38]1.2将获得的各层零件实体轮廓，通过扫描转换的方式存储为掩膜图像。
[0039]步骤二:读取零件掩膜图像的总层数n，从i = O开始，依次读入零件第i层对应的掩膜图像，经图像处理识别出第i层掩模图像中的全部轮廓；
[0040]步骤三:3.1对步骤二得到的m个轮廓，从j = O开始，依次计算第j个轮廓的像素面积；
[0041]3.2根据高斯分布模型，一点的光能量由周围区域S内的所有像素点来确定，根据所使用树脂材料的固化阈值，当像素区域等于S-时，该区域边缘像素光能量小于中心区域能量，而略小于固化阈值，因此需要进行曝光补偿，延长曝光时间Ts ;
[0042]3.3若轮廓j对应的像素面积小于给定面积阈值S_，则将轮廓j的信息单独存入另一张掩膜图像。
[0043]步骤四:4.1从i = O层开始利用步骤二中的掩膜图像对第i层曝光一定的时间Ts。4.2对于第i层的掩膜图像，利用步骤三得到的新图像进行曝光补偿，即对该层掩膜图像中小于指定面积的轮廓再次照射一段时间Ts。
[0044]根据高斯分布模型，如图1所示，一点的光能量由周围区域S内的所有像素点来确定，根据所使用树脂材料不同，固化所需光能量阈值I需要根据实验确定，相应的面积阈值S_同时也可以从实验获得。当像素区域面积小于或等于给定面积阈值3_时，该区域边缘像素光能量小于中心区域能量，而略小于固化阈值，因此为了使得到的固化形状接近理论形状需要进行曝光补偿，通过将轮廓j的信息单独存入另一张掩膜图像Layerlmagei_s，当第i层对应的掩膜图像LayerImagei中全部m个轮廓都遍历处理后，投射Layerlmagei_s曝光时间Ts ；
[0045]投影第i层对应掩膜图像LayerImagei曝光一定的时间T ;直到全部η层都完成投影曝光，则完成了零件的加工。
[0046]曝光时间Ts可以由经验公式Ts = CXT得到，其中系数C取0.2-0.3即可。
[0047]本发明相比传统增加支撑直径的方式，采用的支撑曝光补偿方式可以在实现较小支撑直径的顺利成型减少了树脂材料的浪费；同时增加细小特征的曝光时间可以显著提升细小特征的强度，避免了层与层之间上拉运动对细小特征的破坏，提高了零件成功率；采用本方法后可以使用较小的支撑直径尺寸，在后处理时支撑去除方便，对零件表面质量影响小，因而可以提高表面质量，降低后处理劳动量。
[0048]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.面成型增材制造系统零件支撑结构曝光补偿方法，其特征是，包括: 步骤一:对零件支撑结构的数字几何模型根据给定的层厚Z进行切片处理，并根据得到的二维层面信息生成相应的掩膜图像； 步骤二:读取掩膜图像的总层数，从i = O开始，依次读入零件第i层对应的掩膜图像，经图像处理识别出第i层掩模图像中的全部轮廓； 步骤三:读取第i层掩膜图像，获取第i层掩膜图像中轮廓总个数m，从j等于O开始，判断第j个轮廓像素面积是否小于设定值，如果是，将该轮廓面积存入新掩膜图像； 步骤四:投影新掩膜图像对树脂进行固化时间为Ts，投影掩膜图像对树脂进行固化时间为T。2.如权利要求1所述的面成型增材制造系统零件支撑结构曝光补偿方法，其特征是，所述步骤一中，选择与零件支撑结构相对应的切片层厚度，对该零件的数字几何模型进行切片处理，获得每一层的零件的实体轮廓以及与实体轮廓相对应的掩膜图像。3.如权利要求1或2所述的面成型增材制造系统零件支撑结构曝光补偿方法，其特征是，掩膜图像的获取是将获得的各层零件实体轮廓，通过扫描转换的方式存储得到的。4.