CN114261088A - 能量辐射装置的幅面亮度检测方法、***及标定方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种能量辐射装置的幅面亮度检测方法、***及标定方法，其通过令摄像装置在不同拍摄位置处拍摄能量辐射装置投影在显像装置上的检测点，以获得多幅待测图像；其中，在不同拍摄位置处能量辐射装置所投影的检测点位置不同，且各待测图像中的检测点成像均位于待测图像的相同区域内；并基于各待测图像中检测点的成像特征，确定所述能量辐射装置的幅面亮度检测数据。本申请中利用可移动的摄像装置对能量辐射装置的幅面进行亮度检测，可适用于各种幅面大小的能量辐射装置。并且，由于本申请中始终利用摄像装置的某一指定区域对能量辐射装置所投影的检测点成像进行拍摄，因此可忽略摄像装置自身带来的误差，保证了检测的精度。

Description

能量辐射装置的幅面亮度检测方法、***及标定方法

技术领域

本申请涉及3D打印技术领域，具体的涉及一种能量辐射装置的幅面亮度检测方法、***、标定方法、3D打印的前处理方法、3D打印设备、以及控制方法和控制装置。

背景技术

光固化3D打印设备通过能量辐射装置提供光能量以使打印材料成型。在面曝光的打印设备中，能量辐射装置的投影面经常存在亮度不均匀的情况，即使投影一纯色图案，幅面依然会有亮度不均匀的情况，例如中间亮周围暗，或者明暗交错等。由于能量辐射装置的投影亮度直接关系着打印材料所接收到的能量，因此幅面的亮度不均匀会使在打印过程中能量辐射装置所投影的切片图案投影在打印材料上时，不能以预期的能量成型，从而影响打印质量。

发明内容

鉴于以上所述相关技术的缺点，本申请的目的在于提供一种能量辐射装置的幅面亮度检测方法、***、标定方法、3D打印的前处理方法、3D打印设备、以及控制方法和控制装置，用以克服上述相关技术中存在的能量辐射装置的幅面亮度不均匀的技术问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请公开的第一方面提供一种能量辐射装置的幅面亮度检测方法，所述能量辐射装置用于3D打印设备，所述亮度检测方法包括以下步骤：令摄像装置在不同拍摄位置处拍摄能量辐射装置投影在显像装置上的检测点，以获得多幅待测图像；其中，在不同拍摄位置处能量辐射装置所投影的检测点位置不同，且各待测图像中的检测点成像均位于待测图像的相同区域内；基于各待测图像中检测点的成像特征，确定所述能量辐射装置的幅面亮度检测数据。

本申请公开的第二方面提供一种能量辐射装置的幅面亮度检测***，所述能量辐射装置用于3D打印设备，所述亮度检测***包括：显像装置，位于能量辐射装置的投影方向上，第一侧表面为漫反射面或第二侧表面为半透光面，用以呈现所述能量辐射装置所投影的画面的成像；其中，所述第一侧表面为靠近能量辐射装置的一侧表面，所述第二侧表面为远离能量辐射装置的一侧表面；摄像装置，用以拍摄所述显像装置上的成像；移动机构，用以驱动所述摄像装置沿所述显像装置的显像面移动；第一控制装置，包括：接口模块，用以连接所述移动机构、摄像装置和能量辐射装置；处理模块，连接接口模块，用以控制所述移动机构驱动所述摄像装置沿所述显像装置的显像面移动、以及控制所述摄像装置和能量辐射装置协同工作以基于如本申请第一方面所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法确定所述能量辐射装置的幅面亮度检测数据。

本申请公开的第三方面提供一种能量辐射装置的标定方法，包括：依据如本申请第一方面所述的幅面亮度检测方法获取幅面亮度检测数据；基于所述幅面亮度检测数据对所述能量辐射装置进行标定，以使所述能量辐射装置的投影面出光均匀。

本申请公开的第四方面提供一种3D打印的前处理方法，包括：获取3D模型各切片层的切片图像；基于灰度补偿数据，对各切片图像进行灰度补偿处理；其中，所述灰度补偿数据是基于幅面亮度检测数据处理得到的，所述幅面亮度检测数据是通过执行如本申请第一方面所述的幅面亮度检测方法得到的。

本申请公开的第五方面提供一种3D打印设备，包括：容器，用于盛放光固化材料；构件平台，在打印作业中位于所述容器内，用以逐层累积附着图案固化层以形成对应的3D构件；Z轴驱动机构，与所述构件平台相连，用于调整所述构件平台在Z轴方向上的高度，以在打印作业中调整所述构件平台至打印基准面的距离；能量辐射装置，位于所述容器上方或下方，用于向所述构件平台方向投影图像；显像装置，在检测作业中位于所述能量辐射装置的投影方向一侧，所述显像装置的第一侧表面为漫反射面或第二侧表面为半透光面，用以在检测作业中呈现能量辐射装置所投影的图像；其中，所述第一侧表面为靠近能量辐射装置的一侧表面，所述第二侧表面为远离能量辐射装置的一侧表面；摄像装置，用于在检测作业中拍摄能量辐射装置投影在显像装置上的成像；移动机构，用以驱动所述摄像装置沿所述显像装置的显像面移动；第二控制装置，在打印作业中与所述能量辐射装置、Z轴驱动机构相连，在检测作业中与所述能量辐射装置、移动机构、以及摄像装置相连，用于在打印作业中控制所述移动机构驱动所述摄像装置沿所述显像装置的显像面移动、以及控制所述能量辐射装置和Z轴驱动机构，以在所述构件平台上累积附着固化层得到相应的3D构件；以及，用以在检测作业中控制所述能量辐射装置和摄像装置协同工作以执行如本申请第一方面所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法。

本申请公开的第六方面提供一种控制方法，包括以下步骤：控制摄像装置在不同拍摄位置处拍摄能量辐射装置投影在显像装置上的检测点，以获得多幅待测图像；其中，在不同拍摄位置处能量辐射装置所投影的检测点位置不同，且各待测图像中的检测点成像均位于待测图像的相同区域内。

本申请公开的第七方面提供一种控制装置，用以控制摄像装置和能量辐射装置，所述控制装置包括：接口模块，用以连接所述摄像装置和能量辐射装置；存储模块，存储有至少一程序；处理模块，连接接口模块，用以调用所述至少一程序以基于如本申请第六方面所述的控制方法控制所述摄像装置和能量辐射装置协同工作。

综上所述，本申请中利用可移动的摄像装置对能量辐射装置的幅面进行亮度检测，可适用于各种幅面大小的能量辐射装置。并且，由于本申请中始终利用摄像装置的某一指定区域对能量辐射装置所投影的检测点成像进行拍摄，因此可忽略摄像装置自身带来的误差，保证了检测的精度。进一步地，本申请中还可精确地控制摄像装置的各个拍摄位置，从而缩短检测时间。

本领域技术人员能够从下文的详细描述中容易地洞察到本申请的其它方面和优势。下文的详细描述中仅显示和描述了本申请的示例性实施方式。如本领域技术人员将认识到的，本申请的内容使得本领域技术人员能够对所公开的具体实施方式进行改动而不脱离本申请所涉及发明的精神和范围。相应地，本申请的附图和说明书中的描述仅仅是示例性的，而非为限制性的。

附图说明

本申请所涉及的发明的具体特征如所附权利要求书所显示。通过参考下文中详细描述的示例性实施方式和附图能够更好地理解本申请所涉及发明的特点和优势。对附图简要说明书如下：

图1显示为本申请的亮度检测方法在一实施例中的示意图；

图2显示为本申请中的幅面亮度检测***在一实施例中的示意图；

图3显示为本申请中的指定区域在一实施例中的示意图；

图4显示为本申请中令摄像装置在不同拍摄位置处拍摄能量辐射装置投影在显像装置上的检测点以获得多幅待测图像的步骤在一实施例中的示意图；

图5显示为本申请中的亮度检测方法在一实施例中的示意图；

图6a～图6j显示为本申请中的能量辐射装置所投影的图像在一实施例中的示意图；

图7a～图7d显示为本申请中的能量辐射装置所投影的图像在另一实施例中的示意图；

图8显示为本申请中的亮度区域在一实施例中的示意图；

图9a显示为本申请中在确定摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系时所拍摄的画面在一实施例中的示意图；

图9b显示为本申请中在确定摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系时所投影的画面在一实施例中的示意图；

图9c显示为本申请中在确定摄像装置与能量辐射装置的投影坐标系时所拍摄的图像在另一实施例中的示意图；

图9d显示为本申请中在确定摄像装置与能量辐射装置的投影坐标系时所投影的画面在另一实施例中的示意图；

图10显示为本申请中能量辐射装置的标定方法在一实施例中的示意图；

图11显示为本申请中的3D打印前处理方法在一实施例中的示意图；

图12a显示为3D打印设备在打印作业时的一实施例示意图；

图12b显示为3D打印设备在检测作业时的一实施例示意图；

图13显示为本申请中的能量辐射装置、摄像装置和显像装置在一实施例中的结构示意图；

图14显示为本申请中的控制装置在一实施例中的示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。

在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行模块或单元组成、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。

虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件、信息或参数，但是这些元件或参数不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件或参数与另一个元件或参数进行区分。例如，第一控制装置可以被称作第二控制装置，并且类似地，第二控制装置可以被称作第一控制装置，而不脱离各种所描述的实施例的范围。第一控制装置和第二控制装置均是在描述一个控制装置，但是除非上下文以其他方式明确指出，否则它们不是同一个控制装置。取决于语境，比如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

呈如背景技术中所述，3D打印设备中的能量辐射装置在投影时存在幅面亮度不均匀的问题。在一些实施方式中，可通过检测亮度的传感器来对幅面进行亮度检测，但是在一些实施例中，利用传感器检测幅面亮度仍存在一些缺陷。例如幅面较大的情况下，需要对大幅面的各个部分分别检测亮度。对此，一种实施方式是利用具有多个传感器的检测设备对整个幅面进行检测，这种方式存在的缺陷是设置大量的传感器导致成本过高，以及这样的检测设备无法通用于各种幅面的能量辐射装置中；另一种实施方式是通过单个传感器依次对幅面的各个区域进行检测，这种实施方式存在的缺陷是费时费力，并且传感器的感测范围有限，容易发生投影点未落入传感器的感测范围而导致误差的情况。

有鉴于此，本申请的第一方面提供一种能量辐射装置的幅面亮度检测方法，以期能够适用于各种幅面大小的能量辐射装置中，并能够正确有效地检测出幅面各部位的亮度，从而为调节能量辐射装置的均匀出光提供数据支持。

