CN118215572A - 用于具有多图像投影的增材制造系统的校准系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了用于具有多个图像投影的增材制造系统的校准系统和方法的技术。在一些实施方案中，一种校准光反应性3D打印系统(PRPS)的两个或更多个图像投影仪的方法包括：从两个或更多个图像投影仪中的每一者投影子图像；使用校准系统的光传感器来测量来自图像投影仪的光；接收来自光传感器的信号；处理来自光传感器的信息；以及基于所述处理的信息改变子图像的参数。在一些情况下，PRPS包括包含光传感器的校准装置。在一些情况下，可以使用包括光传感器的模块化校准装置来校准PRPS，其中模块化校准装置可以联接至PRPS、调平并调整高度，然后可以执行校准例程。

Description

用于具有多图像投影的增材制造系统的校准系统和方法

相关申请

本申请是2022年5月3日提交的且标题为“用于增材制造的多图像投影系统和方法”的第17/661,856号美国非临时专利申请的部分继续申请；并要求2021年7月29日提交的且标题为“用于具有多图像投影的增材制造系统的校准系统和方法”的第63/203,752号美国临时专利申请的优先权，出于所有目的，所有这些申请均通过引用并入本文。

第17/661,856号美国非临时专利申请是2021年3月29日提交的第17/301,204号美国非临时专利申请的延续，第17/301,204号美国非临时专利申请是2020年7月24日提交并作为第11,014,301号美国专利发布的第16/938,298号美国专利申请的延续，第16/938,298号美国专利申请是2019年3月29日提交并作为第10,780,640号美国专利发布的第16/370,337号美国专利申请的延续，第16/370,337号美国专利申请要求2018年7月30日提交的且标题为“用于增材制造的多图像投影系统”的第62/711,719号美国临时专利申请以及2018年9月20日提交的且标题为“用于增材制造的多图像投影系统”的第62/734,003号美国临时专利申请的优先权，出于所有目的，这些申请通过引用并入本文。

背景技术

立体光刻(SLA)3D打印通常采用点激光或围绕2D平面移动的激光来光栅化层的轮廓和填充。代替SLA，常规3D打印系统通常使用数字光处理(DLP)或类似的成像，以便以提高的速度一次曝光整个层。然而，利用DLP的常规增材制造系统所产生的一个问题是，随着层尺寸增大，像素尺寸成比例地增大。结果是最终零件的分辨率降低，这将对零件精度和表面光洁度产生负面影响。这还具有降低投射能量密度的负面影响，其进一步减慢了打印过程，因为每层需要更长的曝光时间。因此，当DLP系统用于更大的层尺寸时，减少了全层曝光相对于常规方法所实现的理论优点。

发明内容

本公开提供了用于具有多个图像投影的增材制造系统的校准系统和方法的技术。在一些实施方案中，一种校准光反应性3D打印系统(PRPS)的两个或更多个图像投影仪的方法包括：从所述两个或更多个图像投影仪中的每一者投影子图像以在所述PRPS的构建区域中形成子图像阵列，其中所述两个或更多个图像投影仪由图像显示子系统控制；定位具有光传感器的校准装置，使得所述光传感器与所述子图像中的一者或多者的位置对齐；使用所述光传感器测量来自所述两个或更多个图像投影仪中的一个图像投影仪的光；使用所述图像显示子系统接收来自所述光传感器的信号；使用所述图像显示子系统处理来自所述光传感器的信息；以及将信号从所述图像显示子系统发送至所述两个或更多个图像投影仪中的所述图像投影仪，以基于所述处理的信息来改变所述子图像阵列中的子图像的参数。

在一些实施方案中，一种光反应性3D打印系统(PRPS)包括：包括构建区域的树脂桶；两个或更多个图像投影仪，每个图像投影仪将子图像投影到所述构建区域上；以及校准装置，其包括光传感器，所述光传感器被配置为测量来自所述两个或更多个图像投影仪的光，其中所述光传感器与所述子图像中的一者或多者的位置对齐；以及图像显示子系统，其与所述校准装置和所述两个或更多个图像投影仪通信。

在一些实施方案中，一种校准光反应性3D打印系统(PRPS)的两个或更多个图像投影仪的方法包括：将模块化校准装置联接至所述PRPS；调平所述模块化校准装置；调整所述模块化校准装置的光传感器的高度；使用所述模块化校准装置的所述光传感器执行校准例程，以调整由所述两个或更多个图像投影仪中的一个图像投影仪投影的子图像的参数。

在一些实施方案中，一种用于校准光反应性3D打印系统(PRPS)的模块化校准系统包括：光传感器，其联接至光传感器滑架，所述光传感器滑架在第一横向方向上移动所述光传感器；滑架组件，其在第二横向方向上移动所述光传感器和所述光传感器滑架，其中所述第二横向方向大致垂直于所述第一横向方向；两个或更多个调平马达，其使所述滑架组件、所述光传感器和所述光传感器滑架在第三方向上移动，其中所述第三方向是大致垂直于所述第一横向方向和所述第二横向方向的高度，使得所述校准装置的水平度和所述光传感器的所述高度均能够使用所述两个或更多个调平马达来调整；以及控制器，其电耦合至所述PRPS，其中所述控制器被配置为接收来自所述光传感器的信号，将信息从所述光传感器发送至所述PRPS，并控制所述滑架组件、所述光传感器滑架和所述调平马达。

附图说明

图1A至图1D是根据一些实施方案的光反应性3D打印系统(PRPS)的透视图的简化示意图。

图1E是根据一些实施方案的具有四个图像投影仪和具有四个子图像的合成图像的PRPS的透视图的简化示意图。

图1F示出了根据一些实施方案的具有两个图像投影系统的PRPS的透视图的三个简化示意图。

图1G是根据一些实施方案的具有四个图像投影系统的PRPS的一部分的透视图的简化示意图。

图2A是根据一些实施方案的用于调整在PRPS中投影的图像(或子图像)的数字滤波器堆的简化示意性示例。

图2B是根据一些实施方案的覆盖构建区域的合成图像的简化示意性示例，其中合成图像包含6个子图像。

图3是根据一些实施方案的扭曲校正的简化示意性示例，其中扭曲的投影图像已被校正。

图4A和图4B是根据一些实施方案的可以应用于图像的边缘融合滤波器的简化示意性示例。

图4C是根据一些实施方案的示出两个相邻重叠的子图像如何能够利用边缘融合滤波器来形成单个合成图像的简化示意性示例。

图4D是根据一些实施方案的其中可以在单个重叠区域内一起使用不同类型的边缘融合滤波器的简化示意性示例。

图5A至图5B是根据一些实施方案的示出可以在伽马校正滤波器中使用的伽马校正关系的一个示例的曲线图。

图6和图7是根据一些实施方案的使用硬件系统将多个投影照明系统同步在一起的PRPS的图像投影系统的电气示意图的简化示例。

图8A至图8D是根据一些实施方案的使用硬件系统将多个投影照明系统同步在一起的PRPS的图像投影系统的包括显示子系统的示意图在内的电气示意图的简化示例。

图9A和图9B是根据一些实施方案的由移动子图像组成的合成图像的简化示意图。

图10A至图10D是根据一些实施方案的移动光源或移动光学系统以形成由移动子图像组成的合成图像的简化示意图。

图10E是根据一些实施方案的具有移动光源的PRPS的侧视图的简化示意图。

图10F是根据一些实施方案的具有移动光源的PRPS的透视图的简化示意图。

图11至图13是根据一些实施方案的移动子图像的简化示意图。

图14是根据一些实施方案的描述伽马校正的方法的流程图。

图15A是示出根据一些实施方案的在应用任何伽马校正之前示例性树脂的每单位面积的能量(E')和像素强度(L)之间的关系的曲线图。

图15B是示出根据一些实施方案的在应用伽马校正之后示例性树脂的E'和L之间的关系的曲线图。

图16A至图16E示出了根据一些实施方案的具有多个图像投影仪(在这些示例中为六个投影仪)和具有一个或多个光传感器的校准装置的“自上而下”的PRPS的示例。

图17A示出了根据一些实施方案的当校准装置的传感器在跨两个相邻子图像之间的重叠区域的方向上扫描时检测到的UV光强度(或辐照度)与位置的关系的曲线图。

图17B示出了根据一些实施方案的在边缘融合校正之前和之后使用PRPS上的校准装置收集的UV光强度(或辐照度)与位置的关系的示例。

图18A至图18F描绘了根据一些实施方案的一些光传感器运动示例，可以执行这些光传感器运动示例来获取必要的数据来校准多图像平面的一个或多个属性(如本文所述)。

图19A至图19B示出了根据一些实施方案的在Z方向上移动的校准装置的示例。

图20示出了根据一些实施方案的由光传感器产生的UV强度(或辐照度)与位置(或时间)的关系的示例。

图21示出了根据一些实施方案的使用模块化校准装置的示例性校准过程的流程图。

图22A至图22H示出了根据一些实施方案的具有模块化校准装置的PRPS的示例。

图23示出了根据一些实施方案的二进制/格雷码搜索方法的连续列迭代和行迭代的简化示例。

图24A至图24B示出了根据一些实施方案的可用于校准PRPS的光传感器数据的示例。

图25A和图25B示出了根据一些实施方案的用于PRPS中的投影图像的校准装置的示例。

图26A是根据一些实施方案的用于使用校准装置调整投影图像的方法的流程图。

图26B是根据一些实施方案的用于使用校准装置调整投影图像的方法的流程图。

图26C是根据一些实施方案的用于使用模块化校准装置调整投影图像的方法的流程图。

图27A示出了根据一些实施方案的校准板、未校正视场(FOV)和预期FOV的示例。

图27B示出了根据一些实施方案的来自在图27A所示的示例的X方向上扫描的竖直线的光传感器数据的示例。

图28示出了根据一些实施方案的PRPS中的多波长图像的示例。

图29示出了根据一些实施方案的具有可用于在打印运行期间调整投影图像的校准装置的PRPS的示例。

图30示出了根据一些实施方案的具有两个图像投影仪并且面朝上(即，在正Z方向上)的“双宽”自下而上的PRPS的示例的前视图。

图31示出了根据一些实施方案的图30中的自下而上的PRPS的前视图，其中一些部件被暂时移除，并且插入了模块化校准装置的示例以校准PRPS。

图32示出了根据一些实施方案的图31的校准装置的俯视图。

定义

在本公开中，将使用以下术语。

树脂：一般指未固化状态的单体溶液。

树脂池：树脂盆中包含的树脂体积，可立即用于打印作业。

树脂盆：包含膜并保持树脂池的机械组件。

打印平台(即打印托盘)：附接到升降机的系统，在所述系统上，树脂固化并构建物理零件(即打印对象)。

升降机系统：将Z台连接到打印平台的零件系统。

Z台：为升降机系统提供运动的机电系统。

聚合物界面：树脂池和图像显示系统焦平面的物理边界。

膜：形成聚合物界面的透明介质，通常平行于XY平面定向。

构建区域：可由图像显示系统物理寻址的XY平面区域。

打印作业(即打印运行)：由3D打印的第一个命令启动的直到并包括最后一个命令的事件序列。

打印过程参数(PPP)：确定打印作业期间系统行为的输入变量。

打印过程：由打印过程参数管控的总体打印系统行为。

曝光：能量转移到聚合物界面期间的持续时间。

辐照度：入射到表面(例如聚合物界面)上的每单位面积的辐射功率。

像素：构建区域XY平面中可以直接操纵辐照度的最小细分。

光：具有紫外(UV)波长(例如，约100nm至约500nm)、可见波长(例如，约380nm至约780nm)和/或红外(IR)波长(例如，约780nm至约1mm)的电磁辐射。例如，具有UV波长的光在一些情况下可以被称为“UV光”。因此，如本文所使用的“光传感器”是能够检测具有UV、可见光和/或IR波长的电磁辐射的传感器。例如，能够检测具有UV波长的光的光传感器在一些情况下可以被称为“UV光传感器”。

具体实施方式

本公开描述了具有能够实现高分辨率和能量密度的大构建区域的增材制造系统和方法。在一些实施方案中，该系统和方法利用多个图像投影仪将合成图像投影到构建区域上，从而实现具有高像素密度(即，分辨率)和高能量密度的大照明区域。这样的系统和方法优于通过放大来自单个投影仪的图像来增加构建区域的常规系统(其降低了构建区域中的分辨率和投射能量密度)。

在一些实施方案中，增材制造系统是光反应性3D打印系统(PRPS)并且包括具有多个图像投影仪的图像投影系统。图像投影系统可以将合成图像投影到构建区域上。显示子系统可用于使用数字光处理(DLP)来控制图像投影系统。在一些实施方案中，图像投影系统包含多个图像投影仪，并且合成图像包含布置成阵列的多个子图像，其中图像投影仪中的每一者将子图像投影到构建区域的一部分上。

在一些实施方案中，显示子系统控制图像投影系统中的图像投影仪中的每一者来调整每个子图像的属性以及每个子图像在合成图像内的位置的对准。显示子系统可用来调整每个子图像的属性的数字滤波器的一些示例包括提供几何校正的扭曲校正滤波器、在一个或多个子图像边缘处具有边缘融合条的滤波器、将辐照度归一化的辐照度掩模滤波器和根据所用树脂的反应性来调整图像(或子图像)能量“伽马”调整掩模滤波器。使用应用于(或覆盖)到基本源文件(即，用于定义要由系统打印的零件的几何形状的指令的一部分)的滤波器而不是改变基本源文件本身是有利的，因为不同的滤波器可以在不同的情况下使用，或者定期更改，而无需改变基础源文件。例如，通过将不同的伽马校正滤波器(与每个不同的树脂相关联)应用于未改变的基础源文件，可以将相同的基础源文件与不同的树脂一起使用。另外，基本源文件可以是基于矢量的文件，其包括要打印的对象的期望物理尺寸，而滤波器可以是离散化文件(例如，以与图像投影系统内的像素对齐)。

在一些实施方案中，增材制造系统(即，PRPS)还包括含有多组光传感器的校准装置。校准装置中的每组光传感器可用于监测合成图像中的投影的子图像。然后可以使用来自校准装置中的多组光传感器的反馈来调整每个子图像的属性以及每个子图像在合成图像内的位置的对准。

要投影到构建区域上的预期图像可以称为理想的合成图像。与理想的合成图像相比，各种问题都可能导致合成图像失真。导致合成图像失真的问题的一些示例是机械装配和安装几何形状(例如，相对于构建区域具有不同角度的投影仪，这可能导致投影的子图像歪斜)、机械装配和安装不精确(例如，这可能会导致子图像未对准)、可能导致投影仪系统(例如，相对于LED、LED驱动电子器件和其他热源)未对准的热效应以及图像投影系统内投影仪之间的差异(例如，投影仪之间投影强度的变化)。此外，导致合成图像失真的多个问题可以共同作用，从而加剧图像失真。例如，可以满足组装的PRPS的每个零件(例如，图像投影系统内的零件)的机械对准公差，但是每个零件的轻微未对准可能叠加在一起并使图像显著失真。在一些实施方案中，使用数字滤波器来调整每个子图像的属性以及每个子图像在合成图像内的位置的对准，以匹配(或基本上匹配)理想的合成图像。这可能是有利的，因为与改进组装的PRPS的零件的机械对准公差以改进合成图像品质相比，调整子图像的属性以改进合成图像品质(如本文所述)可能更具成本效益。

一些常规大面积显示器(例如，标牌、投影的电影等)利用包含从多个图像投影仪投影的子图像阵列的合成图像，并且采用滤波器来调整合成图像内的子图像。然而，大面积显示器和增材制造系统的要求之间存在一些显著差异，导致每种应用中使用的图像投影系统存在显著差异。大面积显示器用于向人类观察者显示信息，人类观察者的眼睛对变化的敏感度远低于PRPS。PRPS使用光来引起树脂反应，而树脂的反应动力学与人眼的响应(和辨别力)有很大不同(并且对偏差的容忍度较低)。结果，常规大面积显示器中使用的系统和方法不能满足增材制造系统的所有要求。下面更详细地描述与大面积显示器相比具有显著差异的在增材制造系统中投影合成图像的图像投影系统。

图1A至图1D示出了根据一些实施方案的PRPS100的示例。图1A至图1D中所示的PRPS100包含底盘105、图像投影系统(即，“照明系统”)110、显示子系统(即，“图像显示系统”)115、树脂池120、聚合物界面125、树脂盆130、膜135、打印平台140、升降机系统145、升降机臂150、z台155和构建区域160。现在将描述图1A至图1D中所示的示例性PRPS100的操作。

底盘105是PRPS100部件中的一些(例如，升降机系统145)附接到其上的框架。在一些实施方案中，底盘105的一个或多个部分竖直定向，这限定了PRPS100部件中的一些(例如，升降机系统145)沿其移动的竖直方向(即，z方向)。打印平台140连接至升降机臂150，所述升降机臂可移动地连接至升降机系统145。升降机系统145使得打印平台140能够通过z台155的作用在z方向(如图1A所示)移动。打印平台140由此可以下降到树脂池120中以在打印期间支撑打印的零件并将其从树脂池120中提出。

照明系统110将第一图像穿过膜135投影到限制在树脂盆130内的树脂池120中。构建区域160是树脂曝光(例如，曝光于来自照明系统的紫外光)并交联以在打印平台140上形成第一固体聚合物层的区域。树脂材料的一些非限制性示例包括丙烯酸酯、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯、硅树脂、乙烯基树脂、其组合、或在曝光于光照时交联的其他光反应性树脂。不同的光反应性聚合物具有不同的固化时间。另外，不同的树脂配方(例如，光反应性聚合物与溶剂的不同浓度，或不同类型的溶剂)具有不同的固化时间。在一些实施方案中，与具有平均固化时间的光敏树脂相比，所述树脂具有相对短的固化时间。本文进一步讨论调整特定树脂的固化时间的方法(即“伽马”校正)。在一些实施方案中，树脂对约200nm至约500nm的光照的波长或对该范围之外的波长(例如，大于500nm，或500nm至1000nm)是光敏的。在一些实施方案中，树脂在固化后形成具有针对所制造的特定对象所期望的性质的固体，诸如期望的机械性质(例如，高断裂强度)、期望的光学性质(例如，在可见波长中的高光透射率)、或期望的化学性质(例如，暴露于水分时稳定)。在第一层曝光之后，打印平台140向上移动(即，如图1A所示的正z方向)，并且可以通过曝光从照明系统110投影的第二图案来形成第二层。然后可以重复这种“自下而上”的过程，直到打印整个对象，然后将完成的对象从树脂池120中提出。

在一些实施方案中，照明系统110发射不同波长范围(例如，从200nm至500nm、或从500nm至1000nm、或在其他波长范围内)内的辐射能(即，光照)。照明系统110可以使用能够投影图像的任何照明源。照明源的一些非限制性示例是发光二极管阵列、基于液晶的投影系统、液晶显示器(LCD)、硅基液晶(LCOS)显示器、基于汞蒸气灯的投影系统、数字光处理(DLP)投影仪、离散激光器和激光投影系统。

在一些实施方案中，本文描述的PRPS(例如，如图1A至图1D中的PRPS的元件110所示)的照明系统(即，图像投影系统)包含配置成阵列的多个图像投影仪。这对于以高分辨率的构建元件像素覆盖大的打印区域而不牺牲打印速度是有利的。图1E示出了包含四个图像投影仪170a-d的PRPS的简化示意性示例，所述图像投影仪被配置为投影四个子图像180a-d以在构建区域160上形成单个合成图像。图1E示出了其中照明系统是基于投影的系统的示例，然而，在其他实施方案中，照明系统可以是基于投影或非投影的系统，包括包含发光二极管阵列、基于液晶的投影系统、LCD、LCOS显示器、基于汞蒸气灯的投影系统、DLP投影仪、离散激光器和激光投影系统。

图1F示出了具有两个图像投影系统110a-b的PRPS的非限制性示例的三个透视示意图。图1F中所示的PRPS的其他部件类似于图1A至图1D中所示的那些部件，并且为了清楚起见，PRPS的一些部件没有在图1F的系统中示出。树脂盆130a和树脂盆内的构建区域(未示出)大约是图1A至图1D中所示的PRPS中的两倍大，这通过使用两个图像投影系统110a-b而不是一个来实现。

图1G示出了具有四个图像投影系统110c-f的PRPS的一部分的非限制性示例。在该示例中，四个图像投影系统布置成2x2阵列。在其他实施方案中，PRPS具有多个图像投影系统，所述多个图像投影系统被布置成N x M阵列，其中N是在阵列的一个方向上的图像投影系统的数量，并且M是在阵列的另一方向上的图像投影系统的数量，其中N和/或M可以是1至5、或1至10、或1至20、或1至100、或2、或5、或10、或20、或100。图1G示出了被配置为分别投影四个子图像190c-f以在构建区域160a上形成单个合成图像的四个图像投影系统110c-f。图1G还示出了该示例中子图像重叠。

本文描述的系统和方法可以最小化(或消除)PRPS中的合成图像内的每个投影的子图像的单元间的变化。由于单元间的差异，图像投影系统中的每个图像投影仪从几何和功率(辐射能)的角度来看都会创建独特的图像。树脂辐照度和反应性关系加剧了子图像之间的变化，这可能导致几何形状或功率的细微变化，从而对最终打印的零件产生很大影响。

在一些实施方案中，构建区域为100x100 mm²至1000x1000 mm²，或100x100 mm²至500x500 mm²，或100x1000 mm²至500x1000 mm²，或先前范围之间的正方形或矩形范围，或大于1000x1000 mm²。在一些实施方案中，从图像投影仪投影的子图像各自具有从50x50 mm²到200x200 mm²、或从50x50 mm²到150x150 mm²、或从50x100 mm²到100x200 mm²的面积，或从50x50 mm²至150x150 mm²，或192mm x 102.4mm，或134.4mm x 71.68mm。在一些实施方案中，每个子图像覆盖的区域大致为矩形、正方形、圆形、椭圆形或其他形状。在一些实施方案中，每个图像投影仪以5mW/cm²至50mW/cm²、或10mW/cm²至50mW/cm²、或5mW/cm²至20mW/cm²的最大或平均功率密度投射光。在一些实施方案中，每个像素或层的曝光时间为0.05s至3000s、或0.08s至1500s、或0.08s至500s、或0.05s至1500s。

图1A至图1D中示出的示例性PRPS100和图1E至图1G中示出的PRPS仅是非限制性示例，并且可以根据本文描述的一些实施方案对这些设计进行改变。例如，其他PRPS可以相对于图1A至图1G中所示的系统倒置。在这种“自上而下”的系统中，照明源位于树脂池上方，打印区域位于树脂池的上表面处，并且打印平台在树脂池内在每个打印层之间向下移动。本文描述的图像投影系统和方法适用于任何PRPS配置，包括倒置系统。在一些情况下，本文描述的系统和方法(例如，图像投影系统和/或校准装置的几何结构)可以改变以适应不同的PRPS几何结构，而不改变它们的基本操作。在其他示例中，PRPS可以包含比图1A至图1G中所示的图像投影仪更多或更少的图像投影仪。并且，如本文所述，在一些实施方案中，本公开的PRPS包含移动图像投影仪或移动光学系统。

