38]1.2將獲得的各層零件實(shí)體輪廓，通過掃描轉(zhuǎn)換的方式存儲為掩膜圖像。
[0039]步驟二:讀取零件掩膜圖像的總層數(shù)n，從i = O開始，依次讀入零件第i層對應(yīng)的掩膜圖像，經(jīng)圖像處理識別出第i層掩模圖像中的全部輪廓；
[0040]步驟三:3.1對步驟二得到的m個輪廓，從j = O開始，依次計(jì)算第j個輪廓的像素面積；
[0041]3.2根據(jù)高斯分布模型，一點(diǎn)的光能量由周圍區(qū)域S內(nèi)的所有像素點(diǎn)來確定，根據(jù)所使用樹脂材料的固化閾值，當(dāng)像素區(qū)域等于S-時(shí)，該區(qū)域邊緣像素光能量小于中心區(qū)域能量，而略小于固化閾值，因此需要進(jìn)行曝光補(bǔ)償，延長曝光時(shí)間Ts ;
[0042]3.3若輪廓j對應(yīng)的像素面積小于給定面積閾值S_，則將輪廓j的信息單獨(dú)存入另一張掩膜圖像。
[0043]步驟四:4.1從i = O層開始利用步驟二中的掩膜圖像對第i層曝光一定的時(shí)間Ts。4.2對于第i層的掩膜圖像，利用步驟三得到的新圖像進(jìn)行曝光補(bǔ)償，即對該層掩膜圖像中小于指定面積的輪廓再次照射一段時(shí)間Ts。
[0044]根據(jù)高斯分布模型，如圖1所示，一點(diǎn)的光能量由周圍區(qū)域S內(nèi)的所有像素點(diǎn)來確定，根據(jù)所使用樹脂材料不同，固化所需光能量閾值I需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定，相應(yīng)的面積閾值S_同時(shí)也可以從實(shí)驗(yàn)獲得。當(dāng)像素區(qū)域面積小于或等于給定面積閾值3_時(shí)，該區(qū)域邊緣像素光能量小于中心區(qū)域能量，而略小于固化閾值，因此為了使得到的固化形狀接近理論形狀需要進(jìn)行曝光補(bǔ)償，通過將輪廓j的信息單獨(dú)存入另一張掩膜圖像Layerlmagei_s，當(dāng)?shù)趇層對應(yīng)的掩膜圖像LayerImagei中全部m個輪廓都遍歷處理后，投射Layerlmagei_s曝光時(shí)間Ts ；
[0045]投影第i層對應(yīng)掩膜圖像LayerImagei曝光一定的時(shí)間T ;直到全部η層都完成投影曝光，則完成了零件的加工。
[0046]曝光時(shí)間Ts可以由經(jīng)驗(yàn)公式Ts = CXT得到，其中系數(shù)C取0.2-0.3即可。
[0047]本發(fā)明相比傳統(tǒng)增加支撐直徑的方式，采用的支撐曝光補(bǔ)償方式可以在實(shí)現(xiàn)較小支撐直徑的順利成型減少了樹脂材料的浪費(fèi)；同時(shí)增加細(xì)小特征的曝光時(shí)間可以顯著提升細(xì)小特征的強(qiáng)度，避免了層與層之間上拉運(yùn)動對細(xì)小特征的破壞，提高了零件成功率；采用本方法后可以使用較小的支撐直徑尺寸，在后處理時(shí)支撐去除方便，對零件表面質(zhì)量影響小，因而可以提高表面質(zhì)量，降低后處理勞動量。
[0048]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.面成型增材制造系統(tǒng)零件支撐結(jié)構(gòu)曝光補(bǔ)償方法，其特征是，包括: 步驟一:對零件支撐結(jié)構(gòu)的數(shù)字幾何模型根據(jù)給定的層厚Z進(jìn)行切片處理，并根據(jù)得到的二維層面信息生成相應(yīng)的掩膜圖像； 步驟二:讀取掩膜圖像的總層數(shù)，從i = O開始，依次讀入零件第i層對應(yīng)的掩膜圖像，經(jīng)圖像處理識別出第i層掩模圖像中的全部輪廓； 步驟三:讀取第i層掩膜圖像，獲取第i層掩膜圖像中輪廓總個數(shù)m，從j等于O開始，判斷第j個輪廓像素面積是否小于設(shè)定值，如果是，將該輪廓面積存入新掩膜圖像； 步驟四:投影新掩膜圖像對樹脂進(jìn)行固化時(shí)間為Ts，投影掩膜圖像對樹脂進(jìn)行固化時(shí)間為T。2.如權(quán)利要求1所述的面成型增材制造系統(tǒng)零件支撐結(jié)構(gòu)曝光補(bǔ)償方法，其特征是，所述步驟一中，選擇與零件支撐結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的切片層厚度，對該零件的數(shù)字幾何模型進(jìn)行切片處理，獲得每一層的零件的實(shí)體輪廓以及與實(shí)體輪廓相對應(yīng)的掩膜圖像。3.如權(quán)利要求1或2所述的面成型增材制造系統(tǒng)零件支撐結(jié)構(gòu)曝光補(bǔ)償方法，其特征是，掩膜圖像的獲取是將獲得的各層零件實(shí)體輪廓，通過掃描轉(zhuǎn)換的方式存儲得到的。4.