其中，所述能量辐射装置为3D打印设备中用以辐射能量的装置。

应当理解，3D打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。在打印时，首先对所述数字模型文件进行处理以实现向3D打印设备导入待打印的3D模型。在此，所述3D模型包括但不限于基于CAD构件的3D模型，其举例为STL文件，控制装置对导入的STL文件进行布局及切层处理。所述3D模型可通过数据接口或网络接口导入到控制装置中。所导入的3D模型中的实体部分可以为任意形状，例如，所述实体部分包括牙齿状、球状、房屋状、齿状、或带有预设结构的任意形状等。其中，所述预设结构包括但不限于以下至少一种：腔体结构、包含形状突变的结构、和对于实体部分中轮廓精度有预设要求的结构等。

3D打印设备通过能量辐射装置对光固化材料进行逐层曝光固化并累积各固化层的方式打印3D构件，具体的光固化快速成型技术的工作原理为：使用光固化材料作为原料，在控制装置控制下，能量辐射装置照射按各切片层的切片图像进行逐层曝光或扫描，与位于辐射区域内的树脂薄层产生光聚合反应后固化，形成制件的一个薄层截面。当一层固化完毕后，工作台移动一个层厚，在刚刚固化的树脂表面又覆上一层新的光固化材料以便进行循环曝光或扫描。新固化后的一层牢固地粘接在前一层上，如此反复，层层堆积，最终形成整个产品原型即3D构件。所述光固化材料通常指经光(例如为紫外光、激光等)照射后会形成固化层的材料，其包括但不限于：光敏树脂、或光敏树脂与其他材料的混合液等。所述其他材料例如为陶瓷粉、色料等。

在本申请中，所述3D打印设备包括但不限于DLP、LCD等面曝光的光固化打印设备。例如，在DLP打印设备中，所述能量辐射装置举例包括DMD芯片、控制器和存储模块。其中，所述存储模块中存储将3D模型分层的切片图像。所述DMD芯片在接受到控制器的控制信号后将对应切片图像上各像素的光源照射到打印基准面上。其中，DMD芯片外观看起来只是一小片镜子，被封装在金属与玻璃组成的密闭空间内，事实上，这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的，每一个微镜代表一个像素，所投影的图像就由这些像素所构成。DMD芯片可被简单描述成为对应像素点的半导体光开关和微镜片，所述控制器通过控制DMD芯片中各光开关来允许/禁止各微晶片反射光，由此将相应切片图像照射到光固化材料上，使得对应图像形状的光固化材料被固化，以得到图案化的固化层。又如，在LCD打印设备中，所述能量辐射装置也可以包括LCD光源***，所述LCD光源***包括LED光源和LCD液晶屏，能量辐射装置中的控制芯片将待打印切片的分层图像通过LCD液晶屏投影到打印面，利用LCD液晶屏所提供的图案辐射面将容器中的待固化材料固化为相应的图案固化层。

在一个示例性的实施例中，所述幅面亮度检测方法可由幅面亮度检测***来执行。

请参阅图2，其显示为本申请中的幅面亮度检测***在一实施例中的示意图。

如图所示，所述幅面亮度检测***2包括：显像装置(未予以图示)、摄像装置22、第一控制装置23、以及移动机构24，其中第一控制装置23包括接口模块231和处理模块232。

在一些实施方式中，为了能够实现自动化的检测，第一控制装置中的接口模块可与摄像装置以及3D打印设备中的能量辐射装置连接，从而能够控制摄像装置和能量辐射装置的协同工作。例如，幅面亮度检测***的控制装置中的接口模块可以与3D打印设备的控制装置中的接口模块连接，以便通过幅面亮度检测***中的控制装置控制所述能量辐射装置工作。在一实施例中，请继续参阅图2，在此为便于区分，将幅面亮度检测***中的控制装置定义为第一控制装置，将3D打印设备中的控制装置定义为第二控制装置。所述第二控制装置15包括接口模块151和处理模块152，第一控制装置23中的接口模块231与3D打印设备中第二控制装置15的接口模块151连接，所述接口模块151同时与3D打印设备1中的能量辐射装置14连接，并且，第一控制装置23中的接口模块231还与摄像装置22和移动机构24连接，从而控制所述移动机构驱动所述摄像装置沿所述显像装置的显像面移动、以及控制摄像装置22与能量辐射装置协同工作。

所述摄像装置用以拍摄所述成像装置上的成像，其中，所述摄像装置举例包括但不限于为：相机或摄像机等可以拍摄图像的装置。所述摄像装置可以为独立于3D打印设备或幅面亮度检测***而设置，也可以是集成于3D打印设备或幅面亮度检测***而设置，本申请不对此进行限制，只要摄像装置能将所拍摄的图像发送给所需的***、单元或设备等即可，发送的方式包括不限于有线传输和无线传输的方式，例如USB、wifi、蓝牙等，在此不予以赘述。

应当理解，由于在本申请的检测过程中需要利用摄像装置对光源进行拍摄，然而在一些情况下，摄像装置无法直接对光源进行拍摄，需要借助一些介质来呈现光源的成像。显像装置即包括用以显示光成像的介质，以便摄像装置拍摄所述光源投影在显像装置上的成像，从而间接地对光源进行拍摄，显像装置用以成像的表面即为显像面。

为使显像装置能够呈现所述能量辐射装置的投影面，所述显像装置位于能量辐射装置的投影方向上。显像装置到能量辐射装置的距离可以根据摄像装置的物距来确定，在一些实施例中，所述显像装置也可以位于3D打印设备的打印成型面上，以使检测过程更贴合实际打印过程中的情景，从而提高检测精度。

所述显像装置的具体结构可根据所述能量辐射装置和摄像装置的位置来确定。例如，当能量辐射装置与摄像装置位于同侧时，显像装置中用以显示光成像的介质表面为漫反射面，所述漫反射面举例包括但不限于通过白纸、涂覆有漫反射涂料的板等具有漫反射功能的材料来实现。又如，当能量辐射装置与摄像装置位于不同侧时，显像装置中用以显示光成像的介质可以为半透明材质，例如半透明玻璃、半透明塑料等。

在此，定义所述显像装置的第一侧表面为与能量辐射装置同侧的一面，即靠近能量辐射装置的一侧表面；定义显像装置的第二侧表面为与能量辐射装置不同侧的一面，即远离能量辐射装置的一侧表面。

在另一些实施方式中，也可以在所述能量辐射装置的出光面上覆成像膜，并令摄像装置拍摄该覆有成像膜的能量辐射装置，例如在光机的出光面或者LCD屏幕上上安装一成像膜。在这种实施方式中，成像膜即作为显像装置，成像膜所在的面即为显像面。

所述摄像装置的安装位置可以基于3D打印设备的类型而确定。另外，摄像装置相对于显像装置的安装角度也可基于能量辐射装置的位置而确定，在某些情况下，当摄像装置与能量辐射装置同侧时，为避免对能量辐射装置投影画面的影响，摄像装置可斜对显像装置。

例如，当3D打印设备为底曝光的打印设备时，能量辐射装置位于容器下方，并向上投影，则显像装置位于能量辐射装置的上方，此时摄像装置可位于显像装置的正上方或斜下方。当摄像装置位于显像装置的正上方时，显像装置为半透明材质，从而可透过能量辐射装置投影的图像以供摄像装置拍摄；当摄像装置位于显像装置的斜下方时，显像装置的第一侧表面为漫反射面，从而可显示能量辐射装置所投影的画面以供摄像装置拍摄。又如，当3D打印设备为顶曝光的打印设备时，能量辐射装置位于容器上方，并向下投影，则显像装置位于能量辐射装置的下方，此时摄像装置可位于显像装置的正下方或斜上方。当摄像装置位于显像装置的正下方时，显像装置为半透明材质，从而可透过能量辐射装置投影的图像以供摄像装置拍摄；当摄像装置位于显像装置的斜上方时，显像装置的第一侧表面为漫反射面，从而可显示能量辐射装置所投影的画面以供摄像装置拍摄。

在检测作业中，3D打印设备中的容器可以拆除也可以不拆除。应当理解，由于容器的底部为透明材质，因此即使不拆除也不会对拍摄或者投影造成影响。在不拆除容器的实施例中，显像装置可设置于容器内部。

所述第一控制装置包含通过计算机设备中的软件和硬件来实现。

在一个示例性的实施例中，请继续参阅图2，如图所示，所述第一控制装置23包括接口模块231和处理模块232。所述接口模块231根据所连接的装置而确定其接口类型，其包括但不限于：通用串行接口、视频接口、工控接口等。例如，所述接口模块231可包括USB接口、HDMI接口和RS232接口等。接口模块231连接移动机构24、摄像装置22和3D打印设备1中的能量辐射装置14，以控制能量辐射装置14投影检测点，并令摄像装置22移动到相应的拍摄位置拍摄检测点在显像装置上的成像、以及获取摄像装置22所拍摄的图像，接口模块231还与处理模块232连接，从而将获取的图像发送给处理模块，以及控制摄像装置和能量辐射装置协同工作等。所述处理模块232包含：CPU或集成有CPU的芯片、可编程逻辑器件(FPGA)、和多核处理器中的至少一种。所述处理模块232还包括内存、寄存器等用于临时存储数据的存储器。

所述移动机构可带动摄像装置沿所述显像装置的显像面移动，以便能够拍摄到显像装置上的各个位置。

在一实施例中，所述移动机构包括X轴移动机构和Y轴移动机构。

所述Y轴移动机构设置在机架底部一侧的预设位置，所述Y轴移动机构包含Y向导轨、Y向滑块、以及Y轴驱动电机，所述Y向滑块设置在所述Y向导轨上从而可在Y向导轨上移动。其中，所述Y向导轨举例为设置在Y方向上的轨道，所述Y向滑块对应举例为设在所述轨道上的滑块，所述滑块受Y轴驱动电机控制在Y向导轨移动。其中，所述驱动电机包括但不限于：步进电机、伺服电机、直线电机等，当然，在不同的实施例中，也可以采用伸缩气缸控制可以驱动滑块在相应导轨移动。

所述X轴移动机构设置在所述Y轴移动机构上，具体地说，所述X轴移动机构是设置在所述Y轴移动机构的Y向滑块上，由此借由Y轴移动机构来调整所述X轴移动机构在Y轴方向上的位置。所述X轴移动机构包含X向导轨、X向滑块、以及X轴驱动电机，所述X向滑块设置在所述X向导轨上从而可在X向导轨上移动。其中，所述X向导轨举例为设置在X方向上的轨道，所述X向滑块对应举例为设在所述轨道上的滑块，所述滑块受X轴驱动电机控制在X向导轨移动。其中，所述驱动电机包括但不限于：步进电机、伺服电机、直线电机等，当然，在不同的实施例中，也可以采用伸缩气缸控制驱动滑块在相应导轨移动。

