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。

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，在某些3D打印设备中，能量辐射装置包括辐射源和面板。以LCD打印设备为例，通常LCD打印设备的能量辐射装置包括LED光源和LCD面板。然而由于LCD面板在每一个像素的周围有一定面积不透光的黑色掩模区域，这些黑色掩膜区域主要用于掩盖像素的控制电路，但是这些黑色掩膜区域的存在也同时影响了LCD面板的透光能力，能够透过的知识大约5％以内很小的一部分辐射能量。为此，通常在LCD打印设备中，需要令LED光源提供的大功率紫外光对LCD面板照射，并利用透过的紫外光对打印材料进行固化成型。而大功率的紫外光照射到LCD面板上后，将造成LCD面板过高的升温，极快地加速LCD面板的老化。因此，目前的LCD打印设备中，LCD面板会作为一种易耗件，大约使用2-3个月就需要进行更换，不但增加了设备使用成本，更换屏幕的操作也为使用者带来了诸多不便之处。

另外，在打印设备的使用过程中，辐射源的能量也存在着衰减，尤其是令辐射源通过最大能量辐射也必然会导致能量的衰减，引起打印材料所接收到的能量不稳定，进而造成设备使用中出现掉件，降低设备打印的成功率和成型质量。为了降低辐射源能量衰减造成的上述问题，在一些实施方式中由操作者发现异常后自行手动调整打印设备辐射源的曝光时间，然而这种实施方式对操作者提出了更高的要求，需要反复修改参数并分别测试，才能确定理想的数值。因此，如何保证做件成功率、效率的同时，尽量减少对面板的伤害，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

有鉴于此，本申请提供一种3D打印方法及打印设备。

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打印材料，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构件模型。基于3D构件模型打印得到的实物即3D构件。在此，所述3D构件模型包括但不限于基于CAD构件的3D构件模型，其举例为STL文件，控制系统对导入的STL文件进行布局及切层处理。所述3D构件模型可通过数据接口或网络接口导入到控制系统中。所导入的3D构件模型中的实体部分可以为任意形状，其中，所述实体部分即用来表征3D构件结构的部分，所述实体部分可包括牙齿状、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。在一些实施例中，所述实体部分基于其在3D构件中的功能和位置还可以进一步包括底座部分、支撑部分、轮廓部分、填充部分等。其中，所述轮廓部分通常指3D构件中构成主要形状的部分，通常位于3D构件表面；填充部分通常位于轮廓部分以内，与轮廓部分共同形成3D构件的主体部分；支撑部分通常指用以支撑主体部分以保证打印时结构稳定性的部分；底座部分通常用于将3D构件的主体部分与构件平台之间形成附着关系，以在打印时能够使3D构件附着在构件平台上并在打印完成后便于铲除，在大多情况下，支撑部分位于底座部分与主体部分之间。

在光固化3D打印设备中，打印材料通常为光固化材料。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，在控制系统控制下，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包括顶投影LCD打印设备、底投影LCD打印设备等面曝光光固化打印设备。在一些实施例中，所述顶投影也可被称为顶曝光、顶投影曝光、上投影；所述底投影也可被称为底曝光、底投影曝光、下投影。

在一个示例性的实施例中，请参阅图1，其显示为本申请中的3D打印设备在一实施例中的简易结构示意图。如图所示，所述3D打印设备包括：能量辐射装置11、容器12、构件平台13、Z轴驱动系统14、控制系统15。

其中，所述容器12用于盛放打印材料，在光固化打印设备中，所述打印材料即光固化材料。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。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。

请继续参阅图1，所述Z轴驱动系统14可在Z轴方向上移动以在打印作业中带动构件平台13上升或下降，所述Z轴驱动系统包括Z轴构件、以及用于驱动所述Z轴构件升降运动的驱动装置。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轴驱动系统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。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，在所述构件平台上累积附着图案固化层后形成对应的3D构件。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。

所述能量辐射装置用于向所述构件平台的方向投影图像，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。所述控制系统与所述能量辐射装置、Z轴驱动系统相连，用以在打印作业中控制所述能量辐射装置和Z轴驱动系统，以在所述构件平台上累积附着固化层得到相应的3D构件。

在一实施例中，以3D打印设备为LCD打印设备为例，请继续参阅图1，由于图1中的打印设备为底投影的打印设备，因此能量辐射装置11位于容器12的下方。所述能量辐射装置11包括辐射源111和面板112，其中，所述辐射源111用以提供辐射能量，其举例包括但不限于406nm的UV-LED光源、355nm的UV-LED光源、可见光等，在具体的应用中可根据打印材料的具体需求来确定，例如对于可见光固化照射成型的打印材料即可采用可见光作为辐射源，又如基于某波段紫外光照射成型的打印材料即可采用相应波段的紫外光作为辐射源。所述面板112用以提供分层图像，以便光源照射在分层图像后显示出具有亮度的图案，所述面板举例包括但不限于LCD面板。其中，所述分层图像即3D构件模型每一层的切片图形，所述切片图形是预先基于3D构件模型沿Z轴方向(即沿高度方向)进行横截划分而得到的。其中，在每相邻横截划分所形成的横截面层上形成由3D构件模型的轮廓所勾勒的切片图形，在所述横截面层足够薄的情况下，通常认定所述横截面层上横截表面和下横截表面的轮廓线是一致的。