图2A示出了根据一些实施方案的用于调整在PRPS(例如，图1A至图1D中的PRPS100)中投影的图像(或子图像)的数字滤波器200的堆叠的示例。将多个数字滤波器200的堆叠应用于图像以调整投影图像的不同属性和/或投影图像的位置的对准。在图2A所示的示例中，包含扭曲校正滤波器210、树脂反应性“伽马”调整掩模滤波器220、具有边缘融合条的滤波器230以及辐照度掩模滤波器240的数字滤波器200的堆叠被应用于投影图像。在一些实施方案中，将一个数字滤波器应用于图像。在其他实施方案中，将包含多于1个数字滤波器、1至5个数字滤波器、或1至10个数字滤波器的数字滤波器的堆叠应用于图像。在一些实施方案中，滤波器堆叠包含1个或多个给定类型的滤波器。例如，滤波器堆叠可以包含1个或多个扭曲校正滤波器、1个或多个树脂反应性“伽马”调整掩模滤波器、1个或多个具有边缘融合条的滤波器、和/或1个或多个辐照度掩模滤波器。图2A中所示的滤波器的示例性堆叠可用于校正具有基于投影或非投影的照明系统的PRPS中的子图像，所述照明系统包括包含发光二极管阵列、基于液晶的投影系统、LCD、LCOS显示器、基于汞蒸气灯的投影系统、DLP投影仪的照明系统、离散激光器和激光投影系统的照明系统。

在一些实施方案中，将多个数字滤波器(或多个数字滤波器的堆叠)应用于构成合成图像的多个子图像，并且每个子图像的属性和每个子图像在合成图像内的位置的对准都由数字滤波器的堆叠进行调整。图2B示出了覆盖构建区域260的合成图像250的示例，其中合成图像包含6个子图像265a-f。在该示例中，子图像265a-f在边缘处重叠，从而创建两个子图像重叠的第一组区域270和四个子图像重叠的第二组区域280。在该示例中，可以应用6组数字滤波器，对合成图像250中的每个子图像265a-f应用一组，以校正各个子图像中的失真并使子图像彼此对准。

可用于调整图像的数字滤波器类型的一个示例是扭曲校正滤波器210，其中滤波器对图像(或合成图像中的子图像)应用4点(或多于4点)扭曲校正，从而实现投影图像几何校正。例如，扭曲校正滤波器可用于校正由于投影仪光学器件或构建区域内的对准的变化而引起的投影图像的扭曲或歪斜。在合成图像包含多个子图像的实施方案中，扭曲校正滤波器可以用于校正每个子图像的扭曲，并且允许子图像彼此对准以形成合成图像。校正扭曲可以实现对合成图像内的子图像进行更准确的对准和其他校正。扭曲校正还可以使PRPS打印弯曲(或非平面或非2D)层(或切片)，这对于某些应用和零件类型非常有用。

图3示出了扭曲校正的示例，其中扭曲的投影图像已被校正(例如，以与构建区域内的区域对准)。图3示出了包含扭曲失真的未校正的投影仪视场(FOV)310和期望的投影仪FOV 320。图3还示出了使用扭曲校正滤波器进行校正之后的投影的FOV 330，其将校正后的投影仪FOV 330与期望的投影仪FOV 320对准。

可用于调整图像的数字滤波器类型的另一示例是边缘融合滤波器，其中每个图像(或合成图像中的子图像)在图像的一个或多个边缘(例如，图像的顶部边缘、左侧边缘、底部边缘和/或右侧边缘)上具有可编程融合条。边缘融合允许顶部边缘、左侧边缘、右侧边缘和/或底部边缘根据所选的融合函数淡出。在包含子图像阵列的合成图像中，边缘融合可以使相邻投影的子图像的周边的数据淡出，使得可以使相邻子图像之间的过渡变得不那么明显。例如，图2B中的合成图像250包含在区域270和280中彼此重叠的子图像265a-f阵列，并且边缘融合可以使得重叠区域270和280内的数据能够淡出，使得相邻子图像之间的过渡可以是变得不那么明显。在使用多个图像投影仪来投影合成图像的PRPS中，所投影的子图像之间不那么明显的过渡转化为打印对象的改进品质(例如，改进的打印对象表面粗糙度和/或结构完整性)。可以为每个图像调整融合距离和融合函数。融合函数的一些示例包括线性函数、S型函数和几何函数。

图4A和图4B示出了可应用于图像的边缘融合滤波器的一些非限制性示例。图4A示出了图像400的一个边缘包含融合条410的示例。使用融合函数来降低融合条410的区域内的图像的强度以产生图像405。例如，可以使用线性融合函数，其跨融合条410线性地减小像素的强度，使得像素的强度在融合条410内朝向图像的内部最高并且朝向图像的边缘最低。在一些实施方案中，边缘融合滤波器可以包含4个边缘融合条(即，一个在图像的顶部、一个在右侧、一个在左侧、并且一个在底部)。在一些实施方案中，边缘融合条将在图像的角处彼此重叠，并且导致图像的角的强度由于一个以上的边缘融合函数的相加效应而降低。例如，图2B中的合成图像250中的重叠区域270和280可以如上所述线性淡出，导致相邻子图像之间的强度变化比没有进行边缘融合校正的情况更不那么明显。

在一些实施方案中，基于合成图像内的相邻子图像之间的重叠距离来选择边缘融合条的数量、边缘融合距离和边缘融合函数。在一些实施方案中，合成图像中的两个相邻子图像在一个边缘处重叠，并且两个子图像的重叠区域包含边缘融合条。在一些此类情况下，选择两个子图像的边缘融合距离和边缘融合函数，使得重叠区域内的像素的总强度基本上匹配该区域内的理想的合成图像的强度。在一个非限制性示例中，可以使用边缘融合在第一子图像的像素接近边缘边界时使第一子图像的像素以与第二相邻重叠的子图像的像素在它们远离边缘边界移动进入第二子图像时淡入的速率相同的速率淡出。在一些实施方案中，当两个子图像像素在重叠区域内组合时，边缘融合滤波器能够实现恒定的辐照度(或者更接近地匹配理想的合成图像的总辐照度)。

在一些实施方案中，来自多个投影仪的子图像重叠，并且相邻子图像的彼此重叠的面积的百分比为0％、约0％、约1％、约2％、约5％、约10％、约20％、约50％、约90％、或约100％、或从0％至100％、或从约1％至约5％、或从约5％至约100％、或从约50％到约100％(或之间的任何范围)。使子图像重叠有利于最小化子图像之间的伪影(例如，具有1％至5％的重叠，并使用边缘融合滤波器)。使子图像重叠(例如，具有50％至100％重叠)也可以有利于增加合成图像内的局部功率，而不增加系统中的各个图像投影仪的功率，这可以实现更短的固化和曝光时间。在一些实施方案中，当合成图像内的一些子图像彼此重叠而一些不重叠时，可以使用边缘融合滤波器。在一些情况下，当相邻子图像之间的重叠面积较小(例如，0％或约0％)时，可以对相邻子图像进行缩放(即，可以改变子图像的放大倍数)以改善它们的对准。

图4B示出了在边缘融合中使用几何校正来分析相邻子图像，并且选择一个子图像来排他地显示图层数据的示例。这允许基于正在显示的层内的一个或多个层边界位置来定位子图像450和相邻子图像(未示出)之间的过渡(或接缝)460的位置。在该示例中，子图像450是边缘融合之前的子图像，而子图像455是边缘融合之后的子图像。在这种情况下，选择过渡460以在执行边缘融合之后完整地保留子图像之间的重叠区域内的子图像450的一部分，并且子图像455(在边缘融合之后)与子图像450(在边缘融合之前)相同。换句话说，过渡460是基于子图像450内的层边界位置来确定的。这可能是有用的，例如，如果数据在重叠区域中结束(即包含边界)(例如，照亮像素的区域在重叠区域内具有边界)，则可以选择一个子图像来显示重叠区域内的内容，并且其他子图像的重叠区域可以被衰减到零强度。在其他示例中，通过分析跨边界的层的几何形状，子图像之间的接缝可以仅隐藏在零件内或边缘边界处，从而允许将多个投影仪中任何轻微未对准的影响最小化。

图4C示出了两个相邻重叠的子图像470a-b可如何利用边缘融合滤波器(即，具有边缘融合条)来形成在子图像的重叠区域482中具有最小边缘伪影的单个合成图像490。子图像470a-b各自包含要在单层中打印的特征495的部分405a-b。子图像470a-b将被定位成使得它们在位置480a-b处重叠，具有重叠区域482。

每个子图像的照明强度(或强度)在曲线图475中沿着合成图像490中由方向图例492定义的x方向示出。子图像470a的强度遵循强度函数475a，并且子图像470b的强度遵循强度函数475b。强度函数475a-b示出子图像470a-b的强度在重叠区域482之外是恒定的(在值I1处)，而在重叠区域482内(在曲线图475中的位置x1和x2之间)，子图像470a-b的强度以互补线性方式减小至较低强度I2。在一些实施方案中，I2可以是零强度，或接近零强度，或者可以是小于I1的任何强度。在其他实施方案中，重叠区域内的函数可以是非线性的(例如，S型函数或几何函数，或者通过递减多项式、对数、指数或渐近函数来描述)和/或不完全互补(即，一个图像在重叠区域内可以具有比另一个图像更高的平均强度)。合成图像490包含特征495，所述特征在合成图像490内具有最小的伪影(例如，非预期的低或高强度区域)，部分地归因于所使用的边缘融合滤波器。

图4D示出了非限制性示例，其中不同类型的边缘融合滤波器可以在单个重叠区域内一起使用。图4D示出了在区域430中重叠的两个子图像420a-b，并且合成图像包含特征440。重叠区域430内的特征的一个区域具有在重叠区域内结束的边界，并且该区域430a不被融合-而是，区域430a具有来自子图像420a的100％的强度，以及来自子图像420b的0％的强度。重叠区域430b的其余部分(即，除了区域430a之外的整个重叠区域430)可以通过从子图像420a获取一些强度并从子图像420b获取一些强度(例如，如上文以及在图4C中描绘的示例所讨论的)。因此，图4D示出了一个或多个边缘融合条如何能够基于正在制造的对象内的层边界位置来调整一个或多个图像(或子图像)的另一示例。

可用于调整图像的数字滤波器类型的另一个示例是辐照度掩蔽滤波器，其中滤波器将归一化辐照度掩模应用于图像(或合成图像中的每个子图像)，使得图像(或合成图像)在整个区域具有均匀的辐照度范围(即从零曝光到最大曝光限制)。例如，辐照掩蔽滤波器可用于对图像投影系统内由基于投影仪的空间能量不均匀性引起的辐照不均匀性进行归一化。辐照掩蔽滤波器可以应用于整个图像投影系统(即，在合成图像上)，和/或单独应用于子图像中的每一者以校正子图像之间的差异。在一些实施方案中，基于显示平面中的最低能量区域(即，对应于像素的最暗区域)来设置辐照掩模滤波器的参数。在一些实施方案中，基于显示平面中的最高能量区域(即，对应于像素的最亮区域)来设置辐照掩模滤波器的参数。在一些实施方案中，基于显示平面中的能量分布的范围、平均值、中值或其他计算量来设置辐照掩模滤波器的参数。在一些实施方案中，最高能量区域(即，最亮像素区域)可用于确定辐照掩模滤波器中相对于最低能量区域的偏移量值。在一些实施方案中，辐照掩模滤波器能够控制整个构建区域的能量，以补偿投影仪光学器件和/或光路中的不均匀性。在一些实施方案中，使用辐照掩模滤波器将来自图像投影仪的输出功率限制为小于其最大输出功率的100％。将图像投影仪的功率限制为低于100％能够有利于避免损坏系统部件，并在投影仪内的光源老化时维持输出功率的一致性(即，随着光源老化，输出功率可以增加以随着时间的推移维持图像投影仪的恒定辐照度)。

可用于调整图像的数字滤波器类型的另一个示例是伽马校正，其中合成图像(或合成图像中的每个子图像)已经应用了基于PRPS中的特定树脂反应性范围的伽马校正滤波器。在一些实施方案中，基于特定树脂的固化行为，合成图像(或合成图像内的子图像)的伽马校正滤波器被优化以将辐照度范围映射到特定树脂反应性范围。这可以在不同的树脂上实现更光滑、更精确的表面。树脂的反应性可根据树脂组合物(例如颜料、光引发剂、光引发剂浓度等)而变化。此外，树脂往往具有关于能量的非线性响应曲线。伽马校正滤波器提供树脂反应性调平，并且通过将像素强度范围(例如，0-255)映射到像素的最小和最大反应性特性来实现像素的正确平滑(和/或抗锯齿)。伽马校正滤波器可用于校正具有基于投影或非投影的照明系统的PRPS中的子图像，所述照明系统包括包含发光二极管阵列、基于液晶的投影系统、LCD、LCOS显示器、基于汞蒸气灯的投影系统、DLP投影仪的照明系统、离散激光器和激光投影系统的照明系统。

图5A至图5B示出了可以在伽马校正滤波器中使用的伽马校正关系的一个示例。在图5A至图5B所示的示例中，使用每单位面积的辐照能量(E′)和像素强度(L)之间的对数关系。每单位面积的能量E′与照明源(例如，图像投影仪)的输出照明有关，并且像素强度L是定义要打印的零件的几何形状的输入(即，来自具有零件几何形状的源文件)。

固化深度D_p可以用对数函数表示

D_p＝m₁*ln(E′)+b₁ (1)

其中E′是每单位面积的能量，m₁和b₁是特定于给定树脂配方的常数。图5A以图形方式描绘了这种对数关系，其中D_p绘制在y轴上，ln(E′)绘制在x轴上。E′也可以由表达式定义

E′＝T_exp*Ir (2)

其中T_exp是曝光时间，并且Ir是照射到树脂上的辐照度。重新排列方程(1)，与方程(2)结合，并再次重新排列产生表达式

T_exp＝exp((D_p-b₁)/m₁)/Ir (3)

其可用于计算针对辐照度水平和树脂固化行为的特定组合达到特定固化深度所需的曝光时间。

表达式(1)和图5A中的图形可用于确定将产生零固化深度的每单位面积的能量E′₀。这将确定辐照度范围内的最小辐照度(即产生零固化深度)。为了计算E′₀，可以针对D_p＝0来求解方程(1)，产生表达式

E’₀＝exp(-b₁/m₁). (4)

类似地，通过针对最大期望固化深度D_p，max来求解表达式(1)，可以求解表达式(1)以获得每单位面积的最大能量E_max′。在一些情况下，D_p，max与PRPS的物理约束有关(例如，照明系统可以输出多少功率)。所得表达式为

E’_max＝exp((D_p，max-b₁)/m₁). (5)

每单位面积的能量E′可以通过对数函数与像素强度L相关

Ln(E′)＝b₂+m₂*L (6)

其中m₂和b₂是特定于给定树脂配方的常数。方程6中的关系如图5B中的曲线图所示，ln(E′)绘制在y轴上，L绘制在x轴上。针对L＝0和L＝255来求解方程6可以确定b₂和m₂。将确定的b₂和m₂值代入方程6得出关系

E’＝E’₀*(E′_maxx/E′₀)^(L/255). (7)

方程7是可用于将像素强度L映射到构建平面E′中每单位面积的能量的关系，其利用将产生固化树脂的像素强度水平L的全动态范围。换句话说，使用方程7，L＝0的像素强度对应于将在树脂中产生最小固化深度D_p＝0的每单位面积的能量E′。类似地，使用方程7，L＝255的像素强度对应于将在树脂中产生最大固化深度D_p＝D_p，max的每单位面积E′的能量。

使用上面在方程(1)-(7)和图5A至图5B中所示的关系，可以实施伽马校正滤波器以将打印期间使用的辐照度范围映射到给定树脂配方的特定反应性范围。这是有利的，因为不同的树脂具有不同的反应性范围，不同的反应性范围需要不同的辐照度和曝光时间才能达到相同的固化深度。因此，伽马校正滤波器允许PRPS采用具有不同反应性范围的不同树脂体系，同时在打印部件内实现期望的固化深度。

在其他实施方案中，固化深度(D_p)和每单位面积的能量(E′)之间的不同关系是可能的。例如，固化深度(D_p)和每单位面积的能量(E′)之间的关系不是对数关系，而是可以遵循另一个连续函数(例如，多项式或渐近函数)、分段连续函数(例如，对于关系的不同区域包含不同的多项式或对数函数)，或者可以是非解析的(例如，可以基于查找表)。与图5A至图5B和方程(1)-(7)中所示的关系类似的关系仍将应用于这些情况，并且可以使用与本文所述的那些相同的伽马校正概念、系统和方法。另外，在方程(1)-(7)所描绘的示例中，像素强度L在0-255之间变化，然而，在其他示例中，像素强度可以在任何范围内变化，并且所描述的概念仍然可以用于伽马更正。

图6和图7示出了使用硬件系统来将多个投影照明系统610a-f同步在一起的PRPS的图像投影系统600a-b的示例。图6至图7中的示例示出了每个系统600a-b中的三个投影照明系统610a-f，然而，在不同情况下可以存在少于或多于三个的图像投影仪(例如，多于三个、从2个到10个、或从2个到100个)。在一些实施方案中，用于PRPS的图像投影系统包含LED光源，所述LED光源使用电子LED驱动电路620a-f来控制由每个投影仪发射的光功率。这些示例中的图像投影系统包含通过LED驱动电路620a-f连接到系统控制器630a-b的多个图像投影仪(即，投影照明系统)610a-f。这些示例中的LED驱动器系统(即，LED驱动电路)620a-f各自在驱动器电路上具有使能输入625a-f以控制(例如，选通)光输出。这些示例中的使能输入625a-f可由系统控制器630a-b控制，所述系统控制器配备有数字/模拟输出635a-b以驱动多个投影仪610a-f的使能输入625a-f。系统控制器630a-b和投影照明系统610a-f之间的物理连接640a-b可以是电缆或光缆。

系统控制器630a-b上的输出635a-b可以被缓冲、隔离和/或放大，以便克服来自系统控制器的板载处理器(或GPIO扩展器等)的任何潜在的弱驱动强度或抗噪性问题。此类缓冲器或隔离器可以驻留在系统控制器板上或之外。

同样，每个投影照明系统的LED驱动电路的使能输入也可以被缓冲、隔离和/或放大，以重塑来自系统控制器的信号，并减轻使系统控制器和LED驱动电路之间的信号失真的电噪声的影响。缓冲、隔离和/或放大可以提高抗噪性和系统可靠性。缓冲器、隔离器或放大器的位置可以通过多种方式定位以实现相同的目标。例如，缓冲器、隔离器和/或放大器可以位于系统控制器630a-b的输出635a-b处，而不位于LED驱动电路的输入处，或者反之亦然。在图6所示的示例中，缓冲器、隔离器和/或放大器650a-c位于系统控制器630a的输出635a和LED驱动电路620a-c的输入这两者处。在图7所示的示例中，没有使用缓冲器、隔离器或放大器(既不在系统控制器630b的输出635b处也不在LED驱动电路620d-f的输入处)。

图8A至图8D比图6和图7更详细地示出了使用硬件解决方案来将多个投影照明系统同步在一起的PRPS的图像投影系统的进一步示例。图像投影仪(图中标记为“投影仪1”、“投影仪2”...“投影仪N”)各自包含带有使能输入(图中标记为“EN”)的LED驱动电路(图中标记为“LED驱动”)。图像投影仪中的每一者通过硬件“电缆连接”连接到显示子系统(图中标记为“主控制系统”)。每个电缆连接在显示子系统的输出和每个图像投影仪的输入都有端子(在一些情况下具有数字接地)。

LED驱动电路的输入处的隔离、缓冲和/或放大的不同选项在图8A至图8D中示出。在不同的实施方案中，图像投影系统中的不同图像投影仪可以在它们相应的LED驱动电路的输入处包含光隔离、晶体管缓冲、集成缓冲、或非缓冲和非隔离电路。图8A至图8D中的“投影仪1”在LED驱动电路的输入处包含“光隔离”电路的示例。图8A至图8D中的“投影仪2”在LED驱动电路的输入处包含“晶体管缓冲”电路的示例。图8A至图8D中的“投影仪3”在LED驱动电路的输入处包含“集成缓冲”电路的示例。图8A至图8D中的“投影仪4”包含LED驱动电路的非缓冲且非隔离输入的示例。图8A至图8D中所示的系统是说明可以使用的不同类型的电路的非限制性示例。在一些实施方案中，图像投影系统中的多个图像投影仪各自在它们相应的LED驱动电路的输入处包含相同类型的电路、或不同类型的电路、或相同和不同类型的电路的混合。

显示子系统(图中标记为“主控制系统”)的不同选项也在图8A至图8D中示出。显示子系统可以包含具有如图8A中的示例所示的单个输出(系统控制器的单个输出标记为“输出”)的实时处理器/控制器(即，系统控制器或其一部分)。在其他实施方案中，显示子系统可以包含具有如图8B中的示例所示的多个输出(系统控制器的多个输出标记为“输出1”、“输出2”...“输出N”)的实时处理器控制器。在一些实施方案中，显示子系统可以包含具有如图8C中的示例所示的板载FPGA(即，与主控制系统集成)或者如图8D中的示例所示的板外FPGA(与主控制系统分离)的实时处理器控制器。在一些实施方案中，系统控制器(例如，图6和图7中所示)和主控制器(例如，图8A至图8D中所示)是相同的物理单元。在一些实施方案中，系统控制器和主控制器是不同的物理单元。例如，与单独的投影打印引擎相关的系统控制器可以是定制的实时嵌入式打印电路组件板，其中位于此类引擎上方的主控制器可以是具有多个输入和输出的现成工业计算机。在一些实施方案中，主控制器控制多个打印引擎。

来自显示子系统的输出可以是缓冲的(例如，如图8B中的“输出1”输出所示)，或非缓冲的(例如，如图8B中的“输出2”输出所示)。在显示子系统包含具有单个输出的实时处理器控制器的情况下，可以使用足够大小的缓冲器来缓冲单个输出，以驱动每个图像投影仪的LED驱动电路上的所有多个使能输入(如图8A中的“输出”所示)。图8C至图8D示出了显示子系统包括FPGA并且FPGA的每个输出被缓冲的示例。图8D示出了具有“主控制系统”和板外FPGA的显示子系统的示例，它们之间具有电缆连接。图8A至图8D所示的来自主控制系统和/或FPGA的缓冲输出的配置是仅用于说明可能的不同选项的非限制性示例。在一些实施方案中，来自主控制系统和/或FPGA的输出全部相同，并且在其他情况下，它们可以彼此不同。

图6至图7和图8A至图8D中所示的示例性系统可用于控制有基于投影或非投影的照明系统的PRPS中的照明系统，所述照明系统包括包含发光二极管阵列、基于液晶的投影系统、LCD、LCOS显示器、基于汞蒸气灯的投影系统、DLP投影仪的照明系统、离散激光器和激光投影系统的照明系统。