所述摄像装置安装在X向滑块上，以便在检测作业中使所述摄像装置与所述X轴移动机构保持同步运动，从而利用Y轴移动机构控制所述摄像装置在Y向上的位置、以及利用X轴移动机构控制所述摄像装置在X向上的位置，使所述摄像装置能够行进至与各检测位置相对应的拍摄位置以分别拍摄相应的检测点成像。所述摄像装置可通过设置在X向滑块上的安装孔而安装在X向滑块上，或者在X向滑块上可以设有用以安装所述摄像装置的安装座。

在上述实施例中，所述X轴移动机构以及Y轴移动机构均分别包括导轨、滑块、以及驱动电机，并由此实现相应方向的移动。在另一实施例中，所述X轴移动机构以及Y轴移动机构还可分别包括导轨、同步带机构、以及驱动电机。其中，移动机构通过同步带机构驱动而沿导轨滑移，此外，移动机构还可以外接磁栅尺以作为位置传感器提供更精准的光感应装置位置信息。所述驱动电机包括但不限于：步进电机、伺服电机。在又一实施例中，所述移动机构也可以例如包括丝杆、螺母以及安装梁，其中，螺母可在丝杆上移动，安装梁横跨在所述机架底部且两端设置在各移动部件上。所述丝杆受驱动电机控制转动以使得螺母在相应丝杆上直线移动。其中，所述驱动电机包括但不限于步进电机或伺服电机等，所述丝杆例如为滚珠丝杠。需要说明的是，虽然在本实施例中以摄像装置设置在X轴移动机构，且X轴移动机构设置在Y轴移动机构上为例，但在实际的应用中并不以此为限，例如也可以是摄像装置设置在Y轴移动机构，且Y轴移动机构设置在X轴移动机构上，具体的设置方式在此不予以赘述。

在一个示例性的实施例中，请参阅图1，其显示为本申请的亮度检测方法在一实施例中的示意图。

如图所示，在步骤S110中，令摄像装置在不同拍摄位置处拍摄能量辐射装置投影在显像装置上的检测点，以获得多幅待测图像。其中，在不同拍摄位置处能量辐射装置所投影的检测点位置不同，且各待测图像中的检测点成像均位于待测图像的相同区域内。

在此，能量辐射装置向显像装置上依次投影一定数量的检测点，这些检测点的投影位置不重复，摄像装置在相应的位置处对每次投影的检测点进行拍摄，从而得到多幅待测图像。摄像装置在拍摄各待测图像时，始终令一定数量的检测点均位于其镜头的指定区域内，由此得到的各待测图像中，各检测点的位置均位于相同区域内。

应当理解，摄像装置的镜头受到光学特性限制，拍摄图片时会有中间亮，向边缘逐渐变暗的特点，即镜头所能拍摄到的整体区域中，各个局部区域存在明暗不一的情况，因此本申请中利用某一指定的局部区域进行拍摄，从而尽量保证在对各检测点进行拍摄时，拍摄条件基本一致。并且由于在拍摄时这些检测点均位于摄像装置的指定区域内，拍摄得到的待测图像中各个检测点也均在相同区域内。

在可能的实施方式中，能量辐射装置所投影的各检测点的灰度值相同、和/或尺寸相同、和/或形状相同。并且，为提升检测数据的精确度，在一些实施方式中，各检测点为阵列排布。例如，各检测点可以均为等径、等灰度值的白色圆点。

需要说明的是，由于在3D打印设备中，需要借助能量辐射装置辐射的光能量使打印材料成型，而能量辐射装置所输出的光能量与其所投影的画面中各像素的灰度值相关，灰度值越高则越亮，灰度值越低则越暗，因此在一些实施例采用黑底白点的图案作为检测图案。当然，虽然在本实施例中采用了灰度值为255的白色圆点作为检测点，但是在实际的应用中，检测点的灰度值也可以小于255，或者检测点的形状也可以为三角形、方形等，在此不予以赘述。

其中，所述指定区域可以是相机镜头的任一局部区域，请参阅图3，其显示为本申请中的指定区域在一实施例中的示意图。如图所示，在镜头所能拍摄到的整个区域221中具有一中心区域221a，该中心区域221a即可作为指定区域，在拍摄检测点时，需要使各检测点均位于该指定区域内后再进行拍摄。可以理解的是，当指定区域为镜头的中心区域时，拍摄得到的待测图像中各检测点的成像也位于中心，即各待测图像中的检测点成像均位于待测图像的中心。当然，该中心区域只是指定区域中的一种示例，在实际的应用中，也可被配置为镜头的上方区域、下方区域、左侧区域、右侧区域等。

在一实施例中，所述相同区域在待测图像中可以若干坐标点围成的区域来表示。例如，图3中的中心区域221a可通过四个角点对应的坐标来表示，假设该四个角点的坐标分别为A(x₁，y₁)、B(x₂，y₂)、C(x₃，y₃)、D(x₄，y₄)，则所述相同区域即A-B-C-D点围成的区域内，各待测图像中的检测点成像均位于该区域内。当然，本实施例中的四个坐标点仅为举例而非限制，在实际的应用中也可以为三坐标个点、五个坐标点、六个坐标点或者更多坐标点围成的区域。

在一个示例性的实施例中，请参阅图4，其显示为本申请中令摄像装置在不同拍摄位置处拍摄能量辐射装置投影在显像装置上的检测点以获得多幅待测图像的步骤在一实施例中的示意图。如图4所示，在步骤S1101中，令能量辐射装置向显像装置上的一检测位置投影检测点。

其中，所述检测位置用以描述检测点投影在显像装置上的位置，所述检测位置是根据能量辐射装置所投影的检测点位置来确定的，例如，当能量辐射装置投影的检测点位于左上方时，则检测位置也对应地位于显像装置左上方的位置。

在一实施例中，能量辐射装置每次投影时向显像装置上投影一个检测点。

请参阅图6a～图6j，其显示为本申请中的能量辐射装置所投影的图像在一实施例中的示意图。请先参阅图6a，图中的1个白点即为能量辐射装置所投影的1个检测点。

在一些情况下，例如当能量辐射装置的幅面较大时，每次只投影1个检测点较为耗时，因此在另一实施例中，能量辐射装置还可每次投影时向显像装置上投影多个检测点，只要这些检测点均能位于摄像装置镜头的指定区域内即可。

请参阅图7a～图7d，其显示为本申请中的能量辐射装置所投影的图像在另一实施例中的示意图。请先参阅图7a，图中的4个白点即为能量辐射装置在一幅投影图像中所投影的4个检测点。

请继续参阅图4，在步骤S1102中，令摄像装置移动到与所述检测位置相对应的拍摄位置处，并令所投影的检测点位于摄像装置镜头的指定区域内以对所述检测点进行拍摄，从而得到一待测图像；其中，所述待测图像中的检测点成像位于所述待测图像的指定区域内。

在此，所述拍摄位置用以描述摄像装置的位置，即摄像装置在其移动坐标系中的位置。例如，在摄像装置通过移动机构沿显像装置的显像面移动的实施例中，所述摄像装置的拍摄位置即在移动机构上的坐标位置。为了能够拍摄到能量辐射装置投影在显像装置上检测点的成像，所述拍摄位置与检测位置相对应，例如在一实施例中，摄像装置与能量辐射装置设置在显像装置的不同侧，摄像装置可正对显像装置拍摄，因此摄像装置的拍摄位置通常可位于检测位置的正上方或正下方，并且投影的检测点位于摄像装置镜头的指定区域内；在另一实施例中，摄像装置与能量辐射装置设置在显像装置的同侧，摄像装置通常斜对着显像装置拍摄，因此摄像装置的拍摄位置通常可位于检测位置的斜上方或斜下方且摄像装置的镜头能拍摄到检测点的位置处，并且投影的检测点位于摄像装置镜头的指定区域内。

所述待测图像即摄像装置对能量辐射装置所投影的画面在显像装置上的成像进行拍摄后所得到的图像，待测图像中包括能量辐射装置所投影的检测点的成像，且由于在拍摄时各检测点均位于镜头的指定区域内，故所得到的待测图像中各检测点的成像也均位于指定区域内。

可以理解的是，一幅待测图像中的检测点数量是基于能量辐射装置在一次投影过程中向显像装置上投影的检测点数量来确定的。例如，当能量辐射装置每次向显像装置上投影1个检测点时，摄像装置所拍摄到的待测图像中的检测点成像也为1个；又如，当能量辐射装置每次向显像装置上投影多个检测点、各检测点均位于摄像装置镜头的指定区域内时，摄像装置所拍摄到的待测图像中的检测点成像也为多个，且各检测点的成像亦位于指定区域内，由此拍摄的若干待测图像中的各个检测点成像均位于待测图像的相同区域内。

在一个示例性的实施例中，在令摄像装置对检测点进行拍摄前，还包括判断检测点是否位于摄像装置镜头的指定区域内的步骤，当检测点未位于摄像装置镜头的指定区域内时，调整摄像装置的位置以使所述检测点位于摄像装置镜头的指定区域内。

在此，由于摄像装置的移动精度有限，在一次移动过程中，一些情况下不能精准地运动到拍摄位置处，例如在期望移动到拍摄位置处时，实际运动到的位置与目标拍摄位置存在误差，当存在误差时，检测点的成像可能未在镜头的指定区域内，因此需要在拍摄前确认检测点是否位于摄像装置镜头的指定区域内。如果检测点未位于摄像装置镜头的指定区域内，可调整摄像装置的位置，以使检测点位于摄像装置镜头的指定区域内，然后再开始拍摄，以保证始终利用摄像装置镜头的指定区域来对各检测点进行拍摄，从而尽量基于相同的条件采集检测点的亮度信息，保证采集数据的准确度。当然，在一些实施方式中，例如摄像装置的移动精度能够满足精准地移动到拍摄位置，以确保检测点位于摄像装置镜头的指定区域内的情况下，即可不需要再次对摄像装置的位置进行调整。

在一个示例性的实施例中，请继续参阅图4，在步骤S1103中，重复S1101和S1102的步骤，其中，能量辐射装置每次投影的检测点的位置均不相同，所有投影的检测点的位置覆盖能量辐射装置幅面的各个区域。

在一些实施方式中，基于检测点的总数以及能量辐射装置已投影的检测点数量判断检测是否完成。

在此，幅面亮度检测***预知能量辐射装置总共需要投影的检测点总数，从而基于能量辐射装置已经投影的检测点数量与检测点总数的比较，获知是否已经投影完成。或者，在其他实施方式中，也可基于已拍摄的待测图像的数量与检测点总数的比较来获知是否已经投影完成。

