本發(fā)明涉及3D打印機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種提高光固化成型速度的3D打印方法。

背景技術(shù)：
目前，光固化3D打印時(shí)，可以將待打印物體錄入控制單元(虛擬化)，并將所得到的三維模型分割為多個(gè)具有唯一橫截面形狀且厚度相同的多個(gè)層。之后，采用光源按照層的橫截面形狀照射液態(tài)光敏樹脂，使液態(tài)光敏樹脂在承載平臺(tái)上固化為薄層。后一個(gè)薄層固化于前一個(gè)薄層的下表面，相互累積的薄層最終形成了完成的打印物體。另外，每打印完一個(gè)薄層都需要承載單元移動(dòng)一定的距離，為下一個(gè)薄層的固化做準(zhǔn)備，因此，存在較長(zhǎng)的停頓時(shí)間。由于薄層的分化過于分散，以使得控制單元需要反復(fù)分析薄層的橫截面以及外輪廓，再控制光源進(jìn)行照射。然而，實(shí)際上，相鄰的兩個(gè)薄層之間的橫截面形狀可能是相同的或者僅僅存在微弱的差異，那么，控制單元將其作為兩個(gè)不同的薄層進(jìn)行分析處理，無(wú)疑會(huì)導(dǎo)致打印速度下降，而且固化精度也沒有顯著的提高。因此，需要提供一種更為智能的、快速的，同時(shí)還能夠保證打印精度的打印方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種光固化3D打印方法，包括：獲取三維模型步驟：獲取具有軸線L的待打印物體的三維模型數(shù)據(jù)；層化步驟：根據(jù)所述待打印物體的三維模型數(shù)據(jù)，將所述待打印物體的三維模型離散化為具有相同厚度d的1,2,3,4……n層；獲取層數(shù)據(jù)步驟：獲取每一層的輪廓線數(shù)據(jù)以及面積數(shù)據(jù)，所述軸線L在所述每一個(gè)層上具有中心位置O1～On；層疊加步驟：將所述第一層的中心位置O1和所述第二層的中心位置O2相互重合，以使所述第一層和第二層相互疊加，獲取第一層覆蓋區(qū)域和第二層覆蓋區(qū)域面積的并集B以及交集J；數(shù)據(jù)比較步驟：將所述并集與所述交集之差ΔS＝B-J與預(yù)設(shè)的門限閥值T比較，當(dāng)ΔS≤T時(shí)，將所述第一層和所述第二層合并為厚度為2d的1’層，該層采用所述第一層的輪廓線數(shù)據(jù)以及面積數(shù)據(jù)；當(dāng)ΔS＞T，保持所述第一層和所述第二層各自的輪廓線數(shù)據(jù)、面積數(shù)據(jù)以及厚度，并且分別記為1’層和2’層；重復(fù)上述過程，比較第三層和第二層、第四層和第三層直至第n層和第n-1層，以形成具有不同厚度d1’～dn’的1’～n’層；打印步驟：按照所述輪廓線數(shù)據(jù)、面積數(shù)據(jù)以及厚度，依次打印所述1’～n’層，使其相互累積以形成完整的打印物體。為了在提高打印速度的同時(shí)，不顯著降低打印精度，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，將門限閥值T設(shè)定為≤J/1000，因此，相鄰的層之間只有在其輪廓和面積及其近似的情況下，才會(huì)被合并處理。這種限定方式避免了形狀差異較大的相鄰層被誤合并為一層。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述1’～n’層具有最大厚度dmix，在所述數(shù)據(jù)比較步驟和所述打印步驟之間，包括：層厚度控制步驟：當(dāng)所述d1’大于dmix時(shí)，將所述1’層分割為具有厚度為dmix的11’、12’、13’……1m’層以及具有厚度為d1’-mdmix的1x’層，并對(duì)所述2’～n’層中厚度大于dmix的層做相同處理。