1. 概述
在使用DLP作為光源進(jìn)行面曝光的3D打印系統(tǒng)中，我們經(jīng)常會(huì)遇到投影機(jī)或者光機(jī)投射出來(lái)的光，發(fā)生變形，模糊的情況。這些情況容易導(dǎo)致如下一些問(wèn)題:
- 打印模型表面有像素紋路，不夠光滑
- 模型局部曝光分布不均勻，厚薄不一,在打印十分精細(xì)的零部件時(shí)尤為明顯
- 光源發(fā)生梯形形變，導(dǎo)致數(shù)據(jù)會(huì)有偏差
- 鏡頭的折射而發(fā)生的物理偏差，導(dǎo)致單層發(fā)生桶形失真或者枕形失真
上述問(wèn)題，在對(duì)打印模型精度要求不高時(shí)，暴露不明顯，一旦打印模型要面向工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，這些問(wèn)題就十分致命。本文給出了針對(duì)上述四個(gè)問(wèn)題，目前比較通用的解決思路。
2. 像素紋
像素紋是由于投影分辨率的限制而導(dǎo)致的。通常，每個(gè)像素之間的距離為50~100um，這個(gè)距離是光源的初始的分辨率值，也是最小單元。這個(gè)最小單元之間的距離，會(huì)在模型成型后，在模型的表面形成一個(gè)個(gè)紋路，十分明顯。目前工業(yè)界對(duì)這個(gè)問(wèn)題，有如下幾種解決的思路，在這里記錄一下：
1. XY方向上，增加像素精度
通常，我們的曝光情況是如下的:
如何對(duì)現(xiàn)有的像素，進(jìn)行進(jìn)一步的分割呢？答案是移動(dòng)投影，每次在XY方向，移動(dòng)半個(gè)像素的距離。可以得到如下的效果:
通過(guò)移動(dòng)整個(gè)曝光的位置，從而增添了模型邊緣的像素分辨率，達(dá)到更加平滑的效果。
2. 對(duì)邊緣引入抗鋸齒模型
抗鋸齒在很多領(lǐng)域都十分普遍，這里，我們將他用在3D打印機(jī)技術(shù)中，用以改善模型的表面光滑程度。對(duì)每個(gè)模型的邊緣，我們可以單獨(dú)提取出來(lái)，有了邊緣后，單獨(dú)對(duì)邊緣曝光層，根據(jù)樹(shù)脂的成型標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行抗鋸齒處理。
對(duì)數(shù)據(jù)提取邊緣：
提取邊緣后，對(duì)邊緣單獨(dú)做抗鋸齒處理:
3. 梯形形變
由于光源與投射面之間并不是完全平行的關(guān)系，這樣就導(dǎo)致了梯形形變。梯形形變用手動(dòng)來(lái)調(diào)，誤差是非常大的，隨便一下就差了零點(diǎn)幾個(gè)毫米以上，因此，需要靠軟件根據(jù)外部的測(cè)量結(jié)果，來(lái)進(jìn)行矯正。
基本的實(shí)現(xiàn)思路如上圖。
4. 光源不均勻
采用將一層模型分成40個(gè)區(qū)域，測(cè)取每個(gè)區(qū)域的光強(qiáng)值，根據(jù)整體的值來(lái)調(diào)整局部的每個(gè)值。
5. 魚(yú)眼失真
投影的鏡頭，如果不是非常好的投影，很容易發(fā)生魚(yú)眼失真，如下所示:
這里不能使用OpenCV提供的相機(jī)矯正庫(kù)，原因是這個(gè)庫(kù)要輸入原始的校準(zhǔn)黑背格圖片，來(lái)獲得原始輸入的數(shù)據(jù)，而在3D打印機(jī)系統(tǒng)中，原始的數(shù)據(jù)是一個(gè)三維的立體模型，無(wú)法進(jìn)行相機(jī)標(biāo)定參數(shù)的確定。所以要結(jié)合打印測(cè)試的模型，來(lái)重新設(shè)計(jì)算法，實(shí)現(xiàn)消除魚(yú)眼失真的方法。
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