在一个示例性的实施例中，请继续参阅图1，在步骤S120中，基于各待测图像中检测点的成像特征，确定所述能量辐射装置的幅面亮度检测数据。

在此，由于能量辐射装置所投影的画面中，仅检测点的部分为亮点，因此可通过分析待测图像中的亮度区域来确定该检测点对应的亮度。所述成像特征即包括待测图像中的亮度区域的亮度数据。或者，在另一些实施例中，当除了检测点部分外还有其他区域具有亮点时，可通过阈值的方式确定检测点对应的亮度区域以便提取检测点对应的亮度区域的亮度数据。例如，认为只有灰度值大于200的像素点为检测点对应的亮度区域中的像素点，则可将阈值设为200，以便识别出检测点对应的亮度区域。

在一些实施例中，受到摄像装置的拍摄限制，例如可能存在的散射现象，检测点被拍摄时在待测图像中所显示的亮度区域大小可能会大于投影图像中的实际尺寸。例如在投影图像中9个像素大小的检测点在待测图像中对应的亮度区域可能会大于9个像素。因此，可以理解的是，所述亮度区域包括检测点所对应的成像区域，在一些实施例中，在对检测精度要求不高的情况下，当同时投影多个检测点时，也可将多个相邻检测点对应的成像区域作为一个亮度区域，因此所述亮度区域包括至少一个检测点所对应的成像区域。

由于所述亮度区域包括至少一个检测点所对应的成像区域，因此为了更准确地表示检测点的实际亮度，可将亮度区域中各选定像素的灰度值相加，以作为该亮度区域的成像亮度。

在此，由于亮度区域中可能包括了一些灰度渐变的区域，这些区域可能对应于检测图案中属于非检测点的区域，然而受到检测点的光散射影响形成了灰度渐变区域。例如，以黑底白点的检测图案为例，检测图案中在白点周围的黑色区域，受到白点的光散射影响会使得在检测图像中黑色区域对应的像素灰度值大于0。因此需要通过一些选定标准将不相关的像素排除，从而提高检测的精确度。在此，所述选定像素的选定标准包括不限于灰度阈值、亮度阈值等。以黑白图像为例，在每一亮度区域中，通过将小于灰度阈值的像素排除，将大于等于灰度阈值的像素选定，由此选出选定像素，将各选定像素的灰度值相加后，作为该亮度区域的成像亮度。其中，也可以通过将小于等于灰度阈值的像素排除，将大于灰度阈值的像素选定；或者，在其他的示例中，也可以将选定像素的均值作为该亮度区域的成像亮度。

请参阅图8，其显示为本申请中的亮度区域在一实施例中的示意图。如图所示，在图8的实施例中显示有一亮度区域内所有像素的灰度值，在此假设以200作为灰度阈值，则将灰度值大于200的各像素作为选定像素，然后将这些选定像素的灰度值相加后，即可确定该亮度区域的成像亮度。当然，在其他的示例中也可以将这些选定像素作均值处理，在此不予以赘述。

在另一些实施方式中，对检测精度要求不高的情况下，为提高检测速度，也可将多个检测点对应的成像区域作为亮度区域。在这些实施方式中，对亮度区域执行的操作与上述实施例中类似，即将该包含多个成像区域的亮度区域中，各选定像素的灰度值相加，以作为该亮度区域的成像亮度；或者将选定像素的均值作为该亮度区域的成像亮度等。

在一个示例性的实施例中，由于在检测过程中，需要摄像装置移动到对应的拍摄位置，为了精确地确定需要的移动量，所述幅面亮度检测方法还包括确定摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系的步骤。

应当理解，本申请中的检测方法主要涉及四个坐标系，即能量辐射装置的投影坐标系、摄像装置的移动坐标系、显像装置上的投影成像坐标系、以及摄像装置所拍摄的图像坐标系。其中，所述能量辐射装置的投影坐标系包括能量辐射装置所投影的图像中各投影点的投影坐标，所述摄像装置的移动坐标系包括摄像装置在其移动范围内的各位置坐标，所述显像装置上的投影成像坐标系包括能量辐射装置投影在显像装置上的画面中各投影点成像在显像面上的位置坐标，所述摄像装置所拍摄的图像坐标系。可以理解的是，由于显像装置上的成像是由能量辐射装置直接投影得到的，因此能量辐射装置的投影坐标系与显像装置上的投影成像坐标系之间存在直接的转换关系，即在不考虑幅面畸变的情况下，显像装置上的投影成像坐标系通常为能量辐射装置的投影坐标系放大若干倍。

由于在检测过程中，需要利用摄像装置拍摄显像装置上各检测点的成像，因此在一些实施例中，当令拍摄装置移动到各拍摄位置时可根据摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系来确定移动量。

在可能的实施方式中，所述摄像装置基于移动过程中拍摄到的同一特征点在多幅待测图像中的像素位置变化确定所述摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系。

在此，可令能量辐射装置投影一特征点，其中，所述特征点可以是任何形状的图形，例如圆形、三角形等。然后令摄像装置拍摄该特征点从而得到一包含特征点的第一拍摄图像，接着略微移动摄像装置，以使该特征点在摄像装置的镜头拍摄范围中移动但未超出镜头的拍摄范围之外，再令摄像装置拍摄包含同一特征点的第二拍摄图像。由于已知该特征点在能量辐射装置的投影坐标系的坐标，且特征点在能量辐射装置的投影坐标系中并未发生移动，还已知摄像装置两次拍摄时的移动量、以及同一特征点在第一拍摄图像和第二拍摄图像中的像素坐标，由此可通过特征点在第一拍摄图像和第二拍摄图像中的像素位置偏差计算出摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系。

在其他可能的实施方式中，还可通过变换矩阵来确定摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系。

在一个示例性的实施例中，可令能量辐射装置向显像装置上的至少三个投影位置中的每一个投影位置均分别投影至少三个投影点，然后令摄像装置在所述至少三个投影位置对应的拍摄位置分别拍摄显像装置上所投影的各投影点。

其中，不同投影位置所投影的各投影点可以是一次全部投影完毕，然后令摄像装置依次运动到各对应的拍摄位置拍摄；也可以先投影一个投影位置的投影点，摄像装置在对应的拍摄位置拍摄完毕后，再投影下一个位置的投影点。

由于已知摄像装置在拍摄时的位置(即摄像装置在拍摄时在摄像装置的移动坐标系中的坐标位置)、在各投影位置处至少三个投影点在摄像装置所拍摄的图像坐标系的坐标(即至少三个投影点的成像在各拍摄图像中的位置)、以及各投影位置处所述至少三个投影点在能量辐射装置的投影坐标系中的坐标，因此可以计算出摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的映射关系，即转换关系。

在本实施方式中，摄像装置在各拍摄位置拍摄时只要保证该拍摄位置对应的各投影点位于摄像装置的拍摄范围内即可，因此对拍摄位置的要求较低。

在一实施例中，请参阅图9a并结合图9b，其中，图9a显示为本申请中在确定摄像装置与能量辐射装置的投影坐标系时所拍摄的画面在一实施例中的示意图，图9b显示为本申请中在确定摄像装置与能量辐射装置的投影坐标系时所投影的画面在一实施例中的示意图。

如图所示，在本实施例中以能量辐射装置向显像装置上的四个投影位置分别投影四个投影点为例。在此，令能量辐射装置向显像装置上的四个投影位置中的每一个投影位置均投影四个投影点，然后令摄像装置在每一投影位置对应的拍摄位置进行拍摄后，得到四张拍摄图像，各拍摄图像中均包括如图9a所示的四个投影点。其中可以一次投影所有的投影位置对应的投影点，即一次投影如图9b所示的16个投影点，然后令摄像装置分别在四个投影位置所对应的摄像位置处拍摄(即每次拍摄的图像中均包括4个投影点)；也可以将图9b中所示的16个投影点分4次投影且每次投影一个投影位置对应的4个投影点，即：先投影一个投影位置对应的4个投影点，令摄像装置运动到该投影位置对应的摄像位置拍摄，再投影下一个投影位置对应的4个投影点，再令摄像装置运动到所述下一投影位置对应的摄像位置拍摄，直到所有的投影点均投影及拍摄完毕。需要说明的是，图9b中的虚线框仅为了示意本实施例中的拍摄区域，而非实际投影的画面。

由于已知摄像装置的各个拍摄位置坐标、在各投影位置处的四个投影点在摄像装置所拍摄的图像坐标系的坐标、以及各投影位置处所述四个投影点在能量辐射装置的投影坐标系中的坐标，因此可以计算出摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系。

需要说明的是，虽然在本实施例中以4个投影位置、每个投影位置4个投影点为例，但在实际的应用中，也可以3个投影位置、每个投影位置3个投影点，或者3个投影位置、每个投影位置4个投影点，或者4个投影位置、每个投影位置3个投影点，或者5个投影位置、每个投影位置5个投影点等等，在此不再一一赘述。

在另一个示例性的实施例中，还可令所述能量辐射装置向显像装置上的至少三个投影位置处各投影至少一投影点，然后令所述摄像装置在各投影位置所对应的拍摄位置依次拍摄显像装置上投影点的成像。其中在拍摄时，各投影点均位于摄像装置镜头的指定区域内。然后即可基于所述摄像装置在拍摄时的各拍摄位置、以及各投影点在能量辐射装置的投影坐标系中的坐标，确定摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系。

其中，不同投影位置所投影的各投影点可以是一次全部投影完毕，然后令摄像装置依次运动到各对应的拍摄位置拍摄；也可以先投影一个投影位置的投影点，摄像装置在对应的拍摄位置拍摄完毕后，再投影下一个位置的投影点。

应当理解，由于3点确定一个平面，因此需要能量辐射装置向显像装置上投影至少三个投影点。当然，为了提高转换精度，也可以投影更多的点，在一些实施例中，可以令能量辐射装置投影4个投影点，从而即使当摄像装置的安装存在偏差(例如当摄像装置的镜头与显像面不平行时，可能存在视场畸变)的情况时，也能较为精确的确定摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系。

在本实施方式中，摄像装置在各拍摄位置拍摄时需要保证该拍摄位置对应的各投影点均位于摄像装置镜头的指定区域内，因此对拍摄位置的要求较高，但是便于计算及编程，在一些情况下，可人为辅助地保证各投影点均位于摄像装置镜头的指定区域内。

在一实施例中，请参阅图9c并结合图9d，其中图9c显示为本申请中在确定摄像装置与能量辐射装置的投影坐标系时所拍摄的图像在另一实施例中的示意图，图9d显示为本申请中在确定摄像装置与能量辐射装置的投影坐标系时所投影的画面在另一实施例中的示意图。

在本实施例中以能量辐射装置向显像装置上的四个投影位置分别投影一个投影点为例。

如图9c中所示，图中的黑色区域即代表一拍摄图像，黑色区域中的虚线所圈定的区域即为指定区域，指定区域中的白点即为投影点的成像。需要说明的是，虚线部分仅用以示意指定区域，而非拍摄图像中的一部分，并且，在图9c中为清晰显示各结构，将指定区域和投影点的成像均做了放大处理，在实际的应用中通常指定区域和投影点的成像均较小。