在一些实施方案中，图像投影系统投影在层的曝光期间和/或在后续层的曝光之间移动或索引的子图像阵列(例如，1D或2D阵列)。子图像是从图像投影仪投影的图像，并且在给定时刻(即，在打印运行期间)构成合成图像的一部分，其中合成图像定义了要打印的对象的一层。当来自图像投影仪的子图像从合成图像内的第一位置移动至合成图像内的第二位置时，子图像内的图案(或像素强度)可以保持相同(例如，在具有重复特征的对象的情况下)，或者可以改变(例如，更一般地打印任何对象层形状)。在一些实施方案中，图像投影仪中的每一者将子图像投影到构建区域的一部分上，并且移动图像投影仪(或者移动诸如镜子的单独光学系统，如下所述)以移动子图像。在一些实施方案中，当子图像移动时，它们在层的曝光期间被投影到构建区域的不同部分上。当子图像被移动以限定要打印的层的不同部分时，子图像的内容可以改变(例如，构成子图像的形状和/或子图像的平均强度可以改变)。然而，一些实施方案包含重复结构，并且在此类情况下，子图像可以在它们被移动或索引时保持相同。图像投影仪阵列投影可以覆盖整个构建区域或者构建区域的特定层需要曝光的一部分的子图像。包含图像投影仪阵列的图像投影系统可以在打印区域上方移动(例如，在开放的树脂桶内或在膜和树脂盆下方)，以产生比常规制造的更大的3D打印的零件(即，常规零件必须安置在聚焦在预定构建区域上的非移动(即，静态)成像系统的投影区域内)。这种系统的优点是可以使用更少的图像投影仪来覆盖大的构建区域而不损害像素分辨率(即，无需放大单个投影仪来覆盖更大的区域，否则会导致较低分辨率的投影图像)。换句话说，本文描述的系统的优点是可以以高空间分辨率打印大的零件。与静态图像投影系统相比，此类系统能够在不牺牲成像系统的空间分辨率的情况下创建更大的打印的零件，在静态图像投影系统中，图像投影仪定位在距离构建区域更远的位置，或者增加了成像系统的放大倍数，从而以空间分辨率为代价增加每个投影仪的子图像尺寸。

在一些实施方案中，给定尺寸的合成图像内的像素的曝光时间将是投影的子图像的移动、投影的子图像的放大倍数和/或子图像总数的函数。例如，单个投影仪能够投射一定量的能量。如果放大倍数增加(即投影更大的子图像)，则入射到每个像素上的光子通量将减少。在子图像以步进式或连续式运动移动的实施方案中，图像在移动至不同位置之前被投影在特定像素上的时间量与该像素经历的曝光量直接相关。

投影仪发出的子图像可以在一个方向或两个方向上跨构建区域移动。图9A示出了由布置成3x 5阵列(具有3行和5列)的15个子图像910a-e、920a-e和930a-e组成的合成图像900的非限制性示例。在该示例中，图像投影仪阵列投影在第一方向905(例如，覆盖构建区域的整个宽度)上定向的1D阵列的子图像910a-e(即，包含一行子图像)，然后1D阵列的子图像910a-e沿着垂直于第一方向的第二方向906(例如，沿着构建区域的长度以覆盖整个构建区域)移动以投影对应于第二行子图像的子图像920a-e和对应于第三行子图像的子图像930a-e。图9B示出了由布置成4x 4阵列(具有4行和4列)的16个子图像940a-d、950a-d、960a-d和970a-d组成的合成图像901的第二非限制性示例。在该示例中，图像投影仪阵列投影在第一方向905和第二方向906(例如，覆盖构建区域的宽度的一部分和长度的一部分)上定向的2D阵列的子图像940a-d(即，包含2x2阵列的子图像)，然后沿着第一方向905移动2D阵列的子图像940a-d以投影对应于子图像的第二2x 2阵列的子图像950a-d。在该示例中，图像投影仪然后在第一方向905和第二方向906上移动以投影对应于第三2x2阵列的子图像的子图像960a-d，然后在第一方向905上移动以投影对应于第四2x2阵列的子图像的子图像970a-d。在该示例中，2x2阵列的图像投影仪使用光栅扫描来覆盖合成图像901。

在其他示例中，图像投影仪阵列可以在N x M阵列中投影2D阵列的子图像，其中N是阵列的一个方向上的子图像的数量，并且M是阵列中的另一个方向的子图像的数量，其中N和/或M可以是1至5、或1至10、或1至20、或1至100、或2、或5、或10、或20、或100。子图像阵列可以覆盖构建区域的整个宽度或长度，或者覆盖构建区域的长度的一部分或宽度的一部分。在一些实施方案中，从图像投影仪投影的这些2D阵列的子图像可以具有沿着第一方向定向的行和沿着第二方向定向的列，并且可以在构建区域内沿着第一方向或第二方向中的任一者(即，在一个方向上的线性扫描中)，或者沿着第一方向和第二方向两者(例如，在光栅扫描或蛇形扫描中)移动(即，扫描)，使得投影的子图像覆盖整个构建区域。沿两个方向(例如，构建区域的宽度和长度两者)移动的一些示例是光栅扫描、蛇形扫描或覆盖构建区域(或构建区域的特定层需要曝光的一部分)的任何其他类型的扫描几何形状。

在一些实施方案中，阵列中的图像投影仪(和/或在任何特定时刻投影的子图像)在每个维度的数量为1至5、或1至10、或1至20、或1至100、或2、或5、或10、或20、或100。例如，大小可以是1D，例如1x1、1x4、1x8、1x20或1x100，或者2D矩形，例如2x4、2x8、2x20、4x10或4x100，或者2D正方形，例如4x4、5x5、8x8、10x10、30x30或阵列100x100。在一些实施方案中，子图像阵列可以是上面列出的尺寸中的任意一者并且可以移动(例如，与图像显示子系统同步)。

本文描述的包括移动子图像的PRPS的示例可以应用于具有基于投影或非投影的照明系统的PRPS中的照明系统，所述照明系统包括包含发光二极管阵列、基于液晶的投影系统、LCD、LCOS显示器、基于汞蒸气灯的投影系统、DLP投影仪的照明系统、离散激光器和激光投影系统的照明系统。

在一些实施方案中，图像投影仪的移动包括移动图像投影仪的光源(例如，诸如LED或灯)。在一些实施方案中，光源通过平移(例如，沿着大致平行于构建区域的平面的平面)来移动。图10A示出了由子图像1010a-c组成的合成图像的非限制性示例，其中光源1012通过在方向1005上平移来移动。在一些实施方案中，光源通过平移来移动，并且平移的方向(例如，图10A中的1005)大致平行于构建区域的平面。在此类情况下，可以针对位置和其他校正来校准每个图像，如本文进一步描述的。

在一些实施方案中，光源将通过围绕一个或多个旋转轴线倾斜和/或旋转光源来移动。图10B示出了由子图像1020a-c组成的合成图像的非限制性示例，其中光源1022通过在方向1006上旋转来移动。在一些实施方案中，旋转方向(例如，图10B中的1006)具有大致平行于构建区域的平面的旋转轴线。在图像投影仪旋转的情况下，可以考虑位置和其他校正，诸如扭曲和歪斜，如本文进一步描述的。

在一些实施方案中，图像投影仪的光源将是固定的，并且投影的子图像将通过使用移动光学系统(例如，移动镜子或移动透镜)来移动。在一些实施方案中，光学系统将通过平移(例如，沿着大致平行于构建区域的平面的平面)或通过围绕一个或多个旋转轴线倾斜和/或旋转光学系统来移动。图10C示出了由子图像1030a-c组成的合成图像的非限制性示例，其中光源1032是固定的，并且镜子1034通过在方向1007上旋转而移动以投影子图像1030a-c。替代地，图10D示出了由子图像1040a-c组成的合成图像的非限制性示例，其中光源1042是固定的，并且透镜1044通过在方向1008上旋转来移动以投射子图像1040a-c。在移动光学系统的不同情况下(例如，图10C和图10D中所示的那些)，可以针对位置、扭曲和歪斜、和/或其他校正来校准每个投影图像，如本文进一步描述的。

图10A至图10D中的非限制性示例包含具有一个移动图像投影仪或一个固定图像投影仪和一个移动光学系统(例如，镜子或透镜)的系统。在其他实施方案中，本文描述的PRPS可以包含一个以上的图像投影仪和/或光学系统，并且图像投影仪和/或光学系统移动以将多个子图像投影到构建区域上。在这些情况下，多个图像投影仪和/或光学系统都可以通过平移或旋转来移动。在一些实施方案中，PRPS包含使得每个图像投影仪和/或子图像能够独立移动的子系统。在其他实施方案中，PRPS包含使得所有图像投影仪和/或子图像能够作为一个组移动的子系统。在一些实施方案中，图像投影仪和/或光学系统既可以平移又可以旋转以将子图像投影在构建区域内的不同位置处。

在一些实施方案中，编码器用于测量移动部件(例如，图像投影仪或光学系统元件)的位置。例如，磁性线性编码器可以固定到通过平移来移动的图像投影仪和系统的固定底盘，并且可以准确地知道图像投影仪相对于固定底盘的位置。这种位置反馈可用于在打印运行之前校准系统和/或在打印运行期间监测移动部件的位置。

在一些实施方案中，图像投影仪(或光学系统)阵列的移动与显示子系统同步。例如，显示子系统可以为要曝光的每个层创建与每个图像投影仪的运动相对应的打印带。

图10E示出了根据一些实施方案的具有可移动图像投影仪的PRPS1050的非限制性示例的俯视图，并且图10F示出了其透视图。图10E示出了两个图像投影仪(或图像投影仪组件)1052a-b，其安装在可移动系统1054a-b(其由马达1056a-b驱动并允许图像投影仪在X和Y方向上移动(如图中的坐标系所示))和附加的可移动系统1058a-b(其允许图像投影仪围绕X和/或Y轴(或围绕除X或Y之外的轴线)旋转)上。图10F还示出了允许图像投影仪在Z方向上移动(如图中的坐标系所示)的可移动系统1054c和马达1056c、树脂盆1062和构建平台1064，所述构建平台可以(在Z方向上)移入和移出包含在树脂盆1062内的树脂池。附加的可移动系统1058a-b未在图10F中示出，但可以被包括在一些实施方案中。

继续图10E和图10F，在一些实施方案中，图像投影仪1052a-b包含发光二极管、基于液晶的投影系统、LCD、LCOS显示器、基于汞蒸汽灯的投影系统、DLP投影仪、离散激光器或激光投影系统。图10E和图10F中的示例性PRPS1050示出了两个图像投影仪1052a-b，然而，类似的系统可用于移动多于2个图像投影仪，诸如2至20个图像投影仪。图像投影仪(例如，图10E和图10F中的1052a-b)可以使用任何机构来安装，例如，使用将投影仪牢固地安装到可移动系统(例如，图10E和图10F中的1054a-c和/或1058a-b)并且能够维持每个投影仪的静态位置(例如，根据一些方法，在曝光期间)的机构。

可移动系统1054a-c可包括带、链条、导轨、导螺杆驱动器或其他类型的线性驱动机构。马达1056a-c可以包括步进马达、DC有刷或无刷伺服马达、或其组合、或能够与可移动系统1054a-c一起工作以移动图像投影仪的其他类型的移动系统。在一些实施方案中，位置反馈用于将图像投影仪精确地移动一定距离和/或移动至空间中的特定位置。位置反馈可以通过光学、电学、磁学方式或它们的组合来获得。位置反馈系统的一些非限制性示例是包括光学编码器、磁编码器和光学阵列位置传感器的那些系统。可移动系统1054a-c可以位于除图10E和图10F中所示的位置之外的位置。例如，可移动系统1054a-c不需要位于所安装的图像投影仪的一侧；它们可以定位在所安装的图像投影仪1052a-b之间的中间。在一些实施方案中，在给定轴线上存在一个以上的机动轨道系统。

图10E和图10F示出了具有可以沿多个轴线移动的多个图像投影仪的PRPS的一个示例。在一些实施方案中，类似的移动系统可以用在自上而下而不是自上而下的(如图10E和图10F中所示)投影的PRPS中。在不同的实施方案中，图像投影仪可以独立地移动或者它们的移动可以联接在一起(例如，使用相同的移动系统来移动多个图像投影仪)。

由图10E和图10F中所示的机构提供的移动使得每个图像投影仪1052a-b能够如图10A中所描绘的那样在X和Y方向上平移，并且附加的可移动系统1058a-b使得每个图像投影仪1052a-b能够如图10B中所描绘的那样旋转。在其他实施方案中，图像投影仪是固定的，并且镜子或透镜系统可以使用图10E和图10F中所示的类似机构平移和/或旋转以实现图10C和图10D中描绘的系统。

现在将描述两类移动系统和方法，一类使用分步曝光配置，一类使用连续运动配置。在这两种类型的系统中，子图像阵列可以是1D或2D的，并且可以在一个方向或一个以上的方向上移动(即扫描)以覆盖给定层曝光所需的构建区域的部分。

在具有投影移动子图像阵列的移动图像投影仪阵列的图像投影系统和方法的一些实施方案中，使用分步曝光系统和方法。例如，图像投影仪阵列可以移动至第一位置，然后可以显示每个图像投影仪的子图像。然后可以将该阵列移动至第二位置并且可以显示第二组子图像。通过重复此分步曝光过程，可以以分段方式曝光整个构建区域。图10A至图10D中所示的示例示出了可用于从通过使用分步曝光方法移动图像投影仪或光学系统而在不同位置处投影的子图像形成合成图像的不同类型的移动。图11示出了分步曝光系统和方法(即，索引方法)的一个示例，其中使用图像投影仪(例如，在图像投影仪阵列内)的15x 5像素子图像(即，图11中的每个框描绘子图像内的像素)在构建区域内的“位置1”(实线)处投影15x 5像素子图像，然后移动图像投影仪阵列，并且15x 5像素子图像移动并投影到构建区域内的“位置2”(虚线)处。在该示例中，位置1和位置2中的子图像不重叠，然而，在分步曝光方法的其他实施方案中，相邻子图像将彼此重叠。

在具有投影子图像的移动阵列的图像投影仪的移动阵列的图像投影系统和方法的一些实施方案中，使用连续运动。例如，图像投影仪阵列可以跨构建区域连续移动，并且显示子系统可以将投影的子图像与阵列移动的速度同步。以这种方式，阵列可以以恒定速度移动(在一个或一个以上的方向上，例如，以线性扫描、光栅扫描、蛇形扫描等)，并且图像内容不断更新以创建全层图像的移动的“曝光光圈”。图12示出了连续移动系统和方法的一个示例，其中阵列内的图像投影仪的子图像用于将子图像投影到构建区域内的“位置1”到“位置7”(图中的每个框描绘了子图像内的像素)上方，并且阵列沿着构建区域在“连续运动”的方向上连续移动。换言之，图12所示的子图像的后缘是由后缘将从“位置1”开始，然后连续移动，使得子图像的后缘位于“位置2”，然后位于“位置3”，依此类推，直到层曝光完成。在此示例中，一旦子图像到达“位置7”，后缘将超过图像位于“位置1”时的前缘点。在此类实施方案中，在任何单个时刻，合成图像的一部分(即，子图像)由阵列中的图像投影仪中的每一者投影。然而，在这些实施方案中，由于子图像阵列跨构建区域连续移动，所以显示子系统将控制每个图像投影仪投影子图像的“电影”(或动画)，其中每个子图像有效地跨每个图像投影仪的视场实时移动(例如，与图像投影仪阵列的移动同步)。在此类实施方案中，每个像素的曝光时间与扫描速度(即，子图像跨构建区域移动的速度)相关。在这些实施方案中，给定像素的曝光还与子图像运动方向上的曝光区域的尺寸相关。一般而言，传递到理论树脂“点”的总能量与功率乘以时间有关，并且在具有连续移动子图像的实施方案中，时间因子由扫描距离除以扫描速度组成。

在一些实施方案中，移动图像投影仪和子图像的阵列，以通过将子图像稍微移位到具有良好的像素或具有最佳的光学特性的区域或者区位来克服图像投影仪和子图像中的缺陷(例如，坏像素、透镜伪像等)。在此类实施方案中，所述移动与显示子系统同步，以将适当的子图像投影到整个构建区域(或特定层需要曝光的构建区域的一部分)，以创建被打印的零件所需的图案。

在一些实施方案中，移动子图像(例如，如上所述)相对于扫描方向倾斜以在垂直于扫描方向的方向上提供更好的内插分辨率。例如，图13描绘了从连续移动图像投影仪(或光学系统)投影的连续移动子图像的两个实例(在时间上)，其中子图像的定向相对于扫描方向倾斜(或旋转)。扫描方向是图中的“Y”方向，并且第一子图像被示出为定义子图像内的像素的实线。虚线示出了子图像在“Y”方向上移动后的第二子图像。例如，2D阵列的子图像可以被定向为使得子图像被布置成沿着第一方向定向的行和沿着第二方向定向的列，并且图像投影仪的移动使得子图像在不同于第一方向和第二方向的第三方向上移动。图13示出了具有沿着两个方向“A”和“B”定向的行和列的倾斜子图像的示例，所述子图像在第三方向“Y”上移动。在该示例中，倾斜的子图像在“X”方向(垂直于扫描方向“Y”的方向)上提供更高分辨率。“Y”方向上的有效分辨率也由于倾斜而增加，并且在一些实施方案中，还受到图像投影仪的移动参数的影响。例如，在连续子图像扫描的情况下，移动方向上的有效分辨率可以由运动控制的品质和与显示子系统的运动同步来管控。在一些情况下，运动控制品质足够高以在扫描方向上提供子像素分辨率(例如，在移动和/或定位精度方面)。在一些实施方案中，倾斜通过实现像素之间(例如，在图像显示子系统内)之间的插值使得系统能够在构建区域的一个或多个方向上具有更高的粒度。相反，非倾斜成像系统将产生由垂直于扫描方向的方向上的图像像素尺寸定义的粒度。

在一些实施方案中，图像投影系统包含投影子图像阵列的图像投影仪阵列，并且阵列中的每个子图像的定向相对于扫描方向倾斜以在垂直于扫描方向的方向上提供更好的内插分辨率，如上所述。

有许多装置可以充当用于在图像投影系统内移动图像投影仪阵列的设备。一些示例包括但不限于马达、气动装置、基于重力的系统和线性致动器。上述成像系统不限于基于投影DLP的系统。可利用本文所述的图像投影仪阵列的成像系统的一些示例包括但不限于基于DLP的系统、基于灯的投影系统、基于LCD的系统和基于激光的成像系统。

在一些实施方案中，可以同时打印一个以上的零件(或对象)。这有利于更优化地利用构建区域并提高零件生产率。在一些实施方案中，增材制造系统包含图像投影仪阵列，每个图像投影仪将子图像投影到构建区域上，并且在单次打印运行期间在构建区域内打印一个以上的零件。例如，增材制造系统可以包含3x3图像投影仪阵列，将总共9个子图像投影到构建区域上，并且可以在单次打印运行期间在构建区域内打印9个单独的零件(即，没有物理连接的零件)。在这种情况下，一个图像投影仪投影一组子图像，其中每个子图像曝光单个零件的一个层。在该示例中，由于使用阵列中的单个图像投影仪来创建每个单独的对象，因此将来自阵列中的不同图像投影仪的子图像拼接在一起不太复杂(例如，不需要边缘融合)，或者根本不需要。

在一些实施方案中，同时打印一个以上的对象，并且使用阵列中的单个图像投影仪来打印每个单独的对象，如上所述。在其他实施方案中，同时打印一个以上的对象并且使用一个以上的图像投影仪来打印单个对象。例如，增材制造系统可以包含2x4图像投影仪阵列，将总共8个子图像投影到构建区域上，并且可以在单次打印运行期间在构建区域内打印2个单独的零件(即，没有物理连接的零件)。在该示例中，可以使用4个图像投影仪打印每个单独的零件。在该示例中，每个单独的对象是使用阵列中的一个以上的图像投影仪来创建的，并且将子图像拼接在一起稍微复杂一些(例如，仍然需要对子图像中的一些进行边缘融合)。

在一些实施方案中，同时打印的各个对象(即，一个或多个对象)大致相同，而在其他实施方案中，同时打印的各个对象彼此不同。在一些实施方案中，同时打印一个以上的对象，并且增材制造系统中的图像投影仪和/或光学系统是固定的或移动的，如本文进一步描述的。

在一些实施方案中，本文描述的PRPS还包括包含多组光传感器的校准装置。在一些实施方案中，每组光传感器与一个或多个子图像相关联，并且来自成组的传感器的信号被馈送至一个或多个微控制器以处理来自传感器的信息，并且在反馈回路中将信息提供给PRPS，以对子图像进行调整(例如，对准、位置、强度、扭曲、边缘融合和/或本文描述的任何图像校正或调整)。在一些实施方案中，每组中的光传感器被放置为使得它们与一个或多个子图像的角处或附近的位置对齐或重合。

在一些实施方案中，校准装置可以插入到PRPS中以在任何时间(例如，在打印运行之间、在打印运行期间、一次初始设置系统时(例如，在PRPS生产工厂时))或定期捕获来自图像投影系统的照明以进行维护。在一些实施方案中，校准装置中使用的光传感器具有窄视场，以提高校准装置提供的对准精度。

以下是本文描述的系统和方法的一些实施方案的一些非限制性示例。

示例1：辐照度掩模

在该示例中，图像投影仪在其投影区域上输出纯白色图像，其中当测量时(例如，通过本文描述的校准装置)，左上角的像素亮度比视场中的其他地方低5％(即，辐照度低5％)。应用辐照度掩模作为“燃烧过滤器”(即，以局部或均匀的方式在图像上降低或增加辐照度的滤波器)。辐照度掩模在应用于纯白色图像时会将图像中其他位置的100％明亮像素降低到95％，以便在整个图像上创建均匀的辐照度。

示例2：反应性变化

在该示例中，伽马校正用于将0-255像素值重新映射到用于固化树脂的反应性的可寻址范围。这最大化了可用灰度级的数量，这有利于最小化在固有的基于方形像素的投影系统上产生的弯曲或光滑表面的混叠伪影。此外，PRPS中使用的不同树脂通常具有不同的反应性曲线。伽马校正滤波器(例如本示例中描述的滤波器)可用于每种不同的树脂，以消除变化并提高零件之间的一致性，这有利于使PRPS在工业制造环境中有效操作。

对于非限制性示例树脂，固化深度和每单位面积的能量之间的关系可以使用图14中所示的方法1400来确定。图14中所示的方法1400描述了根据一些实施方案的如何确定图5A至图5B和方程(1)-(7)中所示的关系。