進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的3D打印方法并非一味的提高打印速度，而且同時(shí)還考慮了如何確保打印精度的問題。具體而言，由于每一臺(tái)光固化3D打印機(jī)的光源具有最大功率，因此，其不可能根據(jù)層厚度無(wú)限制的提高功率以滿足打印需求。那么，當(dāng)合并后的1’～n’層的厚度超過最大允許厚度值dmix時(shí)，就需要根據(jù)光源的承受能力將1’～n’分割為多個(gè)具有最大允許厚度值dmix的11’、12’、13’……1m’層，余下的厚度不足dmix的1x’層。本發(fā)明提供的光固化3D打印方法通對(duì)橫截面相同或相似的臨近層采取合并的方式處理，在固化時(shí)，通過控制單元直接調(diào)整光源的曝光時(shí)間，功率，輸出強(qiáng)度等參數(shù)，使得具有n倍的預(yù)設(shè)厚度d的薄層一次固化成型于承載單元之上，在基本不會(huì)降低打印精度的前提下，結(jié)合現(xiàn)有的SLA或DLP技術(shù)，能夠使打印速度提高20～100倍，結(jié)合美國(guó)Carbon3D公司的CLIP(持續(xù)界面液體生成)技術(shù)，甚至能夠使打印速度提高50～500倍，其具有十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益。附圖說明圖1為本發(fā)明提供的打印方法流程圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例中所采用的待固化物體的三維模型示意圖；圖3(a)～(e)為圖1中的待固化物體三維模型的分層圖；圖4為第二層和第一層的輪廓及面積比較圖；圖5為第三層和第二層的輪廓及面積比較圖；圖6為第四層和第三層的輪廓及面積比較圖；具體實(shí)施方式參照?qǐng)D1，本發(fā)明一實(shí)施方式提供的光固化3D打印方法包括獲取三維模型步驟、層化步驟、獲取層數(shù)據(jù)步驟、層疊加步驟、數(shù)據(jù)比較步驟以及打印步驟。為了進(jìn)一步詳細(xì)的闡述本實(shí)施方式所述的光固化3D打印方法，設(shè)定如圖2所述的不規(guī)則三維立體圖形作為待打印物體，并且將其分割為如圖3(a)～(e)所示的編號(hào)為1、2、3、4……20的層，每一個(gè)層的厚度d＝0.2mm。通過控制單元獲取編號(hào)為1、2、3、4……20的層的輪廓線數(shù)據(jù)以及面積數(shù)據(jù)，并且選定一個(gè)穿過三維物體的軸線L，所述軸線L在每一個(gè)層之上具有位置相對(duì)固定的中心位置O1～On。參照?qǐng)D3所示，將第1層和第2層的中心位置O1和O2重疊，以使第一層和第2層彼此覆蓋。對(duì)第1層所覆蓋的面積以及第2層所覆蓋的面積取并集，記為B1，對(duì)第1層所覆蓋的面積以及第2層所覆蓋的面積取交集，記為J1，并集與交集之差記為ΔS1＝B1-J1，ΔS1實(shí)際上為第1層和第2層的輪廓線上相應(yīng)的點(diǎn)的縱坐標(biāo)做差值運(yùn)算，然后再在橫坐標(biāo)上求積分運(yùn)算所得到的結(jié)果。圖3中黑色區(qū)域所示部分即為ΔS1。為保證采用本發(fā)明提供的3D打印方法能夠具有較好的打印精度，設(shè)定一門限閥值T，優(yōu)選地，T≤J1/1000。當(dāng)ΔS1≤T時(shí)，將第1層與第2層合并為1’層，該層具有厚度2d，即0.4mm，并且該層的輪廓線數(shù)據(jù)以及面積數(shù)據(jù)均采用原第1層的相應(yīng)數(shù)據(jù)。當(dāng)ΔS1＞T時(shí)，第1層和第2層不變，仍然保持各自的輪廓線數(shù)據(jù)以及面積數(shù)據(jù)，并且標(biāo)記為第1’層和第2’層。