如权利要求1所述的面成型增材制造系统零件支撑结构曝光补偿方法，其特征是，所述步骤三中，计算每个轮廓内包含像素的面积，当轮廓内像素面积大于给定面积阈值时对该轮廓不做处理；当轮廓内像素面积小于或等于给定面积阈值时，对该轮廓区域进行曝光补偿。5.如权利要求4所述的面成型增材制造系统零件支撑结构曝光补偿方法，其特征是，当轮廓内像素面积小于或等于给定面积阈值时，对该轮廓区域进行曝光补偿，具体方法为，将该轮廓内像素面积小于给定面积阈值的轮廓信息单独存入另一张新掩膜图像，当该层掩膜图像正常投影完成后投射新掩膜图像进行曝光补偿，即对该层掩膜图像中小于等于指定面积的轮廓再次照射一段时间。6.如权利要求1所述的面成型增材制造系统零件支撑结构曝光补偿方法，其特征是，所述步骤三中，对得到的该层全部m个轮廓，从j = O开始，依次计算第j个轮廓的像素面积。7.如权利要求4所述的面成型增材制造系统零件支撑结构曝光补偿方法，其特征是，根据高斯分布模型，一点的光能量由周围区域S内的所有像素点来确定，根据所使用树脂材料不同，固化所需光能量阈值I需要根据实验确定，相应的面积阈值S _同时从实验获得。8.如权利要求7所述的面成型增材制造系统零件支撑结构曝光补偿方法，其特征是，当像素区域面积小于或等于给定面积阈值S_时，该区域边缘像素光能量小于中心区域能量，而略小于固化阈值，为了使得到的固化形状接近理论形状需要进行曝光补偿，通过将轮廓j的信息单独存入另一张新掩膜图像，当第i层对应的掩膜图像中全部m个轮廓都遍历处理后，投射新掩膜图像曝光时间Ts。9.如权利要求8所述的面成型增材制造系统零件支撑结构曝光补偿方法，其特征是，投影第i层对应掩膜图像曝光一定的时间T ;直到全部η层都完成投影曝光，则完成了零件的加工；投射新掩膜图像曝光时间Ts由经验公式Ts = CXT得到，其中系数C取0.2-0.3。10.面成型增材制造系统零件支撑结构曝光补偿装置，包括:包括零件成型平台、树脂槽、支座、投影机、机电控制板及线性滑台； 投影机与机电控制板相连，机电控制板与线性滑台相连，线性滑台底端与支座相连，支座上固定有树脂槽，树脂槽内设置有树脂液体，树脂液体上方设置零件成型平台，零件成型平台与线性滑台的上部相连； 开始加工时，零件成型平台在线性滑台的带动下运动至与树脂槽上表面相接触，机电控制板读取待加工零件的总层数n，从i = O开始，依次读入零件第i层对应的掩膜图像，并控制投影仪投射该图像；当掩膜图像曝光完成后，第i层的加工结束，机电控制板控制线性滑台带动成型平台上移一个层厚z，开始第i+Ι层加工，直至i = n，即完成整个零件的加工。
【专利摘要】本发明公开了面成型增材制造系统零件支撑结构曝光补偿方法及装置，包括：对该零件的数字几何模型进行切片处理，获得每一层的零件的实体轮廓以及与实体轮廓相对应的掩膜图像；依次读入零件每层对应的掩膜图像并识别出每层掩模图像中的全部轮廓；计算每个轮廓的像素面积，当轮廓的像素面积等于给定面积阈值时，进行曝光补偿，延长曝光时间；当轮廓的像素面积小于给定面积阈值时，将该轮廓的信息单独存入另一张掩膜图像，进行曝光补偿。本方法采用的支撑曝光补偿方式可以在实现较小支撑直径的顺利成型减少了树脂材料的浪费；同时增加细小特征的曝光时间可以显著提升细小特征的强度，避免了层与层之间上拉运动对细小特征的破坏，提高了零件成功率。
【IPC分类】G06F17/50, H04N5/235
【公开号】CN105120182
【申请号】CN201510603781
【发明人】张承瑞, 张德辉, 胡天亮, 闫鑫, 贾红帅
【申请人】山东大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月21日