本發(fā)明涉及3D打印機領域，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：
目前，光固化3D打印時，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具有唯一橫截面形狀且厚度相同的多個層。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上固化為薄層。后一個薄層固化于前一個薄層的下表面，相互累積的薄層最終形成了完成的打印物體。另外，每打印完一個薄層都需要承載單元移動一定的距離，為下一個薄層的固化做準備，因此，存在較長的停頓時間。由于薄層的分化過于分散，以使得控制單元需要反復分析薄層的橫截面以及外輪廓，再控制光源進行照射。然而，實際上，相鄰的兩個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不同的薄層進行分析處理，無疑會導致打印速度下降，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，同時還能夠保證打印精度的打印方法。

技術實現(xiàn)要素：
鑒于現(xiàn)有技術存在的問題，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與預設的門限閥值T比較，當ΔS≤T時，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，不顯著降低打印精度，在本發(fā)明的一些實施方式中，將門限閥值T設定為≤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：當所述d1’大于dmix時，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，并對所述2’～n’層中厚度大于dmix的層做相同處理。進一步地，本發(fā)明提供的3D打印方法并非一味的提高打印速度，而且同時還考慮了如何確保打印精度的問題。具體而言，由于每一臺光固化3D打印機的光源具有最大功率，因此，其不可能根據(jù)層厚度無限制的提高功率以滿足打印需求。那么，當合并后的1’～n’層的厚度超過最大允許厚度值dmix時，就需要根據(jù)光源的承受能力將1’～n’分割為多個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，通過控制單元直接調整光源的曝光時間，功率，輸出強度等參數(shù)，使得具有n倍的預設厚度d的薄層一次固化成型于承載單元之上，在基本不會降低打印精度的前提下，結合現(xiàn)有的SLA或DLP技術，能夠使打印速度提高20～100倍，結合美國Carbon3D公司的CLIP(持續(xù)界面液體生成)技術，甚至能夠使打印速度提高50～500倍，其具有十分可觀的經濟效益。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；具體實施方式參照圖1，本發(fā)明一實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。為了進一步詳細的闡述本實施方式所述的光固化3D打印方法，設定如圖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)所示的編號為1、2、3、4……20的層，每一個層的厚度d＝0.2mm。通過控制單元獲取編號為1、2、3、4……20的層的輪廓線數(shù)據(jù)以及面積數(shù)據(jù)，并且選定一個穿過三維物體的軸線L，所述軸線L在每一個層之上具有位置相對固定的中心位置O1～On。參照圖3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實際上為第1層和第2層的輪廓線上相應的點的縱坐標做差值運算，然后再在橫坐標上求積分運算所得到的結果。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，設定一門限閥值T，優(yōu)選地，T≤J1/1000。當ΔS1≤T時，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層的相應數(shù)據(jù)。當ΔS1＞T時，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)，并且標記為第1’層和第2’層。參照圖4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層比較時的示意圖，其比較方式以及步驟與上述相同。假設第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，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層的相應數(shù)據(jù)假設第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’層的相應數(shù)據(jù)，即原第2層輪廓線以及面積數(shù)據(jù)。為了進一步說明本實施方式的打印方法，假設所有的二十個層通過比較得到如下結果：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層的相應數(shù)據(jù)。那么打印時，控制單元需要根據(jù)上述1’～6’層的相應數(shù)據(jù)控制光源的功率以及曝光時間，使其照射液態(tài)光敏樹脂，在承載平臺上形成相應的薄層，此時，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時間以及光源切換不同的功率的時間，使打印過程變得更為連續(xù)?？紤]不同的3D打印機的光源并不是隨意調控的，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的限制。在本發(fā)明的另一個實施方式中，為了不降低打印精度，其設定了薄層的最大允許厚度值dmix。為了便于說明，假設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’層應當被分割為厚度為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，本實施方式提供的3D打印機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打印機方法能夠顯著提高效率，取得更大的經濟效益。以上對本發(fā)明的各種實施例進行了詳細說明。本領域技術人員將理解，可在不偏離本發(fā)明范圍(由所附的權利要求書限定)的情況下，對實施方案進行各種修改、改變和變化。對權利要求范圍的解釋應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說明中的實施范例。