[发明专利]大幅面DLP型3D打印机错位均摊接缝消除方法及系统

说明书

本发明公开了大幅面DLP型3D打印机错位均摊接缝消除方法及系统，该方法包括：对三维模型进行均匀切片，生成切面位图；对所述切面位图进行错位切分，生成切分位图；通过移动投影仪对所述切分位图进行移动错位拼接，生成三维模型实体。该方法能够以较小的附加成本扩大3D打印机成型尺寸，较好地解决接缝问题，提高模型的整体质量，同时减少了硬件复杂度，具有很好的可扩展性。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体是大幅面DLP型3D打印机错位均摊接缝消除方法及系统。

背景技术

近几年，由于设备价格下降以及相关开源项目出现，3D打印技术得到了广泛的关注。3D打印是一种增材制造技术(Additive Manufacturing，AM)，依据分层制造原理采用精确堆积的方式，逐层累加材料构造三维模型的实体。相较于传统制造方式，该技术简化了开模和试模的过程，缩短产品研制周期，减少材料浪费，能够快速构建内部结构非常复杂的物体。

基于数字光处理(Digital Light Processing，DLP)技术的DLP型3D打印机，依据掩膜投影立体光刻的技术原理，以DLP投影仪为曝光成型设备，以光敏树脂为打印原材料，逐层固化的打印层堆叠生成三维实体。DLP投影仪实现了三维模型横切面图案的高清投影，将切面图案用紫外光投影到液态光敏树脂上，可快速固化超薄的3D打印层。相较于其他3D打印技术，该技术具备打印精度高、成品表面光洁度好的突出特点，在精密铸造、生物医疗等方面应用广泛，成为当下3D打印行业研究的重点。

DLP型3D打印机受限于投影仪的投影尺寸，目前主要用于小尺寸零部件的打印，很难完成较大模型的成型工作。综合DLP型3D打印机在大幅面打印领域的研究现状，大部分是通过单投影仪移动拼接或多投影仪协同投影的方式，构成更大的成型幅面，但对投影拼接处接缝问题的研究较少。大幅面移动拼接方面，2002年Smith在机械系统上安装投影设备，并控制投影设备在X轴和Y轴上移动，扩大了投影幅面。Chenming Wu等人2016年设计的Delta DLP 3D打印机，使用三个机械臂带动成型平台移动拼接，接缝处理方面，Lifang Wu等人2018年提出了多投影仪能量均匀方案，该方案使用多台投影仪采用交接处部分重叠的投影方式，并调整像素灰度掩膜，从而输出能量均匀的紫外光，一定程度上处理了接缝处的光照强度不均带来的接缝问题，但基于该方案设计的机器，其成型尺寸的扩大依赖于曝光设备的增加，成本较高，增加了设备维护的难度。

拼接投影时，当多次投影的图案交接处无法做到像素级别的对接，易形成接缝，通常表现为运动距离过大时，生成的模型在两次投影交接处存在缝隙，模型易断裂；当运动距离过小，两次投影的交接处由于反复曝光，光照强度大于其余部分，形成一个坚硬突出的部分，影响模型表面质量。因此，针对DLP型3D打印机的大幅面移动拼接及接缝消除方案的研究，对于提高模型质量具有重要意义。

因此，如何以较小成本扩大3D打印机成型尺寸，并且解决投影拼接处接缝问题，提高模型的整体质量，减少硬件复杂度是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是为了解决现有技术中扩大3D打印机的成型尺寸成本高，拼接投影是时已形成接缝，影响模型的整体质量的问题。

本发明实施例提供大幅面DLP型3D打印机错位均摊接缝消除方法，包括：

对三维模型进行均匀切片，生成切面位图；

对所述切面位图进行错位切分，生成切分位图；

移动投影仪对所述切分位图进行移动错位拼接，生成三维模型实体。

在一个实施例中，对三维模型进行均匀切片，生成切面位图，包括：

根据预设厚度，利用垂直于Z轴的平面将三维模型均匀切片，生成切面位图。

在一个实施例中，对所述切面位图进行错位切分，生成切分位图，包括：