[发明专利]一种3D打印机中光强智能控制方法

权利要求书

1.一种3D打印机中光强智能控制方法，其特征在于，其通过光源电路分区控制和光强补偿的方式来调整投影的光线均匀度； 其中，光源电路分区控制方法如下：

a. 将所有灯珠光源强度调至最大，使用传感器记录屏幕不同区域的透光强度；

b. 使用样条插值法生成连续变化的光强曲面，记录光强曲面信息，将光强曲面信息记录为（x，y，Z），其中x，y记录曲面的位置信息，Z是曲面的值，遍历曲面，得到Zmin和Zmax，对Zmin和Zmax进行分层，得到分层列表zList，再次遍历曲面，对曲面信息进行分类推入zList；

c. 根据光强曲面信息，将其分层，根据分层方式调整灯柱电路，使得同一层内的灯珠处于同一路控制；

d. 分别控制不同层的区域光强，将其调至均值，粗调屏幕的光强均匀度；

其中，生成光强均匀补偿图片光强补偿方式如下：

（1）将相机固定在投影面上方，确保相机可以拍摄整个投影面；

（2）将相机和3D打印机分别连接电脑，确保补偿程序能够控制3D打印机正确投影；

（3）补偿程序控制3D打印机显示矫正图并控制相机拍摄该矫正图，分析矫正图获取透视变化矩阵；

（4）补偿程序控制3D打印机显示2幅坐标检测点图像并控制相机得到投影图像，分析这两幅图像监测点的变化，得到实际3D打印机显示屏坐标系；

（5）补偿程序控制3D打印机依次投影灰度值分别为180和255的两张的图片，获取并提取出各自的投影区图片，记录两幅灰度图片下的各像素对应的灰度值，灰度值分别记作O₁和O₀；

（6）补偿程序控制3D打印机显示模块投影补偿图片，首次为白图，分析并计算合理的灰度值下限，灰度值下限记作LOW；

（7） 循环遍历投影区域图片的各个像素，对图像进行逐像素补偿，像素补偿的方法为：对于高于灰度值下限的像素点，降低灰度值；对于低于灰度值下限的像素点，抬高灰度值，无法抬高的保持灰度值，具体方法如下：

（7.1）对于尚未调整或调整过度的像素点，灰度值为G，根据180灰度值与255灰度值对应的像素值进行调整： 255-(G-LOW)×(O₀ - O₁)/(255 - LOW)；

（7.2） 对于已经适度调整的像素点，灰度值为G，根据上次调整后灰度值变化幅度进行再次调整： M –(G – LOW)× M_r /(G - G_l)；

其中，M为上次的补偿灰度值，M_r为上次补偿调整幅度，G_l为上次补偿前的灰度值；

（8） 循环步骤（6）-（7），得到最终补偿图片，细调屏幕的光强均匀度。

2.根据权利要求1所述一种3D打印机中光强智能控制方法，其特征在于：所述步骤（3）中，具体方法包括：

（3.1） 首先投影全白图像并获取投影图像，对该图像进行二值化处理，区分投影区域与非投影区域；然后通过图像边缘检测方法找到投影区域的轮廓线，计算出投影区域的四个顶点；最后根据实际顶点的位置，计算出对应的透视变换矩阵。

3.根据权利要求2所述一种3D打印机中光强智能控制方法，其特征在于：所述步骤（3）中，具体方法还包括：

（3.2） 由于某些机器由于边缘较暗，造成通过方法（3.1）检测出来的投影区域与实际投影区域相差较大，故在方法（3.1）的基础上进行进一步矫正，首先投影并获取圆形矩阵点矫正图像并获取投影图像，应用方法（3.1）获取的透视变化矩阵获取初步矫正后的图像，分析并计算该图像中的圆形矩阵点像素点，计算出较准确的投影区域四个顶点；接着根据实际顶点位置，计算出对应的透视变换矩阵；最后将该矩阵方法（3.1）获取的矩阵组合起来，获取最终的透视变换矩阵。

4.根据权利要求1所述一种3D打印机中光强智能控制方法，其特征在于：所述步骤（4）中，具体方法为： 首先投影原点对应的检测点图像，获取投影图像，将步骤（3）得到的透视变换矩阵作用于该图像得到矫正后的投影图像，分析并计算出原点对应坐标；接着投影X轴上的另一监测点图像，按照同样方式计算该点对应的坐标；最后分析这两个坐标，计算出3D打印机显示屏坐标系统。

5.根据权利要求1所述一种3D打印机中光强智能控制方法，其特征在于：在计算灰度值下限LOW的时候，考虑到采集原因，在选取灰度值下限的时候需要忽略灰度值较低的0.5%的像素灰度值；由于不同的设备光强分布略有差别，若自动计算出的灰度值下限不是最理想的值，此时进行手工设定。