如權(quán)利要求1所述的面成型增材制造系統(tǒng)零件支撐結(jié)構(gòu)曝光補(bǔ)償方法，其特征是，所述步驟三中，計(jì)算每個輪廓內(nèi)包含像素的面積，當(dāng)輪廓內(nèi)像素面積大于給定面積閾值時(shí)對該輪廓不做處理；當(dāng)輪廓內(nèi)像素面積小于或等于給定面積閾值時(shí)，對該輪廓區(qū)域進(jìn)行曝光補(bǔ)償。5.如權(quán)利要求4所述的面成型增材制造系統(tǒng)零件支撐結(jié)構(gòu)曝光補(bǔ)償方法，其特征是，當(dāng)輪廓內(nèi)像素面積小于或等于給定面積閾值時(shí)，對該輪廓區(qū)域進(jìn)行曝光補(bǔ)償，具體方法為，將該輪廓內(nèi)像素面積小于給定面積閾值的輪廓信息單獨(dú)存入另一張新掩膜圖像，當(dāng)該層掩膜圖像正常投影完成后投射新掩膜圖像進(jìn)行曝光補(bǔ)償，即對該層掩膜圖像中小于等于指定面積的輪廓再次照射一段時(shí)間。6.如權(quán)利要求1所述的面成型增材制造系統(tǒng)零件支撐結(jié)構(gòu)曝光補(bǔ)償方法，其特征是，所述步驟三中，對得到的該層全部m個輪廓，從j = O開始，依次計(jì)算第j個輪廓的像素面積。7.如權(quán)利要求4所述的面成型增材制造系統(tǒng)零件支撐結(jié)構(gòu)曝光補(bǔ)償方法，其特征是，根據(jù)高斯分布模型，一點(diǎn)的光能量由周圍區(qū)域S內(nèi)的所有像素點(diǎn)來確定，根據(jù)所使用樹脂材料不同，固化所需光能量閾值I需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定，相應(yīng)的面積閾值S _同時(shí)從實(shí)驗(yàn)獲得。8.如權(quán)利要求7所述的面成型增材制造系統(tǒng)零件支撐結(jié)構(gòu)曝光補(bǔ)償方法，其特征是，當(dāng)像素區(qū)域面積小于或等于給定面積閾值S_時(shí)，該區(qū)域邊緣像素光能量小于中心區(qū)域能量，而略小于固化閾值，為了使得到的固化形狀接近理論形狀需要進(jìn)行曝光補(bǔ)償，通過將輪廓j的信息單獨(dú)存入另一張新掩膜圖像，當(dāng)?shù)趇層對應(yīng)的掩膜圖像中全部m個輪廓都遍歷處理后，投射新掩膜圖像曝光時(shí)間Ts。9.如權(quán)利要求8所述的面成型增材制造系統(tǒng)零件支撐結(jié)構(gòu)曝光補(bǔ)償方法，其特征是，投影第i層對應(yīng)掩膜圖像曝光一定的時(shí)間T ;直到全部η層都完成投影曝光，則完成了零件的加工；投射新掩膜圖像曝光時(shí)間Ts由經(jīng)驗(yàn)公式Ts = CXT得到，其中系數(shù)C取0.2-0.3。10.面成型增材制造系統(tǒng)零件支撐結(jié)構(gòu)曝光補(bǔ)償裝置，包括:包括零件成型平臺、樹脂槽、支座、投影機(jī)、機(jī)電控制板及線性滑臺； 投影機(jī)與機(jī)電控制板相連，機(jī)電控制板與線性滑臺相連，線性滑臺底端與支座相連，支座上固定有樹脂槽，樹脂槽內(nèi)設(shè)置有樹脂液體，樹脂液體上方設(shè)置零件成型平臺，零件成型平臺與線性滑臺的上部相連； 開始加工時(shí)，零件成型平臺在線性滑臺的帶動下運(yùn)動至與樹脂槽上表面相接觸，機(jī)電控制板讀取待加工零件的總層數(shù)n，從i = O開始，依次讀入零件第i層對應(yīng)的掩膜圖像，并控制投影儀投射該圖像；當(dāng)掩膜圖像曝光完成后，第i層的加工結(jié)束，機(jī)電控制板控制線性滑臺帶動成型平臺上移一個層厚z，開始第i+Ι層加工，直至i = n，即完成整個零件的加工。
【專利摘要】本發(fā)明公開了面成型增材制造系統(tǒng)零件支撐結(jié)構(gòu)曝光補(bǔ)償方法及裝置，包括：對該零件的數(shù)字幾何模型進(jìn)行切片處理，獲得每一層的零件的實(shí)體輪廓以及與實(shí)體輪廓相對應(yīng)的掩膜圖像；依次讀入零件每層對應(yīng)的掩膜圖像并識別出每層掩模圖像中的全部輪廓；計(jì)算每個輪廓的像素面積，當(dāng)輪廓的像素面積等于給定面積閾值時(shí)，進(jìn)行曝光補(bǔ)償，延長曝光時(shí)間；當(dāng)輪廓的像素面積小于給定面積閾值時(shí)，將該輪廓的信息單獨(dú)存入另一張掩膜圖像，進(jìn)行曝光補(bǔ)償。本方法采用的支撐曝光補(bǔ)償方式可以在實(shí)現(xiàn)較小支撐直徑的順利成型減少了樹脂材料的浪費(fèi)；同時(shí)增加細(xì)小特征的曝光時(shí)間可以顯著提升細(xì)小特征的強(qiáng)度，避免了層與層之間上拉運(yùn)動對細(xì)小特征的破壞，提高了零件成功率。
【IPC分類】G06F17/50, H04N5/235
【公開號】CN105120182
【申請?zhí)枴緾N201510603781
【發(fā)明人】張承瑞, 張德輝, 胡天亮, 閆鑫, 賈紅帥
【申請人】山東大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月21日