一种DLP光固化3D打印机的分离式高精度曝光方法与流程

本发明涉及dlp光固化3d打印机技术领域，尤其涉及一种dlp光固化3d打印机的分离式高精度曝光方法。

背景技术

目前，dlp是“digitallightprocession”的缩写，即为数字光处理，也就是说这种技术要先把影像信号经过数字处理，然后再把光投影出来。它是基于ti(美国德州仪器)公司开发的数字微镜元件——dmd(digitalmicromirrordevice)来完成可视数字信息显示的技术。说得具体点，就是dlp投影技术应用了数字微镜晶片(dmd)来作为主要关键处理元件以实现数字光学处理过程。其原理是将通过uhp灯泡发射出的冷光源通过冷凝透镜，通过rod(光棒)将光均匀化，经过处理后的光通过一个色轮(colorwheel)，将光分成rgb三色(或者rgbw等更多色),有一些厂家利用bsv液晶拼接技术镜片过滤光线传导，再将色彩由透镜投射在dmd芯片上，最后反射经过投影镜头在投影屏幕上成像。dlp全称叫“数字光投影”技术。基本原理是用数字光源以面光的形式在液态光敏树脂表面进行层层投影，层层固化成型。目前现有的dlp光固化3d打印的曝光方法通常存在曝光精度较低的问题。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种dlp光固化3d打印机的分离式高精度曝光方法，本发明可以提高dlp光固化3d打印机的曝光精度，本发明通过利用打印圆柱进行测试，查看目标打印值与实测值之间的误差，直径较粗的圆柱和直径较细的圆柱在同样曝光时间内，直径较细的圆柱增加曝光时间，本发明设有阈值，直径大于1mm的圆柱，曝光时间相同，直径为1mm～10mm圆柱具有相同的曝光时间，圆柱直径的粗细程度相同，直径范围在0.5mm～1mm以下的圆柱曝光时间不同，直径越细的圆柱曝光时间越长，直径较粗的圆柱曝光时间比直径较细的圆柱的曝光时间略长，在直径为1mm以下并且已经过照射后的的圆柱，继续曝光，直径较粗的圆柱停止曝光，直径较细的圆柱继续进行曝光，在达到要求后停止曝光，本发明通过上述曝光方法有效的提高了3d打印机的曝光精度，具有曝光精度高的优点。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种dlp光固化3d打印机的分离式高精度曝光方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：设置阈值，直径大于1mm的圆柱，曝光时间相同，直径为1mm～10mm圆柱具有相同的曝光时间，圆柱直径的粗细程度相同，直径范围在0.5mm～1mm以下的圆柱曝光时间不同，直径越细的圆柱曝光时间越长，直径较粗的圆柱曝光时间比直径较细的圆柱的曝光时间略长，在直径为1mm以下并且已经过照射后的的圆柱，继续曝光，直径较粗的圆柱停止曝光，直径较细的圆柱继续进行曝光，在达到要求后停止曝光，利用打印机打印圆柱进行测试，查看目标打印值与实测值间的误差，虽然材料不同但误差模式基本一致，误差变化随着目标打印直接的大小可分为三个阶段：

(1)膨胀阶段：当打印圆柱直径大于10mm以上时，实际打印由于材料和光源散射原因带来膨胀，其膨胀大小基本固定；

(2)标准阶段：打印误差f在可接受范围内；

(3)收缩阶段：单圆柱直径小于1mm时，由于光照强度减少的原因，会造成实际打印偏小，目标打印值与实际打印值的误差f可用如下公式表示：

进一步，所述目标打印值与实际打印值的误差f，其公式中的x表示打印直径(可用面积代替)，t描述开始膨胀边界，m描述开始收缩边界,a、s为材料相关常数值，相对应的曝光算法可分为三部分：

