灰度调节算法对同一灰度图像分别进行灰度值的调节，获得多个对应的光强调节图像。将多个光强调节图像分别执行步骤S250，即分别在屏幕进行显示以测试对应的光强均匀度，将其中光强均匀度最高(即调节后的屏上光强最均匀)的图像作为最终确定的光强调节图像。

步骤S260，将符合预设均匀度的光强调节图像与待打印的切片图像进行合成，形成切片调节图像。

可以理解，在采购新的3D打印机，或3D打印机更换新的光源或屏幕后，在实际进行3D打印产品前，根据上述步骤获得符合预设均匀度的光强调节图像。采用光强调节图像与每一层待打印的切片图像进行合成，获得对应的切片调节图像；再采用切片调节图像代替切片图像进行3D打印。

可以理解，切片图像与光强调节图像的形状和尺寸一致，从而使二者在合成时，可以相互重叠对应。参照图5至图7，切片图像包括对应屏幕透光区域的全白区域和对应屏幕非透光区域的全黑区域。当光强调节图像与切片图像合成后，光强调节图像中的对应屏幕透光区域的灰度值替换了切片图像中的对应位置的全白区域中的灰度，从而使切片调节图像中的透光区域可以均匀屏幕透出的光强，以使液态光固化树脂可以固化均匀，提高打印尺寸精度。也就是说，采用切片调节图像代替原本的切片图像进行产品的打印，从而使打印的产品的每一层结构受到的光强一致，则每层结构的尺寸精度一致，最终呈现的产品的整体尺寸精度一致，提高打印质量。

与前述3D打印机的光强调节方法实施例相对应，参见图8，一实施例中，本申请还提供一种3D打印机的光强调节装置，其包括：

拍摄模块810，用于拍摄3D打印机的屏幕显示的初始光强透过图像，获得对应的拍摄图像。

灰度转换模块820，用于根据拍摄的拍摄图像，生成对应的灰度图像。

灰度调整模块830，用于调节灰度图像的对应像素的灰度值，生成对应的光强调节图像；其中，光强调节图像用于与待打印的切片图像结合，以生成切片调节图像。

进一步地，在一实施例中，通过拍摄模块810采集拍摄3D打印机的屏幕显示的初始光强透过图像，将得到的拍摄图像通过灰度转换模块820生成对应的灰度图像。其中，初始光强透过图像可以为全部像素的灰度值为255的图像，即全白图像。通过灰度调整模块830根据预先设定的灰度调节算法，调节灰度图像的对应像素的灰度值，生成对应的光强调节图像。

进一步地，一并参见图8和图9，本申请的3D打印机的光强调节装置还包括光强均匀度验证模块840，用于将光强调节图像在3D打印机的屏幕进行显示，确定对应的光强均匀度；如果光强均匀度不符合预设均匀度，调整灰度调节算法。灰度调整模块830则根据调整后的灰度调节算法更新灰度图像的对应像素的灰度值，获得符合预设均匀度的光强调节图像。

进一步地，本申请的3D打印机的光强调节装置还包括切片调节模块850，用于将符合预设均匀度的光强调节图像与待打印的切片图像结合，以生成切片调节图像。当3D打印机在打印产品时，则采用切片调节图像代替原来的切片图像进行产品打印，使树脂池中的液态光固化树脂受到的屏上光强一致，从而获得符合设计尺寸精度的产品。

综上，本申请的3D打印机的光强调节装置，通过拍摄模块810拍摄3D打印机的屏幕显示的初始光强透过图像，并通过灰度转换模块820根据拍摄图像生成对应的灰度图像，再由灰度调整模块830调节灰度图像的对应像素的灰度值，生成对应的光强调节图像，以光强调节图像与待打印的切片图像进行合成，形成切片调节图像。通过切片调节图像代替原本的切片图像进行3D打印，可以使3D打印机的光强均匀分布于液态光固化树脂，从而使每一层切片图像对应的液态光固化树脂可以固化为尺寸精度一致的固态结构，最终打印获得符合设计尺寸精度的产品。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不再做详细阐述说明。

此外，根据本申请的方法还可以实现为一种计算机程序或计算机程序产品，该计算机程序或计算机程序产品包括用于执行本申请的上述方法中部分或全部步骤的计算机程序代码指令。

或者，本申请还可以实施为一种非暂时性机器可读存储介质(或计算机可读存储介质、或机器可读存储介质)，其上存储有可执行代码(或计算机程序、或计算机指令代码)，当可执行代码(或计算机程序、或计算机指令代码)被电子设备(或电子设备、服务器等)的处理器执行时，使处理器执行根据本申请的上述方法的各个步骤的部分或全部。

上文中已经参考附图详细描述了本申请的方案。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。另外，可以理解，本申请实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减，本申请实施例装置中的模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种3D打印机的光强调节方法，其特征在于：

拍摄3D打印机的屏幕显示的初始光强透过图像，获得对应的拍摄图像；

根据所述拍摄图像，生成对应的灰度图像；

调节所述灰度图像的对应像素的灰度值，生成对应的光强调节图像；其中，所述光强调节图像用于与待打印的切片图像结合，以生成切片调节图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述拍摄图像，生成对应的灰度图像之前，还包括：

几何校正所述拍摄图像，以使所述拍摄图像中的对应所述屏幕透光区域的图像尺寸与所述屏幕的界面尺寸对应；

去除所述拍摄图像中的对应所述屏幕透光区域以外的图像。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拍摄3D打印机的屏幕显示的初始光强透过图像之前，还包括：

依序在所述3D打印机的屏幕铺设树脂池底膜和显示膜。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节所述灰度图像的对应像素的灰度值，生成对应的光强调节图像，包括：

预先根据灰度值与所述屏幕的光透过率的对应关系，确定灰度调节算法；

根据所述灰度调节算法，调节所述灰度图像的对应像素的灰度值，生成对应的所述光强调节图像。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述灰度调节算法，调节所述灰度图像的对应像素的灰度值，生成对应的所述光强调节图像，包括：

提取所述灰度图像中的像素的灰度值；

根据所述灰度图像中的像素的灰度值，确定灰度参考值；

分别将所述像素的灰度值与所述灰度参考值进行比较；

根据所述灰度调节算法调节对应的所述像素的灰度值，生成对应的所述光强调节图像。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述光强调节图像在所述3D打印机的所述屏幕进行显示，确定对应的光强均匀度；

如果所述光强均匀度不符合预设均匀度，调整所述灰度调节算法。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述拍摄图像，生成对应的灰度图像之后，还包括：

去除所述灰度图像中的噪点、异常图斑或不符合预设灰度值阈值的像素中的至少一项。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用灰度值为255的图像作为所述初始光强透过图像。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述拍摄图像，生成对应的灰度图像，包括：

根据所述拍摄图像中的对所述3D打印机的光源敏感的颜色通道生成对应的所述灰度图像。

10.一种3D打印机的光强调节装置，其特征在于，包括：

拍摄模块，用于拍摄3D打印机的屏幕显示的初始光强透过图像，获得对应的拍摄图像；

灰度转换模块，用于根据所述拍摄图像，生成对应的灰度图像；

灰度调整模块，用于调节所述灰度图像的对应像素的灰度值，生成对应的光强调节图像；其中，所述光强调节图像用于与待打印的切片图像结合，以生成切片调节图像。

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