在步骤1410中，将树脂样品放置在PRPS中并且命令PRPS以特定波长用特定量的能量照射树脂样品。在步骤1420中，然后将样品从打印机中取出，并且测量由步骤1410产生的固化树脂的物理厚度。在步骤1420中，可以使用提供足够精度的任何测量技术来测量固化树脂的厚度。树脂厚度测量方法的一个非限制性示例包括使用千分尺(例如，安装在具有花岗岩表面的Starrett支架上)来进行比较测量。在这种方法中，可以通过在指定负载(或接触力)下降低千分尺的柱塞尖端并在读取厚度读数之前让尖端稳定特定的时间来测量固化树脂样品的厚度。树脂厚度测量方法的另一个非限制性示例包括使用激光测量装置，其中激光波长在树脂固化波长窗口之外。步骤1410和1420的结果是固化深度(D_p)和能量(E')的单个数据点。在步骤1430中，在期望的能量剂量范围内重复步骤1410和1420以创建固化深度(D_p)和能量(E')的数据集。

在步骤1440中，将在步骤1430中确定的数据集拟合到方程(1)的关系以确定系数m₁和b₁。对于该示例中的树脂，m₁可等于40.0μm/(mJ/cm²)，b₁可等于-105.0μm(请注意，本例中的b系数为负，表明图5A中线的y截距低于x轴)。可以使用最小二乘回归分析来计算相关系数来测试实际数据与导出数据集的关系。在一些实施方案中，R²值的目标是0.95或更好。确定了方程(1)中树脂的系数后，对于在所用能量的特定波长下测试的特定树脂，可以在PRPS中使用合适的工作关系。

在步骤1450中，使用在步骤1440中确定的m₁和b₁系数从如上所述的(1)导出方程(4)和(5)中的E’₀和E’_max的两个特定关系。E'₀是树脂的基本属性，并且E'_max受树脂固化行为和所期望的打印工艺细节的影响。对于具有上述m₁和b₁系数的该示例中的树脂，E'₀为13.8mJ/cm²。在该非限制性示例中，期望的固化厚度为250μm，因此E'_max的所得值为7150mJ/cm²。

伽马调整过程1400中的下一步骤1460是创建将期望的打印过程的操作能量范围映射到控制系统操作范围的传递函数。假设输入能量量化范围为0到255，分布在从E'₀到E'_max的对数能量分布上，所得能量函数在方程(6)中给出，其中m₂＝(255/E'_max)且b₂＝0。

图15A和图15B示出每单位面积的能量(E')和像素强度(L)之间的关系。图15A和图15B中的曲线图在y轴上具有以mJ/cm²为单位的ln(E')，并且在x轴上具有L(范围从0到255)。每个曲线图中示出了三条曲线。在该示例中，曲线1510a-b对应于50微米的层厚度(即，打印的零件中的每一层的厚度)，曲线1520a-b对应于100微米的层厚度，并且曲线1530a-b对应于250微米的层厚度。相应地，曲线示出对于特定的输入值L，较厚的层需要更多的能量。图中还示出了产生固化深度D_p＝0所需的最小ln(E')1540。

图15A示出了在应用任何伽马校正之前E'和L之间的关系。伽马校正之前的动态范围(即，树脂可以实现的像素强度的范围)是有限的，并且对于50微米、100微米和250微米厚的层分别由范围1550、1560和1570示出。因此，在伽马校正之前，无法实现全范围的像素强度(例如，本示例中的0-255)。换句话说，像素强度L和/或能量密度E'的保真度(或粒度)是有限的。此外，较薄的层需要较少的能量来达到所需的最大固化深度D_p,max，但产生固化深度D_p＝0所需的最小ln(E')1540对于较厚层和较薄层是相似的。因此，较薄层的动态范围通常甚至小于较厚层的动态范围。

图15B示出如上所述在应用伽马校正之后E'和L之间的关系。产生最小固化深度D_p＝0所需的每单位面积最小能量ln(E')1540现在对应于L＝0。此外，达到最大固化深度D_p,max所需的能量对应于L＝255。换句话说，上述伽马校正方法使得能够实现全动态范围的像素值(和/或实现像素值的更高保真度)。图15B还示出了在该示例中对于所有层厚度均可实现全动态范围。

在一些情况下，PRPS包含照明源，其中来自照明源的输出能量功率是输入到照明源的功率的函数。因此，确定对于照明源的给定输入功率产生给定的每单位面积的能量(E')所需的曝光时间(T_exp)是有用的。例如，方程(2)和(3)中的辐照度(Ir)可以是照明源的输入功率(pwm)的函数，其可以由以下表达式定义

Ir＝C₂*(pwm)²+C₁*pwm+C₀ (10)

其中C₀、C₁和C₂是常数。然后可以将方程10代入方程(3)以确定对于照明源的给定输入功率(pwm)产生每单位面积的特定能量(E')所需的曝光时间(T_exp)。

校准系统和方法

多个图像投影仪和子系统可以组合在增材制造系统(诸如PRPS)中，以便产生用于3D打印的零件的更大的构建区域，如上所述。校准多个图像输出并将其融合成一个合成图像可能很困难且效率低下。手动装置可用于机械地对准和校准图像投影仪，以将多个子图像组合在一起形成单个合成图像。本文描述的校准系统和方法可用于校准“自下而上”的PRPS(例如，如图1A至图1G中所示)或“自上而下”的PRPS(例如，如图16A至图16E中所示)。本文描述的校准系统和方法可用于局部地(例如，在每个投影仪输出处)和全局地(例如，在桶区域的整个范围处)校准PRPS，以确保例如在实现足够均匀的辐照度的同时在投影的子图像的接缝(或重叠区域)处具有可接受的边缘融合。例如，使用多个DLP图像投影仪将合成图像投影到树脂盆或桶内的构建区域上的系统(例如，在“自下而上”的PRPS中，或在“自上而下”的PRPS中)可以局部地(例如，在每个DLP图像投影仪输出处)和全局进行校准。

“自上而下”的PRPS相对于图1A至图1G所示的系统是倒置的。在这种“自上而下”的系统中，照明源位于树脂池上方(盆/桶内的树脂)，打印区域位于树脂池的上表面处，并且打印平台在树脂池内在每个打印层之间向下移动。“自上而下”PRPS的示例如图16A所示。另一种类型的增材制造系统将基于桶的格式与将附加材料分配到桶材料上相结合。在自上而下或基于桶的打印分配类型中，3D打印层通常在作业(或打印运行)期间一次一层地浸入桶中。作业完成后，平台可以将3D打印的零件从桶中提出以进行取出。通常，这些打印系统的成像/光源位于机器顶部面朝下。在其他类型的“自上而下”的PRPS中，光源可以位于与所示的位置和/或定向(例如图16A中)不同的位置和/或定向，并且镜子(或光纤、透镜等)可以用于将来自光源的光直接引导到树脂池的顶部。

本文描述的校准系统和方法可以被实施为集成至PRPS中的校准系统(例如，如图16A中所示)，或者被实施为模块化校准系统(例如，如图22A中所示)，实施模块化校准系统可以联接至PRPS以用于进行校准且可以断开联接。通过将模块化校准装置的部件机械地联接至PRPS的部件，或者通过将独立的模块化校准装置(例如，在具有轮子或脚轮的手推车上，或者在专用的桌子或支撑框架上)插入到一定位置，使得模块化校准装置的光传感器可以检测来自图像投影仪的光(例如，通过在多图像平面或构建区域中、附近、与多图像平面或构建区域重合或对齐)，本文描述的模块化校准装置可以被“联接”到PRPS。因此，在一些情况下，独立的模块化校准装置可以“联接”到PRPS，而无需模块化校准装置和PRPS之间的物理接触。另外，模块化校准装置可以电耦合至PRPS，这意味着在模块化校准装置和PRPS之间建立有线或无线电连接，这使得能够在模块化校准装置和PRPS之间进行通信。例如，PRPS可以通过有线或无线电耦合与模块化校准装置通信，以识别特定的模块化校准装置是用于校准PRPS的装置。本文进一步描述集成和模块化校准系统。

本文描述的PRPS校准系统和方法可以使用手动和/或自动化系统来校准PRPS的多个图像投影仪，如本文描述的。自动化PRPS校准系统包括使用电耦合(例如，有线或无线)联接至控制系统(例如，其采用控制器、处理器或任何逻辑计算装置及其组合)的一个或多个传感器。PRPS和/或校准系统的一个或多个部件可以联接至控制系统(或控制器、或处理器)，并且控制系统(或控制器、或处理器)可以使用来自传感器的信息来控制一个或多个部件。例如，一个或多个水平传感器或距离传感器可以通过控制系统(或控制器、或处理器)联接至一个或多个调平马达，并且来自水平传感器或距离传感器的信息可以用于驱动马达自动调平校准系统。在另一示例中，校准系统的一个或多个光传感器可以联接至PRPS的图像显示子系统，并且图像显示子系统可以使用来自光传感器的信息来自动调整PRPS的一个或多个图像投影仪。使用手动系统与自动化系统之间存在权衡。自动化系统可能比需要手动操作的系统更昂贵，然而，手动调整多个图像投影仪的机械参数(例如，焦点、位置、重叠、强度、辐照度等)来校准它们可能比自动化方法更费力、耗时，并且不太精确。

本文描述的PRPS校准系统和方法利用一个或多个光传感器(例如，能够检测由图像投影仪发射的具有UV波长的光的UV光传感器、相机、图像传感器或能够检测由图像投影仪发射的光的其他类型的光传感器)来手动或自动校准一个或多个成像源以例如进行辐照度调平、扭曲/歪斜校正和/或子图像之间的边缘融合。在一些情况下，本文描述的系统和方法的光传感器是检测包括多个像素的图像的图像传感器(或相机)。在其他情况下，本文描述的系统和方法的光传感器是检测光强度并且不检测图像的光电检测器(或光电传感器、或光电二极管)。在一些情况下，光传感器联接至内置于校准系统中的运动系统，使得一个或多个光传感器可以在一个以上的位置处检测来自一个或多个图像投影仪的光。在一些情况下，光传感器可以放置在与合成图像中的子图像对齐或重合的位置处。光传感器可以放置在图像投影仪(或构建区域)的焦平面的正上方(或下方)，或者可以放置在图像投影仪(或构建区域)的焦平面中的一个或多个位置处。可以放置光传感器，使得它们面向图像投影仪(或重定向来自图像投影仪的光的反射镜)中的一者或多者。

当光传感器位置以光传感器能够检测到来自光源的光的定向位于连接光源(例如图像投影仪或反射镜)与构建平面(或多图像平面)内的位置的直线(或光路)上时，可以将光传感器视为与构建平面中的位置“对齐”。光传感器可以与构建平面中的某个位置对齐，其中它可以与构建平面共面、位于构建平面上方(例如，更靠近自上而下的PRPS中的光源)、或者位于构建平面下方(例如，更远离自上而下的PRPS中的光源)。换句话说，连接光源和构建平面的直线可以从光源延伸经过构建平面，并且光传感器可以与构建平面中光传感器位于构建平面和光源之间的位置或构建平面位于光源和光传感器之间的位置对齐。如果光在被光传感器检测之前必须首先从校准表面(例如校准板或校准特征部)反射，则不会认为光源与构建平面中的位置对齐，因为在这种情况下，光传感器不会位于连接光源(例如，图像投影仪或反射镜)和构建平面(或多图像平面)内的位置的直线(或光路)上。在一些实施方案中，控制器、处理器和/或控制系统使用光源和光传感器的几何形状和已知位置来执行计算以将光传感器位置与构建平面中与光传感器对齐的位置相关联。在使用检测到的光的强度来校准PRPS的一些情况下，控制器、处理器和/或控制系统可以使用光源和光传感器的几何形状和已知位置来计算调整后的强度，因为来自光传感器的光强度源将随着远离光源的距离而减小。

在一些实施方案中，由校准系统的一个或多个光传感器在测量平面中进行一组测量。测量平面可以与构建平面共面、不与构建平面共面、平行于构建平面或不平行于构建平面。在测量平面与构建平面不平行的情况下，测量表面可以位于构建区域上方、构建区域下方，或者在测量平面上的不同点处位于构建区域上方和下方这两种情况。在一些实施方案中，由校准系统的一个或多个光传感器在不是平面的测量表面中进行一组测量。测量表面可以位于构建区域上方、构建区域下方，或者在测量表面上的不同点处位于构建区域上方和下方这两种情况。

本文描述的校准系统的光传感器还可以被放置为使得它们检测来自图像投影仪(或反射镜、滤波器、透镜、光纤或对来自图像投影仪的光进行重定向、过滤或聚焦的其他光学部件)，无需校准板或校准特征部反射光。在此类情况下，本文描述的校准系统和方法能够校准PRPS的一个或多个图像投影仪，而无需使用校准板(例如，反射板，或具有用于校准投影仪的基准图案、图像和/或标记的板)、校准特征部(例如，反射特征部，或用于校准投影仪的基准图案、图像和/或标记)，或成形特征部(例如，由PRPS创建的用于校准投影仪的基准图案、图像和/或标记)。使用从校准板(或其他校准特征部)反射的光来校准图像投影仪的系统通常需要考虑图像投影仪、校准板(或特征部)和/或光传感器之间的坐标变换。还可能需要机械调整(例如，对校准板(或特征部)和/或光传感器进行的调整)以确保从校准板(或特征部)反射的光具有适当的反射角。在一些情况下，在本文描述的校准系统和方法中需要更少(或不需要)这样的坐标变换和/或机械调整。使用从校准板(或其他校准特征部)反射的光来校准图像投影仪的系统通常也遭受由于不完美的反射造成的损失，而在一些情况下，本文描述的校准系统和方法不使用从校准板(或特征)部反射的光，因此不会遭受此类反射损失。

在一些实施方案中，本文描述的校准系统的光传感器可以是被配置为捕获从PRPS的图像投影仪投影的子图像的一个或多个图像的相机。在一些情况下，相机可以配置为直接测量来自图像投影仪的光，而无需从校准板或校准特征部反射光。例如，可以使用光学器件(例如，镜子和透镜)，使得相机可以一次对整个子图像或整个合成图像进行成像，并且来自由相机捕获的图像的信息可以用于校准图像投影仪。在另一示例中，相机可以是可移动的，并且可以跨多图像平面移动以使用多个捕获的图像来测量子图像，然后来自相机的信息可以用于校准图像投影仪。在另一示例中，一个或多个相机可被定位成对校准板(例如，反射板，或具有用于校准投影仪的基准图案、图像和/或标记的板)、校准特征部(例如，反射特征部，或用于校准投影仪的基准图案、图像和/或标记)、或成形特征部(例如，由PRPS产生的用于校准投影仪的基准图案、图像和/或标记)进行成像，然后来自相机的信息可用于校准图像投影仪。

在一些实施方案中，本文描述的PRPS校准系统和方法可以检测未聚焦的子图像、预测成像系统的硬件故障、和/或检测图像投影仪(或PRPS的其他部件)的机械未对准(或公差问题)，这些问题如果不进行校正，可能会导致最终3D零件几何形状出现缺陷。检测这些问题的能力使PRPS能够对其进行补偿，从而在图像投影仪的焦平面(或构建区域内)产生聚焦的、足够均匀且足够准确的合成图像，这进而导致成功且足够精确地生产大型3D打印的零件。

在一些实施方案中，本文描述的PRPS校准系统和方法使得来自多个独立投影仪的子图像能够被拼接在一起，而无需图像投影仪的位置的准确的先验知识。例如，如果一个或多个投影仪与其预期(或设计或预定)位置未对准，则可以使用一个或多个光传感器(例如，可以在校准装置的区域内移动的光传感器)直接确定来自投影仪的子图像的位置。联接至光传感器和图像投影仪(如本文所述)的显示子系统可以接收来自光传感器的信号，处理包含来自光传感器的信息的信号，然后向图像投影仪发送指令以补偿子图像的实际位置与子图像的预期位置相比的不同。由于公差叠加，导致各种元件之间(例如，图像投影仪和桶内的构建区域之间)的位置误差累积，PRPS中可能会出现此类未对准。在其他示例中，校准装置的光传感器感测一个或多个子图像的参数(例如，位置、尺寸(或变焦量)、强度、强度分布、辐照度、辐照度分布、焦点、边缘融合参数、歪斜、扭曲、伽马、对比度等)，然后显示子系统可以处理有关这些参数中的一个或多个参数的信息，并向图像投影仪发送指令以补偿子图像的实际参数与子图像的预期参数相比的不同。

在一些实施方案中，本文描述的PRPS校准系统和方法可以用于校准PRPS的多个图像投影仪或其他成像装置(例如，LCD屏幕或LED屏幕)。

在一些实施方案中，本文描述的PRPS校准系统和方法可以使图像投影仪能够通过以不同的时间间隔(例如，每天一次、或在每次打印运行之前、每周一次、每月一次等)校准PRPS来维持其对准。

在一些实施方案中，本文描述的PRPS校准系统和方法可以使得能够在投影仪被更换之后(例如，由于图像投影仪故障)对投影仪进行校准。

在一些实施方案中，本文描述的PRPS校准系统和方法可用于检测投影仪故障或预测接近其寿命终点的投影仪，以确定投影仪是否和/或何时准备好更换。

在一些情况下，校准系统(包括带有光传感器的校准装置)内置于PRPS中。在一些情况下，校准装置是模块化的。在一些情况下，校准装置是另一个系统的一部分，所述系统是PRPS的一部分(例如，扫过基于桶的DLP打印系统中的桶的重涂器组件)。

在一些情况下，校准装置包括联接至移动滑架(或使光传感器能够移动的其他系统)的光传感器，所述移动滑架扫描形成合成图像的一个或多个子图像。然后，校准系统可以收集由光传感器在不同位置(例如，在焦平面或构建区域内，或邻近焦平面或构建区域)感测的数据，以优化图像投影仪和由本文描述的PRPS的图像投影仪形成的合成图像。

用于PRPS的校准方法可以包括使用以瞄准一个或多个成像源(或在一些实施方案中瞄准树脂桶)的光传感器(例如UV光传感器)为特征的运动系统来分析和校准PRPS(或其他3D打印系统或增材制造系统)。

可以重复光传感器集群跨子图像的接缝(或重叠区域)(例如，沿着一定方向的带)扫过(或扫描、或移动)的过程，以表征在整个构建区域(例如，在合成图像中的子图像之间的接缝上)的UV强度(或辐照度)变化。显示子系统还可以使用来自光传感器的信息来调整子图像的位置以优化接缝处的边缘融合，尤其是在由重叠的子图像形成的合成图像的情况下。显示子系统还可以使用UV强度(或辐照度)的这种变化来映射整个多图像平面(或合成图像)上从投影仪到投影仪间的辐照度变化。一旦被映射，可以调整或补偿辐照度(例如，在每个图像投影仪的基础上)，以总体上实现在跨“拼接缝”(或接缝或重叠区域)以及整个多图像平面(或合成图像)上的均匀辐照度。多图像平面是将合成图像投影到树脂上(或树脂的某个区域中)以使其发生反应并形成对象的层的平面。来自每个投影仪的子图像可以被聚焦在多图像平面上、与多图像平面对准、以及使用本文描述的校准系统和方法以其他方式进行校正。对于具有两个或更多个图像投影仪的PRPS，原位校准图像投影仪(包括标准化投影仪之间的辐照度)(例如，使用内置于PRPS中的校准系统)是有利的，因为它使得能够在现场更换投影仪。例如，在一些情况下，可以更换图像投影仪，并且本文描述的校准系统和方法可以减轻对费力的机械调整的需要，以实现合成图像的优化边缘融合和均匀辐照度。

本文描述的PRPS校准系统和方法允许系统直接检查投影仪以及投影仪和投影的子图像的重叠(和融合)。在光传感器位于移动平台上的系统中，它们可能会从一个投影的子图像扫过融合(或重叠区域)到另一投影的子图像。在此类情况下，光传感器(例如，UV光传感器)可以位于X-Y笛卡尔系统上，所述X-Y笛卡尔系统定位在焦平面处(即，远离投影仪的焦距处)，或者沿着与构建区域对齐或重合的平面定位。光传感器集群可以具有一个或多个光传感器，所述一个或多个光传感器具有包括小孔径孔(例如，直径为10微米、或小于10微米、或500微米、或小于500微米、或从1微米到100微米)的掩模以限制进入光传感器的光(例如，UV光)的量和/或接受角度。

在一些情况下定，PRPS校准系统的UV光传感器沿着一方向扫过投影的子图像的“白屏”，并且捕获UV强度(或辐照度)随位置(或时间)的变化。“白屏”是由PRPS中试图投影均匀图像的每个图像投影仪产生的，其中向每个试图投影强度足以被校准装置的光传感器检测到的均匀图像的图像投影仪提供均匀的内容。在一些情况下，均匀图像具有明亮强度(例如，大于最大辐照度的50％，或大于最大辐照度的90％)。在其他情况下，可以使用测试图案代替白屏，具体取决于要校准的PRPS的属性。然后，校准系统的光传感器收集的信息可以由处理器(例如，图像显示子系统或与PRPS介接的校准系统的专用处理器)进行解释，并且用于校正投影的子图像的任何不均匀性。例如，来自子图像重叠的区域中的光传感器的信息，或者来自一个投影仪到另一投影仪的辐照度不同的多个子图像上的信息，可用于校正子图像之间的边缘融合参数并校准合成图像中子图像之间的全局强度。

本文描述的PRPS校准系统和方法还可以测量、表征和/或监测系统的一个或多个图像投影仪的对比度。例如，在DLP投影系统中，DLP图像投影仪的对比度性能影响非预期投影区域的残余固化程度。对比度取决于(从图像投影仪投影的)像素的暗状态，可以将其描述为“黑色图像的白度”，或者当像素应该关闭时透过的残留UV光。本文描述的PRPS校准系统和方法使得可以映射投影仪之间对比度的差异，例如，当投影仪投影黑色(或最低强度或辐照度)图像时，通过将光传感器集群扫过子图像投影区域，并在投影仪投影白色(或最高强度或辐照度)图像时将光传感器集群扫过子图像投影区域。这尤其可以在子图像的接缝(或重叠区域)上完成。对比度信息可以由处理器(例如，图像显示子系统或与PRPS介接的校准系统的专用处理器)解释，并且用于校正投影的子图像的各种不均匀性。在一些情况下，一旦映射了对比度变化，它就可用于确定将要打印的3D部件最佳定位在构建托盘上的位置，以避免具有高对比度偏差(例如，没有被校正的)的接缝(或重叠区域)。还可以在PRPS的整个使用寿命期间监测对比度图，以确定或预测成像源的潜在故障。

本文描述的校准系统和方法的光传感器还可被定向为面向树脂桶(而不是面向图像投影仪)，并且可用于收集PRPS系统的信息。例如，在包括重涂器系统的PRPS系统中，重涂器系统上面向桶中的树脂的顶表面的一个或多个光传感器可用于在打印时的标准重涂移动期间收集有用数据。面向树脂桶的一个或多个光传感器可用于执行碎片扫描(或“快速扫描”)，或在不应存在UV光能量时(例如，当杂散阳光从PRPS的接缝进入时，或者当PRPS的门半开时)检测不寻常的UV光异常。对UV和/或其他波长敏感的一个或多个光传感器也可以面向树脂桶，以检测顶部树脂表面上的异常情况(例如，检测多余的气泡、破碎的零件、缺陷等)。

