一种光强均匀度的矫正方法与流程

本发明属于光学，具体涉及一种光强均匀度的矫正方法。

背景技术：

1、在基于投影面的3d成型系统，由于投影面的光强通常分布不是非常均匀，如果直接打印会对打印精度有影响，所以在打印前需要对光强进行矫正使其分布均匀。目前的方法有两个，一个是通过人工用照度计测量，将测量值手动输入电脑，再通过软件进行矫正。这个方法的优点是精度高，操作方便，成本低，但是测量的点数不能太多否则数据输入的量较大影响效率。如果测量点数少，则均匀度不高。另一个方法是用相机拍摄，一般这样的相机成本高而且由于相机的成像原理不能完全反映光强均匀度的分布。这个方案的优点是操作方便不需要手动输入，缺点是出厂后如果需要重新矫正会不方便。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种光强均匀度的矫正方法，照度计自动移动测量点数多，均匀度高，成本低。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种光强均匀度的矫正方法，包括如下步骤：

4、(1)将3d成型系统放入测量装置，测量装置设有可以沿着xyz轴移动的照度计，照度计对准3d成型系统的投影面并测量投影面的光强；

5、(2)设置测量点数目m×n，计算测量点中心位置；

6、(3)3d成型系统的光机按顺序对投影面投影测量块图像，每次投影时移动照度计探头到测量点中心位置，读取照度计数据并记录；

7、(4)根据所有测量点的光强数据进行统计，判断测量点是否需要调整光强，将照度计移动到第一个需要调整光强的测量点的位置，光机对该测量点投影测量块图像，调整其灰度值直至其光强在设定范围内，记录其灰度值并计算出灰度调整率，实现该测量点的光强调整；

8、(5)剩下的待调整测量点根据灰度调整率计算出灰度值，调整至该灰度值后通过照度计测量得到调整后的光强，判断调整后的光强是否在设定范围内，若调整后的光强仍未在设定范围内，对灰度值进行微调并重新测量光强直至光强在设定范围内，记录各个点的灰度值，重复上述步骤直至所有待调整测量点均完成光强调整；

9、(6)得到所有测量点的灰度值后，投影面其余部分的灰度值以测量点为基准通过双线性插值得到，得到整个投影面的灰度掩膜图。在投影面上设置该灰度掩膜图从而对投影面的光强均匀性起到校准。

10、由于测量装置自动控制照度计的位置，投影面上的测量点数目可以根据实际情况进行设定，测量点越多均匀度越高。先根据测量点的光强进行测量块的灰度值调整，使光强偏高的测量点通过改变灰度值使其光强变低至设定范围内，并重复步骤记录掩膜图上每个测量点的灰度值。投影面其余部分则根据测量点的灰度值通过双线性插值得到，最后得到的投影面光强均匀度高。

11、进一步，步骤(2)中，测量点的位置计算如下：设投影面的长宽分别为sx，sy，照度计探头的长宽分别为l，w，则测量点的位置为pxi＝r/2+i×(sx-r)/m；pyj＝w/2+j×(sy-w)/n。

12、进一步，步骤(3)中，测量块图像灰度为255，测量块图像大小为(r+2)×(w+2)。测量块图像的灰度一开始设置为白色，使整个投影面达到最高光强。

13、进一步，步骤(4)中，根据所有测量点的光强数据进行统计，判断测量点是否需要调整光强的具体方法如下：根据得到的所有测量点的光强数据进行统计，得到测量点的测量最低光强lmin和测量最高光强lmax，比较设定最低光强l0和测量最低光强lmin，如果lmin>l0，则最低光强l＝lmin，否则最低光强l＝l0；如果测量点的光强≤l，则不需要调整测量点光强，否则需要添加掩膜对测量点的光强进行调整，根据设置的均匀度要求p，得到光强的调整范围det＝(1-p)*l。

14、3d打印系统通常根据其自身打印需求有设定最低光强l0，低于这个值可能会影响打印效果，因此需要跟测量最低光强lmin相比选择最低光强l。

15、进一步，步骤(4)中，光强调整的具体方法如下：测量装置将照度计探头移动到第一个需要调整的测量点位置，光机投影测量块图像，将其灰度设置为g＝255-(li-l)×u，u＝30/(lmax-lmin)，其中li为当前光强，u为灰度调整率，30为灰度调整的经验值，测量得到调整后的光强li’，如果|li’-li|≤det,记录这个点的灰度值，完成这个测量点光强调整，否则根据li’大于或小于li灰度减少或增加1进行微调，重新测量判断，直到|li’-li|≤det，完成这个测量点光强调整，最后更新u＝(255-g)/(lmax-lmin)。

16、第一个需要调整光强的测量点的灰度值根据上述方法进行微调，降低其光强直至达到设定范围内，从而得到一个较为精确的灰度调整率u。

17、进一步，步骤(5)的具体方法如下：得到更新的灰度调整率u后，对剩下需要调整光强的测量点设置其测量块灰度值为g＝255-(li-l)*u，然后测量得到调整后的光强li’，如果|li’-li|≤det,记录这个点的灰度值，完成这个测量点光强调整，否则根据li’大于或小于li灰度减少或增加1进行微调，重新测量判断，直到|li’-li|≤det，完成剩余测量点光强调整，记录各个点的最终灰度值。

18、由于步骤(4)中更新后的灰度调整率u已经较为精确，因此其他需要调整光强的测量点的掩膜灰度值可根据得到的灰度调整率u进行计算。一般情况下不需要微调或者只要微调一次。