在此，首先令能量辐射装置向显像装置上的四个位置投影各投影一投影点，其中可以一次投影所有的投影位置对应的投影点，即如图9d所示的4个投影点，然后令摄像装置分别在四个投影位置所对应的摄像位置处拍摄(即每次拍摄的图像中均包括1个投影点)，且在拍摄时需要保证各投影点均位于摄像装置镜头的指定区域内；也可以将图9d中所示的4个投影点分次投影出来并拍摄，即：先投影一个投影位置对应的1个投影点，令摄像装置运动到该投影位置对应的摄像位置拍摄后，再投影下一个投影位置对应的投影点，再令摄像装置运动到所述下一投影位置对应的摄像位置拍摄，直到所有的投影点均投影及拍摄完毕。由于已知摄像装置在拍摄时的各拍摄位置、以及各投影点在能量辐射装置的投影坐标系中的坐标，因此可以计算出摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系。

需要说明的是，虽然在本实施例中以4个投影位置、每个投影位置1个投影点为例，但在实际的应用中，也可以3个投影位置、每个投影位置1个投影点，或者4个投影位置、每个投影位置2个投影点，或者4个投影位置、每个投影位置3个投影点等等，在此不再一一赘述。

在一个示例性的实施例中，在确定了摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系后，即可利用需要投影的各检测点在能量辐射装置的投影坐标系中的坐标、以及转换关系得到在拍摄这些检测点时摄像装置应当所在的拍摄位置，由此在摄像装置的移动过程中即可基于该计算出的拍摄位置而移动，提高检测效率。

在一些实施方式中，在确定所述摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系的同时，还可确定能量辐射装置的投影坐标系与摄像装置的移动坐标系之间的比例尺，即摄像装置移动一个单位时在能量辐射装置的投影坐标系中的移动距离。

在一实施方式中，请参阅图5并结合图6a～图6j，其中图5显示为本申请中的亮度检测方法在一实施例中的示意图。在本实施方式中，以能量辐射装置每次投影一个检测点、共9个检测点为例进行说明。

首先，先令能量辐射装置向显像装置投影第一个检测点，如图6a所示，然后令摄像装置移动到第一个检测点对应的拍摄位置处，如果检测点在摄像装置镜头的指定区域内，则可以直接令摄像装置拍摄该检测点的成像，如果检测点未在摄像装置镜头的指定区域内，则可调整摄像装置的位置，以使检测点位于摄像装置镜头的指定区域内，再令摄像装置拍摄显像装置上检测点的成像。拍摄完成后得到一待测图像，该待测图像中具有一个检测点，在此将该第一个检测点对应的待测图像命名为第一待测图像。

接着，令能量辐射装置投影下一个检测点，即第二个检测点，请参阅图6b，该检测点的位置不同于第一个检测点的位置。然后令摄像装置移动到第二个检测点对应的拍摄位置处，如果检测点在摄像装置镜头的指定区域内，则可以直接令摄像装置拍摄该检测点的成像，如果检测点未在摄像装置镜头的指定区域内，则可调整摄像装置的位置，以使检测点位于摄像装置镜头的指定区域内，再令摄像装置拍摄显像装置上检测点的成像。拍摄完成后得到一待测图像，该待测图像中具有一个检测点，在此将该第二个检测点对应的待测图像命名为第二待测图像。

如此，再依次投影图6c、图6d、图6e、图6f、图6g、图6h、图6i对应的图像，并令摄像装置分别在对应的拍摄位置拍摄这些图像中的检测点在显像装置上的成像，在拍摄时令各检测点均位于摄像装置镜头的指定区域内，由此依次得到第三待测图像、第四待测图像、第五待测图像、第六待测图像、第七待测图像、第八待测图像、以及第九待测图像，直到所有的检测点均已投影完成后，则结束投影。如图所示，这些图像中的检测点均位于不同的位置，因此在投影、拍摄过程中，幅面亮度检测***记录这些检测点在能量辐射装置投影坐标系中的坐标和各拍摄图像中检测点成像的亮度，以便对能量辐射装置中的相应区域进行亮度校准。图6j显示为各投影的检测点叠加后的总图，以对各检测点的位置示意，但在投影时呈如前文所述，各检测点均为分别投影。

应当理解，上述各实施例中各检测点的投影顺序仅为举例而非限制，在实际的应用中可以根据具体需求而安排投影顺序，例如继续以图6a～图6i为例，虽然在上述实施例中以图6a、图6b、图6c、图6d、图6e、图6f、图6g、图6h、图6i的顺序进行投影，但在具体的应用中投影顺序也可以是图6i、图6h、图6g、图6f、图6e、图6d、图6c、图6b、图6a，或者图6a、图6d、图6g、图6b、图6e、图6h、图6c、图6f、图6i等，在此不一一赘述。

需要说明的是，上述的能量辐射装置共需要投影9个检测点仅为示例而非限制，在实际的应用中，检测点的总量可根据能量辐射装置的幅面大小以及检测的精度需求而确定。由于一个检测点即代表了能量辐射装置的幅面中该局部区域的亮度，因此在一些实施例中检测点的设置数量决定了对幅面检测区域的划分细度，检测点的数量设置得越多，则幅面的检测区域划分得越细，检测精度也就越高。在一些实施方式中，对于幅面较大的能量辐射装置可设置较多的检测点，以保证能量辐射装置幅面中各个区域的亮度数据都能够被采集到。另一方面，由于摄像装置在一次拍摄中只能拍摄部分检测点，即一次拍摄只能拍摄到一次投影中所投影的检测点，因此当检测点的数量较多时，也会增加投影的次数，从而相应地增加拍摄的次数，由此导致检测的时间增长。故在一些实施方式中，还需要考虑检测时间，根据检测时间结合能量辐射装置的幅面大小共同确定检测点的数量。

另外，每次投影的检测点数量也可根据实际需求而配置，如图7a～图7d所示，显示为能量辐射装置一次投影4个点在一实施例中的示意图，请先参阅图7a，在能量辐射装置的第一次投影中，向显像装置投影出该4个点的图像，然后令摄像装置拍摄该4个点在显像装置上的成像以得到第一待测图像。接着依次令能量辐射装置投影如图7b、图7c所示的图像，直到如图7d中的所有检测点均投影完毕，可以理解的是，图7d中的各检测点是以4个为一单位分别投影的，摄像装置所拍摄的待测图像中，每一待测图像中的4个检测点的成像均位于同一区域内(即指定区域内)，对于多幅待测图像而言，各检测点的成像也均位于该同一区域内。

在一个示例性的实施例中，为防止摄像装置在拍摄时产生过曝现象，还可对所述能量辐射装置的出光强度进行调整，以使投影出的检测图案的亮度与所述摄像装置的曝光量相匹配。在此，所述对能量辐射装置的出光强度进行调整通常指的是调整整个幅面的亮度而非局部幅面的亮度，例如可通过调节能量辐射装置的功率来实现。将能量辐射装置的幅面亮度调整在摄像装置所能接受的曝光量范围内，可避免因过曝问题带来的校正错误问题。

在一个示例性的实施例中，为避免产生过曝现象，还可对能量辐射装置和/或摄像装置的拍摄参数进行调整，以使所述摄像装置的曝光量与能量辐射装置的亮度相匹配。在此，调整方式可包括但不限于以下中的一种或多种的结合：调节所述能量辐射装置的出光强度、调节所述摄像装置的镜头光圈，调整所述摄像装置的曝光时间等。

在一些实施方式中，所述幅面亮度检测***的接口模块还可连接外部设备，例如计算机设备等，以将幅面亮度检测数据提供给外部设备进行其他处理。在另一些实施方式中，所述幅面亮度检测***可集成于3D打印设备，从而通过第一控制装置的接口模块与3D打印设备的其他装置连接，以将幅面亮度检测数据提供给3D打印设备。

在又一些实施例中，所述幅面亮度检测***中的处理模块还可进一步将幅面亮度检测数据处理成对能量辐射装置的标定数据，所述幅面亮度检测***可将标定数据发送给3D打印设备，从而使能量辐射装置的出光均匀。在此，所述3D打印设备可利用标定数据处理对能量辐射装置进行标定，使其出光均匀。应当理解，所述出光均匀指的是能量辐射装置在投影一幅纯色图像时，不会出现幅面中各区域亮度不一的情况，或尽量将这种情况减少到最低。

在还有一些实施方式中，例如LCD打印设备中，由于LCD打印设备的能量辐射装置包括LED阵列光源和LCD屏幕，因此还可通过调节LED阵列光源中相应的某个或某些LED光源来使整个能量辐射装置的幅面中各区域出光亮度一致。

基于这样的理解，在一个示例性的实施例中，本申请还提供一种能量辐射装置的标定方法，请参阅图10，其显示为本申请中能量辐射装置的标定方法在一实施例中的示意图，如图所示，在步骤S210中，基于如图1～图9d各实施例中对应的能量辐射装置的亮度检测方法得到亮度检测数据，并在步骤S220中，基于所述亮度检测数据对能量辐射装置进行标定，从而使能量辐射装置的投影面出光均匀。

在可能的实施方式中，所述标定方法可由3D打印设备来执行；在其他可能的实施方式中，所述标定方法也可由标定***来执行，其中，所述标定***包含通过计算机设备中的软件和硬件来实现。

所述计算机设备至少包括：存储器、一个或多个处理器、I/O接口、网络接口和输入结构等。其中所述存储器用于存储待鉴别物品的多幅图像以及至少一个程序。所述存储器可包括高速随机存取存储器，并且还可包括非易失性存储器，例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备。在某些实施例中，存储器还可以包括远离一个或多个处理器的存储器，例如经由RF电路或外部端口以及通信网络访问的网络附加存储器，其中所述通信网络可以是因特网、一个或多个内部网、局域网(LAN)、广域网(WLAN)、存储局域网(SAN)等，或其适当组合。存储器控制器可控制设备的诸如CPU和外设接口之类的其他组件对存储器的访问。存储器可选地包括高速随机存取存储器，并且可选地还包括非易失性存储器，诸如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储器设备。由设备的其他组件诸如CPU和***接口，对存储器的访问可选地通过存储器控制器来控制。所述一个或多个处理器可操作地与网络接口耦接，以将计算设备以通信方式耦接至网络。例如，网络接口可将计算设备连接到局域网(如LAN)、和/或广域网(如WAN)。处理器还与I/O端口和输入结构可操作地耦接，该I/O端口可使得计算设备能够与各种其他电子设备进行交互，该输入结构可使得用户能够与计算设备进行交互。因此，输入结构可包括按钮、键盘、鼠标、触控板等。此外，电子显示器可包括触摸部件，该触摸部件通过检测对象触摸其屏幕的发生和/或位置来促进用户输入。