本文描述的校准系统和方法的光传感器还可用于监测PRPS的状态。例如，如果机器的门被打开或关闭，则光传感器可以检测到变化(例如，检测到的光总量的变化，或者与离门较远的一个或多个光传感器相比，离门较近的一个或多个光传感器检测到的光的变化)，并且处理器可以使用该信息来确定门的打开是否是“意外状态”(例如，在打印运行期间或校准操作期间，打开的门是否将PRPS暴露于UV光下)。这样的信息可以被反馈至PRPS的用户界面以警告操作员或技术人员(例如，打印作业或校准操作可能受到损害)。

本文描述的校准系统和方法还可以包含在移动部件上(在传感器集群和/或滑架上)的移动传感器(例如，加速度计、距离传感器、速度传感器、或可以检测移动和/或部件正在移动或已经移动的其他类型的传感器)，以实现对移动部件的运动参数的进一步闭环控制。来自移动传感器的信息可用于建立校准系统的部件(例如，光传感器)的移动的精度和可重复性。这种感测到的信息可用于监测(和/或控制)校准例程(或本文描述的其他关键例程)，并提高校准例程的精度，从而提高来自PRPS的3D打印零件的品质和精度。例如，闭环位置反馈控制、闭环速度反馈控制和其他闭环运动控制系统(例如，利用PID环运动控制等)可用于控制本文描述的校准系统和方法。例如，闭环反馈控制可以用在利用气动压力的校准系统内的子系统中。例如，当压力用于移动气动平台以进行调平、滑架运动控制或用于将传感器移动至预定位置(例如，通过致动器)时，闭环反馈控制可用于控制压力。对压力子系统使用闭环反馈控制可以帮助控制校准系统内的致动器的运动、阀的位置、流率和其他参数(例如，运动参数)。可以使用闭环反馈控制来调整的运动参数的一些示例是致动器的加速度、致动器的速度、致动器的排气流量等。在一些情况下，可以监测压力以确定设施室内的气压是否足以满足校准系统的要求。如果室内气压不足，则可以显示警报消息(和/或发送给用户)和/或校准系统可以停止过程(例如，校准例程)作为响应。可用于控制本文描述的校准系统和方法的PRPS的闭环控制系统进一步描述于第10,647,055号美国专利中，所述美国专利的全部内容通过引用并入本文。

本文描述的校准系统和方法的一个或多个光传感器可以是检测照明强度且无空间信息的一个或多个光传感器，和/或可以是提供所检测的光的照明强度和空间信息的一个或多个相机。本文描述的校准系统和方法还可以利用计算机视觉来分析检测到的信息。在一些情况下，一个或多个光传感器是位于PRPS的底部(或靠近(或位于)桶中的树脂的表面)或位于PRPS的顶部(或“顶板”)的一个或多个相机。一个或多个光传感器(或相机)可用于在校准例程中将光传感器(或相机)的视场与照明源和/或合成图像的子图像相关联。

PRPS校准系统的光传感器也可以手动放置(例如，在固定位置，或手动移动至不同位置)，而不是自动移动(或扫描)。在一些情况下，还可以手动放置并手动读取光传感器。在一些情况下，还可以手动放置并手动读取光传感器，然后可以使用该信息来手动校准图像投影仪。在一些情况下，可以使用本文描述的系统进行手动过程或手动和自动化过程的混合来实现PRPS校准。然而，手动和自动化校准系统和方法之间存在权衡。

本文描述的校准系统和方法还可以用在替代的增材制造系统中，所述增材制造系统将基于桶的形式与将附加材料分配到填充桶的桶材料上相结合。例如，桶材料可以是不含光引发剂的树脂基材，并且沉积在桶材料的表面上的附加材料(例如，使用喷墨打印、基于热喷墨的技术、基于压电的喷射技术或使用注射器型泵来分配附加材料)可以是光引发剂。然后将整个桶曝光在UV光下，并且只有沉积有光引发剂的区域才会聚合。因此，UV光可以是全面照明(一次曝光桶的整个表面)、页宽照明器(例如，扫描整个桶以覆盖整个桶区域)或在两个(或更多)维度上移动以扫描整个桶区域的照明源。提供要分配的第二组合物，所述第二组合物具有第二粘度，其中用于形成要产生的零件的层的聚合组分彼此分离，并且其中所述聚合组分中的至少一者在所述第一组合物或所述第二组合物中；也可以使用其他类型的桶材料和/或沉积材料，诸如在桶材料的第一组合物上沉积第二组合物，其中用于形成待产生的零件的层的聚合组分彼此分离，并且其中聚合组分中的至少一者在第一组合物或第二组合物中。包括使用分配的材料的基于桶的增材制造的此类系统和方法在第11,110,650号美国专利中进一步描述，所述美国专利的全部内容通过引用并入本文。

本文描述的校准系统和方法可用于校准替代的增材制造系统的光源，所述替代的增材制造系统将基于桶的格式与本文描述的附加材料的分配(例如，使用喷墨打印、基于热喷墨的技术、基于压电的喷射技术，或使用型注射泵来分配附加材料)相结合。校准板的光传感器可用于校准照明源(例如，“全局照明器”、页宽照明源或移动照明源，如本文所述)，所述照明源被配置为照亮桶中的材料(例如，位于桶上方)。光传感器可以瞄准照明源(或瞄准反射镜、滤波器、透镜或引导、过滤或聚焦来自光源的照明的其他光学部件)并扫过桶区域以检查整个构建区域上照明源的均匀性。如果不均匀，则可以校正照明源以补偿不均匀性，从而在整个构建区域上维持均匀的光源，最终导致整个零件的固化均匀，从而转化为更好的零件精度。在其他情况下，例如，如果补偿不可用或未使用，则可以将要打印的零件定位在表现出更均匀辐照度的区或区域中。

此外，本文描述的校准系统和方法可用于对准/校准替代的增材制造系统中的喷嘴或液滴位置，所述增材制造系统将基于桶的形式与本文描述的附加材料的分配相结合。在此类情况下，光传感器可以指向树脂的表面，并检测来自(图像或)附加材料的光。例如，附加沉积材料可以是标记物，并且可以用不引起树脂反应(例如，聚合)但确实引起标记物发荧光的一定波长的光来照射标记物。光传感器可以瞄准标记物(即，朝向桶)并扫描桶区域以分析沉积的标记物对准(即，沉积的标记物的位置、数量和/或类型)。然后，光传感器捕获的数据可用于补偿或校正分配头(例如，包含喷嘴射流)中的任何未对准，或分配的材料(例如，液滴)的轨迹和/或分配位置问题。捕获的数据还可用于确定喷嘴何时无法正常工作(例如，喷嘴是否出现故障，或监测喷嘴健康检查的结果)。在示例中，分配的(例如，喷射的)标记物材料可以是缺乏光引发剂的材料，使得其在曝光于UV光时不固化而是发出荧光。在一些情况下，标记物材料还可以包含当曝光于UV光时也缺少光引发剂的任何彩色染料或其他材料(即，任何类型的“对准剂”)。

另外，本文描述的校准系统和方法可用于校准用于基于激光的立体光刻(SLA)增材制造系统的一个或多个激光光源。在基于激光的SLA增材制造系统中，激光振镜图像失真的校正是通过将实际成像位置映射到理论位置的校准过程来完成的。这通常涉及覆盖打印机的整个构建区域的校准模板，以计算实际位置和理论(或预期)位置之间的差异。例如，这样的校准模板可用于校正与控制基于激光的照明系统中使用的镜子的检流计相关的抛物线误差。然而，与使用本文描述的校准系统和方法进行校准相比，使用校准板(或校准标记)来校准增材制造系统可能具有若干缺点(如本文所述)。

本文描述的校准系统和方法可包括直接指向激光光源或反射镜或透镜的一个或多个光传感器(例如，与构建区域对齐，或与构建区域重合定位)，所述反射镜将来自激光的光重定向到基于激光的SLA增材制造系统的构建区域，所述透镜将来自激光的光聚焦到构建区域。光传感器可以检测光(例如，使用扫描或本文描述的其他系统和方法)，然后使用检测到的信息来校准来自激光光源的光的一个或多个属性(例如，强度、位置、焦点、激光光斑形状或其他属性)。

光反应3D打印系统(PRPS)校准系统和方法的示例

图16A至图16E示出了具有多个图像投影仪(在这些示例中为六个投影仪)和具有一个或多个光传感器的校准装置的“自上而下”的PRPS的示例。这些PRPS的校准装置中的光传感器定位成使得它们检测直接从图像投影仪(或反射镜、滤波器、透镜或对来自图像投影仪的光进行重定向、过滤或将所述光聚焦到构建平面的其他光学部件)发出的光，而不是定位成检测从校准表面(例如，校准板、校准特征部或与构建区域对齐、重合或邻近的其他表面)反射的光。在一些情况下，校准装置中的光传感器在光到达构建平面之前收集来自图像投影仪的光。

图16A示出了根据一些实施方案的具有6个图像投影仪1610的PRPS1600的示例。图像投影仪中的一些的投影路径(例如，投影路径1620)被示为入射在多图像平面1630(或合成图像平面)上。多图像平面由子图像(诸如所示的子图像1631)组成。校准装置的传感器(如图16B至图16D所示)定位在多图像平面1630处(或附近、或邻近、或上方、或下方)以检测来自图像投影仪1610的光(例如，UV光)。两个Z马达1640a和1640b(如图16B所示)可以改变校准装置的传感器在z方向上的位置，例如将传感器移动至多图像平面1630(或接近、或邻近、或上方、或下方)。在其他情况下，可以使用三个或四个Z马达进行高度(z方向)移动。还示出了容纳树脂的桶1660。构建区域位于桶1660中的树脂内，如本文所述。校准装置的光传感器被定位为与构建平面对齐或重合，使得光传感器检测到的光可以使用向图像投影仪提供信息的图像显示子系统进行处理(例如，使用作为图像显示子系统的一部分的处理器)来调整图像投影仪的一个或多个参数和/或来自图像投影仪的子图像以校准PRPS。例如，可以调整一个或多个图像投影仪的一个或多个机械参数(例如，焦点、位置、变焦、重叠、强度等)和/或一个或多个子图像的一个或多个参数(例如位置、大小(或变焦量)、强度、强度分布、辐照度、辐照度分布、焦点、边缘融合参数、歪斜、扭曲、伽马、对比度等)以校准PRPS。可以使用本文描述的PRPS校准系统来检测和调整本文描述的任何子图像参数。

图16B示出了重涂器系统的示例，其也是用于PRPS的校准装置1601。图16B中的一些部件与图16A中所示的那些部件相同。根据一些实施方案，校准装置1601包括具有传感器集群1650的重涂器刀片组件1670。不带校准装置的重涂机系统通常用于重涂过程，以确保在曝光下一层之前，在先前曝光的层上沉积大致均匀厚度的树脂。重涂过程可以通过多种方法来完成，但通常由刀片沿可打印(或构建)区域的一个轴线扫过(或扫描)组成。预期的结果是整个树脂桶的树脂水平一致，先前曝光的层距树脂水平下方一层厚度的距离。在后续层曝光之前，先前打印层上方的树脂厚度偏差可能会导致打印缺陷，而重涂机可以减少此类缺陷的发生和/或严重程度。在该示例中，校准装置1601包括重涂器刀片组件1670，所述重涂器刀片组件包括位于可沿X轴、Y轴和Z轴(如图所示)移动的滑架上的传感器集群1650(例如，单个或多个UV光传感器)。图16B示出了可以沿着“传感器运动”方向1690a(在+/-X方向上)移动的传感器集群1650，并且滑架可以沿着“重涂器运动”方向1690b(在+/-Y方向上)移动，使得传感器集群1650可以扫过图16A所示的多图像平面1630。例如，还可以使用Z马达1640a和1640b来调平滑架并使其沿Z方向移动，以将传感器移入和移出图像投影仪的焦平面(或PRPS的构建区域)。滑架(以及联接至滑架的传感器集群1650)可以在传感器运动方向1690a上移动(例如，使用X马达，其是嵌入重涂器刀片组件中并且在图16B中不可见的线性马达)，并且滑架可沿着重涂器方向1690b移动(例如，使用嵌入在Y线性平台1680a和/或Y'线性平台1680b中并且在图16B中不可见的一个或多个Y马达)。Z马达还可以调平滑架(和传感器集群1650)并使滑架在Z方向上移动滑架。

在该示例中，传感器集群1650瞄准成像源并且可以扫过整个(或一部分)成像平面(即，多图像平面1630、或合成图像平面、或构建区域)以确定关于子图像之间的聚焦、对准和/或边缘融合、辐照均匀性和本文描述的子图像的其他参数(例如，扭曲和/或歪斜)的信息。传感器集群的传感器可以联接至显示子系统，所述显示子系统可以使用收集到的数据来校准、优化聚焦、执行辐照度校正和/或调整本文描述的子图像的任何参数，以优化由系统生产的3D打印的零件的精度和品质。

图16C示出了根据一些实施方案的重涂器系统的示例，其也是具有沿X轴分布的多个光传感器1652的校准装置1602。图16C中的一些部件与图16A和图16B中所示的那些部件相同。在这种情况下，多个光传感器1652跨X轴定位，使得不需要传感器的X轴运动。相反，涂布机在+/-Y方向上移动，以允许传感器分析合成图像，诸如子图像的边界区域。

在一些实施方案中，传感器集群可以包括沿着X和/或Y方向分布的多个传感器，并且X和/或Y方向上的一些移动仍然用于跨PRPS的区域(例如，焦平面或构建区域)扫描多个传感器。

在一些实施方案中，PRPS可以包括一个以上的传感器集群，每个传感器集群包含一个或多个光传感器。每个传感器集群可以协同(例如，使用共享移动系统)或独立(例如，其中每个传感器集群联接至一个移动系统使得每个传感器集群可以独立于其他传感器集群移动)扫描PRPS的一定区域(例如，焦平面或构建区域)。

图16D示出了根据一些实施方案的用于PRPS的校准装置1603的另一个示例，其具有沿着传感器条1654沿单轴分布的4个光传感器。该示例中的校准装置1603可用于校准具有需要拼接成合成图像的2个图像投影仪(例如，投影重叠的子图像(图16D中的子图像11632a和子图像2 1632b))的系统。子图像1 1632a包括第一行角和第三行角，并且子图像21632b具有第二行角和第四行角。在这种情况下，4个光传感器1656被放置在传感器条1654上。当前示例示出了朝向传感器条1654的端部放置的光传感器1656以检测角附近的光。在其他实施方案中，光传感器1656可以以其他方式沿着传感器条1654分布，诸如均匀地分布，或聚集在其他位置处(例如，取决于正在校准的PRPS的配置)。传感器条1654可以如箭头所示移动(例如，使用马达)至两个子图像的第一行角，然后移动至第二行角，随后移动至第三行角，并且最后移动至第四行角。图16D描绘了传感器条在形成合成图像的两个投影的子图像上移动的单轴运动。还可以跨角行扫描传感器以产生每个子图像的强度(或辐照度)与位置信息(例如，子图像的角的位置)，如本文进一步描述的。

图16E示出了PRPS的一个或多个部件在机械上不水平的情况。在这种情况下，桶1660所在的地板1695不是水平的，这导致PRPS的一些旨在与桶1660树脂表面齐平的部件(包括图像投影仪1610a和1610b以及具有校准装置1604的重涂器系统)由于与地板1695缺乏水平度而相对于3D打印机框架的其余部分倾斜。结果，重涂器刀片组件1670(以及具有校准装置1604的重涂器系统的传感器)移动所沿的平面与桶1660树脂表面的平面不对准。具有校准装置1604的重涂器系统的Z方向可调整性(例如，使用线性平台和Z马达1642a-b，其对应于图16B和图16C中的Z马达1640a-b和Y线性平台1680a-b)允许不仅可以在2D平面上进行校准，还可以在3D平面上进行校准，因为传感器集群可以围绕3D空间移动以维持与树脂的顶表面的水平(或维持与多图像平面的恒定距离)。在一些情况下，任何传感器可以相对于3D打印机框架成一定角度，以便维持与桶1660(或多图像平面，例如图16A中的1630)齐平的角度(或移动平面)。在一些实施方案中，多图像平面与树脂的表面齐平，其大致与“真实水平面”(即，由重力确定的水平)齐平。

图16A示出了六个图像投影仪1610。一些图像投影仪(图16A中的1610和图16E中的1610a)(“顶部投影仪”)直接瞄准桶，而一些图像投影仪(图16A中的1610和图16E中的1610b)(“侧面投影仪”)使用反射镜1612将来自投影仪的光重定向到桶1660。例如，在图16E所示的PRPS中，可以有六个图像投影仪，其中四个是直接瞄准桶的顶部图像投影仪1610a，并且其中两个是侧面图像投影仪1610b，每个侧图像投影仪使用反射镜(例如，反射镜1612)来将光重定向到桶，类似于图16A所示的配置。在其他情况下，PRPS可以具有多于或少于六个图像投影仪，每个图像投影仪可以被定向为顶部投影仪或侧面投影仪(使用反射镜)，并且本文描述的校准系统和方法可以用于校准PRPS。因此，对于“顶部投影仪”的情况，这些示例中的光传感器瞄准(或面向)图像投影仪1610a-b，并且对于“侧面投影仪”的情况，瞄准(或面向)反射镜1612。在这两种情况下，传感器瞄准图像投影仪1610a或反射镜1612，所述反射镜将来自图像投影仪1610b的光重定向到桶1660(或多图像平面、或构建平面)，而不是定位成检测从校准表面(例如，校准板、校准特征部或与构建区域对齐、重合或邻近的其他表面)或由PRPS形成的校准结构反射的光。由于一个或多个光传感器直接瞄准投影光源，并且不需要校准板，因此与使用校准板的方法相比，需要对准以执行校准过程的部件更少。

本文描述的PRPS校准系统和方法还可以校准整个合成图像上的全局辐照度，例如由于投影仪的焦点成像平面不完全平行于树脂顶表面。同样，基于地板的水平度，桶树脂表面可以相对于3D打印机的其余部分(包括投影仪)倾斜。这导致一些投影仪在物理上比其他投影仪更接近树脂的顶表面。例如，图16E描绘了最右侧的投影仪1610在物理上比左侧的投影仪更靠近树脂的顶表面。在这种情况下，传感器集群可以捕获合成图像(或其一部分)上的完整全局辐照度图，并且显示子系统可以使用捕获的信息来校正此类强度(或辐照度)差异和未对准。例如，由于全局成像平面不完全平行于树脂顶表面(即，投影仪和树脂顶表面之间的距离可能因投影仪而异)，最右侧的投影仪子图像可能比其他子图像更亮(和/或与其他子图像未对准，和/或与其他子图像相比失焦)。作为校准例程的一部分，传感器集群可以扫过全局成像平面(或其一部分)，以检测此类辐照度差异(可以创建初始辐照度图)，然后可以(通过显示子系统)对其进行校正以在树脂的整个顶表面上维持均匀的辐照度。这种类型的辐照度检查或校准可以在PRPS的整个使用寿命内进行(例如，成像源的LED寿命会随着时间的推移而退化，这可能会以不同的退化速率发生)。

另外，在一些情况下，本文描述的PRPS校准系统和方法还可以校准水平度和/或一个或多个投影仪与桶之间的距离。在一些情况下，PRPS的水平度可以通过测量来自PRPS的一个或多个图像投影仪的光的强度(或辐照度)来校准。例如，如果来自一个图像投影仪的强度(或辐照度)比其他图像投影仪更亮(或者与预定值相比更亮，或者比先前测量的值更亮)，则这可以指示该投影仪比其他投影仪更接近于桶(或比预期更接近桶)。在一些情况下，来自该投影仪的子图像的强度或辐照度(以及其他属性，例如尺寸)可以基于使用本文描述的PRPS校准系统和方法的测量来校正/校准。一些系统还可以配备调平机构(例如，使用马达控制)，所述调平机构可以调整桶和/或图像投影仪的高度和/或倾斜角度，以校正和/或校准图像投影仪和桶之间的高度，和/或可以调整投影仪的焦点成像平面和树脂顶表面之间的倾斜角度。

以上只是运动系统上的传感器集群/光传感器所提供的功能的一些示例。图16B至图16D所示的校准系统的光传感器可以被倒置以向下看向树脂桶的顶部表面，以结合替代的增材制造系统来收集信息，所述替代的增材制造系统将基于桶的格式与本文所述的附加材料的分配相结合，诸如在基于多喷射桶的系统中，其中材料通过在桶中的树脂表面上喷射来分配。在一些此类系统中，可能不存在显示子系统，并且光传感器可用于校准、对准和检测材料分配(例如，喷射)过程而不是照明系统的问题。包括使用分配的材料的基于桶的增材制造的系统和方法在第11,110,650号美国专利中进一步描述。

图17A示出了当校准装置的传感器在跨两个相邻子图像之间的重叠区域的方向上扫描时检测到的UV光强度(或辐照度)与位置的关系的曲线图。在这种情况下，可以基于UV强度从“低”强度转变为“高”强度以及从“高”强度状态转变为“低”强度状态的位置来确定相邻子图像的位置(或重叠的量(或宽度))，如图形上所指示的。然后可以使用该重叠量来设置边缘融合校正的边界条件(例如，如关于图2B和图4C所描述的)。一旦初始边缘融合例程完成，就可以通过在先前获取的边界内的接缝(或重叠区域)上重新运行传感器集群来重新检查，以寻找附加的低-高-低UV能量状态。这个过程可以重复，直到这种“低-高-低”状态被消除(或最小化，或充分降低到阈值以下)。在一些情况下，“低”强度阈值和“高”强度阈值可用于定义“低”强度状态和“高”强度状态。

图17B示出了在边缘融合校正之前和之后使用PRPS上的校准装置收集的UV光强度(或辐照度)与位置的关系的示例。边缘融合校正之前的曲线图1710示出了“低-高-低”强度状态的明显模式，而边缘融合校正之后的曲线图1720示出了重叠区域中大大减少(大致消除)的“低-高-低”强度状态模式。例如，该示例中的“低”强度状态的阈值可以定义为小于2.25E-6(任意强度单位)，并且该示例中的“高”强度状态的阈值可以定义为大于2.25E-6(任意强度单位)。使用这样的阈值定义，边缘融合校正后的曲线图不具有任何“高”强度状态。

存在许多不同的移动传感器系统的方式，其中的一些示例在图18A至图18F和图19A至19B中示出并在下文进行描述。

本校准装置可包括具有在X-Y笛卡尔系统内移动的台架的机械移动系统，或允许装置在合成图像、子图像和/或子图像之间的融合区域(或重叠区域)上移动光传感器的任何运动系统(X-Y、旋转、极性等)。传感器还可以驻留在气动或真空移动系统上，所述系统允许传感器进行类似的移动以获取必要的数据并实现相同的校准目标。作为另一个示例，传感器可以安装在一个系统上，所述系统最初将传感器瞄准成像源(即投影仪)，然后反转传感器(例如，气动地)，使得它们面向树脂以进行其他数据捕获例程和与树脂顶表面相关联的分析(例如，扫描碎片，或扫描替代的增材制造系统中的喷嘴未对准，所述替代的增材制造系统将基于桶的格式与本文所述的附加材料的分配相结合，诸如在基于多喷射桶的系统中)。

