本发明涉及3d打印领域，尤其涉及一种步进拼接3d打印系统及打印方法。
背景技术：
目前基于面投影微立体光刻（dlp）3d打印技术中，通常都采用数字微镜装置(digitalmicromirrordevices，简称dmd)。dmd微镜片矩阵的方式来提供曝光的图像。dmd微镜片矩阵的每个微镜片大小一般是7-10um，打印的精度取决于微镜片的大小。在于面投影微立体光刻（dlp）3d打印技术中，为了进一步高精度至亚微米级别，目前一般是通过光学设计的方式将dmd图像进行缩小，也就是利用投影物镜对dmd反射出的图像进行缩小，以达到提高打印精度的目的。因为图像总体进行缩小后，精度虽然得到了提高，但是单次打印幅面也随之缩小，即打印精度和幅面无法得到同时实现。
通过光路设计，经过投影物镜进行微缩以后，打印的幅面将降低，例如1280*800像素的dmd，dmd微镜片大小为7.6*7.6um，dmd整体尺寸约为9.6*6cm，利用横向放大率β=0.1的投影物镜进行微缩，单像素大小可以提升到0.76um，但是打印幅面将缩小至0.96*0.6cm。也就是打印精度提高之后，打印幅面从9.6*6cm减小到0.96*0.6cm。
为了在满足精度的前提下，提高打印幅面，现有技术cn201520983708.3提出，利用多个dlp光机进行组合的方式实现，但是该方法成本高，各光机之间相对位置需要精确装调并固定，使用灵活性不好。
技术实现要素：
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种步进拼接3d打印系统及打印方法。
本发明提供了一种步进拼接3d打印系统，包括控制系统及3d打印机，所述控制系统通讯连接所述3d打印机，所述3d打印机包括固定平台及设于所述固定平台上端的镜头固定柱和打印机构，所述镜头固定柱设有与所述打印机构位置相对应的光刻镜头，所述打印机构与所述固定平台之间设有xy轴运动平台，所述xy轴运动平台包括x轴运动机构及y轴运动机构。
作为本发明的进一步改进，所述x轴运动机构及y轴运动机构均为丝杆运动机构。
作为本发明的进一步改进，所述打印机构包括连接板及设于所述连接板上的打印平台、打印平台升降机构和液槽，所述打印平台置于所述液槽内，所述连接板与所述xy轴运动平台连接。
作为本发明的进一步改进，所述液槽还设有液槽升降机构。
作为本发明的进一步改进，所述打印平台升降机构设于所述液槽一侧、且固定在所述连接板上。
本发明还公开了一种基于上述步进拼接3d打印系统的打印方法，包括以下步骤：
s1：控制系统根据每层打印的图片大小将其分割成若干个子图片；
s2：判断子图片的像素大小是否小于dmd镜片像素，如是，则进行反向填充使子图片位于dmd镜片像素图片中心并执行步骤s5，如否，则执行下一步；
s3：将大于dmd镜片像素子图片在x轴或y轴方向增加拼接次数并将其切割成新子图片；
s4：判断新子图片的像素大小是否小于dmd镜片像素，如是，则进行反向填充使子图片位于dmd镜片像素图片中心并执行步骤s5，如否，则执行步骤s3；
s5：将符合dmd镜片像素子图片的边缘进行灰度处理并调整拼接的大小；
s6：根据打印样品效果调整x轴和y轴的运动补偿参数；
s7：根据每层切割的字图片进行逐个投影并在x轴和y轴上按照一定的方向和顺序步进移动拼接打印。
作为本发明的进一步改进，所述步骤s1中将打印的图片分割成整数倍的子图片。
作为本发明的进一步改进，所述步骤s2中将小于dmd镜片像素的子图片反向填充后其投影幅面位于dmd镜片像素的中心。
作为本发明的进一步改进，所述步骤s5中还包括以下步骤：
s51：在每次投影前x轴和y轴在运动到指定位置后进行位置微调。
本发明的有益效果是：设置xy轴运动平台，能够在保证高的打印精度的同时，通过步进拼接的方式加大打印幅面，而且能够有效的解决拼接过程中的拼接误差。
附图说明
图1是本发明一种步进拼接3d打印系统的结构示意图；
图2是本发明打印方法的流程图；
图3是本发明打印方法的每层内拼接原理图。
附图标记：1-固定平台；2-镜头固定柱；21-光刻镜头；3-xy轴运动平台；41-连接板；42-打印平台升降机构；43-液槽；44-打印平台。
具体实施方式
如图1所示，本发明公开了一种步进拼接3d打印系统，包括控制系统及3d打印机，所述控制系统通讯连接所述3d打印机，所述3d打印机包括固定平台1及设于所述固定平台1上端的镜头固定柱2和打印机构，所述镜头固定柱2设有与所述打印机构位置相对应的光刻镜头21，所述打印机构与所述固定平台1之间设有xy轴运动平台3，所述xy轴运动平台3包括x轴运动机构及y轴运动机构。