在一个示例性的实施方式中，还可基于幅面亮度检测数据对3D打印模型中的各切片图像进行处理，对能量辐射装置幅面中偏亮或偏暗区域对应于各切片图像中的部分作灰度补偿，例如对偏亮区域作负的灰度补偿，对偏暗区域作正的灰度补偿。在一些情况下，还可以将标定数据处理成灰度掩膜，并对每一切片图像均施加该灰度掩膜，从而校正能量辐射装置出光不均匀带来的问题。

基于这样的理解，本申请还提供一种3D打印的前处理方法，请参阅图11，其显示为本申请中的3D打印前处理方法在一实施例中的示意图。如图所示，在步骤S310中，获取3D打印模型各切片层的切片图像，在步骤S320中，基于如图1～图9d各实施例中对应的能量辐射装置的亮度检测方法得到亮度检测数据，并根据所述亮度检测数据确定灰度补偿数据，以对各切片图像进行灰度补偿处理，从而校正能量辐射装置出光不均匀带来的问题。

在可能的实施方式中，所述前处理方法可由3D打印设备来执行；在其他可能的实施方式中，所述前处理方法也可由前处理***来执行，其中，所述前处理***包含通过计算机设备中的软件和硬件来实现。

所述计算机设备至少包括：存储器、一个或多个处理器、I/O接口、网络接口和输入结构等。其中所述存储器用于存储待鉴别物品的多幅图像以及至少一个程序。所述存储器可包括高速随机存取存储器，并且还可包括非易失性存储器，例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备。在某些实施例中，存储器还可以包括远离一个或多个处理器的存储器，例如经由RF电路或外部端口以及通信网络访问的网络附加存储器，其中所述通信网络可以是因特网、一个或多个内部网、局域网(LAN)、广域网(WLAN)、存储局域网(SAN)等，或其适当组合。存储器控制器可控制设备的诸如CPU和外设接口之类的其他组件对存储器的访问。存储器可选地包括高速随机存取存储器，并且可选地还包括非易失性存储器，诸如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储器设备。由设备的其他组件诸如CPU和***接口，对存储器的访问可选地通过存储器控制器来控制。所述一个或多个处理器可操作地与网络接口耦接，以将计算设备以通信方式耦接至网络。例如，网络接口可将计算设备连接到局域网(如LAN)、和/或广域网(如WAN)。处理器还与I/O端口和输入结构可操作地耦接，该I/O端口可使得计算设备能够与各种其他电子设备进行交互，该输入结构可使得用户能够与计算设备进行交互。因此，输入结构可包括按钮、键盘、鼠标、触控板等。此外，电子显示器可包括触摸部件，该触摸部件通过检测对象触摸其屏幕的发生和/或位置来促进用户输入。

在一个示例性的实施例中，本申请还提供一种3D打印设备，所述3D打印设备的工作状态包括检测作业和打印作业。在一些实施例中，所述工作状态还可包括调节作业、涂覆作业、过滤作业等，例如调节容器内的光固化材料液位高度、将容器内的光固化材料液面刮平、将容器内的光固化材料过滤等。在本申请中，由于主要涉及到检测作业和打印作业，因此对其他状态不予以赘述。其中，在检测作业中，能量辐射装置和摄像装置协同工作以检测能量辐射装置的幅面亮度；在打印作业中，能量辐射装置与Z轴驱动机构协同工作以逐层累积图案固化层，从而对3D模型进行打印以形成3D打印构件。

请参阅图12a～图12b，其中，图12a显示为3D打印设备在打印作业时的一实施例示意图，图12b显示为3D打印设备在检测作业时的一实施例示意图。如图所示，3D打印设备包括：容器11、显像装置12、Z轴驱动机构13、能量辐射装置14、第二控制装置15、摄像装置16、移动机构(未予以图示)、以及构件平台17。

如图12a所示，在打印作业中，通过能量辐射装置14基于一切片层的切片图像向位于容器11内的构件平台17辐射能量，以使构件平台17与容器11内底面之间的光固化材料固化成型，形成一层对应于切片图像的图案固化层，并附着在构件平台17的下表面。然后，令Z轴驱动机构13带动构件平台17上升以使图案固化层与容器内底面剥离。再次调整构件平台与容器内底面的高度，以使容器内底面与构件平台17的下表面构成打印基准面，能量辐射装置再向容器内投影下一切片层的切片图像以形成下一图案固化层，如此反复逐层累积图案固化层后，最终形成与3D模型对应的3D打印构件。在打印作业中，摄像装置16通常不工作，因此未在图12a中示出，在实际的应用中，打印作业中摄像装置可以拆除也可以不拆除，只要不影响打印即可。

如图12b所示，在检测作业中，将构件平台取下，并在容器内放置显像装置12，以避免构件平台对投影的遮挡。在检测作业中，令能量辐射装置14向显像装置12投影检测点，并令移动机构驱动摄像装置沿所述显像装置的显像面移动，从而使摄像装置16在各拍摄位置处拍摄检测点在显像装置12上的成像以检测能量辐射装置幅面各区域的亮度，具体的检测方法与图1～图9d对应的各实施例中的检测方法类似故在此不再予以赘述。在其他实施例中，检测作业中所述容器也可以拆除，由于在3D打印设备中容器通常设置在一承载平台上，因此将容器拆除后，将显像装置12放置在该承载平台上即可。

在一实施例中，所述显像装置可以直接放置在容器中。或者，在另一些实施方式中，也可设置一工作台，并将显像装置放置在工作台上，工作台可以设置在所述容器内，并在打印作业中拆除，或者3D打印设备也可具有一共用容纳空间，该共用容纳空间在打印作业中容纳所述容器，并在检测作业中容纳所述工作台以便进行检测。再者，在其他可能的实施方式中，所述Z轴驱动机构还可在打印作业中连接构件平台，并在检测作业中连接成像装置。

在此，所述显像装置与摄像装置与图1～图9d对应的实施例中的显像装置和摄像装置类似，故不再予以赘述。另外，虽然在本实施例中以底曝光的打印设备为例，但基于本申请的各种描述可以理解的是，顶曝光的打印设备亦可应用于此，在此亦不再予以赘述。

在一个示例性的实施例中，请参阅图13，其显示为本申请中的能量辐射装置、摄像装置和显像装置在一实施例中的结构示意图。

如图所示，所述3D打印设备还包括一承载机构181，所述承载机构181用于承载移动机构182，以便设置在移动机构182上的摄像装置16可在显像装置12上方移动。进一步地，为便于操作，所述移动机构182和显像装置12均可设置在一工作平台19上，由此当需要检测时，将整个工作平台19放置在3D打印设备的容器内。或者在其他的实施方式中，也可把容器拆除后，将整个工作平台放置在3D设备的承载平台上即可。

在可能的实施方式中，所述移动机构还可设置在3D打印设备的Z轴驱动机构上，从而在检测作业中将构件平台拆下并安装所述移动机构。为此，所述Z轴驱动机构与移动机构上可设有相适配的安装结构。

在一个示例性的实施例中，所述容器用于盛放光固化材料。所述光固化材料包括任何易于光固化的液态材料或粉末材料，其液态材料举例包括：光固化树脂液，或掺杂了陶瓷粉末、颜色添加剂等混合材料的树脂液等。所述容器的材质包括但不限于：玻璃、塑料、树脂等。其中，所述容器的容量视3D打印设备的类型或3D打印设备中能量辐射装置的整体幅面而定。在一些情况下，所述容器也可以被称为树脂槽。所述容器可以是整体透明或仅容器底透明，例如，所述容器为玻璃容器，且容器壁贴设吸光纸(如黑色薄膜、或黑色纸等)，以便减少在投影期间由于光散射对光固化材料的固化干扰。在一些实施方式中，对于底面曝光成型的打印设备，在所述容器内侧底部表面还铺设有便于使打印的固化层与容器底面剥离的透明柔性膜(未予图示)，所述便于剥离的透明柔性膜例如为FEP离型膜，所述FEP离型膜是采用超高纯度FEP树脂(氟化乙烯丙烯共聚物)制作的热熔融挤出流延薄膜，所述FEP离型膜具有优良的不粘性、耐高温性、电气绝缘性、力学性能、耐磨性等。

在一个示例性的实施例中，所述Z轴驱动***设置在机架中，所述Z轴驱动***可在Z轴方向上移动以在打印作业中带动构件平台上升或下降。所述构件平台在打印作业中通常位于所述容器内并连接所述Z轴构件，用于在打印作业中受Z轴驱动***控制而调整所述构件平台至打印基准面的距离，以及用于逐层累积附着固化层以形成3D构件。具体地说，在基于顶曝光的打印设备中，所述Z轴驱动机构用于受控地沿Z轴方向移动调整所述构件平台的位置以将构件平台的上表面与容器内打印材料的液面之间构成打印基准面；在基于底曝光的打印设备中，所述Z轴驱动机构用于受控地沿Z轴方向移动调整所述构件平台的位置以将构件平台的下表面与容器内下表面之间构成打印基准面。所述构件平台用于附着经照射打印基准面上的光固化材料以固化形成图案固化层。所述Z轴驱动机构包括驱动单元和Z轴移动单元，所述驱动单元用于驱动所述Z轴移动，以便所述Z轴移动单元带动构件平台沿Z轴轴向移动，例如，所述驱动单元可以为驱动电机。所述驱动单元受控制指令控制。其中，所述控制指令包括：用于表示构件平台上升、下降或停止的方向性指令，甚至还可以包含转速/转速加速度、或扭矩/扭力等参数。如此有利于精确控制Z轴移动单元的上升的距离，以实现Z轴的精准调节。在此，所述Z轴移动单元举例包括一端固定在所述构件平台上的固定杆、与固定杆的另一端固定的咬合式移动组件，其中，所述咬合式移动组件受驱动单元驱动以带动固定杆沿Z轴轴向移动，所述咬合式移动组件举例为由齿状结构咬合的限位移动组件，如齿条等。又如，所述Z轴移动单元包括：丝杆和旋接所述丝杆的定位移动结构，其中所述丝杆的两端旋接于驱动单元，所述定位移动结构的外延端固定连接到构件平台上，该定位移动结构可例如为滚珠丝杠。所述构件平台为用以附着并承载所形成的固化层的部件。其中，所述构件平台用于附着并承载所形成的横截层，构件平台上的横截层经逐层累积后形成3D构件。在某些实施例中，所述构件平台亦被称之为构件板。