图18A至图18F描绘了一些光传感器运动示例，包括“X-Y扫描运动”、“Y-X扫描运动”、“阵列Y运动”、“Y回扫运动”、“X回扫运动”和“阵列X运动”，其可以被执行以获取必要的数据来校准投影到多图像平面1801上的合成图像中的子图像的一个或多个属性(如本文所述)。在18A至图18F所示的示例中，合成图像包括6个子图像。图18A至图18D中的虚线以平面图(例如，当向下看桶时)描绘一个或多个光传感器1810的移动路径，并且图18E和图18F以平面图描绘了光传感器1820的线性阵列的移动路径。椭圆指示移动模式在图18A至图18F中的多图像平面1801的区域上再现。图18A至图18F所示的光传感器运动可以大致在与多图像平面相同的平面中，或者可以在多图像平面上方或下方。图18A至图18D示出了一个或多个光传感器1810在两个方向(例如，“X”和“Y”)上移动以大致覆盖多图像平面1801的整个区域。图18E和图18F示出了光传感器1820的线性阵列大致覆盖多图像平面1801的一个维度的示例，因此仅需要一个移动方向来大致覆盖多图像平面1801的整个区域。这种光传感器运动可用于基于桶的多图像投影系统(例如，本文描述的“自上而下”或“自下而上”PRPS)和将基于桶的格式与附加材料的分配相结合的替代的增材制造系统，诸如在基于多喷射桶的系统中(在第11,110,650号美国专利中描述的)。

在本文描述的系统和方法中，可以采用许多类型的运动或移动系统来移动校准装置的传感器以检测来自图像投影仪的光。例如，移动系统可以包括马达、气动系统、液压系统、皮带、链条、线缆、导轨、齿轮、丝杠驱动器、线性平台、磁性系统、电磁系统、重力辅助系统、基于压力的系统、基于真空的系统、使用热膨胀的系统或其他类型的线性或旋转驱动机构来实现本文描述的校准系统和方法的运动。

本文描述的PRPS校准系统和方法也可以被配置为在Z方向上移动传感器。例如，在基于桶的系统中，可以移除足够的树脂以允许传感器(例如，安装在重涂器系统上的)在负Z方向上向下移动，使得传感器定位在投影仪的理论焦平面(或焦距、投射距离或构建区域)。如本文所述，在+/-Z方向上的移动可允许传感器在远离投影仪的适当聚焦距离处收集数据。

图19A至图19B示出了在Z方向上移动的校准装置的示例。图19A示出了系统1900，其具有位于具有树脂1940的桶1930上方的传感器集群1910(包括光传感器)。传感器集群1910联接至校准机械组件1920，并且传感器集群1910在+/-Z方向上移动，并且可选地还在+/-X方向上移动。校准机械组件1920可以是校准板、重涂器组件或条(例如，其被配置为在+/-Y方向上移动(进入/离开页面，未示出))。图19B示出了在具有树脂1940的桶1930上方具有光传感器阵列1912的系统1901，其中光传感器阵列1912联接至校准板1922，并且光传感器阵列1912在+/-Z方向上移动。在该示例中，光传感器阵列1912的光传感器沿着X方向分布，使得不需要光传感器的+/-X方向移动。如上所述，图19A和图19B中的传感器集群1910和光传感器阵列1912分别可以进一步在+/-Y方向上移动(进入/离开页面，未示出)。

本文描述的PRPS校准系统和方法还可检测一个或多个成像源(图像投影仪)是否对焦。在一些情况下，成像系统投射的窄宽度固定线可以以恒定速度扫过光传感器(可选地具有小“针孔”孔径)。在其他情况下，光传感器可以以恒定速度扫过固定的投影窄线。光的强度(或辐照度)可以作为位置(或时间)的函数来捕获，如果存在渐变(或宽)的过渡，则可以推断投影仪失焦。相反，如果强度(或辐照度)与时间的关系显示出尖锐的峰值(或尖锐的过渡)，则可以推断投影仪处于对焦状态。如果失焦，系统可以运行自动化例程(例如，使用PRPS的校准装置和显示子系统)来调整焦点，直到出现最尖锐的峰值或过渡。

图20示出了上述校准例程的UV强度(或辐照度)与位置(或时间)的示例。左曲线图2010示出了指示图像失焦的逐渐过渡的示例，并且右曲线图2020示出了指示聚焦图像的尖锐峰值的示例。

还可以通过在Z方向(也可选地沿X和/或Y方向)上移动光传感器来执行焦点校正，以绘制3D空间中来自一个或多个图像投影仪的光强度。这种3D空间上的光强度映射图可以由处理器(例如，显示子系统)解释，然后用于校正一个或多个图像投影仪的焦点。

焦点校正(例如，如上所述)可能是有利的，尤其是如果投影仪透镜在运输期间物理移动(或震动，或变得未对准)或在安装和/或调试期间意外散焦。本文描述的PRPS校准系统和方法可以自动执行校准程序以检查图像投影仪的焦点的变化并校正这种情况。

本文描述的具有焦点校正功能的PRPS校准系统和方法还可以用在期望有意模糊以控制零件上的表面光洁度以获得更好的表面品质的情况下。在这种情况下，可以有目的地对一个或多个投影仪进行散焦并在散焦状态下进行校准(例如，使用几何校正或本文描述的用于适当边缘融合/拼接的方法)，以针对某些特性产生期望的模糊图像。本文描述的PRPS校准系统和方法还可以预先表征和校准到聚焦和散焦状态，并且使得PRPS能够在打印期间在两种模式之间切换。这两种聚焦和有意散焦模式之间的切换可用于在零件中产生定制特征(例如，具有人类抓握点的零件可以聚焦在该区域，然后在另一个区域散焦，以获得所需的表面粗糙度/光滑度或光洁度美学)。

模块化校准装置

在一些情况下，PRPS的校准装置可以集成至与PRPS分离的模块化校准系统中。模块化校准系统可以联接至PRPS以校准PRPS图像投影仪，然后被移除并用于校准不同的PRPS。这在用户在同一设施中操作多个PRPS的情况下可能是有利的，因为模块化校准系统的成本可以在多个PRPS之间分摊。这种模块化校准系统可以与PRPS的显示子系统联接，并且显示子系统可以解释来自模块化校准系统的数据并使用收集到的数据来校准PRPS图像投影仪。在一些情况下，模块化校准系统可以具有一个或多个专用处理器(或控制器)来控制和/或解释来自光传感器(以及系统的其他传感器)的数据。专用处理器可以与显示子系统对接以校准PRPS的图像投影仪。

在一些情况下，模块化校准系统包括光传感器(以及可选的运动系统)，所述传感器形成可以联接至(或插入、适配到或推入)PRPS的“独立”校准装置。模块化校准装置可以是移动的，例如使用轮子或脚轮。在一些情况下，可以使用机器人来移动模块化校准装置，例如，以将模块化校准装置递送至需要校准的PRPS和/或将模块化校准装置联接至PRPS。在一些情况下，机器人对模块化校准装置的移动可以是自动化的(例如，使用控制器、处理器或控制系统)。用于移动模块化校准装置的机器人可以集成至模块化校准装置中或者是可以与模块化校准对接的单独单元。

模块化校准系统可以校准由具有多个图像投影仪的PRPS显示的合成图像内容。模块化校准系统是模块化的，因为它可以联接至(或安装、或插入、或适配到或推入)不具有集成式校准系统的PRPS。模块化校准系统可能是有利的，因为它们提供了一种校准基于多图像投影仪的3D打印机的方法，而不会给所有打印机带来昂贵的运动和传感器系统负担。而是，运动和传感器校准装置是模块化的(例如，在独立系统中，或在移动“推车”上)，可以根据需要从一个PRPS移动至另一个PRPS。

在一些情况下，模块化校准系统可以作为推车推入具有多个图像投影仪的PRPS(例如，在正常打印运行期间桶所在的位置)。一旦校准装置推车被推入并固定(例如，锁定轮子或降低支脚等)，它就可以相对于PRPS的其余部分对准、调平和/或定位，使得校准装置的光传感器(例如，能够读取校准装置的UV和/或其他波长)的光传感器位于相对于PRPS的多图像投影系统的适当位置处。一旦调平和定位完成，就可以执行校准例程(例如，本文描述的那些)。在一些情况下，PRPS和模块化校准装置可以包含机械挡块，所述机械挡块彼此对接以在安装时相对于PRPS对准校准装置。

图21示出了使用模块化校准装置的示例性校准过程2100的流程图。图22A至图22H示出了具有模块化校准装置的PRPS的示例。校准过程2100可以使用诸如图22A至图22H中所示的那些系统的系统，或类似于图22A至图22H中所示的已被修改以校准自下而上的PRPS中的图像投影仪那些系统的系统来执行。

在步骤2110中，模块化校准装置(例如，在推车上)联接至(或插入到)PRPS。将校准装置联接至PRPS还可以包括将校准装置的光传感器与PRPS横向对准(例如，在如图22A所示的x方向和y方向)，如本文所述。光传感器与PRPS的横向对准可以是近似的或精确的，如本文所述。在步骤2120中，校准装置被调平(例如，相对于VAT和/或重力)。在步骤2130中，调整校准装置的一个或多个光传感器的高度(例如，如图22A所示的z方向)。在步骤2140中，使用校准装置的光传感器来执行校准例程，以调整由两个或更多个图像投影仪中的一个图像投影仪投影的子图像的一个或多个参数。在一些情况下，步骤2130中的高度调整可以在步骤2120中的调平之前进行。

校准过程2100的调平步骤2120和调整步骤2130可以使用马达和移动传感器(例如，移动传感器的示例是加速计、高精度陀螺仪等)来实现，以实现校准装置的光传感器和(理论)树脂顶表面平面之间的平行平面性(即，平行度)，这可能取决于重力和地板的水平度这两者。移动传感器可以安装在校准系统上(例如，可选地还包括光传感器的传感器集群上，或者滑架系统上)并向控制系统的控制器或处理器提供信息以在步骤2120中自动调平校准装置。例如，模块化校准系统可以包括校准装置和联接至校准装置的移动传感器和马达的专用处理器，以在步骤2120中执行自动调平。方法2100中的一些或所有步骤可以手动地或使用自动化系统来执行。例如，校准过程2100的调平步骤2120和调整步骤2130可以通过手动过程来实现，其中在步骤2120中使用手动读取水平传感器以及手动可调整部件来手动调平校准装置。例如，气泡水平仪可以内置于校准装置(或校准系统的其他部件)中以帮助步骤2120中的手动调平。在步骤2130中，可以基于来自距离传感器或位移传感器的反馈升高或降低校准装置的光传感器的高度(在Z方向上)，以将光传感器定位在正确的高度(例如，理论成像平面，或树脂的顶表面)。这种距离传感器(或位移传感器)和马达可以联接至控制系统的控制器或处理器，并用于自动实现校准装置的光传感器和多图像平面(或者与PRPS的图像投影仪，或者与PRPS的其上安装有图像投影仪的顶板)之间的平行平面性(即，平行度)。

在一些情况下，本文描述的模块化校准装置包括控制器(例如，处理器、计算机、ARM装置控制器等)以接收来自传感器的信号、解释来自传感器的信号和/或与PRPS通信。控制器还可以向模块化校准装置的各种马达子系统命令运动，例如以调平、调整高度和/或控制模块化校准装置的光传感器的移动。控制器还可以与主机PRPS通信以调整显示子系统图像内容(例如，校准图像投影仪和/或校正投影的子图像)。控制器还可以支持图形用户界面(例如，触摸屏、触觉按钮、LED灯等)，以实现与用户的通信和交互(例如，显示或更改设置配置、显示报告状态、显示数据或对用户有帮助的任何其他信息源等)。本文描述的模块化校准装置还可以包括用户界面(未示出)，诸如具有触摸屏的显示器、LED灯、按钮、开关等。

图22A示出了联接至PRPS2200的模块化校准装置2201的示例。PRPS2200包括顶板2210，一个或多个图像投影仪(在该示例中为六个)安装到所述顶板。该示例中的PRPS2200是“自上而下”的PRPS并且类似于图16A中所示的PRPS1600。在图22A所示的示例中，模块化校准系统2201包括校准板2220和滑架组件2230。一个或多个光传感器2240联接至滑架组件2230，并且校准板2220联接至调平马达2250(或高度调整马达)。滑架组件2230使得光传感器2240能够在X方向和Y方向上移动，并且调平马达2250使得能够在Z方向上移动，使得光传感器2240能够实现与PRPS的部件(例如，顶板2210，或PRPS2200的VAT内的树脂的表面(未示出))平行的平面性。因此，滑架组件2230以滑架组件可以移动的方式联接至校准板2220(例如，使用线性平台马达、线性马达或其他机械组件)，以便移动光传感器2240(例如，在X-Y平面中)。调平马达2250可用于相对于地板和/或相对于顶板2210调平校准板2220。在该示例中，距离传感器2260还联接至校准板2220(通过滑架组件2230)，以检测从校准板到顶板2210的距离，并且使得光传感器能够移动至用于校准的正确高度。在一些情况下，作为距离传感器2260的替代(或其补充)，作为PRPS的一部分的全局水平距离传感器(未示出)可用于设置校准板2220的高度(在Z方向上)(例如，在其被调平之后)。

模块化校准装置2201还具有光传感器滑架(例如，如图22C所示的2232)。光传感器2240联接至光传感器滑架，所述光传感器滑架进而联接至滑架组件2230。如图22C所示，光传感器滑架2232使得光传感器2240能够在“X运动”方向上移动。类似的光传感器滑架也存在于图22B以及图22D至图22H所示的模块化校准装置上。此外，图22A至图22H中的滑架组件2230使得光传感器2240(和光传感器滑架2232)能够在“Y运动”方向上移动。例如，Y马达(例如，类似于图22H中的线性马达Y1 2254a和线性马达Y2 2254b，图22A中未示出)可用于在Y方向上移动滑架组件2230。另外，被配置为在X方向上移动光传感器2240的线性马达可以位于滑架组件2230内，其在图22A中不可见。有多种方式使得滑架组件能够在Y方向上移动，例如通过使用螺杆驱动马达台、皮带驱动马达平台、线性马达、气动装置、磁性装置或其他机械系统，图22A中未示出。

模块化校准装置还可以包括电连接2270，诸如输入/输出“I/O”(例如，以控制模块化校准装置2201的马达和其他部件，并从模块化校准装置2201的传感器接收数据)、“与PRPS的通信”(例如，将信息从模块化校准装置2201发送至PRPS以调整图像投影仪的设置)以及电力“电源”连接。在一些情况下，模块化校准装置的一个或多个部件可以使用气动装置来移动，并且还包括气动连接(未示出)。

在图22A所示的情况下，马达和距离传感器硬件全部驻留在模块化校准装置中，所述模块化校准装置在该示例中包括推车2290(具有轮子或脚轮)。在其他情况下，校准系统可以与PRPS集成，如本文所述。在其他情况下，硬件的一部分可以包含在模块化校准系统中(例如，包括推车2290)，并且其余部分可以驻留在PRPS中。

在图22A至图22H所示的模块化校准装置和PRPS的一些实施方案中，模块化校准装置的校准板和PRPS的顶板之间的平面度可以使用能够驱动位于校准装置中的点(例如，三个点)处的高度(Z方向)调整马达(例如三个马达)，以基于位移和/或距离传感器读数来调平所述装置。位移和/或距离传感器可以联接至校准装置，例如如图22A以及图22D至图22E中所示。在其他情况下，位移和/或距离传感器可以靠近图像投影仪联接至PRPS的顶板，例如，如图22B和图22C所示(距离传感器2262)。位移和/或距离传感器可以联接至PRPS和/或校准装置上的使得能够测量PRPS和校准装置之间的距离的任何位置。在一些情况下，位移和/或距离传感器可以联接至校准板，并且靠近图像投影仪联接至PRPS的顶板，例如，如图22G和图22H所示。位移和/或距离传感器的一些示例是激光位移传感器、超声波传感器、深度传感器、飞行时间传感器或其组合。在一些情况下，来自距离传感器的反馈可以被馈送至校准装置控制系统中以驱动高度(Z方向)调整马达，直到实现校准装置的期望的水平度和/或平面度。PRPS的控制系统和校准装置之间的通信可以经由以太网或其他通信方式(例如USB、串行、光纤或其他差分或单端信号方法/协议等)来实施，以实现传感器和使用来自传感器的信息进行控制和/或校准的部件之间的反馈。

在一些实施方案中，校准装置可以使用一个或多个容纳可被距离传感器检测的液体的容器来实现水平度。在此类情况下，液体界面可以用作调平目的的参考。例如，校准装置可以包含带有浮动校准板的浅容器，或者该容器可以提供一个或多个液体表面作为距离传感器的参考点。在此类情况下，可能不需要3点马达系统，因为液体会自然地相对于重力维持其水平。在一些情况下，液体可以位于校准装置的某些凹腔中，所述凹腔位于将从位于校准装置上方的距离传感器进行距离测量的区域中。所述凹腔通过一个(或多个管)连接，使得液体可以在凹腔之间流动，并且可以维持整个校准系统的水平度。在某些此类情况下，可使用3点马达系统将校准装置与由凹腔中的液体测量的液位位置机械对准。在一些情况下，3点马达系统可以使用来自不同凹腔内的液体高度的信息(例如，使用距离传感器或凹腔内的液位传感器获得)来调平光传感器。

图22B示出了联接至PRPS2202的模块化校准装置2203的示例，类似于图22A所示的示例。在该示例中，距离传感器2262联接至PRPS 2202的顶板2212而不是联接至模块化校准装置。该示例中的距离传感器2262测量从顶板2212到校准板2222的距离，并且将该信息提供给模块化校准装置2203的调平马达2250以实现光传感器2240和PRPS的部件(例如，顶板2212，或PRPS2202的VAT内的树脂(未示出)的表面)之间的平行平面性。

如上所述，校准装置上的光传感器可以放置在多图像平面(或VAT内的树脂的理论顶表面，所述理论顶表面与位于所述装置上方的多图像平面相距“焦距”(或“投射距离”))处。在一些情况下，校准装置可以使用已经包括在PRPS中的“全局水平”传感器2280(或其他位移和/或距离传感器)来实现这样的位置，例如如图22B中所示。例如，校准装置可以具有其自己的板或凸片或一些其他机械对象，其可以由PRPS的全局水平传感器2280感测以提供关于光传感器2240和顶板2212之间的距离或关于光传感器2240(相对于多图像平面，或相对于树脂的顶表面)的水平度的反馈。运动控制系统可以基于这种全局传感器(例如，使用校准装置和/或PRPS的一个或多个处理器，如本文所述)的距离读数，使用调平马达2250升高或降低校准装置。

在一些情况下，多个距离传感器2262可以安装在顶板2212上，以便在多个位置(即，传感器的位置)测量顶板2214和校准板2222之间的距离，如图22B所示。

图22C示出了联接至PRPS的顶板2214的模块化校准装置2205的示例，类似于图22B所示的示例。然而，在该示例中，仅存在一个距离传感器2262。

有许多方法可以将距离传感器放置在整个校准装置和/或PRPS(例如，顶板)中以实现相同的目标，即将UV光传感器移动至适当的位置以校准PRPS(例如，具有多个图像投影仪的PRPS)的目标。

图22D至图22F示出了模块化校准装置2207a-c的部分的示例的平面图。光传感器2240联接至光传感器滑架2232，所述光传感器滑架通过滑架组件2230联接至校准板2226。

图22D中的移动校准装置2207a包括联接至光传感器滑架2232的单个距离传感器2264。这种具有单个距离传感器2264的系统有利地具有低成本(因为仅使用一个传感器)并且单个传感器可以在多图像平面(或校准平面)的大致整个X-Y区域上移动。然而，单个距离传感器系统可能比具有多个距离传感器的系统慢，因为需要一些时间从单个传感器收集足够的数据读数以调平校准装置(例如，通过将单个距离传感器移动至多个点(例如，3点)，和/或通过构建跨X-Y区域的距离读数矩阵)。

图22E中的移动校准装置2207b包括连接至滑架组件2230的一个以上的距离传感器2260。在该示例中存在两个距离传感器2260，但是在其他情况下可以存在三个(例如，如图22B中)或者三个以上的距离传感器。在这样的布置中，可以有两个以上的距离传感器2260布置成线性阵列并且联接至滑架组件2230。这种具有多个距离传感器2260的系统可以比具有单个距离传感器的系统更快，因为可以通过滑架组件的单次Y扫描来快速确定校准板2226和顶板之间的平行度量。然而，这样的系统将需要两个或更多个距离传感器2260，并且因此可能比单个传感器系统更昂贵。

图22F中的移动校准装置2207c包括光传感器2240但没有距离传感器，然而，在其联接至的PRPS上可以有距离传感器。

图22G示出了联接至PRPS的顶板2214的模块化校准装置2208的示例，类似于图22B所示的示例。然而，在该示例中，存在联接至顶板2214的距离传感器2262，并且还有联接至校准装置2208的滑架组件2230的距离传感器2260。

图22H示出了联接至PRPS的顶板2214的模块化校准装置2209的示例，类似于图22G所示的示例。然而，在该示例中，存在提供在Y方向上的移动的线性马达，并且不存在校准板。在该示例中，Z1马达平台2252a和Z2马达平台2252b联接至线性马达Y1 2254a和线性马达Y2 2254b。Z1马达平台2252a和Z2马达平台2252b也联接至滑架组件2230。在该示例中，光传感器滑架2232联接至滑架组件2230，所述滑架组件本身是线性马达并且使得光传感器滑架2232能够在X方向上移动。使用这些马达，光传感器2240可以相对于PRPS被调平并调整高度，如本文中针对其他示例所描述的。

一旦移动校准装置联接至PRPS，并且校准装置被调平并调整高度，诸如在图21中的方法2100的步骤2110、2120和2130中，则可以执行校准例程，诸如在方法2100的步骤2140中。可以采用与本文相对于其他校准装置(例如，集成至PRPS中的那些)所描述的相同的校准技术来校准由联接至模块化校准装置的PRPS的多个投影仪产生的合成图像。简而言之，光传感器用于测量投射的辐照能量以检测感兴趣的区域(例如，重叠区域、非重叠区域、角等)，所述感兴趣的区域被反馈至PRPS的显示子系统中以进行图像内容校正。在一些情况下，模块化校准装置电耦合至PRPS并且可选地具有专用控制器、处理器和/或控制系统。用于这种反馈通信的电耦合可以通过以太网或其他信令装置(例如USB、串行、光学或其他差分或单端信令方法/协议等)在PRPS和模块化校准装置控制系统之间建立。关于传感器布置、传感器运动和相对于其他系统(例如，与PRPS集成的校准装置)讨论的校准的其他方面的相同技术也可以应用于模块化校准装置，其中校准装置现在是模块化的，因为它可以根据需要与PRPS联接或从PRPS中移除。也就是说，每个PRPS系统不需要承担在PRPS中内置集成式校准系统的成本负担或复杂性负担。

