本發(fā)明是一種專用于面曝光光固化dlp(digitallightingprocessing)設(shè)備的新型三維掃描方法和裝置，特別涉及分層切片裝置、掃描裝置和數(shù)據(jù)處理、傳輸裝置，有望減少數(shù)據(jù)冗余，提高掃描速率、精度，并且大大降低設(shè)備的成本。
背景技術(shù)：
面曝光光固化立體成型技術(shù)(digitallightprinting,dlp)是一種3d成型技術(shù)，采用數(shù)碼影像投影，用紫外光替代投影儀中的普通光源，利用光敏樹(shù)脂在紫外光照射下固化的原理進(jìn)行成型。材料利用率高，成型速度快，無(wú)活動(dòng)噴頭，免去其他技術(shù)常見(jiàn)的阻塞和失準(zhǔn)。目前，數(shù)據(jù)文件的獲取主要通過(guò)三維軟件設(shè)計(jì)和三維掃描儀掃描。前者的數(shù)據(jù)文件格式只有stl可以實(shí)現(xiàn)切片獲得分層信息；后者基于光學(xué)三角測(cè)量原理，通過(guò)特有的算法獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三坐標(biāo)位置。然后對(duì)點(diǎn)云實(shí)體化，采用三角面片趨近，最后獲得切片信息。
stl文件格式利用的是三角面片趨近原理，能夠很好的解決線掃描工藝中掃描路徑設(shè)計(jì)問(wèn)題，但是三角面片的趨近不僅使數(shù)據(jù)大量冗余，而且大大降低了零件輪廓的尺寸精度，限制了其在高精度打印領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，掃描過(guò)程常常出現(xiàn)錯(cuò)誤信息，需要后期對(duì)掃描數(shù)據(jù)文件進(jìn)行修復(fù)，時(shí)間成本高。三維掃描對(duì)軟件、硬件要求非常高，較好的掃描設(shè)備價(jià)格昂貴且對(duì)操作人員的技術(shù)水平要求高。dlp技術(shù)采用數(shù)碼影像投影技術(shù)，既可以使用stl切片文件，也可以使用jpg、bmp等圖片格式進(jìn)行曝光。本發(fā)明使用的dlp成型設(shè)備為自主研發(fā)，能夠?qū)D片以ppt的形式進(jìn)行連續(xù)曝光成型，大大縮短了數(shù)據(jù)處理和成型的時(shí)間。如果能夠直接獲得待掃描物體每層截面的圖片信息，然后直接使用dlp曝光，這樣就可以大大地避免數(shù)據(jù)冗余、精度低的問(wèn)題，從而降低時(shí)間和成本。
本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題提出了一種新的專門用于面曝光dlp的掃描方式。該技術(shù)充分使用了逆向建模的思想，先對(duì)待掃描物體進(jìn)行翻模，取出實(shí)體后用刮刀層層切片，在切片過(guò)程中用高精度相機(jī)進(jìn)行拍照，獲得每層的圖片信息，然后將照片傳遞到dlp中進(jìn)行曝光，如此反復(fù)進(jìn)行，最終獲得要打印的實(shí)體。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提出了一種專用于面曝光dlp的掃描技術(shù)，目的在于提高掃描精度、減少數(shù)據(jù)冗余，提高成型速度。
用于面曝光dlp3d打印的掃描裝置，其特征在于，包括切片裝置、掃描裝置和dlp的控制系統(tǒng)；切片裝置包括升降部分和切片部分。升降部分上端用來(lái)固定樣品，下端連接升降平臺(tái)。切片部分包括刮刀與水平平移臺(tái)，刮刀與水平平移臺(tái)連接。掃描裝置包括升降臺(tái)以及固定在升降臺(tái)上方的相機(jī)，相機(jī)焦平面位于掃描平面。相機(jī)和dlp的控制系統(tǒng)連接。
應(yīng)用如所述掃描裝置的方法，其特征在于，
將待掃描物體固定，使其上表面位于掃描平面。待掃描物體能夠上下移動(dòng)，當(dāng)上表面被切除一個(gè)層厚之后能夠上升一個(gè)層厚，進(jìn)行下一層的切除。
切片裝置位于掃描平面，切片裝置包括升降部分和切片部分。升降部分上端用來(lái)固定樣品，下端連接升降平臺(tái)。切片部分包括刮刀與水平平移臺(tái)，刮刀與水平平移臺(tái)連接。切片裝置能夠在水平方向移動(dòng)。當(dāng)待掃描物體上升一個(gè)層厚之后，刮刀水平移動(dòng)，將這一層材料去除。
相機(jī)焦平面位于掃描平面，即切除平面。相機(jī)與dlp設(shè)備的控制系統(tǒng)連接，能夠?qū)⒄掌瑐鬏數(shù)絛lp的曝光系統(tǒng)，把照片投影到成型平面上。
相機(jī)的焦平面、刮刀的切除平面和物體待切除平面位于同一平面內(nèi)，將物體固定在升降臺(tái)上，并升高至切除平面，使物體上端高出切除平面一個(gè)層厚的距離。刮刀移動(dòng)切除一個(gè)平面，相機(jī)拍照并將照片傳入dlp控制系統(tǒng)里。dlp將照片投影到成型平面上，樹(shù)脂固化。如此反復(fù)直至形成實(shí)體。
進(jìn)一步，將待掃描物體表面噴一層不同顏色的顏料，同時(shí)保持升降板的顏色與待掃描物體顏色不同，避免產(chǎn)生干擾。
與現(xiàn)有掃描技術(shù)和裝置相比，該發(fā)明操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。于此同時(shí)能夠大大降低數(shù)據(jù)冗余，提高掃描精度，提高成型速度。專用于面曝光dlp技術(shù)，充分發(fā)揮其技術(shù)特點(diǎn)。
附圖說(shuō)明
圖1：整體結(jié)構(gòu)示意圖，1：相機(jī)；2：刮刀；3：掃描平面；4：待掃描物體；5：升降平臺(tái)；6：投影系統(tǒng)；7：成型平面；8：升降平臺(tái)(dlp)；9：成型實(shí)體；10：數(shù)據(jù)傳輸控制系統(tǒng)
具體實(shí)施方式
將圖中各部分組件如圖進(jìn)行連接，使相機(jī)的焦平面、刮刀的切除平面和物體待切除平面位于同一平面內(nèi)，并保證系統(tǒng)的垂直度、水平度以及整體的穩(wěn)定性。為了提高待拍照平面和物體其他部分的對(duì)比度，在物體表面噴一層不同顏色的顏料，同時(shí)也要保持升降板的顏色與物體顏色不同，避免產(chǎn)生干擾。
將物體固定在升降臺(tái)上，并升高至切除平面，使物體上端高出切除平面一個(gè)層厚的距離。刮刀移動(dòng)切除一個(gè)平面，相機(jī)拍照并將照片傳入dlp控制系統(tǒng)里。dlp將照片投影到成型平面上，樹(shù)脂固化。如此反復(fù)直至形成實(shí)體。