所述x轴运动机构及y轴运动机构均为丝杆运动机构。
所述打印机构包括连接板41及设于所述连接板41上的打印平台44、打印平台升降机构42和液槽43，所述打印平台44置于所述液槽43内，所述连接板41与所述xy轴运动平台3连接。
所述液槽43还设有液槽升降机构，可以调整液槽的高度，方便进行液位补充。
所述打印平台升降机构42设于所述液槽43一侧、且固定在所述连接板41上。
本发明还公开了一种基于上述步进拼接3d打印系统的打印方法，包括以下步骤：
s1：控制系统根据每层打印的图片大小将其分割成若干个子图片；
s2：判断子图片的像素大小是否小于dmd镜片像素，如是，则进行反向填充使子图片位于dmd镜片像素图片中心并执行步骤s5，如否，则执行下一步；
s3：将大于dmd镜片像素子图片在x轴或y轴方向增加拼接次数并将其切割成新子图片；
s4：判断新子图片的像素大小是否小于dmd镜片像素，如是，则进行反向填充使子图片位于dmd镜片像素图片中心并执行步骤s5，如否，则执行步骤s3；
s5：将符合dmd镜片像素子图片的边缘进行灰度处理并调整拼接的大小；
s6：根据打印样品效果调整x轴和y轴的运动补偿参数；
s7：根据每层切割的字图片进行逐个投影并在x轴和y轴上按照一定的方向和顺序步进移动拼接打印。
所述步骤s1中将打印的图片分割成整数倍的子图片。
所述步骤s2中将小于dmd镜片像素的子图片反向填充后其投影幅面位于dmd镜片像素的中心。
所述步骤s5中还包括以下步骤：
s51：在每次投影前x轴和y轴在运动到指定位置后进行位置微调。
在每层打印中，对被打印图片进行切割后，每一个子图片的像素大小为dmd的像素大小，例如为1280*800像素，打印过程中，每一个子图片完成打印后，先沿着x轴步进移动1280个像素，之后沿着y轴移动800像素，如图3所示，1-16按照顺序进行投影曝光打印5120*3200像素大小的图片。打印幅面的更大的图片以此类推，可以增加拼接次数进行更大幅面的打印。
同时对于像素大小不是1280*800整数倍的图片，可以适当选择x方向和y方向的拼接次数，使切割后的子图片大小小于1280*800像素，在打印前，将像素大小小于1280*800像素的子图片，进行反向填充，使子图片投影时位于整个投影区域的中心，这样可以保证拼接的完整性。例如需要打印的图片是2000*1200像素，则切割后，每个打印的子图片中，实际的投影区域的像素大小为1000*600像素，经过反向填充以后，子图片处于整个投影幅面1280*800区域的中心，此步骤可以有效减小拼接误差，提供打印精度。
为了修正x轴和y轴的运动误差，减小拼接误差，进一步提高打印精度，本发明提供一种消除拼接误差的方法。例如设备的单幅面最大投影幅面大小为1280*800像素，单个像素大小是定值，例如0.76um。
如果需要在保证打印精度的同时，增加打印的幅面，例如打印2560*1600像素大小的图片，则需要拼接4次，每次打印的的幅面还是1280*800像素，每打印一个单幅面后，移动x轴和y轴到指定位置，等待x轴和y轴到指定位置后，等待一段时间使液面稳定后，再打印另一个1280*800像素的图片，相邻打印幅面之间可以设置像素的重叠大小量，以及重叠部分图片的灰度值以调整拼接处的拼缝大小，根据打印的工艺效果，逐步调整重叠部分像素大小和灰度值，可以将拼接处的拼缝大小调整到1-2um范围内。
另外，在步进拼接过程中，x轴和y轴运动一般不是完全垂直，有一定的倾斜角度，如0.001-0.002度，对于高精度的3d打印系统来说，这样的小的倾斜角度已经影响了高精度的拼接工艺，为了消除这种小角度的倾斜角带来的拼接误差，通过设置打印过程中，每次投影前，x轴和y轴在运动到指定位置后，进行位置微调，补偿由于x轴和y轴运动倾斜带来的误差。通过测试打印工艺，不断调整拼接补偿参数，以消除x轴和y轴运动有一定的倾斜角度带来的误差。
本发明可以实现在保证高的打印精度的同时，通过步进拼接的方式加大打印幅面；可以有效的解决拼接过程中的拼接误差，同时实现高精度和大幅面的3d打印；减小拼接误差的方式之一是对切割后的子图片进行反向填充，使子图片在投影幅面中心减小拼接误差的方式之一是合理设计拼接重叠部分像素的灰度大小和重叠像素大小；减小拼接误差方式之一是合理调整x轴和y轴的补偿，减小由于x轴和y轴运动倾斜带来的误差。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。