本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種3D打印機(jī)的特性測試方法及裝置。

背景技術(shù)：

下投光液體3D打印技術(shù)光源在液體容器(料槽)底部，固化反應(yīng)發(fā)生在容器底部，固化完一層以后需要將已固化的打印模型向上提拉，使其從料槽底部剝離，即進(jìn)行脫模處理，以便繼續(xù)打印模型的下一層。

一種脫模方式為：控制打印平臺上升，帶動打印模型隨之上升，直接將打印模型從料槽底部拔起，本文中稱為第一脫模方式。這種脫模方式的風(fēng)險在于，脫模過程是剛性的，容易造成打印模型的損壞，即不能安全脫模，降低打印成功率。特別是對于面積較大的切片，采用這種方式脫模，幾乎不可能安全脫模。

于是許多3D打印機(jī)都設(shè)有輔助脫模的斜拉結(jié)構(gòu)，提供另一種脫模方式；具體為：控制料槽先沿一側(cè)緩慢向下傾斜——控制打印平臺再上升一定高度——控制料槽恢復(fù)水平，本文中稱為第二脫模方式。這種脫模方式使打印模型與料槽底部的分離過程從打印模型的一側(cè)邊緣開始，逐漸緩慢完成剝離，大大提高脫模安全性。但這種脫模方式的耗時較多，大幅增加制作整個打印模型所需的時間。

更為理想的方案是對于面積較小的切片在脫模時使用第一脫模方式，對于面積較大的切片在脫模時使用第二脫模方式。但這樣做的前提是要獲取3D打印機(jī)使用第一脫模方式進(jìn)行脫模時，能夠安全脫模的最大切片面積值，本文中稱為安全面積閾值。該安全面積閾值不僅僅與3D打印機(jī)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，打印材料、料槽設(shè)計、成型工藝對該閾值都有影響，因此，對于同一臺3D打印機(jī)在 不同的打印條件下，安全面積閾值也可能發(fā)生變化。本文中將打印材料、料槽設(shè)計、成型工藝等影響3D打印機(jī)安全面積閾值的條件稱為打印條件。

故，安全面積閾值是一臺3D打印機(jī)在一定的打印條件下，能夠使用第一脫模方式進(jìn)行安全脫模的最大面積值。獲知3D打印機(jī)的這一特性，對指導(dǎo)3D打印機(jī)進(jìn)行3D模型制作具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有存在的技術(shù)問題，本發(fā)明實施例期望提供一種3D打印機(jī)的特性測試方法及裝置，能夠測試出3D打印機(jī)在特定打印條件下對應(yīng)的安全面積閾值。

本發(fā)明實施例的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明實施例提供一種3D打印機(jī)的特性測試方法，該方法包括：