在一个示例性的实施例中，所述能量辐射装置用于向所述构件平台或显像装置的方向投影图像，在打印作业中，能量辐射装置所投影的图像可使位于打印基准面上的光固化材料成型；在检测作业中，能量辐射装置可向显像装置投影图像以执行亮度检测方法。所述第二控制装置与所述能量辐射装置、Z轴驱动***、以及摄像装置相连，用以在检测作业中控制所述能量辐射装置和摄像装置协同工作以执行如图1～图9d各相应实施例中所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法，所述第二控制装置还用于在打印作业中控制所述能量辐射装置和Z轴驱动***，以在所述构件平台上累积附着固化层得到相应的3D构件。

所述第二控制装置为包含处理器的电子设备，所述第二控制装置可以为计算机设备、嵌入式设备、或集成有CPU的集成电路等。例如，所述第二控制装置可包括：处理单元、存储单元和多个接口单元。各所述接口单元分别连接能量辐射装置、Z轴驱动机构、和摄像装置等3D打印设备中独立封装且通过接口传输数据的装置。所述第二控制装置还包括以下至少一种：提示装置、人机交互装置等。所述接口单元根据所连接的装置而确定其接口类型，其包括但不限于：通用串行接口、视频接口、工控接口等。例如，所述接口单元包括：USB接口、HDMI接口和RS232接口，其中，USB接口和RS232接口均有多个，USB接口可连接人机交互装置等。所述存储单元用于存储3D打印设备打印所需要的文件。所述文件包括：CPU运行所需的程序文件和配置文件等。所述存储单元包含非易失性存储器和***总线。所述非易失性存储器举例为固态硬盘或U盘等。所述***总线用于将非易失性存储器与CPU连接在一起，其中，CPU可集成在存储单元中，或与存储单元分开封装并通过***总线与非易失性存储器连接。所述处理单元包含：CPU或集成有CPU的芯片、可编程逻辑器件(FPGA)、和多核处理器中的至少一种。所述处理单元还包括内存、寄存器等用于临时存储数据的存储器。所述处理单元一方面成为控制各装置依时序执行的工控单元。例如，在检测过程中，所述处理单元令能量辐射装置向显像装置投影检测点，并令摄像装置移动到相应的拍摄位置以拍摄检测点的成像，从而得到待测图像，再对待测图像进行相关处理后得到能量辐射装置的幅面亮度检测数据；又如，在打印过程中，所述处理单元在控制Z轴驱动机构将构件平台移动至相距预设打印基准面的一间距位置后，向能量辐射装置传递对应的分层图像，待能量辐射装置完成照射以将光固化材料图案化固化后，Z轴驱动机构带动构件平台调整并移动至相距预设打印基准面的一新的间距位置，重复上述曝光过程。

在一个示例性的实施例中，本申请中用于控制能量辐射装置及摄像装置的部分还可独立于3D打印设备而设置，基于这样的理解，本申请还提供一种控制装置，所述控制装置连接摄像装置和3D打印设备中的能量辐射装置，从而控制所述能量辐射装置和摄像装置协同工作以对能量辐射装置的幅面进行亮度检测。

在一个示例性的实施例中，请参阅图14，其显示为本申请中的控制装置在一实施例中的示意图，如图所示，所述控制装置3包括：接口模块31、存储模块32、以及处理模块33。

所述接口模块根据所连接的装置而确定其接口类型，其包括但不限于：通用串行接口、视频接口、工控接口等。例如，所述接口模块包括：USB接口、HDMI接口和RS232接口，其中，USB接口和RS232接口均有多个，USB接口可连接人机交互装置等。所述存储模块用存储有至少一种程序，以便程序被调用时可执行控制方法，所述存储模块包含非易失性存储器和***总线。所述非易失性存储器举例为固态硬盘或U盘等。所述***总线用于将非易失性存储器与CPU连接在一起，其中，CPU可集成在存储模块中，或与存储模块分开封装并通过***总线与非易失性存储器连接。所述处理模块包含：CPU或集成有CPU的芯片、可编程逻辑器件(FPGA)、和多核处理器中的至少一种。所述处理模块还包括内存、寄存器等用于临时存储数据的存储器。所述处理模块一方面成为控制各装置依时序执行的工控模块。

在一个示例性的实施例中，所述控制装置控制摄像装置在不同拍摄位置处拍摄能量辐射装置投影在显像装置上的检测点，以获得多幅待测图像；其中，在不同拍摄位置处能量辐射装置所投影的检测点位置不同，且各待测图像中的检测点成像均位于待测图像的相同区域内。

在此，控制装置控制能量辐射装置向显像装置上依次投影一定数量的检测点，这些检测点的投影位置不重复，摄像装置在相应的位置处对每次投影的检测点进行拍摄，从而得到多幅待测图像。摄像装置在拍摄各待测图像时，始终令一定数量的检测点均位于其镜头的指定区域内，由此得到的各待测图像中，各检测点的位置均位于相同区域内。

在一实施例中，所述控制装置首先令能量辐射装置向显像装置上的一检测位置投影检测点。其中，所述检测位置用以描述检测点投影在显像装置上的位置，所述检测位置是根据能量辐射装置所投影的检测点位置来确定的，例如，当能量辐射装置投影的检测点位于左上方时，则检测位置也对应地位于显像装置左上方的位置。在一实施例中，能量辐射装置每次投影时向显像装置上投影一个检测点。

然后，令摄像装置移动到与所述检测位置相对应的拍摄位置处，并令所投影的检测点位于摄像装置镜头的指定区域内以对所述检测点进行拍摄，从而得到一待测图像；其中，所述待测图像中的检测点成像位于所述待测图像的指定区域内。

在此，所述拍摄位置用以描述摄像装置的位置，即摄像装置在其移动坐标系中的位置。例如，在摄像装置通过移动机构沿显像装置的显像面移动的实施例中，所述摄像装置的拍摄位置即在移动机构上的坐标位置。为了能够拍摄到能量辐射装置投影在显像装置上检测点的成像，所述拍摄位置与检测位置相对应，例如在一实施例中，摄像装置与能量辐射装置设置在显像装置的不同侧，摄像装置可正对显像装置拍摄，因此摄像装置的拍摄位置通常可位于检测位置的正上方或正下方，并且投影的检测点位于摄像装置镜头的指定区域内；在另一实施例中，摄像装置与能量辐射装置设置在显像装置的同侧，摄像装置通常斜对着显像装置拍摄，因此摄像装置的拍摄位置通常可位于检测位置的斜上方或斜下方且摄像装置的镜头能拍摄到检测点的位置处，并且投影的检测点位于摄像装置镜头的指定区域内。

所述待测图像即摄像装置对能量辐射装置所投影的画面在显像装置上的成像进行拍摄后所得到的图像，待测图像中包括能量辐射装置所投影的检测点的成像，且由于在拍摄时各检测点均位于镜头的指定区域内，故所得到的待测图像中各检测点的成像也均位于指定区域内。

可以理解的是，一幅待测图像中的检测点数量是基于能量辐射装置在一次投影过程中向显像装置上投影的检测点数量来确定的。例如，当能量辐射装置每次向显像装置上投影1个检测点时，摄像装置所拍摄到的待测图像中的检测点成像也为1个；又如，当能量辐射装置每次向显像装置上投影多个检测点、各检测点均位于摄像装置镜头的指定区域内时，摄像装置所拍摄到的待测图像中的检测点成像也为多个，且各检测点的成像亦位于指定区域内，由此拍摄的若干待测图像中的各个检测点成像均位于待测图像的相同区域内。

其中，所述指定区域可以是相机镜头的任一局部区域。可以理解的是，当指定区域为镜头的中心区域时，拍摄得到的待测图像中各检测点的成像也位于中心，即各待测图像中的检测点成像均位于待测图像的中心。当然，该中心区域只是指定区域中的一种示例，在实际的应用中，也可被配置为镜头的上方区域、下方区域、左侧区域、右侧区域等。

在一个示例性的实施例中，在控制摄像装置对检测点进行拍摄前，还包括判断检测点是否位于摄像装置镜头的指定区域内的步骤，当检测点未位于摄像装置镜头的指定区域内时，调整摄像装置的位置以使所述检测点位于摄像装置镜头的指定区域内。

在此，由于摄像装置的移动精度有限，在一次移动过程中，一些情况下不能精准地运动到拍摄位置处，例如在期望移动到拍摄位置处时，实际运动到的位置与目标拍摄位置存在误差，当存在误差时，检测点的成像可能未在镜头的指定区域内，因此需要在拍摄前确认检测点是否位于摄像装置镜头的指定区域内。如果检测点未位于摄像装置镜头的指定区域内，可调整摄像装置的位置，以使检测点位于摄像装置镜头的指定区域内，然后再开始拍摄，以保证始终利用摄像装置镜头的指定区域来对各检测点进行拍摄，从而尽量基于相同的条件采集检测点的亮度信息，保证采集数据的准确度。当然，在一些实施方式中，例如摄像装置的移动精度能够满足精准地移动到拍摄位置，以确保检测点位于摄像装置镜头的指定区域内的情况下，即可不需要再次对摄像装置的位置进行调整。

在一个示例性的实施例中，重复控制能量辐射装置向显像装置上的一检测位置投影检测点、以及控制摄像装置移动到与所述检测位置相对应的拍摄位置处，并使所投影的检测点位于摄像装置镜头的指定区域内以对所述检测点进行拍摄，从而得到一待测图像的步骤。其中，能量辐射装置每次投影的检测点的位置均不相同，所有投影的检测点的位置覆盖能量辐射装置幅面的各个区域。

在一个示例性的实施例中，由于在检测过程中，需要摄像装置移动到对应的拍摄位置，为了精确地确定需要的移动量，所述幅面亮度检测方法还包括确定摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系的步骤。在此，转换关系的确定方式与前述能量辐射装置的幅面亮度检测方法中转换关系的确定方法相类似，故在此不再重述。

本申请上述的附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。基于此，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这根据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以通过执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以通过专用硬件与计算机指令的组合来实现。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (37)

1.一种能量辐射装置的幅面亮度检测方法，其特征在于，所述能量辐射装置用于3D打印设备，所述亮度检测方法包括以下步骤：

令摄像装置在不同拍摄位置处拍摄能量辐射装置投影在显像装置上的检测点，以获得多幅待测图像；其中，在不同拍摄位置处能量辐射装置所投影的检测点位置不同，且各待测图像中的检测点成像均位于待测图像的相同区域内；

基于各待测图像中检测点的成像特征，确定所述能量辐射装置的幅面亮度检测数据。

2.根据权利要求1所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法，其特征在于，所述令摄像装置在不同拍摄位置处拍摄能量辐射装置投影在显像装置上的检测点，以获得多幅待测图像的步骤包括：

令能量辐射装置向显像装置上的一检测位置投影检测点；

令摄像装置移动到与所述检测位置相对应的拍摄位置处，并令所投影的检测点位于摄像装置镜头的指定区域内以对所述检测点进行拍摄，从而得到一待测图像；其中，所述待测图像中的检测点成像位于所述待测图像的指定区域内；