參照?qǐng)D4以及圖5所示，分別示出了第3層和第2層比較，第4層和第3層比較時(shí)的示意圖，其比較方式以及步驟與上述相同。假設(shè)第1層和第2層比較之后，ΔS1≤T，第1層與第2層合并為1’層，并且第3層和第2層比較之后ΔS2≤T，則將第3層也合并入1’層中，此時(shí)，1’層具有厚度3d，即0.6mm，并且該層的輪廓線數(shù)據(jù)以及面積數(shù)據(jù)均采用原第1層的相應(yīng)數(shù)據(jù)假設(shè)第1層和第2層比較之后，ΔS1＞T，第1層和第2層不變，并且第3層和第2層比較之后ΔS2≤T，則將第3層合并入第2’層，使得第2’層的厚度變?yōu)?d＝0.4mm，該層的輪廓線數(shù)據(jù)以及面積數(shù)據(jù)均采用第2’層的相應(yīng)數(shù)據(jù)，即原第2層輪廓線以及面積數(shù)據(jù)。為了進(jìn)一步說明本實(shí)施方式的打印方法，假設(shè)所有的二十個(gè)層通過比較得到如下結(jié)果：①第1～3層合并為第1’層，其厚度為3d＝0.6mm，其輪廓線以及面積數(shù)據(jù)采用原第1層的相應(yīng)數(shù)據(jù)。②第4～7層合并為第2’層，其厚度為4d＝0.8mm，其輪廓線以及面積數(shù)據(jù)采用原第4層的相應(yīng)數(shù)據(jù)。③第8～10層合并為3’層，其厚度為3d＝0.6mm，其輪廓線以及面積數(shù)據(jù)采用原第8層的相應(yīng)數(shù)據(jù)。④第11～16層合并為4’層，其厚度為6d＝1.2mm，其輪廓線以及面積數(shù)據(jù)采用原第11層的相應(yīng)數(shù)據(jù)。⑤第17～18層合并為5’層，其厚度為2d＝0.4mm，其輪廓線以及面積數(shù)據(jù)采用原第17層的相應(yīng)數(shù)據(jù)。⑥第19～20層合并為6’層，其厚度為2d＝0.4mm，其輪廓線以及面積數(shù)據(jù)采用原第19層的相應(yīng)數(shù)據(jù)。那么打印時(shí)，控制單元需要根據(jù)上述1’～6’層的相應(yīng)數(shù)據(jù)控制光源的功率以及曝光時(shí)間，使其照射液態(tài)光敏樹脂，在承載平臺(tái)上形成相應(yīng)的薄層，此時(shí)，控制單元僅僅需要輸出六組數(shù)據(jù)，而非原來的二十組，那么將顯著的縮短承載單元的移動(dòng)時(shí)間以及光源切換不同的功率的時(shí)間，使打印過程變得更為連續(xù)?？紤]不同的3D打印機(jī)的光源并不是隨意調(diào)控的，其具有最大功率，再次功率下，能夠一次固化的薄層厚度也受到相應(yīng)的限制。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，為了不降低打印精度，其設(shè)定了薄層的最大允許厚度值dmix。為了便于說明，假設(shè)dmix＝0.5mm，那么上述合并后得到的第4’層的層厚度1.2mm超出了dmix。那么，1.2除以0.5商為2，余數(shù)為0.2，即表示第4’層應(yīng)當(dāng)被分割為厚度為0.5mm的41’層和42’以及厚度為0.2mm的4x’層。按照上述方式，其余的層也做相同的處理，因此，本實(shí)施方式提供的3D打印機(jī)方法不但考慮到了打印速度，而且兼顧打印精度。采用上述3D打印機(jī)方法能夠顯著提高效率，取得更大的經(jīng)濟(jì)效益。以上對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可在不偏離本發(fā)明范圍(由所附的權(quán)利要求書限定)的情況下，對(duì)實(shí)施方案進(jìn)行各種修改、改變和變化。對(duì)權(quán)利要求范圍的解釋應(yīng)從整體解釋且符合與說明一致的最寬范圍，并不限于示例或詳細(xì)說明中的實(shí)施范例。