建立一組面積逐漸增大的切片組，供所述3D打印機(jī)逐一打??；

設(shè)定使用第一脫模方式對所述切片組中的切片進(jìn)行脫模處理；

獲取最后一次安全脫模對應(yīng)切片的信息；

計算最后一次安全脫模對應(yīng)切片的面積，作為所述安全面積閾值。

上述方案中，所述建立一組面積逐漸增大的切片組包括：

獲取一個實驗數(shù)字模型，所述實驗數(shù)字模型的水平截面面積自下而上逐漸增大；

對所述實驗數(shù)字模型進(jìn)行切片處理，得到一組面積逐漸增大的切片組。

上述方案中，所述實驗數(shù)字模型包括倒棱臺。

上述方案中，所述特性測試方法包括：

調(diào)整所述切片組中切片之間的面積差，控制測試精度。

上述方案中，所述調(diào)整所述切片組中切片之間的面積差包括：

調(diào)整進(jìn)行所述切片處理時的切片間隔。

上述方案中，當(dāng)所述實驗數(shù)字模型為倒棱臺時，所述調(diào)整所述切片組中切片之間的面積差包括：

調(diào)整所述倒棱臺的坡比；和/或

調(diào)整所述倒棱臺對應(yīng)的首層切片面積。

本發(fā)明實施例提供還一種3D打印機(jī)的特性測試裝置，該裝置包括：切片建立模塊、脫模設(shè)定模塊、信息獲取模塊以及閾值確定模塊；其中，

切片建立模塊，用于建立一組面積逐漸增大的切片組，供所述3D打印機(jī)逐一打??；

脫模設(shè)定模塊，用于設(shè)定使用第一脫模方式對所述切片組中的切片進(jìn)行脫模處理；

信息獲取模塊，用于獲取最后一次安全脫模對應(yīng)切片的信息；

閾值確定模塊，用于計算最后一次安全脫模對應(yīng)切片的面積，作為所述安全面積閾值。

上述方案中，所述切片建立模塊包括：

模型獲取單元，用于獲取一個實驗數(shù)字模型，所述實驗數(shù)字模型的水平截面面積自下而上逐漸增大；

切片處理單元，用于對所述實驗數(shù)字模型進(jìn)行切片處理，得到一組面積逐漸增大的切片組。

上述方案中，所述裝置還包括：

精度控制模塊，用于調(diào)整所述切片組中切片之間的面積差，控制測試精度。

上述方案中，所述精度控制模塊包括：

間隔調(diào)整單元，用于調(diào)整進(jìn)行所述切片處理時的切片間隔；

坡比調(diào)整單元，用于當(dāng)所述實驗數(shù)字模型為倒棱臺時，調(diào)整所述倒棱臺的坡比；

首層切片調(diào)整單元，用于當(dāng)所述實驗數(shù)字模型為倒棱臺時，調(diào)整所述倒棱臺對應(yīng)的首層切片面積。

本發(fā)明實施例所提供的3D打印機(jī)的特性測試方法及裝置，通過打印一組面積逐漸增大的切片組，并將該切片組中所有切片的脫模方式都設(shè)定位第一脫模方式，在實際打印中，獲取到最后一次安全脫模對應(yīng)切片的面積，從而測試得到該3D打印機(jī)在一定打印條件下所對應(yīng)的安全面積閾值；并且，還可以通過調(diào)整切片之間的面積差來控制該測試結(jié)果的測試精度，由此，可獲取到更為可靠更為準(zhǔn)確的安全面積閾值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的3D打印機(jī)的特性測試方法的實現(xiàn)流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例示出的倒棱臺示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的3D打印機(jī)的特性測試裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例和技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明實施例中，3D打印機(jī)為下投光液體3D打印機(jī)，包括上位機(jī)和下位機(jī)，上位機(jī)用于將待打印的3D數(shù)字模型進(jìn)行切片處理，形成一組二維的切片，并生成打印控制信息；下位機(jī)用于根據(jù)控制信息，對應(yīng)數(shù)字模型自下而上逐一打印數(shù)字模型對應(yīng)的切片，完成對實體打印模型的制作。這里，所述控制 信息可以以GCODE文件的形式傳輸。

圖1為本發(fā)明實施例提供的3D打印機(jī)的特性測試方法的實現(xiàn)流程示意圖，如圖1所示，該方法包括：

步驟101，建立一組面積逐漸增大的切片組，供所述3D打印機(jī)逐一打??；

具體的，在上位機(jī)中建立一組面積逐漸增大的切片組，供下位機(jī)逐一打印。

為了能快速獲取到滿足要求的切片組，優(yōu)選的，上述建立一組面積逐漸增大的切片組包括：

獲取一個實驗數(shù)字模型，所述實驗數(shù)字模型的水平截面面積自下而上逐漸增大；

對所述實驗數(shù)字模型進(jìn)行切片處理，得到一組面積逐漸增大的切片組。

具體的，用戶可輸入或直接在上位機(jī)建立一個實驗數(shù)字模型，只要該實驗數(shù)字模型的水平截面面積是自下而上逐漸增大的即可；接著，上位機(jī)對所述實驗數(shù)字模型進(jìn)行切片處理，便可得到一組面積逐漸增大的切片組。

這里，之所以要求實驗數(shù)字模型的水平截面面積是自下而上逐漸增大，是因為通常3D打印機(jī)是從數(shù)字模型的底部開始打印制作實體的打印模型，因此，如果3D打印機(jī)是從數(shù)字模型的頂部開始打印制作實體的打印模型，則對實驗數(shù)字模型的要求為：水平截面面積是自下而上逐漸減小。

進(jìn)一步的，為了方便計算切片的面積，可選擇倒棱臺作為實驗數(shù)字模型。

又進(jìn)一步的，可選擇倒正四棱臺作為實驗數(shù)字模型，如圖2所示，該倒正四棱臺的坡比為t，底部6為邊長為L_b的正方形，打印的層高為h(即切片處理時，切片之間的間距)，則第n層切片的面積為：

$S_n={(L_b+\frac{2n}{t}h)}^2---\left(1\right).$

步驟102，設(shè)定使用第一脫模方式對所述切片組中的切片進(jìn)行脫模處理；

具體的，上位機(jī)在打印控制信息中設(shè)定使用第一脫模方式對所述切片組中的切片進(jìn)行脫模處理。

如此，下位機(jī)將根據(jù)打印控制信息，在打印完所述切片組中的任一切片后，都已第一脫模方式進(jìn)行脫模處理。隨著切片面積的不斷增大，脫模過程將愈加困難，假設(shè)打印到第k層的時候可以安全脫模，而到了第k+1層的時候就不能安全脫模，即脫模使得打印模型發(fā)生了損壞。則第k層所對應(yīng)的切片即是最后一次安全脫模對應(yīng)切片。

步驟103，獲取最后一次安全脫模對應(yīng)切片的信息；

具體的，上位機(jī)獲取最后一次安全脫模對應(yīng)切片的信息。

這里，最后一次安全脫模對應(yīng)切片的信息可以是切片所對應(yīng)的編號或?qū)犹柕瓤蓸?biāo)識切片的信息。這些信息，可以是用戶觀察到打印模型損壞后，自行確定后輸入給上位機(jī)，也可以是下位機(jī)將脫模情況反饋至上位機(jī)，由上位機(jī)判斷后得到。

