一种DLP打印机光机畸变矫正方法与流程

本发明属于3d打印领域，尤其涉及一种dlp打印机光机畸变矫正方法。

背景技术：

1、dlp 3d打印技术，是将图像信号经过数字处理后光投影出来，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。使用到带有光学性质的镜头，在投影平面就无法避免地出现畸变失真，所投影的图像与实际投影图像出现差异，投影图像相对应原图出现枕形失真或桶形失真等，使得经过dlp技术打印出来的模型与其原形不匹配，打印出来的牙膜与其支架不匹配等问题。

2、现有技术中，单应性矩阵仅能处理投影仪与投影平面的空间位置关系带来的误差，光机本身的非线性畸变失真无法通过单应性矩阵进行消除，光机投影的精度很难保证。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种dlp打印机光机畸变矫正方法，解决了3d打印机的光机畸变的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种dlp打印机光机畸变矫正方法，具体包括如下步骤：

4、步骤1：模型生成服务器通过互联网从客户端服务器获取原始模型文件，通过原始模型文件生成原始模型，模型生成服务器设置切片软件的分辨率参数和打印幅面尺寸参数，通过切片软件对原始模型进行切片处理，生成原始模型的切片图案；

5、模型生成服务器根据切片图案设计打印点阵，同时设置打印点阵的相对坐标系，生成打印点阵中每一个点在相对坐标系中的坐标，即相对坐标；

6、模型生成服务器将切片图案、打印点阵、分辨率参数和打印幅面尺寸参数均通过互联网发送给dlp打印设备；

7、步骤2：dlp打印设备根据打印幅面尺寸参数调整自身的打印幅面设置，同时根据分辨率参数对投影的清晰度进行校对，校对无误后对切片图案进行打印，得到实体切片图案；

8、步骤3：测绘服务器构建世界坐标系，同时通过高精度影像仪识别实体切片图案以及其对应的相对坐标系，将相对坐标系的原点与世界坐标系的原点重合；

9、通过高精度影像仪识别实体切片图案中的打印点阵上的每一个点的实测坐标，将实测坐标绘制于世界坐标系中；

10、步骤4：矫正服务器通过互联网从模型生成服务器和测绘服务器中调取打印点阵中所有点的相对坐标和实测坐标；

11、根据以下矫正公式组，计算得到dlp打印设备中光机的畸变系数：

12、；

13、其中，（ x c ，y c ，z c）表示相机坐标系中点的坐标，（ x，y，z）表示世界坐标系中点的坐标，（ u，v）表示像素坐标，为光机内参， k 1 、k 2 、k 3 、k 4 、k 5和 k 6均表示径向畸变参数， p 1和 p 2表示切向畸变参数， s 1 、s 2 、s 3和 s 4表示薄棱镜畸变参数，（x´，y´）为无畸变像素坐标，即相对坐标，（x´´，y´´）为实测坐标，ƒx和ƒy分别表示像素x方向和y方向上的偏移量， c x和 c y别表示光轴和图像的交点的像素位置，ƒ表示焦距， r表示旋转矩阵，t表示平移矩阵；畸变系数包括切向畸变参数、薄棱镜畸变参数和径向畸变参数；

14、在计算时，（x´，y´）取值为（ u，v）；

15、步骤5：根据相对坐标和实测坐标之间的误差值，对步骤4中的计算结果进行标定，当达到预设标定值后，即标定成功，记录畸变系数；

16、步骤6：从切片图案中选出任意一个作为标定用的校对图片，通过步骤1到步骤5的方法，得到校对图片的畸变系数作为矫正畸变系数；

17、步骤7：根据步骤6得到的矫正畸变系数，利用矫正公式组重新计算并打印原始模型，得到校正后的模型。

18、优选的，所述打印点阵中的所有点均为圆形。

19、优选的，在执行步骤4对（x´´，y´´）进行计算时，计算结果为浮点数，将计算结果以亚像素的形式填充到邻近的四个像素格中，即获取到切片图案对应的输入光机的图像信息。

20、优选的，所述模型生成服务器、测绘服务器、客户端服务器、dlp打印设备和矫正服务器之间均通过互联网相互通信。

21、优选的，在执行步骤2时，dlp打印设备在进行清晰度校准时，以能看到图像中白色密集条纹间的黑色条纹为达标条件进行校准。

22、本发明所述的一种dlp打印机光机畸变矫正方法，解决了3d打印机的光机畸变的技术问题，本发明将光机视作相机逆过程，采用相机标定的的结果，对图像进行畸变，经过光机的逆畸变投影的原理，在最后处理原图中，对浮点数的结果采用亚像素的思想分别填充相邻的四个像素，避免出现因浮点转整数出现的一部分像素失真，打印模型层数不需太多，打印时长较低即可获取到打印模型的坐标信息，降低矫正光机的耗时，对打印出的模型尽快处理，可有效避免树脂缩水带来的原点坐标误差，打印模型点数增加，可使得结果精度更高，且数量增多不影响对圆心的测量，打印模型点数增加，可使得结果精度更高，且数量增多不影响对圆心的测量。

技术特征：

1.一种dlp打印机光机畸变矫正方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种dlp打印机光机畸变矫正方法，其特征在于：所述打印点阵中的所有点均为圆形。

3.如权利要求1所述的一种dlp打印机光机畸变矫正方法，其特征在于：在执行步骤4对（x´´，y´´）进行计算时，计算结果为浮点数，将计算结果以亚像素的形式填充到邻近的四个像素格中，即获取到切片图案对应的输入光机的图像信息。

4.如权利要求1所述的一种dlp打印机光机畸变矫正方法，其特征在于：所述模型生成服务器、测绘服务器、客户端服务器、dlp打印设备和矫正服务器之间均通过互联网相互通信。

5.如权利要求1所述的一种dlp打印机光机畸变矫正方法，其特征在于：在执行步骤2时，dlp打印设备在进行清晰度校准时，以能看到图像中白色密集条纹间的黑色条纹为达标条件进行校准。

技术总结
本发明公开了一种DLP打印机光机畸变矫正方法，属于3d打印领域，包括获取到打印实际模型对应标准坐标的实测坐标，标定光机设备的内参、外参以及光机的畸变系数等一系列参数，最后，通过第二部获取到的参数组成一个函数公式，将原图中每个像素对应的标准带入公式，即可获取到处理后的原图图像，解决了3D打印机的光机畸变的技术问题，本发明将光机视作相机逆过程，可使得结果精度更高，且数量增多不影响对圆心的测量，打印模型点数增加，可使得结果精度更高，且数量增多不影响对圆心的测量。

技术研发人员：施坜圆
受保护的技术使用者：南京铖联激光科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13