[发明专利]一种面成型增材制造系统零件精度改善方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种面成型增材制造系统零件精度改善方法及装置。

背景技术

增材制造是集成了数字制造、先进材料、信息网络等多种技术的新兴制造方法，与传统制造工艺中的切削加工，锻造等工艺方式不同，增材制造是通过增加材料的方法制造出实体物品。在诸多领域有广阔的应用前景，如工业产品概念设计，快速模具制造，医学应用等方面。面成型制造工艺是一种基于投影的增材制造工艺，该工艺利用数字微镜DMD产生的动态掩膜图像代替在XY方向移动的激光点来照射固化光敏树脂，具有一次照射，整层成型的特点，极大提高了加工效率；同时，由于无需XY方向的运动控制系统及激光系统，显著降低了设备的成本。高效率、低成本的优势使面成型技术具有广阔的应用前景。

然而，面成型技术加工零件在形状、尺寸和表面质量等方面的精度相比传统制造工艺仍有提升的空间。现有的研究着重解决了投影系统造成的畸变以及能量分布不均匀带来的形状尺寸偏差，但由于面成型技术采用的是二值数字掩膜图像，而二值数字掩膜图像具有像素离散化的特点，会造成加工零件的XY方向边缘具有明显的锯齿效应，从而造成形状失真，尺寸不准确等缺陷。这些问题限制了面成型技术在实际中的应用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种面成型增材制造系统零件精度改善方法及装置，以克服现有技术中的不足。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明公开了一种面成型增材制造系统零件精度改善方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）：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2）：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而得；

2.1）读取掩膜图像的总层数，从i=0开始，依次读取第i层所对应的掩膜图像，经图像处理识别出第i层掩模图像中的全部轮廓；

2.2）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=0开始，依次读取第j个轮廓所包含的全部点；

2.3）读取第i层第j个轮廓，遍历第j个轮廓中所有的点，从而寻到Y值最小的点记为MinPioint(m₀,n₀)，并取其前一点PrePoint(m₁,n₁)以及后一点NextPoint(m₂,n₂)；

2.4）针对第j个轮廓的MinPioint(m₀,n₀),找到其前一点PrePoint(m₁,n₁)和后一点NextPoint(m₂,n₂)，利用以下公式：

p=(n-n₁)(m₂-m₁)-(n₂-n₁)(m-m₁)公式（1）

当p>0时，该轮廓为逆时针，设置标志位isClockwise为错误false；

当p<0时，该轮廓为顺时针，设置标志位isClockwise为正确true；

当p=0时，表示Y值最小的点有多个，选择下一Y值最小点，重复步骤2.4）；

2.5）将平行于X轴、以dx为间隔的一系列扫描线与轮廓j求交，将交点保存在EdgePoint[height][width]中，其中，height，width分别表示投影仪Y，X方向的分辨率,PlantFormX,PlantFormY分别表示加工区域的X，Y方向的尺寸，dx= PlantFormX/width，且dx的范围为0-0.2mm；

2.6）建立结构体Point2D用来保存端点坐标，建立结构体IntersectPoint用来保存所述扫描线与轮廓j的交点，以及该交点对应的轮廓线段的两端点StartPoint、EndPoint，

其中，Struct Point2D{ Float x;Float y;}；

struct IntersectPoint{ Bool EdgePoint[height][width];Point2D StartPoint;Point2D EndPoint;};

步骤3）：以基于高斯分布的灰度计算方法获得灰度掩膜图像；