边缘曝光控制
在光固化增材制造技术中,液态的光敏树脂受光照射引发固化反应形成固态的模型,在此过程中,精确控制光的照射条件是得到尺寸准确零件的关键。
边缘透射固化会引起被打印模型外尺寸增加(比如轴的直径、方块长宽等)和内尺寸的减小(比如孔的直径,槽的长宽等),从而导致打印尺寸偏离理论尺寸,对模型的装配造成不良影响。
理想情况
实际情况
为改善边缘透射固化效应带来的影响,可以将投影面积分成中心区域和边缘区域,并对两个区域进行不等时间的曝光,边缘区域的曝光时间小于中心区域的曝光时间,以此来缩小边缘投射引起的固化反应,进而精确控制打印模型的尺寸。
原投影图形
划分中心区域和边缘区域
此方法需在打印参数里增加如下两个参量:
边缘区域宽度:
由于采用LCD固化技术下,最小控制尺寸受液晶屏单个像素尺寸控制,所以此参量的单位为 像素/px(在SLASH PLUS/PRO系列机型中,每像素尺寸为75um,在SLASH 2系列机型中,每像素尺寸为49.8um);
边缘区域宽度取值的算法如下:
Breshenham画线算法是由Bresenham提出的一种精确而有效的光栅线生成算法,该算法仅仅使用增量整数计算。
原理:当斜率小于 1 时,x 增加 1, y 增加 0 或 1.因此只需要判断 y 是增加 0 或 1.
算法:画线段(x0, y0)到(xEnd, yEnd), 线性方程 y = mx + b
假设已经确定要显示的像素在(x_k, y_k), 那么下一步需要确定在列x_(k+1) = x_k + 1 上绘制哪个像素,是在位置(x_k + 1, y_k),还是(x_k + 1, y_k + 1)。
y = m(x_k + 1) + b, y 离上下两个像素的偏量
d_lower = y - y_k
d_upper = (y_k+1) - y
d_lower - d_upper = y - y_k - ( y_k + 1 - y )
d_lower - d_upper = 2*y - 2*y_k - 1
d_lower - d_upper = 2*m(x_k + 1) + 2b - 2*y_k - 1 // y = mx + b
m = dy/dx // 0 < m < 1
设P_k = dx*(d_lower - d_upper) //若P_k小于 0, 则 y 离 y_k 更近, 下一个像素取(x_k+1, y_k), 反之亦然。
= 2*dy*x_k - 2*dx*y_k + c | c = 2*dy - 2*b*dx - dx
P_(k+1) = 2*dy*(x_k+1) - 2*dx*y_(k+1) + c // 当x_k+1时,y_k可能加 0 或 1, 所以 y_(k+1) - y_k 可能为 0 或 1
P_(k+1) - P_k = 2*dy - 2*dx*( y_(k+1) - y_k )
P_(k+1) = P_k + 2*dy - 2*dx*( y_(k+1) - y_k ) // 这样根据上一个P可以求出下一个P,只要知道P0就可以求出所有的P
P0是x_k = x0是的P值,此时y_k = y0 = m*x0 + b, 根据上面P_k的式子可以求出P0
P0 = 2*dy*x0 - 2*dx*y0 + 2*dy - 2*b*dx - dx
P0 = 2*y - 2*y_k - 1
P0 = 2*dy*x0 - 2*dx*(m*x0 + b) + 2*dy - 2*b*x0 + b
P0 = 2*dy - dx
当P_k < 0 时, y_(k+1) - y_k = 0, P_(k+1) = P_k + 2*dy
当P_k > 0 时, y_(k+1) - y_k = 1, P_(k+1) = P_k + 2*dy - 2*dx
曝光时间比:
曝光时间比表示边缘区域的曝光时间占整层曝光时间的比值。此参量限定从下列数值中取值:100%,50%,33%,25%,20%,17%,14%,12%,11%。
例:100%:边缘区域的曝光时间和整层曝光时间相同,即不开启边缘曝光控制功能;
例: 50%: 边缘区域的曝光时间占整层曝光时间的50%;
例: 33%: 边缘区域的曝光时间占整层曝光时间的33%;
例: 以下相同。
推荐参数:
使用zDental Model Sand树脂切片厚度为0.05mm时,边缘区域宽度选择4px,曝光时间比选择17%,可以达到良好的精度。