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【精華】詳解基于DLP的光固

發(fā)布時(shí)間：2022-07-02 10:05:00瀏覽：6992點(diǎn)贊：

增材制造，又稱3D打印，和3D機(jī)器視覺(jué)都是令人極為振作的新技能，當(dāng)咱們將這兩者結(jié)合起來(lái)使用時(shí)，它們有潛力創(chuàng)立一些全新的高效出產(chǎn)形式，這其間，尤其讓人感興趣的是“主動(dòng)化出產(chǎn)”的概念——一個(gè)“一站式”的機(jī)械加工車間，該車間可在無(wú)需人工監(jiān)督的情況下用3D打印技術(shù)來(lái)創(chuàng)造零件，并用機(jī)器視覺(jué)技能來(lái)測(cè)量和測(cè)驗(yàn)該零件。德州儀器（TI）的DLP?技術(shù)及其間心的數(shù)字微鏡器件（DMD）可供給完結(jié)這一切的要害要素。DLP技能是誕生于1996年的用于投影顯示的光學(xué)技能，如今已得到廣泛使用。當(dāng)被使用于3D打印和機(jī)器視覺(jué)中的疑問(wèn)時(shí)，DLP技術(shù)可供給高分辨率的成像、加快出產(chǎn)速度并下降制作本錢，這有助于讓主動(dòng)化出產(chǎn)的愿景變成實(shí)際。正因如此，它才變成了用老技術(shù)處理新疑問(wèn)的經(jīng)典典范。選用DLP技術(shù)的3D打印光固化（SLA）是一種多見(jiàn)的3D打印過(guò)程，與傳統(tǒng)的打印較為類似。就像調(diào)色劑堆積在紙張上一樣，3D打印機(jī)可在一系列2D截面中堆積資料層，這么一層一層疊加起來(lái)，就能發(fā)生3D物體。在選用SLA技術(shù)的情況下，材料是一種可用紫外線（UV）光源進(jìn)行固化的樹(shù)脂。當(dāng)該樹(shù)脂固化時(shí)，其單體能交聯(lián)以創(chuàng)立一個(gè)聚合物鏈 —— 該聚合物鏈可發(fā)生固體材料。當(dāng)SLA技術(shù)與DLP技術(shù)結(jié)合時(shí)，DMD會(huì)由UV光源點(diǎn)亮。然后DMD的像素被別離處理，圖畫(huà)被投影到樹(shù)脂層，然后發(fā)生一系列截面，這些截面可組成3D物體。選用DLP技術(shù)能夠帶來(lái)多種優(yōu)勢(shì)，比方能用光學(xué)技能使來(lái)自DMD的各個(gè)像素成像，而不是讓光源直接在樹(shù)脂上成像，這么可優(yōu)化分辨率和特征尺度。（見(jiàn)下圖）選用DLP技能的光固化：物體經(jīng)過(guò)3D計(jì)算機(jī)輔佐設(shè)計(jì)（CAD）模型得到具體的闡明。打印機(jī)軟件可將虛擬模型轉(zhuǎn)化成一系列表層以適應(yīng)當(dāng)物體的打印。和能發(fā)生100微米體素（3D像素）、根據(jù)激光的傳統(tǒng)SLA機(jī)比較，根據(jù)DLP技能的SLA機(jī)可完結(jié)30微米的體素。體素越小，轉(zhuǎn)化成的物體越滑潤(rùn)，這意味著完結(jié)物體創(chuàng)立所需的后期制作處理工作就越少。此外，因?yàn)槿繕?gòu)造層的成像和創(chuàng)立是一起完結(jié)——而不是一次一個(gè)別素、逐層完結(jié)的，所以這些機(jī)器完結(jié)較大打印品的速度比傳統(tǒng)的SLA機(jī)快。DLP技術(shù)測(cè)量和測(cè)驗(yàn)物體被打印后，主動(dòng)出產(chǎn)線上的下一個(gè)步驟是完結(jié)具有3D視覺(jué)功用的機(jī)器，該機(jī)器可對(duì)物體進(jìn)行主動(dòng)測(cè)量和測(cè)驗(yàn)。在這個(gè)過(guò)程中也能夠使用DLP技術(shù)。傳統(tǒng)的機(jī)器視覺(jué)體系選用觸摸式坐標(biāo)測(cè)量法或使用單個(gè)攝像頭的非觸摸式2D檢查與測(cè)量法來(lái)掃描物體。DLP輔佐的3D機(jī)器視覺(jué)體系則可選用單行掃描的變異法 —— 構(gòu)造光辦法。在這里(見(jiàn)下圖)，數(shù)字光圖畫(huà)被投影到一個(gè)物體上。接著，這些光圖畫(huà)經(jīng)過(guò)攝像頭傳感器成像——該傳感器可借助已知的光源視點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行三角是測(cè)量，以獲取3D信息。經(jīng)過(guò)選用DLP技術(shù)的構(gòu)造光掃描法，就能獲取任何物體的外表面積、體積和特征尺度等維度值。被投影的圖畫(huà)通常是黑色和白色條紋，它們由DMD將相應(yīng)的像素列敞開(kāi)和封閉而發(fā)生。咱們用投影透鏡讓來(lái)自DMD的光在被測(cè)量的物體上成像。因?yàn)?DMD像素的尺度也許僅為5.4微米，故咱們可用較小的面板來(lái)發(fā)生高分辨率圖畫(huà)。與傳統(tǒng)的單行掃描法和觸摸式坐標(biāo)測(cè)量法比較，DLP輔佐的構(gòu)造光辦法有著高分辨率，并且有高達(dá)32kHz的可編程圖畫(huà)速率，因此能發(fā)生高精度的3D實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。此外，DMD還可在體系設(shè)計(jì)中供給靈活性 —— 波長(zhǎng)選擇規(guī)模很廣，可從365納米到2,500納米。對(duì)進(jìn)步商品質(zhì)量和下降制作本錢的需要正在一系列領(lǐng)域——包括安全、醫(yī)療、環(huán)境和科學(xué)領(lǐng)域——變得越來(lái)越強(qiáng)勁。使用TI的DLP技術(shù)，工程師可獲得一種路徑來(lái)滿意這些需要，并能設(shè)想一個(gè)抱負(fù)的制作工廠，其間主動(dòng)機(jī)器人可制作和測(cè)試商品。經(jīng)過(guò)供給單個(gè)或多個(gè)攝像頭的3D圖畫(huà)收集功用，DLP技術(shù)可完結(jié)3D機(jī)器視覺(jué)。該體系能將一個(gè)DMD用作空間光調(diào)制器，并用一個(gè)DMD控制器來(lái)供給對(duì)微鏡的高速控制功能。Alex Lyubarsky是德州儀器的一名光學(xué)設(shè)計(jì)工程師。

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