在一些实施方案中，用于PRPS的校准装置可以具有一个或多个静态(即，不移动)的光传感器，并且光可以从PRPS的一个或多个图像投影仪投射至静态光传感器上以校准PRPS。在一些情况下，图像投影仪可以投影一系列移动的二进制/格雷码图案以建立图像内容位置与光传感器位置之间的数学关系。在二进制/格雷码搜索示例中，一个或多个固定光传感器可以驻留在已知的固定位置，并用于检测在连续迭代中减半的白屏图像内容的迭代，直到窄带(例如，一半的一半的一半等)的内容与传感器位置对准。可以对投影的白屏内容的列(Y)和行(X)实例重复这样的搜索过程(或代码或算法)，以向传感器所在位置的精确X-Y像素坐标逼近。

图23示出了二进制/格雷码搜索方法的连续列迭代和行迭代的简化示例。当光照射到光传感器上时，则其检测(或感测到)高辐照度值(例如，在该示例中为100％)，并且当光没有照射到光传感器上时，则其检测到(或感测到)低辐照度值(例如，在该示例中为0％)。在该示例中，需要六次迭代将白色图像内容减半才能到达与传感器位置对准的竖直列像素位置。并且，需要四次迭代才能到达与传感器位置对准的水平行像素位置。利用该信息，可以在显示的图像内容位置和传感器位置之间建立数学关系，所述数学关系随后可用于图像校正。

在一些情况下，一旦通过二进制/格雷码搜索方法识别了感兴趣区域，过程就可以从二进制/格雷码搜索方法转变为“线扫描方法”，以确定与传感器位置对准的竖直像素列的准确位置。在“线扫描方法”中，显示子系统投射一定窄线并将其扫过感兴趣的传感器区域。结果是强度与位置的高斯响应曲线，其中峰值表示像素列(即照明线)与传感器位置之间的对准。所述过程可以沿着竖直方向和水平方向执行，以确定像素的竖直线和水平线与传感器位置之间的对准。并且，该信息允许在显示的图像内容位置和传感器位置之间建立一定关系，所述一定关系随后可用于图像校正。

在本文描述的系统和方法中，可以采用许多类型的运动或移动系统来移动模块化校准装置的传感器以检测来自图像投影仪的光。例如，移动系统(例如，用于Z马达、滑架组件和/或光传感器滑架)可以包括马达、气动系统、液压系统、皮带、链条、线缆、导轨、齿轮、丝杠驱动器、线性平台、磁性系统、电磁系统、重力辅助系统、基于压力的系统、基于真空的系统、使用热膨胀的系统或其他类型的线性或旋转驱动机构来实现本文描述的校准系统和方法的运动。例如，代替电动马达，可以使用气动部件(例如气缸、歧管等)或磁性系统来移动模块化校准装置的部件，诸如调整校准板的高度和/或水平。

对于距离传感器的放置位置和使用数量，也有多种选择。上述示例仅显示了距离传感器位置的一些选项。例如，距离传感器可以放置在滑架组件上，单个传感器可以放置在UV光传感器旁边，距离传感器阵列可以在滑架组件上一字排开，或者可以使用其他距离传感器配置检测PRPS的部件(例如顶板、图像投影仪或反射镜)与校准装置之间的距离。

模块化校准系统可以通过多种方式安装。例如，模块化校准装置可以与PRPS分开供电。在这种情况下，模块化校准装置具有专用电源，并且不消耗主机PRPS的电力。在模块化校准装置和PRPS之间存在通信路径(例如，以执行校准例程)，所述通信路径可以是任何类型的电通信接口(例如，以太网、以太网/IP商标、USB、串行等)。在一些情况下，模块化校准装置可以具有轮子(例如，模块化校准装置可以是具有轮子或脚轮的推车)并且其可以推入主机PRPS中。一旦定位，就可以锁定轮子。在一些情况下，模块化校准装置可以包括支脚而不是轮子，在这种情况下，可能需要采用适当的处理和运输设备。在又一些情况下，模块化校准装置的轮子可以配备有支脚，一旦推车被适当定位就可以降低支脚。

在一些情况下，模块化校准装置相对于PRPS的初始放置(例如，在图21中的方法2100的步骤2110中)的精度并不重要。例如，本文描述的模块化校准装置的感测和控制机构可以使模块化校准装置能够将传感器移动至校准PRPS所需的位置(例如，图像的角)，即使模块化校准装置相对于PRPS的初始位置并不准确。因此，感测和控制机构用于将光传感器定位在正确的校准位置，而不是使用机械系统来实现模块化校准装置以及PRPS的精确定位(横向对准、调平和高度调整)。

在一些情况下，本文描述的模块化校准装置可以是联接(例如，悬挂或闩锁至)PRPS的现有部件的装置，而不是推车。然后，在所述装置被适当地联接(例如，安装、闩锁或适配)之后，进行适当的连接(例如，电力、通信和/或气动)。

在所示的一些示例中，三个调平马达2250用于调平模块化校准装置(例如，使用3点伺服系统)。在不同的示例中，可以使用多于或少于三个的调平马达来调平模块化校准系统。例如，四个调平马达2250可用于调平模块化校准装置。在一些情况下，可以使用两个调平马达2250，其中校准板的一个角或部段是静止的，并且两个马达调整校准板的水平度。在一些情况下，可以使用一个调平马达2250，其中校准板的两个角或部段是静止的，并且一个马达调整校准板的水平度。这些替代系统和方法可以实现与3点伺服系统方法相同的目标，以调整模块化校准装置的平面度(尽管当仅使用一个或两个调平马达时自由度较小)。

图24A至图24B示出了可用于校准PRPS的光传感器数据(或信息、或读数)的示例。图24A至图24B中的功率读数(例如，测量值2410和2420)是通过在线性路径上移动光传感器跨合成图像中的相邻子图像的重叠部分(即，跨合成图像中的接缝，或边缘融合校正)并记录光传感器在沿着移动路径的不同位置接收的光强度而获得的。

图24A示出了边缘融合校正之前的功率(以毫瓦为单位)与位置(“测量位置”，以微米为单位)测量值2410以及边缘融合校正之后的功率与位置测量值2420的曲线图。图24A中的曲线图中的x轴上的测量位置已标准化为接缝的标称中心。测量值2410和测量值2420的比较表明已经进行了有效的边缘融合校正，因为跨接缝的高强度已经变得更加均匀(或者已经大致消除了接缝处的高强度区域)。

图24B示出了在执行边缘融合校正之后取得的各种功率密度(以mW/cm²为单位)与位置(“相对于接缝标称中心的位置”，以微米为单位)测量值的曲线图。在该示例中，使用位于多图像平面处的光传感器记录包含两个子图像之间重叠部分的数据，然后执行边缘融合校正。在边缘融合校正后，保持所有其他自变量恒定，光传感器的Z位置(或高度)在正Z方向和负Z方向上都增加，并且针对每个唯一的Z位置重复能量收集轨迹。图24B中的曲线图中的x轴上的位置已标准化为接缝的标称中心。图24B中的各种功率密度与位置数据是在相对于标称多图像平面(例如，理论或假设的多图像平面高度)的不同高度(即，如上所述的Z方向)处取得的，高度范围从标称多图像平面下方开始(例如，“-Z步长1”、“-Z步长2”)到标称多图像平面上方(例如，“+Z步长1”、“+Z步长2”等)。

图24B中的数据示出了传感器的高度(或Z位置)影响校准系统的性能，在这种情况下，影响边缘融合校正的性能。当从一个子图像通过重叠区域在空间上过渡到相邻子图像时，边缘融合校正的应用使能级均匀化。这种校正在收集校准数据的Z位置处最有效；随着距数据收集平面的Z位移的增加(正或负)，它的效果会降低。对于在负Z方向投射能量的显示子系统，当光传感器位于标称多图像平面高度下方的高度时，该Z位置处的表观重叠会增加，从而出现跨边界的能量(或重叠区域中的能量比与重叠区域相邻的区域高)的表观正不连续性(或强度变化)。当光传感器位于标称多图像平面高度上方的高度时，在该Z位置处的表观重叠往往会减少，从而出现跨边界的能量(或重叠区域中的能量比与重叠区域相邻的区域低)的表观负不连续性(或强度变化)。因此，将校准Z位置与实际多图像平面高度紧密匹配可以实现边缘融合校正的最大有效性。替代地，Z位置映射，诸如图24B所示的映射，可用于确定作为距标称多图像平面的Z距离的函数的边缘融合校正。这样的Z位置映射可以允许校准Z位置改变，和/或允许校准系统通过实验确定用于边缘融合校正的最佳Z位置。它还可以允许校准设备设计具有更大的自由度，因为在完成边缘融合校正(使用Z位置映射)之前不需要确定(或已知)Z位置。

与本文描述的那些相同或相似的校准系统可用于校准具有投影子图像以形成合成图像的两个或更多个图像投影仪的任何类型的多投影系统，例如在具有多个图像投影仪的立体光刻系统中(例如，用于处理半导体器件)，或用于使用多个图像投影仪的大型投影系统(例如，在电影院、天文馆、游乐园景点等)。

校准装置系统和方法

图25A和图25B示出了用于PRPS中的投影图像的校准装置的示例。图25A至图25B中的校准装置可以集成至PRPS中，或者可以是与PRPS一起使用的模块化校准装置(例如，在图21中的方法2100中)。

图25A示出了用于校准从图像投影仪2530投影的单个图像的校准装置2510，所述单个图像被表示为示出来自图像投影仪2530的图像在“X方向”上的大致位置的线(但与投影图像在“Y方向”上的位置无关)。四个光传感器2520安装到校准装置2510上。例如，四个光传感器可以与投影图像的角大致对准或接近角。

图25B示出了用于校准来自两个图像投影仪2532和2534的两个子图像的校准装置2512，这两个子图像被表示为示出来自图像投影仪2532和2534的子图像在“X方向”上的大致位置的线(但与投影的子图像在“Y方向”上的位置无关)。八个光传感器2520安装到校准装置2512上。例如，光传感器中的四个可以与投影的子图像中的一个的角大致对准或接近，而其他四个光传感器可以与另一个投影的子图像的角大致对准或接近。在具有两个以上的图像投影仪的情况下，校准装置可以包括每个子图像4个传感器以进行校准，诸如图24B所示的布置(例如，安装到校准板的四个光传感器组的线性阵列或矩阵阵列)。

图25B示出了具有两个重叠的子图像的阵列的合成图像的示例。可以使用具有两组四个光传感器(即，每个子图像一组四个光传感器)的校准装置，使用上述针对每个图像投影仪描述的方法(即，一次调整一个图像投影仪)来对准合成图像中的子图像阵列。除了校准每个子图像的位置和扭曲(或歪斜)的调整之外，上述校准装置和方法还可用于提供用于校准重叠的子图像之间的边缘融合的信息。图25B中所示的示例是子图像的1x2阵列，并且相同的概念可以应用于具有更大尺寸的阵列(例如，2x2、4x4、4x8、5x5、5x10、8x8或大于8x8)。

在一些实施方案中，校准装置2510或2512被集成至“自上而下”或“自下而上”的PRPS中，如本文所述。在一些实施方案中，校准装置2510或2512是模块化校准系统的一部分，其可以被插入到PRPS中(例如，插入以在打印运行之间或期间捕获来自图像投影仪的照明)并且当插入时，光传感器形成PRPS内的理想图像位置的已知位置(例如，角位置)。在一些情况下，光传感器与PRPS内的已知位置对准，而在其他情况下，光传感器与已知位置大致对准，但没有放置在精确确定的位置处。例如，校准装置的光传感器可以是插入PRPS的模块化系统的一部分，其横向(与构建平面平行)位置精度小于5厘米，或小于1厘米，或小于0.1厘米。例如，光传感器可以在投影仪和构建区域的平面(或多图像平面)中的理想图像的角像素的位置之间光学对准。在一些实施方案中，校准装置2510和2512中使用的光传感器具有窄视场，以提高校准装置2510和2512提供的对准精度。

图26A是根据一些实施方案的用于使用校准装置调整投影图像的方法2600的流程图。在步骤2605中，提供PRPS(或增材制造系统)和校准装置。在一些情况下，PRPS包含校准装置(或者校准装置与PRPS集成)。在其他情况下，校准装置是模块化的，并且可以联接至PRPS进行校准，也可以与PRPS断开联接。在一些实施方案中，PRPS包含：包括多个图像投影仪的图像投影系统；图像显示子系统；以及包括多组(例如，N组)光传感器(例如，N组四个光传感器，其中N可以对应于图像投影仪的数量)的校准装置。在步骤2610中，使用图像投影系统将由两个或更多个子图像组成的合成图像投影到构建区域上。在一些实施方案中，图像投影系统由图像显示子系统使用数字光处理来控制。在一些实施方案中，合成图像包括布置成阵列的多个子图像，并且使用多个图像投影仪中的一者将每个子图像投影到构建区域的一部分上。在步骤2615中，使用多组光传感器中的一组(例如，使用每组中的四个光传感器)来监测投影的子图像中的每一者。在步骤2620中，调整每个子图像的属性，并且使用来自校准装置中的多组光传感器的反馈来对准每个子图像在合成图像内的位置。方法2600中的一些或所有步骤可以手动地或使用自动化系统来执行。例如，校准过程2600的监测步骤2615和调整步骤2620可以通过手动过程来实现，其中在步骤2615中使用手动读取光传感器以及允许在步骤2620中手动调整子图像的图像投影仪。

图26B是根据一些实施方案的用于使用校准装置调整投影图像的方法2601的流程图。例如，方法2601可以由图16A至图16E和图22A至图22H中所示的集成或模块化校准装置来执行。在步骤2625中，从两个或更多个图像投影仪中的每一者投影子图像以在PRPS的构建区域中形成子图像阵列。两个或更多个图像投影仪可以由PRPS的图像显示子系统控制。在步骤2630中，校准装置被定位成具有光传感器，使得光传感器与子图像中的一者或多者的位置对齐或重合。在步骤2635中，使用光传感器测量来自两个或更多个图像投影仪中的一个图像投影仪的光。在步骤2640中，接收来自光传感器的信号，并且使用图像显示子系统处理来自光传感器的信息。在步骤2645中，基于处理的信息，将信号从图像显示子系统发送至两个或更多个图像投影仪中的一个图像投影仪，以基于处理的信息来改变子图像阵列中的子图像的参数。方法2601中的一些或所有步骤可以手动地或使用自动化系统来执行。例如，可以在步骤2630中手动定位校准装置，然后可以手动或使用自动化系统(例如，控制系统和/或图像显示子系统)执行其他步骤(例如，2635、2640和2645)。

图26C是根据一些实施方案的用于使用模块化校准装置调整投影图像的方法2602的流程图。例如，方法2602可以由图22A至图22H中所示的模块化校准装置来执行。在步骤2650中，将模块化校准装置联接至PRPS。在步骤2655中，调平模块化校准装置。在步骤2660中，调整模块化校准装置的光传感器的高度。在步骤2665中，使用模块化校准装置的光传感器来执行校准例程，以调整由两个或更多个图像投影仪中的一个图像投影仪投影的子图像的参数。方法2602中的一些或所有步骤可以手动地或使用自动化系统来执行。例如，校准过程2602的调平步骤2655和调整步骤2660可以通过手动过程来实现，例如，其中在步骤2655中使用手动读取水平传感器以及手动可调整部件来手动调平校准装置。例如，气泡水平仪可以内置于校准装置(或校准系统的其他部件)中以帮助步骤2655中的手动调平。

在一些实施方案中，用于使用校准装置调整投影图像的方法如下。构建区域被提供有图像投影仪的未校正的FOV，其中FOV包含彼此垂直的X方向和Y方向。将校准板放置在未校正的视场中，使得光传感器位于投影仪和来自投影仪的理想图像在构建区域的平面中的已知位置之间。校准板可定位成使得所有光传感器或最小数量的光传感器(例如，一个可移动光传感器或四个固定光传感器)位于FOV内。如上所述，将校准板放入未校正的FOV中，并在X方向上跨所述FOV投影并扫描1个像素宽的竖直线，以寻址完整的X范围。如上所述，将校准板放入未校正的FOV中，并在Y方向上跨所述FOV投影并扫描1个像素宽的水平线，以寻址完整的Y范围。

图27A示出了校准板2710、未校正的FOV 2702(“实际投影仪FOV”)和预期FOV 2701的示例。预期FOV 2701对应于与理想图像对准的图像。投影仪可以执行二进制/格雷码搜索(或其他搜索算法)以确定传感器的位置，然后使用该信息来校正子图像的属性(例如，扭曲和歪斜)和位置。例如，在二进制/格雷码搜索的竖直和水平线扫描期间，针对每个条位置记录所有四个光传感器值。这种扫描的示例在图27B中的图形中示出。在该示例中，未校正的FOV包括一些歪斜，并且作为沿着X方向扫描竖直线的结果，所有四个光传感器具有不同的峰值(如图27B中的图形所示)。通过结合X方向和Y方向扫描的结果，可以针对未校正的FOV计算每个光传感器位置的峰值。该信息与图像投影仪和构建区域(或多图像平面)的已知几何形状以及校准板相对于两者的位置一起使显示子系统能够调整图像(例如，使用DLP)使得投影图像的角与构建区域的平面中的理想图像的角对准。换句话说，这种直接方法通过将像素坐标空间直接变换到现实世界中的成像平面来实现高效的投影仪校准。

在其他实施方案中，代替上述简单的线性扫描方法，可以使用显示格雷码水平和竖直条纹的替代方法。线性扫描方法可能需要几秒钟或更长时间，并且这种替代方法允许在给定维度中对整个坐标空间进行二分搜索，比通过索引线来寻址每个像素要快得多。

在其他实施方案中，跨一个或多个固定光传感器扫描图像以校准PRPS。图像可以是一条线(例如，一个像素宽)，如上所述，或者是图案，或者提供关于投影特征的预期位置和检测移动图像的光传感器的位置的信息的任何图像。

在一些实施方案中，PRPS包括图像投影系统，所述图像投影系统包含在层的曝光期间和/或在后续层的曝光之间移动或索引的子图像阵列(例如，1D或2D)，并且PRPS还包括校准系统，所述校准系统可以校准从系统中的图像投影仪中的一个或多个投影的一个或多个不同的子图像位置。在一些实施方案中，校准装置包含安装在一个或多个装置上的多个光传感器，并且所述装置以这样的方式对准光传感器：使得它们可以在子图像移动时(即，当子图像位于沿着其移动路径的一个或多个位置时)检测从图像投影仪投射的光。在一些实施方案中，校准装置包含具有光传感器的一个或多个子装置，并且当子图像移动时，子装置(和光传感器)移动以检测从图像投影仪投射的光。

在一些实施方案中，移动图像的校准在打印运行之前完成。在一些实施方案中，使用一个或多个校准装置、使用与本文描述的用于校准固定子图像的系统和方法类似的系统和方法来校准每个移动图像。在其他实施方案中，移动图像中的一些使用一个或多个校准装置进行校准，并且移动图像中的一些使用几何关系进行数值校准(并且不使用校准装置进行校准)。

在一些实施方案中，使用一个或多个校准装置、使用与本文描述的用于校准固定子图像的系统和方法类似的系统和方法来校准连续移动的子图像。在移动子图像的情况下，可以使用沿着扫描区域的路径定位的一组光传感器来完成校准。连续移动的子图像的校准可以使用定义要打印的对象的层的投影图案或使用投影的测试图案来完成。

除了校准位置、扭曲、歪斜和本文描述的其他校正之外，还需要使用图像显示子系统来校准移动子图像，以便每个子图像投射适当的图案以曝光要打印的对象的特定层的特定区域。逐步且连续移动的子图像均需要与显示子系统同步，以便投影打印所打印的一个或多个对象的一定层所需的子图像(随着时间的推移)。

在一些实施方案中，PRPS中的图像投影仪包含多波长源，具有用于使树脂发生反应的一种或多种波长，以及不使树脂发生反应并用于校准的一种或多种波长。图28示出了PRPS中的多波长图像的示例。在图中所示的示例中，将使用UV波长图像来固化层，并且校准图案存在于另一波长的图像中。例如，校准图像可以是点图案、2D条形码或线图案(如图所示)。图的左侧示出了每个波长单独创建的图像，并且图的右侧示出了两个波长的组合图像。

在一些实施方案中，校准装置用于通过在打印运行之间插入校准板、调整图像、在调整完成后移除校准板、然后执行打印运行来调整PRPS中的投影图像。在其他实施方案中，校准装置用于在打印运行期间调整PRPS中的投影图像。在一些这样的实施方案中，校准板的光传感器可以被定位成使得它们可以检测来自一个(或一个以上的)投影仪的FOV中的已知位置的光，而不干扰构建区域的平面中的投影图像。

图29中示出了具有校准装置2910的PRPS的一种可能配置，所述校准装置可用于在打印运行期间调整投影图像2940。在一些实施方案中，图29中的系统使用部分反射镜2920以允许大部分光(例如，98％)穿过构建区域中的树脂并使树脂发生反应，并将小百分比(例如，2％)的光远离构建区域反射到校准装置2910。校准板中的光传感器的位置可以被映射到每个投影仪2930的构建区域的平面中的FOV中的位置，这使得来自校准装置2910的信息能够用于调整图像2940。在一些此类实施方案中，校准装置2910包含成像相机以检测投影图像并且检测到的图像用于调整图像(或合成图像、或子图像)。在图29所示的示例中，来自多个图像投影仪2930的光被反射到单个校准装置2910上。在其他实施方案中，每个图像投影仪2930具有部分反射镜2920和专用校准装置(例如，具有光传感器或成像相机)，使得可以使用来自专用校准装置的信息来调整来自每个投影仪2930的子图像。

在其他实施方案中，图29中的系统使用多波长源和波长特定反射镜(未示出)。波长特定反射镜可透射用于与使树脂发生反应的波长，以允许光穿过构建区域中的树脂并使其发生反应，同时反射校准图案的波长。在一些这样的实施方案中，图像投影系统中的多个投影仪可以使用彼此不同的校准图案，这使得能够在打印运行期间同时调整所有子图像。

本文描述的校准过程(例如，图21中的校准过程2100和图26A至图26C中的过程2600-2602)可使用自下而上的PRPS系统来执行，其中一个或多个图像投影仪面朝上并通过树脂桶的底部投影图像(或子图像)。自下而上的PRPS系统的示例在图1A至图1G、图10A至图10F和图30至图32中示出。

图30示出了“双宽”自下而上的PRPS 3000的示例的前视图，其中两个图像投影仪3010a和3010b面朝上(即，在正Z方向上)。图像投影仪3010a-b通过膜3020和可选的玻璃板3030将子图像投影到树脂桶3050的树脂3040中。膜3020形成树脂桶3050的底部，如本文所述。树脂桶3050也可称为树脂盆。PRPS机械装置3060可包括向膜3020施加张力的膜张力系统(如本文所述)和其他机构(例如，支撑树脂3040和树脂桶3050的底盘)。