重复上述步骤以得到多幅待测图像；其中，能量辐射装置每次投影的检测点位置均不相同。

3.根据权利要求1或2所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法，其特征在于，所述待测图像中包括一个检测点的成像。

4.根据权利要求1或2所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法，其特征在于，所述待测图像中包括多个检测点的成像，且各检测点的成像均位于待测图像的相同区域内。

5.根据权利要求2所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法，其特征在于，在令摄像装置对检测点进行拍摄前，还包括判断检测点是否位于摄像装置镜头的指定区域内的步骤，当检测点未位于摄像装置镜头的指定区域内时，调整摄像装置的位置以使所述检测点位于摄像装置镜头的指定区域内。

6.根据权利要求1或5所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法，其特征在于，所述相同区域位于待测图像的中心。

7.根据权利要求1所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法，其特征在于，所述幅面亮度检测方法还包括确定摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系的步骤。

8.根据权利要求7所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法，其特征在于，所述摄像装置基于移动过程中拍摄到的同一特征点在多幅待测图像中的像素位置变化确定所述摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系。

9.根据权利要求7所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法，其特征在于，所述确定摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系的步骤包括：

令能量辐射装置向显像装置上的至少三个投影位置处各投影至少一个投影点；

令摄像装置在各投影位置所对应的拍摄位置依次拍摄显像装置上投影点的成像；其中各投影点在拍摄时均位于所述摄像装置镜头的指定区域内；

基于所述摄像装置在拍摄时的各拍摄位置、以及各投影点在能量辐射装置的投影坐标系中的坐标，确定摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系。

10.根据权利要求7所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法，其特征在于，所述确定摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系的步骤包括：

令能量辐射装置向显像装置上的至少三个投影位置中的每一投影位置分别投影至少三个投影点；

令摄像装置在所述至少三个投影位置对应的拍摄位置分别拍摄显像装置上所投影的各投影点；

基于所述摄像装置的各拍摄位置、各投影位置处至少三个投影点在摄像装置所拍摄的图像坐标系的坐标、以及各投影位置处所述至少三个投影点在能量辐射装置的投影坐标系中的坐标，确定摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系。

11.根据权利要求1所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法，其特征在于，基于检测点的总数以及能量辐射装置已投影的检测点数量判断检测是否完成。

12.根据权利要求1所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法，其特征在于，所述基于各待测图像中检测点的成像特征，确定所述能量辐射装置的幅面亮度检测数据的步骤包括：将所述待测图像中各选定像素的灰度值相加，以作为该待测图像对应的检测点的成像亮度，并基于各检测点的成像亮度确定所述能量辐射装置的幅面亮度。

13.根据权利要求12所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法，其特征在于，所述选定像素的选定标准包括灰度阈值。

14.根据权利要求1所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法，其特征在于，还包括对所述能量辐射装置的出光强度进行调整的步骤，以使投影出的检测点的亮度与所述摄像装置的曝光量相匹配。

15.一种能量辐射装置的幅面亮度检测***，其特征在于，所述能量辐射装置用于3D打印设备，所述亮度检测***包括：

显像装置，位于能量辐射装置的投影方向上，第一侧表面为漫反射面或第二侧表面为半透光面，用以呈现所述能量辐射装置所投影的画面的成像；其中，所述第一侧表面为靠近能量辐射装置的一侧表面，所述第二侧表面为远离能量辐射装置的一侧表面；

摄像装置，用以拍摄所述显像装置上的成像；

移动机构，用以驱动所述摄像装置沿所述显像装置的显像面移动；

第一控制装置，包括：

接口模块，用以连接所述移动机构、摄像装置和能量辐射装置；

处理模块，连接接口模块，用以控制所述移动机构驱动所述摄像装置沿所述显像装置的显像面移动、以及控制所述摄像装置和能量辐射装置协同工作以基于如权利要求1～14中任一所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法确定所述能量辐射装置的幅面亮度检测数据。

16.根据权利要求15所述的能量辐射装置的幅面亮度检测***，其特征在于，还包括承载机构，架设于3D打印设备的容器内，用于承载所述移动机构。

17.根据权利要求15所述的能量辐射装置的幅面亮度检测***，其特征在于，所述3D打印设备为底曝光的打印设备，所述摄像装置位于所述显像装置的正上方或斜下方。

18.根据权利要求15所述的能量辐射装置的幅面亮度检测***，其特征在于，所述3D打印设备为顶曝光的打印设备，所述摄像装置位于所述显像装置的斜上方或正下方。

19.根据权利要求15所述的能量辐射装置的幅面亮度检测***，其特征在于，所述摄像装置包括相机或摄像机。

20.一种能量辐射装置的标定方法，其特征在于，包括：

依据如权利要求1～14中任一所述的幅面亮度检测方法获取幅面亮度检测数据；

基于所述幅面亮度检测数据对所述能量辐射装置进行标定，以使所述能量辐射装置的投影面出光均匀。

21.一种3D打印的前处理方法，其特征在于，包括：

获取3D模型各切片层的切片图像；

基于灰度补偿数据，对各切片图像进行灰度补偿处理；其中，所述灰度补偿数据是基于幅面亮度检测数据处理得到的，所述幅面亮度检测数据是通过执行如权利要求1～14中任一所述的幅面亮度检测方法得到的。

22.一种3D打印设备，其特征在于，包括：

容器，用于盛放光固化材料；

构件平台，在打印作业中位于所述容器内，用以逐层累积附着图案固化层以形成对应的3D构件；

Z轴驱动机构，与所述构件平台相连，用于调整所述构件平台在Z轴方向上的高度，以在打印作业中调整所述构件平台至打印基准面的距离；

能量辐射装置，位于所述容器上方或下方，用于向所述构件平台方向投影图像；

显像装置，在检测作业中位于所述能量辐射装置的投影方向一侧，所述显像装置的第一侧表面为漫反射面或第二侧表面为半透光面，用以在检测作业中呈现能量辐射装置所投影的图像；其中，所述第一侧表面为靠近能量辐射装置的一侧表面，所述第二侧表面为远离能量辐射装置的一侧表面；

摄像装置，用于在检测作业中拍摄能量辐射装置投影在显像装置上的成像；

移动机构，用以驱动所述摄像装置沿所述显像装置的显像面移动；

第二控制装置，在打印作业中与所述能量辐射装置、Z轴驱动机构相连，在检测作业中与所述能量辐射装置、移动机构、以及摄像装置相连，用于在打印作业中控制所述能量辐射装置和Z轴驱动机构，以在所述构件平台上累积附着固化层得到相应的3D构件；以及，用以在检测作业中所述移动机构驱动所述摄像装置沿所述显像装置的显像面移动、以及控制所述能量辐射装置和摄像装置协同工作以执行如权利要求1～14中任一所述的能量辐射装置的幅面亮度检测方法。

23.根据权利要求22所述的3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备包括一共用容纳空间，所述容器为可拆卸式结构，在3D打印设备的打印作业下，所述共用容纳空间用以安装容器，在所述3D打印设备的检测作业下，所述共用容纳空间用以安装显像装置。

24.根据权利要求22所述的3D打印设备，其特征在于，所述显像装置在3D打印设备的检测作业中设置于容器内。

25.根据权利要求22所述的3D打印设备，其特征在于，还包括承载机构，架设于3D打印设备的容器内，用于承载所述移动机构。

26.根据权利要求22所述的3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备为底曝光的打印设备，所述摄像装置位于显像装置的正上方或斜下方。

27.根据权利要求22所述的3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备为顶曝光的打印设备，所述摄像装置位于所述显像装置的斜上方或正下方。

28.根据权利要求22所述的3D打印设备，其特征在于，所述3D打印设备为面曝光的打印设备。

29.一种控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

控制摄像装置在不同拍摄位置处拍摄能量辐射装置投影在显像装置上的检测点，以获得多幅待测图像；其中，在不同拍摄位置处能量辐射装置所投影的检测点位置不同，且各待测图像中的检测点成像均位于待测图像的相同区域内。

30.根据权利要求29所述的控制方法，其特征在于，所述控制摄像装置在不同拍摄位置处拍摄能量辐射装置投影在显像装置上的检测点，以获得多幅待测图像的步骤包括：

控制能量辐射装置向显像装置上的一检测位置投影检测点；

控制摄像装置移动到与所述检测位置相对应的拍摄位置处，并使所投影的检测点位于摄像装置镜头的指定区域内以对所述检测点进行拍摄，从而得到一待测图像；其中，所述待测图像中的检测点成像位于所述待测图像的指定区域内；

重复上述步骤以得到多幅待测图像；其中，能量辐射装置每次投影的检测点位置均不相同。

31.根据权利要求29或30所述的控制方法，其特征在于，所述待测图像中包括一个检测点的成像。

32.根据权利要求29所述的控制方法，其特征在于，在令摄像装置对检测点进行拍摄前，还包括判断检测点是否位于摄像装置镜头的指定区域内的步骤，当检测点未位于摄像装置镜头的指定区域内时，调整摄像装置的位置以使所述检测点位于摄像装置镜头的指定区域内。

33.根据权利要求29或30所述的控制方法，其特征在于，所述相同区域位于待测图像的中心。

34.根据权利要求29所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括确定摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系的步骤。

35.根据权利要求34所述的控制方法，其特征在于，所述确定摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系的步骤包括：

控制所述能量辐射装置向显像装置上的至少三个投影位置处各投影至少一个投影点；控制所述摄像装置在各投影位置所对应的拍摄位置依次拍摄显像装置上投影点的成像；其中各投影点在拍摄时均位于所述摄像装置镜头的指定区域内；

基于所述摄像装置在拍摄时的各拍摄位置、以及各投影点在能量辐射装置的投影坐标系中的坐标，确定摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系。

36.根据权利要求34所述的控制方法，其特征在于，所述确定摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系的步骤包括：

控制所述能量辐射装置向显像装置上的至少三个投影位置中的每一投影位置分别投影至少三个投影点；

控制所述摄像装置在所述至少三个投影位置对应的拍摄位置分别拍摄显像装置上所投影的各投影点；

基于所述摄像装置的各拍摄位置、各投影位置处至少三个投影点在摄像装置所拍摄的图像坐标系中的坐标、以及各投影位置处所述至少三个投影点在能量辐射装置的投影坐标系中的坐标，确定摄像装置的移动坐标系与能量辐射装置的投影坐标系之间的转换关系。

37.一种控制装置，其特征在于，用以控制摄像装置和能量辐射装置，所述控制装置包括：

接口模块，用以连接所述摄像装置和能量辐射装置；

存储模块，存储有至少一程序；

处理模块，连接接口模块，用以调用所述至少一程序以基于如权利要求29～36中任一所述的控制方法控制所述摄像装置和能量辐射装置协同工作。

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