【中國(guó)智能制造網(wǎng) 技術(shù)前沿】軟件巨頭Autodesk使用灰度鋸齒功能令數(shù)字光處理（DLP）3D打印實(shí)現(xiàn)亞像素級(jí)分辨率。目前，Autodesk的研究人員已經(jīng)通過(guò)該公司的DLP3d打印機(jī)Ember驗(yàn)證了這種方法。　　相信對(duì)于所有的3D打印人士來(lái)說(shuō)，提高3D打印的精度都是大的愿望之一。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，目前已經(jīng)出現(xiàn)了許多種方法，而近日軟件巨頭Autodesk又公開(kāi)了一種新的方法，可令數(shù)字光處理（DLP）3D打印實(shí)現(xiàn)亞像素級(jí)分辨率。這種方法說(shuō)來(lái)簡(jiǎn)單，就是使用灰度鋸齒功能令打印件的邊緣變得平滑。目前，Autodesk的研究人員已經(jīng)通過(guò)該公司的DLP3d打印機(jī)Ember驗(yàn)證了這種方法。
　　
　　那么，這種方法究竟是怎樣提高分辨率的呢？要想完全理解它，就要首先了解DLP打印機(jī)的工作原理：在進(jìn)行DLP3D打印時(shí)，可打印區(qū)域會(huì)被劃分為一個(gè)個(gè)的“體素”，也就是組成3D打印件的單元，而打印機(jī)會(huì)通過(guò)識(shí)別與這些體素對(duì)應(yīng)的像素的灰度來(lái)決定是否打印。如果像素被標(biāo)記為“白”，投影儀就會(huì)固化該像素位置的樹(shù)脂，從而完成打印；反之，如果像素被標(biāo)記為“黑”，投影儀就不會(huì)固化該像素位置的樹(shù)脂。
　　
　　不過(guò)對(duì)此，Autodesk的研究人員卻想到了一個(gè)有趣的問(wèn)題：如果像素是非黑也非白的“灰色”，投影儀會(huì)怎么做？它難道會(huì)只打印一半嗎？如果是，半像素的邊界又是什么呢？
　　
　　為回答這個(gè)問(wèn)題，Ember開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的成員Richard Greene做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)—他打印了一排固體體素，而它們之后緊跟著一排亮度從明到暗的像素。隨后Greene發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)有趣的現(xiàn)象：是當(dāng)像素的灰度達(dá)到某種程度后，它就完全不會(huì)被打印；第二是灰度如果到達(dá)某個(gè)值，之前的打印層上就會(huì)出現(xiàn)半球狀的塊狀物。像素越亮，這種塊狀物就越高，而體素也會(huì)隨之越來(lái)越寬并少許變高。這就意味著，可以通過(guò)改變單個(gè)像素的灰度來(lái)控制體素的大小，而體素的大小從某種程度上來(lái)說(shuō)可以等同于打印件的精度。
　　
　　也就是說(shuō)，原先只有黑白兩色時(shí)，打印件相鄰的體素間的變化過(guò)于明顯，但如果加入了處于中間位置的灰色，這種變化就會(huì)被弱化，也可以說(shuō)是會(huì)有一個(gè)明顯的過(guò)渡。又因?yàn)檫@一切都是在微米尺度下發(fā)生的，所以無(wú)論是以肉眼來(lái)看，還是通過(guò)觸摸去感知，我們都會(huì)感覺(jué)打印件“更加光滑了”。
　　
　　于是隨后，通過(guò)利用圖像的灰度值，Greene成功將虛擬的3D立方體“放置”在了打印區(qū)域的任何位置（甚至可放在像素之間），從而了實(shí)現(xiàn)更高精度，而這一妙招甚至可以用于創(chuàng)建且垂直的坡度。事實(shí)上，Greene已經(jīng)成功通過(guò)它創(chuàng)建了一個(gè)垂直立柱的3D模型。它與基底呈90度角，其中包含有固體的白色體素。隨后，通過(guò)將“一個(gè)像素寬”的32灰度值漸變添加到這個(gè)立柱的邊緣上，Greene成功創(chuàng)建出了高精度的坡道，其每一層都大約比下一層薄了1.5個(gè)微米，終在邊緣上形成了一個(gè)3.6度的斜度，而所有這些都是在一個(gè)50微米寬的像素內(nèi)實(shí)現(xiàn)的。
　　
　　怎樣？這種方法相當(dāng)有趣對(duì)吧？而且好消息是，它適用于所有的DLP 3D打印機(jī)。所以如果感興趣，你大可以自己嘗試看看。
　　
　　另外值得一提的是，Autodesk目前還正在研究將噪音和紋理添加到圖像切片中的方法，這有可能消除3D打印件的層線和其它“雜質(zhì)”，令其看上去更像注塑件。