[发明专利]一种3D打印机光学系统畸变测量修正方法

说明书

本发明提供一种3D打印机光学系统畸变测量修正方法，包括：图像生成投影；循环找点；函数模型逼近。本发明在实测光学系统自身误差的基础上，通过修正原始投影图形，使得投射在曝光平面上的图形与理论图形一致，从而确保打印系统的精度，最终使得打印系统误差缩小至0‑50um之间，从而确保误差在一个像素格之内。

技术领域

本发明属于3D打印机光学系统校正技术领域，尤其涉及一种3D打印机光学系统畸变测量修正方法。

背景技术

面曝光立体光刻3D打印机是利用光固化技术的快速成型装置，其工作原理为打印机内装有液体或粉末状的打印材料，与电脑连接后，通过电脑控制将打印材料一层层叠加至打印平台，同时将打印模型的层切图片逐层投射到材料表面，使材料发生固化，最终将模型打印为实物。

其中，光固化技术是指通过一定波长的紫外光照射，使液态的光敏树脂高速聚合而成固态的一种光加工工艺，光固化反应本质上是光引发的聚合、交联反应。综上可以看出，紫外光照射环节对打印结果至关重要，微小的角度偏移都会导致精度损失，甚至导致打印失败。

由于紫外光是由光学系统发出的，因此光学系统的校准技术至关重要。通常在3D打印开始前，都要对光学系统进行校准，即对光学系统的位置进行微调使光学系统投影幅面与3D打印机的标定板幅面大小重合一致，类似于位置调零。光学系统校准调节主要包括两个方面，一是光学系统投影面的水平度调节，二是光学系统焦距调节。目前阶段，一般的3D打印系统仅仅是通过采用目测的方式手动调节螺栓来调整光学系统投影面的水平度和光学系统焦距，误差比较大，即使借助水平尺、游标卡尺等工具，也只能精确到毫米级别，因此目前的调节方式使打印过程留有很大的隐患，严重影响3D打印成型的精度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种3D打印机光学系统畸变测量修正方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本发明采用如下技术方案：

在一些可选的实施例中，提供一种3D打印机光学系统畸变测量修正方法，包括：生成投影原图并驱动光学系统投影；获取面阵相机所拍摄的投影照片中的各个十字图形的交叉点坐标；求取函数模型的畸变方程系数，并根据所述函数模型得到变换后的各个十字图形的交叉点坐标，重复投影直至误差小于预设阈值。

进一步的，所述生成投影原图并驱动光学系统投影的过程包括：S1：生成所述光学系统的投影原图；S2：驱动所述光学系统至预定坐标进行投影。

进一步的，所述获取面阵相机所拍摄的投影照片中的各个十字图形的交叉点坐标的过程包括：S3：驱动所述面阵相机拍摄所述光学系统投射出的图形，以获取投影照片；S4：处理所述投影照片并获取所述投影照片中各个十字图形的交叉点坐标。

进一步的，所述求取函数模型的畸变方程系数，并根据所述函数模型得到变换后的各个十字图形的交叉点坐标，重复投影直至误差小于预设阈值的过程包括：S5：将所述投影照片中各个十字图形的交叉点的坐标值以及所述投影原图中各个十字图形的交叉点的坐标值带入函数模型，求取函数模型的畸变方程系数；S6：根据已知系数的函数模型求取变换后的各个十字图形的交叉点坐标；

S7：驱动所述光学系统将变换后的图像进行投影，并重复步骤S2-S6，直至误差小于预设阈值。

进一步的，所述投影原图内包含一个中心点以及多个十字图形，且所述十字图形以四层同心圆的方式分布；所述四层同心圆的半径分别为150、300、450、600个光学系统像素单位，每个十字图形的两条交叉线的长度均为20个光学系统像素单位。

进一步的，所述函数模型如下：