(1)大面积曝光：对打印模型进行收缩，具体收缩值和面积临界不同材料值不同，需要进行测试；

(2)正常面积进行正常打印；

(3)对小面积因素进行加粗处理。

进一步，对小于1mm的测试数据做曲线拟合，无论是牙科材料还是珠宝材料都可以用如下拟合公式进行描述：

进一步，所述拟合公式中的a值与具体材料相关。

本发明的优点在于：本发明提供了一种dlp光固化3d打印机的分离式高精度曝光方法，本发明可以提高dlp光固化3d打印机的曝光精度，本发明通过利用打印圆柱进行测试，查看目标打印值与实测值之间的误差，直径较粗的圆柱和直径较细的圆柱在同样曝光时间内，直径较细的圆柱增加曝光时间，本发明设有阈值，直径大于1mm的圆柱，曝光时间相同，直径为1mm～10mm圆柱具有相同的曝光时间，圆柱直径的粗细程度相同，直径范围在0.5mm～1mm以下的圆柱曝光时间不同，直径越细的圆柱曝光时间越长，直径较粗的圆柱曝光时间比直径较细的圆柱的曝光时间略长，在直径为1mm以下并且已经过照射后的的圆柱，继续曝光，直径较粗的圆柱停止曝光，直径较细的圆柱继续进行曝光，在达到要求后停止曝光，本发明通过上述曝光方法有效的提高了3d打印机的曝光精度，具有曝光精度高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为大直径打印实测误差示意图。

图2为小直径打印实测误差示意图。

图3为圆柱打印测试表。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

图1为大直径打印实测误差示意图，图2为小直径打印实测误差示意图，图3为圆柱打印测试表，如图1，图2与图3所示的一种dlp光固化3d打印机的分离式高精度曝光方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：设置阈值，直径大于1mm的圆柱，曝光时间相同，直径为1mm～10mm圆柱具有相同的曝光时间，圆柱直径的粗细程度相同，直径范围在0.5mm～1mm以下的圆柱曝光时间不同，直径越细的圆柱曝光时间越长，直径较粗的圆柱曝光时间比直径较细的圆柱的曝光时间略长，在直径为1mm以下并且已经过照射后的的圆柱，继续曝光，直径较粗的圆柱停止曝光，直径较细的圆柱继续进行曝光，在达到要求后停止曝光，利用打印机打印圆柱进行测试，查看目标打印值与实测值间的误差，虽然材料不同但误差模式基本一致，误差变化随着目标打印直接的大小可分为三个阶段：

(1)膨胀阶段：当打印圆柱直径大于10mm以上时，实际打印由于材料和光源散射原因带来膨胀，其膨胀大小基本固定；

(2)标准阶段：打印误差f在可接受范围内；

(3)收缩阶段：单圆柱直径小于1mm时，由于光照强度减少的原因，会造成实际打印偏小，目标打印值与实际打印值的误差f可用如下公式表示：

所述目标打印值与实际打印值的误差f，其公式中的x表示打印直径(可用面积代替)，t描述开始膨胀边界，m描述开始收缩边界,a、s为材料相关常数值，相对应的曝光算法可分为三部分：

(1)大面积曝光：对打印模型进行收缩，具体收缩值和面积临界不同材料值不同，需要进行测试；

(2)正常面积进行正常打印；

(3)对小面积因素进行加粗处理。

对小于1mm的测试数据做曲线拟合，无论是牙科材料还是珠宝材料都可以用如下拟合公式进行描述：

所述拟合公式中的a值与具体材料相关，牙科材料的a值为0.0142，珠宝材料的a值为0.0276，当目标打印直径范围为10mm～20mm时，珠宝材料的实测误差值范围为0.098mm～0.1mm,牙科材料实测直径误差值范围为0.06mm，当目标打印直径范围为1mm～5mm时，珠宝材料实测误差值为-0.027mm～0mm,牙科材料实测直径误差范围为-0.014mm～0mm，当目标打印直径范围为0.1mm～0.9mm时，珠宝材料实测误差值为-0.029mm～-0.087mm,牙科材料实测直径误差范围为-0.04mm～-0.014mm。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。