图31示出了图30中的自下而上的PRPS 3000的前视图，其中一些部件被暂时移除，并且插入了模块化校准装置的示例以校准PRPS 3000。该示例中的模块化校准装置包括光传感器3110、Y马达3120和X马达3130。PRPS的机械地干扰校准装置的部件，诸如膜3020、可选的玻璃板3030、树脂3040和树脂桶3050，都已被移除，使得校准装置可以将光传感器3110定位在某个位置(例如，在多图像平面中或其附近)来校准PRPS 3000。在一些情况下，图30中的PRPS机构3060和PRPS机构3140是相同的，这意味着在校准期间没有移除PRPS机构。在一些情况下，可以移除PRPS机构3060中的一些，并且可以在校准期间将不干扰校准装置的一些PRPS机构3140(其中PRPS机构3140是PRPS机构3060的子集)留在PRPS中。图30中的PRPS机构3060和/或图31中的PRPS机构3140的一些示例是机械板(例如，图1A中的底盘105的全部或一部分)和/或PRPS的保持可移除部件(例如，膜3020、可选的玻璃板3030、树脂3040和树脂桶3050，如图30所示)的结构。

在一些实施方案中，PRPS机构3140中的一些使得光传感器3110能够被固定在足够水平的理想图像平面距离处。在此类情况下，可能不需要校准装置在Z方向上的移动(例如，使用Z马达)。在一些情况下，图31中的校准装置还能够在Z方向上移动(例如，使用Z马达，未示出)以进行校准和/或作为应急措施增加系统的灵活性。

图32示出了图31的校准装置的俯视图。光传感器3110、Y马达3120和X马达3130被配置为使得光传感器3110能够定位在多图像平面3150的各个位置处。图32中所示的配置只是一种可能的示例，并且可以使用其他配置的马达来在多图像平面的X-Y区域中移动光传感器。在其他情况下，X马达可以联接至Y马达的部件，使得其沿着Y马达丝杠运行。在该示例中，图31中的PRPS机构3140中的一些被用于联接至和/或支撑校准装置，其将校准装置固定并调平在最佳Z高度(距图像投影仪的距离)。因此，图31和图32中没有示出Z马达，因为在该示例中不需要Z调整。在其他实施方案中，校准装置还可以包括Z马达(例如，如图22A至图22C和图22G至图22H所示)。

在一些实施方案中，还可以使用本文描述的系统和方法来校准具有2个以上的图像投影仪的自下而上的PRPS。例如，具有四个图像投影仪的自下而上的PRPS(例如，类似于图1A至图1G中所示的系统)可以使用模块化校准装置(例如，类似于图31和图32中所示的系统)来校准。在其他情况下，具有四个以上的图像投影仪(例如，6至12个图像投影仪)的底部PRPS可以使用模块化校准装置(例如，类似于图31和图32中所示的模块化校准装置)来校准。大面积自下而上的PRPS面临的挑战是膜，因为很难充分张紧膜。然而，本文描述的校准系统和方法不依赖于膜，因此对于校准大面积自下而上的PRPS不存在这样的挑战。

附加实施方案

在第一方面，本发明提供了一种增材制造系统，其包括：图像投影系统，其将合成图像投影到构建区域上；以及显示子系统，其使用数字光处理来控制所述图像投影系统；其中：所述图像投影系统包括多个图像投影仪；所述合成图像包括以阵列或矩阵(例如，1x2、1x4、1x8或1xN阵列，或2x2、3x2、4x16或NxM矩阵)布置的多个子图像；所述图像投影仪中的每一者将子图像投影到所述构建区域的一部分上；并且所述显示子系统控制所述图像投影仪中的每一者以调整每个子图像的属性以及每个子图像在所述合成图像内的位置的对准。

在第一方面的另一种形式中，使用滤波器来调整每个子图像的所述属性，所述滤波器包括：提供几何校正的扭曲校正。

在第一方面的另一种形式中，使用滤波器调整每个子图像的所述属性，所述滤波器包括：在一个或多个子图像边缘处的边缘融合条。

在第一方面的另一种形式中，所述边缘融合条包括融合距离和选自由线性函数、S型函数和几何函数组成的组中的函数。

在第一方面的另一种形式中，所述边缘融合条基于正在制造的所述对象内的层边界位置来调整所述图像。

在第一方面的另一种形式中，使用滤波器来调整每个子图像的所述属性，所述滤波器包括：标准化辐照度的辐照度掩模。

在第一方面的另一种形式中，使用滤波器调整每个子图像的所述属性，所述滤波器包括：“伽马”调整掩模，其基于所使用的树脂的反应性来调整子图像能量。

在第一方面的另一种形式中，使用滤波器的堆叠来调整每个子图像的所述属性，所述滤波器的堆叠包括：提供几何校正的扭曲校正；一个或多个子图像边缘处的边缘融合条；使辐照度标准化的辐照度掩模；以及“伽马”调整掩模，其根据所使用的树脂的反应性来调整子图像能量。

在第一方面的另一种形式中，其还包括：使所述多个图像投影仪的曝光控制彼此同步的电路。

在第一方面的另一种形式中，所述增材制造系统是光反应性3D打印系统(PRPS)，所述光反应性3D打印系统还包括树脂池，其中所述构建区域位于所述树脂池内。

在第一方面的另一种形式中，其还包括：校准装置，其包括多组光传感器，其中使用来自所述校准装置中的所述多组光传感器的反馈来调整每个子图像的所述属性以及每个子图像在所述合成图像内的所述位置的所述对准。

在第一方面的另一种形式中，所述校准装置还包括监测每个子图像的四个角的光传感器。

在第一方面的另一种形式中，所述阵列中的相邻子图像在所述子图像边缘处重叠。

在第一方面的另一种形式中，所述显示子系统使用来自所述校准装置中的所述多组光传感器的实时反馈以在打印运行前调整每个子图像的所述属性以及每个子图像在所述合成图像内的位置的对准。

在第一方面的另一种形式中，所述显示子系统使用来自所述校准装置中的所述多组光传感器的实时反馈以在打印运行期间使用来自所述校准装置的实时反馈调整每个子图像的所述属性以及每个子图像在所述合成图像内的所述位置的所述对准。

在第一方面的另一种形式中，所述图像投影系统被配置为在层的曝光期间将所述多个子图像移动至所述构建区域的不同部分。

在第一方面的另一种形式中，所述图像投影包括可移动光源或可移动光学系统。

在第一方面的另一种形式中，所述子图像的所述移动是分步曝光型移动或者连续移动。

在第一方面的另一种形式中，所述多个子图像包括在第一方向上定向的1D阵列的子图像；所述子图像的所述移动方向是在垂直于所述第一方向的第二方向上。

在第一方面的另一种形式中，所述多个子图像包括具有沿着第一方向定向的行和沿着第二方向定向的列的2D阵列(或矩阵)的子图像；所述子图像的所述移动是在所述第一方向或所述第二方向中的一个方向上或者在所述第一方向和所述第二方向这两者上。

在第一方面的另一种形式中，所述多个子图像包括具有沿着第一方向定向的行和沿着第二方向定向的列的2D阵列的子图像；所述子图像的所述移动是在与所述第一方向和所述第二方向两者都不同的第三方向上。

在第二方面，本发明提供了一种增材制造系统，其包括：图像投影系统，其将合成图像投影到构建区域上；显示子系统，其使用数字光处理来控制图像投影系统；以及校准装置，其包括多组光传感器；其中：所述图像投影系统包括多个图像投影仪；所述合成图像包括以阵列布置的多个子图像；所述图像投影仪中的每一者将子图像投影到所述构建区域的一部分上；所述校准装置中的每组光传感器监测投影的子图像；并且使用来自所述校准装置中的多所述组光传感器的反馈来调整每个子图像的属性以及每个子图像在所述合成图像内的位置的对准。

在第二方面的另一种形式中，所述校准装置还包括监测每个子图像的四个角的光传感器。

在第二方面的另一种形式中，所述阵列中的相邻子图像在所述子图像边缘处重叠。

在第二方面的另一种形式中，所述显示子系统使用来自所述校准装置中的所述多组光传感器的实时反馈以在打印运行前调整每个子图像的所述属性以及每个子图像在所述合成图像内的位置的对准。

在第二方面的另一种形式中，所述显示子系统使用来自所述校准装置中的所述多组光传感器的实时反馈以在打印运行期间使用来自所述校准装置的实时反馈调整每个子图像的所述属性以及每个子图像在所述合成图像内的所述位置的所述对准。

在第二方面的另一种形式中，使用滤波器来调整每个子图像的所述属性，所述滤波器包括：提供几何校正的扭曲校正。

在第二方面的另一种形式中，所述阵列中的相邻子图像在所述子图像边缘处彼此重叠；并且使用滤波器来调整每个子图像的所述属性，所述滤波器包括：在一个或多个子图像边缘处的边缘融合条。

在第二方面的另一种形式中，所述边缘融合条包括融合距离和选自由线性函数、S型函数和几何函数组成的组中的函数。

在第二方面的另一种形式中，所述边缘融合条基于正在制造的所述对象内的层边界位置来调整所述图像。

在第二方面的另一种形式中，使用滤波器来调整每个子图像的所述属性，所述滤波器包括：标准化辐照度的辐照度掩模。

在第二方面的另一种形式中，使用滤波器调整每个子图像的所述属性，所述滤波器包括：“伽马”调整掩模，其基于所使用的树脂的反应性来调整子图像能量。

在第二方面的另一种形式中，使用滤波器来调整每个子图像的所述属性，所述滤波器包括：提供几何校正的扭曲校正；一个或多个子图像边缘处的边缘融合条；使辐照度标准化的辐照度掩模；以及“伽马”调整掩模，其根据所使用的树脂的反应性来调整子图像能量。

在第二方面的另一种形式中，其还包括：使所述多个图像投影仪的曝光控制彼此同步的电路。

在第二方面的另一种形式中，所述增材制造系统是光反应性3D打印系统，所述光反应性3D打印系统还包括树脂池，其中所述构建区域位于所述树脂池内。

在第二方面的另一种形式中，所述图像投影系统被配置为在层的曝光期间将所述多个子图像移动至所述构建区域的不同部分。

在第二方面的另一种形式中，其中所述图像投影包括可移动光源或可移动光学系统。

在第二方面的另一种形式中，所述子图像的所述移动是分步曝光型移动或者连续移动。

在第二方面的另一种形式中，所述多个子图像包括在第一方向上定向的1D阵列的子图像；所述子图像的所述移动方向是在垂直于所述第一方向的第二方向上。

在第二方面的另一种形式中，所述多个子图像包括具有沿着第一方向定向的行和沿着第二方向定向的列的2D阵列的子图像；所述子图像的所述移动是在所述第一方向或所述第二方向中的一个方向上或者在所述第一方向和所述第二方向这两者上。

在第二方面的另一种形式中，所述多个子图像包括具有沿着第一方向定向的行和沿着第二方向定向的列的2D阵列的子图像；所述子图像的所述移动是在与所述第一方向和所述第二方向两者都不同的第三方向上。

在第三方面，本公开提供了一种方法，其包括：提供增材制造系统，所述增材制造系统包括：包括多个图像投影仪的图像投影系统；图像显示子系统；以及包括多组光传感器的校准装置；使用所述图像投影系统将合成图像投影到构建区域上，其中：所述图像投影系统由所述图像显示子系统使用数字光处理来控制；所述合成图像包括以阵列布置的多个子图像；并且使用所述多个图像投影仪中的一者将每个子图像投影到所述构建区域的一部分上；使用所述多组光传感器中的一组来监测所述投影的子图像中的每一者；以及使用来自所述校准装置中的所述多组光传感器的反馈来调整每个子图像的属性并对准每个子图像在所述合成图像内的位置。

在第三方面的另一种形式中，所述校准装置还包括监测每个子图像的四个角的光传感器。

在第三方面的另一种形式中，所述阵列中的相邻子图像在所述子图像边缘处重叠。

在第三方面的另一种形式中，所述显示子系统使用来自所述校准装置中的所述多组光传感器的实时反馈以在打印运行前调整每个子图像的所述属性以及每个子图像在所述合成图像内的位置的对准。

在第三方面的另一种形式中，所述显示子系统使用来自所述校准装置中的所述多组光传感器的实时反馈以在打印运行期间使用来自所述校准装置的实时反馈调整每个子图像的所述属性以及每个子图像在所述合成图像内的所述位置的所述对准。

在第三方面的另一种形式中，使用滤波器来调整每个子图像的所述属性，所述滤波器包括：提供几何校正的扭曲校正。

在第三方面的另一种形式中，所述阵列中的相邻子图像在所述子图像边缘处彼此重叠；并且使用滤波器来调整每个子图像的所述属性，所述滤波器包括：在一个或多个子图像边缘处的边缘融合条。

在第三方面的另一种形式中，所述边缘融合条包括融合距离和选自由线性函数、S型函数和几何函数组成的组中的函数。

在第三方面的另一种形式中，所述边缘融合条基于正在制造的所述对象内的层边界位置来调整所述图像。

在第三方面的另一种形式中，使用滤波器来调整每个子图像的所述属性，所述滤波器包括：标准化辐照度的辐照度掩模。

在第三方面的另一种形式中，使用滤波器调整每个子图像的所述属性，所述滤波器包括：“伽马”调整掩模，其基于所使用的树脂的反应性来调整子图像能量。

在第三方面的另一种形式中，使用滤波器来调整每个子图像的所述属性，所述滤波器包括：提供几何校正的扭曲校正；一个或多个子图像边缘处的边缘融合条；使辐照度标准化的辐照度掩模；以及“伽马”调整掩模，其根据所使用的树脂的反应性来调整子图像能量。

在第三方面的另一种形式中，其还包括：使所述多个图像投影仪的曝光控制彼此同步的电路。

在第三方面的另一种形式中，其还包括：所述增材制造系统是光反应性3D打印系统，所述光反应性3D打印系统还包括树脂池，其中所述构建区域位于所述树脂池内。

在第三方面的另一种形式中，所述投影合成图像还包括在层的曝光期间移动所述多个子图像。

在第三方面的另一种形式中，所述子图像的所述移动是分步曝光型移动或者连续移动。

在第三方面的另一种形式中，所述多个子图像包括在第一方向上定向的1D阵列的子图像；所述子图像的所述移动方向是在垂直于所述第一方向的第二方向上。

在第三方面的另一种形式中，所述多个子图像包括具有沿着第一方向定向的行和沿着第二方向定向的列的2D阵列的子图像；所述子图像的所述移动是在所述第一方向或所述第二方向中的一个方向上或者在所述第一方向和所述第二方向这两者上。

在第三方面的另一种形式中，所述多个子图像包括具有沿着第一方向定向的行和沿着第二方向定向的列的2D阵列的子图像；所述子图像的所述移动是在与所述第一方向和所述第二方向两者都不同的第三方向上。

已详细参考所公开发明的实施方案，在附图中已示出所述实施方案的一个或多个示例。每个示例均以解释本技术而非限制本技术的方式提供。事实上，虽然已参照本发明的具体实施方案来详细描述本说明书，但应当理解，本领域的技术人员在理解前述内容之后可容易构想出这些实施方案的替代物、变化和等效物。例如，示出或描述为一个实施方案的一部分的特征可与另一个实施方案一起使用以产生又一个另外的实施方案。因此，期望本主题涵盖所附权利要求及其等效物的范围内的所有此类修改和变化。在不脱离本发明的范围的情况下，本领域的普通技术人员可对本发明进行这些以及其他修改和改变，本发明的范围在所附权利要求中更具体地进行阐述。此外，本领域的一般技术人员应了解，前述描述仅通过举例给出，且并不意图限制本发明。

Claims (28)

1.一种校准光反应性3D打印系统(PRPS)的两个或更多个图像投影仪的方法，所述方法包括：

从所述两个或更多个图像投影仪中的每一者投影子图像以在所述PRPS的构建区域中形成子图像阵列，其中所述两个或更多个图像投影仪由图像显示子系统控制；

定位具有光传感器的校准装置，使得所述光传感器与所述子图像阵列中的子图像的位置对齐；

使用所述光传感器测量来自所述两个或更多个图像投影仪中的一个图像投影仪的光；

使用所述图像显示子系统接收来自所述光传感器的第一信号；

使用所述图像显示子系统处理来自所述光传感器的信息；以及

将第二信号从所述图像显示子系统发送至所述两个或更多个图像投影仪中的所述图像投影仪，以基于所述处理的信息来改变所述子图像阵列中的所述子图像的参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述子图像阵列中的所述子图像的所述参数是位置、强度、强度分布、辐照度、辐照度分布、尺寸、变焦量、焦点、边缘融合参数、伽马、歪斜或扭曲。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述校准装置还包括多个固定光传感器，并且来自所述多个固定光传感器的信息被所述图像显示子系统用来改变所述参数。

4.根据权利要求1所述的方法，其还包括使用所述两个或更多个图像投影仪跨所述光传感器扫描图像，其中所述光传感器是固定的。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述使用所述光传感器测量来自所述两个或更多个图像投影仪的光还包括移动所述光传感器，使得所述光传感器测量所述光反应性3D打印系统(PRPS)的X-Y区域内的两个或更多个位置处的光，其中所述X-Y区域与所述构建区域的至少一部分大致配准。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述校准装置包括跨所述X-Y区域移动的多个光传感器，并且来自所述多个光传感器的信息被所述图像显示子系统用来改变所述参数。

7.一种光反应性3D打印系统(PRPS)，其包括：

包括构建区域的树脂桶；

两个或更多个图像投影仪，每个图像投影仪被配置为将子图像投影到所述构建区域上，使得所述两个或更多个图像投影仪被配置为将两个或更多个子图像投影到所述构建区域上；以及

校准装置，其包括光传感器，所述光传感器被配置为测量来自所述两个或更多个图像投影仪的光，其中所述光传感器与所述两个或更多个子图像中的一个子图像的位置对齐；以及

图像显示子系统，其与所述校准装置和所述两个或更多个图像投影仪通信。

8.根据权利要求7所述的光反应性3D打印系统(PRPS)，其中所述光传感器面向所述两个或更多个图像投影仪中的一个图像投影仪。

9.根据权利要求7所述的光反应性3D打印系统(PRPS)，其中所述光传感器位于所述构建区域的平面中。

10.根据权利要求7所述的光反应性3D打印系统(PRPS)，其中所述光传感器被配置为检测来自所述两个或更多个图像投影仪中的一个图像投影仪的投影光，而所述投影光不会从校准表面或校准特征部反射。

11.根据权利要求7所述的光反应性3D打印系统(PRPS)，其中所述光传感器被配置为检测来自与所述两个或更多个图像投影仪中的一个图像投影仪相关联的反射镜的光，而来自所述反射镜的所述光不会从校准表面或校准特征部反射。

12.根据权利要求7所述的光反应性3D打印系统(PRPS)，其中所述图像显示子系统被配置为接收来自所述光传感器的第一信号、使用控制器或处理器处理来自所述光传感器的信息、以及将第二信号发送至所述两个或更多个图像投影仪中的一个图像投影仪以改变所述两个或更多个子图像中的所述子图像的参数。

13.根据权利要求12所述的光反应性3D打印系统(PRPS)，其中所述两个或更多个子图像中的所述子图像的所述参数是位置、强度、强度分布、辐照度、辐照度分布、尺寸、变焦量、焦点、边缘融合参数、伽马、歪斜或扭曲。

14.根据权利要求7所述的光反应性3D打印系统(PRPS)，其中所述校准装置还包括多个固定光传感器，其中所述多个固定光传感器中的每一者的位置与所述两个或更多个子图像中的一个子图像的位置对齐。

15.根据权利要求7所述的光反应性3D打印系统(PRPS)，其中所述两个或更多个图像投影仪被配置为跨所述光传感器扫描图像，其中所述光传感器是固定的。

16.根据权利要求7所述的光反应性3D打印系统(PRPS)，其中所述校准装置还包括联接至所述光传感器的移动系统，所述移动系统被配置为将所述光传感器移动至与所述两个或更多个子图像中的所述子图像的位置对齐的不同位置。

17.根据权利要求16所述的光反应性3D打印系统(PRPS)，其中所述校准装置还包括联接至所述移动系统的多个光传感器。

18.一种校准光反应性3D打印系统(PRPS)的两个或更多个图像投影仪的方法，所述方法包括：

将模块化校准装置联接至所述PRPS；

调平所述模块化校准装置；

调整所述模块化校准装置的光传感器的高度；以及

使用所述模块化校准装置的所述光传感器来执行校准例程，以调整由所述两个或更多个图像投影仪中的一个图像投影仪投影的子图像的参数。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述将所述模块化校准装置联接至所述PRPS包括将所述模块化校准装置的控制器联接至所述PRPS的图像显示子系统。

20.根据权利要求18所述的方法，其中所述调平所述模块化校准装置包括使用联接至所述模块化校准装置的水平传感器来测量所述模块化校准装置的水平度，以及使用来自所述水平传感器的信息来调整所述模块化校准装置的所述水平度。

21.根据权利要求18所述的方法，其中所述调整所述模块化校准装置的所述光传感器的所述高度包括使用联接至所述模块化校准装置或联接至所述PRPS的距离传感器来测量所述模块化校准装置的所述高度，以及使用来自所述距离传感器的信息使用马达调整所述模块化校准装置的所述高度。

22.根据权利要求18所述的方法，其中所述被改变的参数是位置、强度、强度分布、辐照度、辐照度分布、尺寸(或变焦量)、焦点、边缘融合参数、歪斜、或扭曲。

23.一种用于校准光反应性3D打印系统(PRPS)的模块化校准系统，其包括：

光传感器，其联接至光传感器滑架，所述光传感器滑架在第一横向方向上移动所述光传感器；

滑架组件，其联接至校准装置和所述光传感器滑架，所述滑架组件在第二横向方向上移动所述光传感器和所述光传感器滑架，其中所述第二横向方向大致垂直于所述第一横向方向；

两个或更多个调平马达，其在第三方向上移动所述滑架组件、所述光传感器和所述光传感器滑架，其中所述第三方向是大致垂直于所述第一横向方向和所述第二横向方向的高度，使得所述校准装置的水平度和所述光传感器的高度均能够使用所述两个或更多个调平马达来调整；以及

控制器，其电耦合至所述PRPS，其中所述控制器被配置为接收来自所述光传感器的信号，将信息从所述光传感器发送至所述PRPS，并且控制所述滑架组件、所述光传感器滑架和所述两个或更多个调平马达。

24.根据权利要求23所述的模块化校准系统，其还包括校准板，其中所述滑架组件联接至所述校准板。

25.根据权利要求23所述的模块化校准系统，其还包括联接至所述光传感器滑架的多个光传感器。

26.根据权利要求23所述的模块化校准系统，其还包括联接至所述两个或更多个调平马达的水平传感器。

27.根据权利要求23所述的模块化校准系统，其还包括联接至所述两个或更多个调平马达的距离传感器。

28.根据权利要求23所述的模块化校准系统，其还包括具有轮子或脚轮的推车。