德州儀器 (TI) DLP技術(shù),連同其核心上的數(shù)字微鏡器件 (DMD),當(dāng)應(yīng)用于3D打印和機(jī)器視覺時,有可能提供高分辨率成像、快速生產(chǎn)速度和低制造成本,從而幫助對自主制造的愿景和展望成為現(xiàn)實。
使用DLP技術(shù)的3D打印
光固化成形法 (SLA),一個常見的3D打印工藝,與傳統(tǒng)打印很相似。與硒鼓將碳粉沉積在紙張上很類似,3D打印機(jī)在連續(xù)的2D橫截面上沉淀數(shù)層材料,這些材料一層層的疊加在一起,從而產(chǎn)生一個實際的3D物體。在使用SLA時,這一材料是用紫外 (UV) 光源進(jìn)行固化的樹脂。隨著樹脂的固化,它的單體交聯(lián)產(chǎn)生了一個聚合物鏈,從而產(chǎn)生一個固態(tài)物質(zhì)。
當(dāng)SLA與DLP芯片組組合在一起使用時,UV光源被用來照亮DMD。然后,DMD的像素被用來生成圖像的圖案,而這個圖像被投影在樹脂層上,從而產(chǎn)生出連續(xù)的橫截面,組成了3D物體。使用DLP技術(shù)的優(yōu)勢在于,除了直接將光源在樹脂上成像外,還使用光學(xué)元件將來自DMD的單獨像素成像,這也就優(yōu)化了分辨率和特征尺寸。
與傳統(tǒng)的、能夠產(chǎn)生100μm體素(3D像素)的基于激光的SLA機(jī)器相比,由DLP技術(shù)提供輔助功能的SLA機(jī)器能夠?qū)崿F(xiàn)最小30μm的體素。更小的體素直接轉(zhuǎn)化為更加平滑的物體,這意味著目標(biāo)完成所需要的后續(xù)處理更少。此外,由于整個構(gòu)造層的成像和生成是同時進(jìn)行的,而不是每次一個體素、逐層完成,這些機(jī)器在制作大幅打印方面比傳統(tǒng)SLA機(jī)器更快。
DLP技術(shù)測量與測試
傳統(tǒng)機(jī)器視覺系統(tǒng)使用一個接觸式坐標(biāo)測量方法來掃描一個物體,或者是使用單個攝像頭的非接觸式2D檢測和測量方法。輔助有DLP技術(shù)的3D機(jī)器視覺使用被稱為結(jié)構(gòu)光的方法,這個方法是單線掃描的一個變體。數(shù)字光圖案被投影到一個物體上,并且由一個攝像頭傳感器來成像;這個傳感器用一個已知光源角度對數(shù)據(jù)進(jìn)行三角測量,以提取3D數(shù)據(jù)。
DMD將相應(yīng)的像素列打開或者關(guān)閉,用這種方式產(chǎn)生出通常為黑色和白色條形的投射圖形。通過使用投影鏡頭,來自DMD的光被成像在被測量的物體上。由于DMD像素的尺寸可以僅為5.4μm,可以使用小型面板來產(chǎn)生圖案。
與傳統(tǒng)單線掃描和接觸式坐標(biāo)測量相比,輔助有DLP技術(shù)的結(jié)構(gòu)光方法能夠?qū)崟r生成高精度的3D數(shù)據(jù),其原因就在于它的高分辨率功能和高達(dá)32kHz的快速、可編程圖形速率。此外,DMD使系統(tǒng)設(shè)計具有很大的靈活性,可以在365nm至2500nm的范圍內(nèi)選擇很多種波長。
審核編輯:郭婷
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