面成型增材制造系統零件支撐結構曝光補償裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及增材制造技術領域，具體涉及一種面成型零件支撐結構曝光補償
目.ο
【背景技術】
[0002]增材制造是集成了數字制造、先進材料、信息網絡等多種技術的新興制造方法，與傳統制造工藝中的切削加工，鍛造等工藝方式不同，增材制造是通過增加材料的方法制造出實體物品。在諸多領域有廣闊的應用前景，如工業產品概念設計，快速模具制造，醫學應用等方面。面成型制造工藝是一種基于投影的增材制造工藝，在成型速度、精度等方面具有明顯的優勢。
[0003]在面成型加工中，支撐對于控制大平面制件的翹曲變形，保證懸臂和孤島特征的順利成型起著決定性作用。約束液面面成型工藝中支撐所受的力，除了零件重力之外還包括固化層的拉力。由于固化層對于支撐的拉力遠遠大于零件自身的重力，通常采用增加圓柱支撐直徑的方式，以保證支撐具有足夠的強度和穩定性。但是增加支撐的直徑會帶來兩點問題。一是由于造成材料的浪費，提高零件的制作成本。二是如果支撐直徑太大，不利于支撐的去除，增加零件后處理難度，同時影響零件表面質量。
【實用新型內容】
[0004]為解決現有技術存在的不足，本實用新型公開了一種約束液面面成型增材制造系統零件支撐結構曝光補償方法，本實用新型通過對支撐等面積較小的特征采取額外曝光補償的方法，增加支撐結構強度，提高零件加工質量。
[0005]為實現上述目的，本實用新型的具體方案如下:
[0006]面成型增材制造系統零件支撐結構曝光補償方法，包括:
[0007]步驟一:對零件支撐結構的數字幾何模型根據給定的層厚ζ進行切片處理，并根據得到的二維層面信息生成相應的掩膜圖像；
[0008]步驟二:讀取掩膜圖像的總層數，從i = 0開始，依次讀入零件第i層對應的掩膜圖像，經圖像處理識別出第i層掩模圖像中的全部輪廓；
[0009]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m，從j等于0開始，判斷第j個輪廓像素面積是否小于設定值，如果是，將該輪廓面積存入新掩膜圖像；
[0010]步驟四:投影新掩膜圖像對樹脂進行固化時間為Ts，投影掩膜圖像對樹脂進行固化時間為T。
[0011]進一步的，所述步驟一中，選擇與零件支撐結構相對應的切片層厚度，對該零件的數字幾何模型進行切片處理，獲得每一層的零件的實體輪廓以及與實體輪廓相對應的掩膜圖像。
[0012]進一步的，掩膜圖像的獲取是將獲得的各層零件實體輪廓，通過掃描轉換的方式存儲得到的。
[0013]進一步的，所述步驟三中，計算每個輪廓內包含像素的面積，當輪廓內像素面積大于給定面積閾值時對該輪廓不做處理；當輪廓內像素面積小于或等于給定面積閾值時，對該輪廓區域進行曝光補償。
[0014]進一步的，當輪廓內像素面積小于或等于給定面積閾值時，對該輪廓區域進行曝光補償，具體方法為，將該輪廓內像素面積小于給定面積閾值的輪廓信息單獨存入另一張新掩膜圖像，當該層掩膜圖像正常投影完成后投射新掩膜圖像進行曝光補償，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間。
[0015]進一步的，所述步驟三中，對得到的該層全部m個輪廓，從j = 0開始，依次計算第j個輪廓的像素面積。
[0016]進一步的，根據高斯分布模型，一點的光能量由周圍區域S內的所有像素點來確定，根據所使用樹脂材料不同，固化所需光能量閾值I需要根據實驗確定，相應的面積閾值Smin同時從實驗獲得。
[0017]進一步的，當像素區域面積小于或等于給定面積閾值S_時，該區域邊緣像素光能量小于中心區域能量，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行曝光補償，通過將輪廓j的信息單獨存入另一張新掩膜圖像，當第i層對應的掩膜圖像中全部m個輪廓都遍歷處理后，投射新掩膜圖像曝光時間Ts。
[0018]進一步的，投影第i層對應掩膜圖像曝光一定的時間T ;直到全部η層都完成投影曝光，則完成了零件的加工。
[0019]進一步的，投射新掩膜圖像曝光時間Ts由經驗公式Ts = CXT得到，其中系數C取0.2-0.3即可。
[0020]面成型增材制造系統零件支撐結構曝光補償裝置，包括:包括零件成型平臺、樹脂槽、支座、投影機、機電控制板及線性滑臺；
[0021]投影機與機電控制板相連，機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，樹脂槽內設置有樹脂液體，樹脂液體上方設置零件成型平臺，零件成型平臺與線性滑臺的上部相連；
[0022]開始加工時，零件成型平臺在線性滑臺的帶動下運動至與樹脂槽上表面相接觸，機電控制板讀取待加工零件的總層數n，從i = 0開始，依次讀入零件第i層對應的掩膜圖像，并控制投影儀投射該圖像；當掩膜圖像曝光完成后，第i層的加工結束，機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。
[0023]所述投影機與機電控制板之間及機電控制板與線性滑臺之間均通過數據線相連。
[0024]所述投影機的投影方向正對支座的中心面處。
[0025]所述機電控制板控制線性滑臺帶動成型平臺上下移動。
[0026]本實用新型的有益效果:
[0027]本實用新型相比傳統增加支撐直徑的方式，本方法采用的支撐曝光補償方式可以在實現較小支撐直徑的順利成型減少了樹脂材料的浪費；同時采用識別輪廓面積小于指定面積閾值的特征這一方式，除識別出支撐結構外，還可以識別出零件中的細小特征，通過增加細小特征的曝光時間可以顯著提升細小特征的強度，避免了層與層之間上拉運動對細小特征的破壞，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，在后處理時支撐去除方便，對零件表面質量影響小，因而可以提高表面質量，降低后處理勞動量。
【附圖說明】
[0028]圖1光能量高斯分布模型與固化形狀；
[0029]圖2本實用新型依托硬件結構；
[0030]圖3算法流程圖。
[0031]圖中，1為零件成型平臺，