步驟104，計算最后一次安全脫模對應(yīng)切片的面積，作為所述安全面積閾值。根據(jù)步驟103獲取到的切片信息，上位機(jī)可計算出最后一次安全脫模對應(yīng)切片的面積，將計算得到的面積值作為被測3D打印機(jī)在測試的打印條件下所具有的安全面積閾值。

在實際的生產(chǎn)過程中，以該安全面積閾值為依據(jù)，將切片按照面積的大小進(jìn)行分類：面積小于或等于安全面積閾值分為一類；面積大于安全面積閾值分為另一類。針對不同類別的切片可設(shè)置不同的脫模方式。

顯然，按此方法測試得到的安全面積閾值小于3D打印機(jī)實際的安全面積閾值，為近似值。且測試得到的安全面積閾值小于3D打印機(jī)與實際的安全面積閾值之間的差小于最后一次安全脫模對應(yīng)切片與其之后切片之間的面積差。因此，要控制測試精度，只要調(diào)整所述切片組中切片之間的面積差即可。

對于通過對實驗數(shù)字模型進(jìn)行切片處理來獲取切片組的情況，通過調(diào)整進(jìn)行切片處理時的切片間隔(即打印層高)，即可調(diào)整所述切片組中切片之間的面積差，從而達(dá)到控制測試精度的目的。

在一個實施例中，選用如圖2所示的倒正四棱臺作為實驗數(shù)字模型，且打印到第k層的時候可以安全脫模，而到了第k+1層的時候就不能安全脫模，則確 定的安全面積閾值為S_k，而第k+1層與第k層的面積差為：

$S_{\mathrm{\Δ}}=S_{k+1}-S_k={\[L_b+\frac{2(k+1)h}{t}\]}^2-{(L_b+\frac{2kh}{t})}^2=4(2k+1)\frac{h^2}{t^2}+4L_b\frac{h}{t}---\left(2\right);$

根據(jù)公式(2)可知，除了調(diào)整打印層高h(yuǎn)，還可通過調(diào)整倒棱臺的坡比t或者首層切片的邊長為L_b(即調(diào)整首層切片的面積)，來調(diào)整切片之間的面積差。

圖3是本發(fā)明實施例提供的3D打印機(jī)的特性測試裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，該特性測試裝置包括：切片建立模塊301、脫模設(shè)定模塊302、信息獲取模塊303以及閾值確定模塊304；其中，

切片建立模塊301，用于建立一組面積逐漸增大的切片組，供所述3D打印機(jī)逐一打印；

脫模設(shè)定模塊302，用于設(shè)定使用第一脫模方式對所述切片組中的切片進(jìn)行脫模處理；

信息獲取模塊303，用于獲取最后一次安全脫模對應(yīng)切片的信息；

閾值確定模塊304，用于計算最后一次安全脫模對應(yīng)切片的面積，作為所述安全面積閾值。

上述的特性測試裝置中，切片建立模塊301包括：

模型獲取單元，用于獲取一個實驗數(shù)字模型，所述實驗數(shù)字模型的水平截面面積自下而上逐漸增大；

切片處理單元，用于對所述實驗數(shù)字模型進(jìn)行切片處理，得到一組面積逐漸增大的切片組。

進(jìn)一步的，上述裝置還可包括：

精度控制模塊，用于調(diào)整所述切片組中切片之間的面積差，控制測試精度。

上述的特性測試裝置，所述精度控制模塊可包括：

間隔調(diào)整單元，用于調(diào)整進(jìn)行所述切片處理時的切片間隔；

坡比調(diào)整單元，用于當(dāng)所述實驗數(shù)字模型為倒棱臺時，調(diào)整所述倒棱臺的坡比；

首層切片調(diào)整單元，用于當(dāng)所述實驗數(shù)字模型為倒棱臺時，調(diào)整所述倒棱臺對應(yīng)的首層切片面積。

上述各個模塊及各個單元在實際應(yīng)用中，均可由位于3D打印機(jī)的上位機(jī)的中央處理器(CPU)、微處理器(MPU)、數(shù)字信號處理器(DSP)、或現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)實現(xiàn)。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用硬件實施例、軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計算機(jī)可用程序代碼的計算機(jī)可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器和光學(xué)存儲器等)上實施的計算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計算機(jī)程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計算機(jī)程序指令到通用計算機(jī)、專用計算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機(jī)器，使得通過計算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。

這些計算機(jī)程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計算機(jī)可讀存儲器中，使得存儲在該計算機(jī)可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。

這些計算機(jī)程序指令也可裝載到計算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機(jī)實現(xiàn)的處理，從而在計算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。

以上所述的諸實施例，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā) 明的保護(hù)范圍。