19、进一步，步骤(6)中，对于掩膜图内部其他点的灰度值通过双线性内插值得到，具体方法为：若点q(x,y)位于测量块内部，与点q(x,y)最相近的测量块的四个测量点分别为p0(x1,y1)，p1(x2,y1)，p2(x1,y2)，p3(x2,y2)，这四个测量点的灰度值分别为g0，g1，g2，g3，点q的灰度值通过如下公式得到：

20、

21、进一步，步骤(6)中，对于掩膜图边缘的点的灰度值通过双线性外插值得到，若点p(x,y)位于测量块外部，离点p(x,y)最近的测量块的四个测量点分别为p0(x1,y1)，p1(x2,y1)，p2(x1,y2)，p3(x2,y2)，这四个测量点的灰度值分别为g0，g1，g2，g3，点q的灰度值通过如下公式得到：

22、

23、进一步，通过线性外插方式得到的p点值g需同最近的内插拟合点值gr比较，若g<gr，则g＝gr。步骤(6)中的双线性内插法会计算得到四点组成的矩形及内部全部点位值，过p点做矩形最近一条边的垂线可以得到gr点的值。

24、进一步，步骤(6)中，对于掩膜图边缘的点的灰度值通过边缘重复的方式得到。

25、一种光强均匀度的矫正方法，包括如下步骤：

26、(a)将3d成型系统放入测量装置，测量装置设有可以沿着xyz轴移动的照度计，照度计对准3d成型系统的投影面并测量投影面的光强；

27、(b)设置测量点数目m×n，计算测量点中心位置；

28、(c)3d成型系统的光机按顺序对投影面投影测量块图像，每次投影时移动照度计探头到测量点中心位置，读取照度计数据并记录；

29、(d)用所有测量点的光强li和设定光强为l之比计算出对应的透光率，查找预先测量好的同一型号的灰度值-透光率表，得到各个测量点对应的灰度值；

30、(e)得到所有测量点的灰度值后，投影面其余部分的灰度值以测量点为基准通过双线性插值得到，得到整个投影面的灰度掩膜图，在投影面上设置该灰度膜图从而对投影面的光强均匀性起到校准。

31、进一步，步骤(c)还包括，在读取照度计数据并记录后，遍历上述采样点，获取光强最低点的采样点位置，若最低点光强小于设定光强l，则增加3d成型系统的uv-led电流来增加光强使其光强处于[l,105％*l]之间；若该点光强大于l*105％，则减少3d成型系统的uv-led电流来降低光强使其光强处于[l,105％*l]之间；

32、若发生电流调整后，整个投影面再用照度计采集一遍调整后的光强；若未发生电流调整，则不重新采集光强。

33、进一步，所述预先测量好的同一型号的灰度值-透光率表通过以下方式得到：将该型号的3d成型系统放入测量装置，测量装置设有可以沿着xyz轴移动的照度计，照度计对准3d成型系统的投影面，设置投影面灰度值为255，照度计测量得到光强i，调整投影面的灰度值从255到0，测量记录每一个灰度值下的光强mi，根据透光率＝光强mi/光强i*100％，计算得到不同灰度值下的透光率并形成透光率表。上述的透光率表和3d成型系统内投影系统有关，同类系统只需要测量一次即可。

34、进一步，步骤(b)中，测量点的位置计算如下：设投影面的长宽分别为sx，sy，照度计探头的长宽分别为r，w，则测量点的位置为pxi＝r/2+i×(sx-r)/m；pyj＝w/2+j×(sy-w)/n。

35、进一步，步骤(c)中，测量块图像灰度为255，测量块图像大小为(r+2)×(w+2)；

36、进一步，步骤(e)中对于掩膜图内部其他点的灰度值通过双线性内插值得到，具体方法为：若点q(x,y)位于测量块内部，与点q(x,y)最相近的测量块的四个测量点分别为p0(x1,y1)，p1(x2,y1)，p2(x1,y2)，p3(x2,y2)，这四个测量点的灰度值分别为g0，g1，g2，g3，点q的灰度值通过如下公式得到：

37、

38、进一步，步骤(e)中，对于掩膜图边缘的点的灰度值通过双线性外插值得到，若点p(x,y)位于测量块外部，离点p(x,y)最近的测量块的四个测量点分别为p0(x1,y1)，p1(x2,y1)，p2(x1,y2)，p3(x2,y2)，这四个测量点的灰度值分别为g0，g1，g2，g3，点q的灰度值通过如下公式得到：

39、

40、进一步，通过线性外插方式得到的p点值g需同最近的内插拟合点值gr比较，若g<gr，则g＝gr。步骤(e)中的双线性内插法会计算得到四点组成的矩形及内部全部点位值，过p点做矩形最近一条边的垂线可以得到gr点的值。

41、由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

42、1.在生成阶段可以自动测试m×n个点，点数数量大，通过通讯协议上传电脑或打印机控制电脑，不需要人工记录输入数据，处理速度快。

43、2.对每个测量点位也提供可以单独调整灰度补偿值的工具，对使用一段时间均匀度的局部调整非常方便。

44、3.采用查找透光率表的方式十分便捷快速，透光率表和3d成型系统内投影系统有关，同类系统只需要测量一次即可。

45、4.无需使用相机，节约成本。

46、5.调试后的投影面光强均匀度好。