[發(fā)明專利]用于面曝光快速成形系統(tǒng)的曝光能量均勻化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310116990.0
• 申請日: 2013-04-07
• 公開（公告）號: CN103235488A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胥光申
• 申請（專利權(quán)）人: 西安工程大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于制造方法技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于面曝光快速成形系統(tǒng)的曝光能量均勻化方法。

背景技術(shù)

快速成型技術(shù)是一種先進的制造技術(shù)，它采用材料累加成型的原理，根據(jù)零件的三維CAD模型，可直接制作出三維實體零件，是一種極富生命力的新技術(shù)。

面曝光快速成形技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種新型快速成形技術(shù)，其原理是：零件的三維模型經(jīng)切層后，切層數(shù)據(jù)存儲為能生成零件截面形狀的視圖文件，由該文件驅(qū)動視圖發(fā)生器，在樹脂表面形成相應的視圖，再以該視圖作為掩模，實現(xiàn)對樹脂的選擇性固化。其優(yōu)點是：整層曝光時間短、成型速度快、成型效率高、可使用非激光光源及系統(tǒng)造價低。已授權(quán)的國家發(fā)明專利，其專利號為ZL200810150338.X，發(fā)明名稱為“基于反射型液晶光閥的光固化快速成型裝置及成型方法”公開了一種典型的面曝光快速成形技術(shù)。

用于微小零件制作的面曝光快速成形系統(tǒng)對制作精度有很高的要求。面曝光快速成形系統(tǒng)的視圖掩模平面內(nèi)光能分布直接影響了樹脂在固化平面內(nèi)的固化深度的分布。由于光學系統(tǒng)的原因，使得實際的視圖掩模平面內(nèi)光能分布不均勻，將導致樹脂在固化平面內(nèi)的固化深度的不均勻，不但會影響制件微細特征的尺寸精度，還會使樹脂在固化平面內(nèi)產(chǎn)生明顯的變形，最終使制件的精度喪失，無法滿足準確制作零件原型的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于面曝光快速成形系統(tǒng)的曝光能量均勻化方法，實現(xiàn)了視圖掩模平面內(nèi)光能分布均勻化，提高了面曝光快速成形系統(tǒng)的制作精度。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，用于面曝光快速成形系統(tǒng)的曝光能量均勻化方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1、確定視圖掩模平面內(nèi)不同位置處，產(chǎn)生掩模圖形的圖片相應位置處灰度取不同值時的光輻照度分布；

步驟2、確定輻照度均勻化的目標值，根據(jù)輻照度均勻化的目標值，建立掩模圖形中測量點位置與產(chǎn)生掩模圖形的實驗圖片中相應點處灰度之間關(guān)系的數(shù)學模型；

步驟3、視圖掩模平面內(nèi)光能均勻化的實現(xiàn)。

本發(fā)明的特點還在于，

步驟1具體按照以下步驟實施：

步驟1.1、在計算機上用圖形處理的方法得到產(chǎn)生掩模圖形的圖片的灰度值；

步驟1.2、將經(jīng)步驟1.1獲取的產(chǎn)生掩模圖形的圖片的灰度值在155～255范圍內(nèi)等間隔劃分，灰度的間隔為10；

步驟1.3、經(jīng)步驟1.2處理后，確定視圖發(fā)生器生成的掩模圖形中測試點位置：

視圖發(fā)生器生成的掩模圖形中點的位置坐標以象素為單位表示，首先在測試點為（115，115）、（906，115）、（115，655）、（906，655）處分別做標記，再在這些測試點之間，按照像素值在x方向的坐標間隔為113，y方向坐標間隔為108設(shè)置測試點，總共確定48個測試點；

步驟1.4、經(jīng)步驟1.3后，對應一張灰度確定的圖片，用紫外光輻照計在掩模圖形內(nèi)對各個測試點處依次測量紫外光輻照度數(shù)據(jù)。

步驟2具體按照以下步驟實施：

步驟2.1、確定輻照度均勻化的目標值，該輻照度均勻化的目標值設(shè)定為2.0μW/cm²；

步驟2.2、利用樣條插值法計算灰度分布：

利用三次樣條插值方法、輻照度均勻化的目標值及步驟1得到的測量紫外光輻照度數(shù)據(jù)進行計算，計算出輻照度為輻照度均勻化的目標值2.0μW/cm²時視圖平面內(nèi)各個位置對應的灰度值；

步驟2.3、建立掩模圖形中測量點位置與產(chǎn)生掩模圖形的圖片中相應點處灰度之間關(guān)系的數(shù)學模型。

步驟2.3中建立的數(shù)學模型具體按照以下方法實施：

采用TableCurve3D擬合軟件，對經(jīng)步驟2.2獲取的紫外光輻照度值為2.0μW/cm2時各區(qū)域灰度值進行處理，即構(gòu)建出掩模圖形中測量點位置與產(chǎn)生掩模圖形的圖片中相應點處灰度之間關(guān)系的數(shù)學模型；

該數(shù)學模型具體如下：

gray=288.6473851+0.118520841x-0.51052905y-0.0002805x²

+0.000871941y²+0.000104805xy+2.01002×10^-7x³?????????（1）