在某些实施方式中，请参阅图2，其显示为本申请中的3D打印设备在另一实施例中的简易结构示意图，所述能量辐射装置还包括一用于调整所述辐射源输出的辐射能量的辐射源驱动装置113。所述辐射源驱动装置连接控制系统15及辐射源111，从而可受控制系统的控制而调整辐射源的输出能量。所述辐射源驱动装置举例包括但不限于LED驱动板等。

3D打印设备的控制系统将待打印切片的分层图像通过LCD面板投影到打印面，利用LCD面板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。

所述LCD打印设备可以是顶投影的打印设备，也可以是底投影的打印设备。在顶投影的打印设备中，请参阅图3，其显示为本申请中的3D打印设备在又一实施例中的简易结构示意图，如图所示，在所述能量辐射装置11位于容器12上方，能量辐射装置11向位于其下方的容器12辐射能量，即向下投影；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。在底投影的打印设备中，请继续参阅图1，所述能量辐射装置11位于所述容器12下方，能量辐射装置11向位于其上方的容器12底面辐射能量，即向上投影。

所述控制系统15为包含处理器的电子设备，所述控制系统可以为计算机设备、嵌入式设备、或集成有CPU的集成电路等。例如，所述控制系统可包括：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。所述控制系统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系统总线。所述非易失性存储器举例为固态硬盘或U盘等。所述系统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系统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，向能量辐射装置的面板传递对应的分层图像，并令辐射源辐射能量，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，请参阅图4，其显示为本申请中的3D打印方法在一实施例中的流程示意图。

如图所示，在步骤S110中，调整所述构件平台的高度以在打印基准面填充待固化的打印材料。

在此，令Z轴驱动系统控制构件平台在Z轴方向上的移动，从而在打印基准面上填充打印材料，例如当打印设备为顶曝光的打印设备时，在一实施例中将构件平台下沉至液面以下，以使构件平台的上表面与打印材料的液位表面之间作为打印基准面；又如当打印设备为底曝光的打印设备时，在一实施例中将构件平台下沉至靠近容器底部的位置，以使构件平台的下表面与容器的底部内表面之间作为打印基准面。

请继续参阅图4，在步骤S120中，令所述能量辐射装置将3D构件模型中的分层图像照射到所填充的打印材料以获得图案固化层；其中，所述能量辐射装置中辐射源的辐射能量值满足所述打印材料所需的曝光能量值，所述辐射能量值是基于辐射源的辐射强度和辐射源的辐射时间确定的，所述辐射强度不大于所述面板的接收强度阈值。

在此，为满足打印材料所需的曝光能量值，所述能量辐射装置的辐射源需要提供相应的辐射能量值，并且为了保护能量辐射装置的面板，所述辐射源的辐射强度不大于面板的接收强度阈值。

其中，所述曝光能量值即反映了打印材料固化成型所需的能量，曝光能量值通常是基于辐射强度以及辐射时间所确定的。在此，所述辐射强度即包括单位时间内的曝光能量，辐射时间即包括曝光时长。

应当理解，所述面板接收阈值即包括期望面板所接收的最大辐射能量值，其反映了为保护面板所定义的辐射到面板上的最大能量值。面板接收阈值通常可基于面板的耐受阈值得到，例如直接将面板的耐受阈值作为面板接收阈值，或者将接近面板接收阈值的某个数值作为面板接收阈值。其中，所述耐受阈值即指面板在理想使用状态下所能承受的最大辐射能量值。但是，通常情况下，即使辐射能量值超过了耐受阈值也并不代表面板无法正常使用，一般地，当面板所接收到的辐射能量值大于耐受阈值后，不会影响当下的正常使用，但是面板的温度可能会显著升高，面板的使用寿命会随能量的递增呈显著降低。

在打印作业中，辐射源提供能够满足打印材料所需曝光能量值的辐射能量值，面板用以显示各打印层对应的分层图像，从而通过能量辐射装置将3D构件模型中的分层图像照射到所填充的打印材料以获得对应于分层图像的图案固化层，而由于辐射源的辐射强度不大于面板的接收强度阈值，因此不会对面板造成过度伤害，与现有技术相比显著延长了面板的使用寿命。

在一实施例中，所述打印材料的曝光能量值可预先存储在打印设备中，例如打印设备中预先存储有一种或多种打印材料的曝光能量值，则操作人员可在打印前选择相应的打印材料，打印设备即可在打印时按照选择的打印材料所需的曝光能量值确定辐射源的辐射能量值。

在另一实施例中，打印设备也可以从外部获取打印材料所需的曝光能量值。例如，操作人员在打印前将打印材料的曝光能量值输入至打印设备中，打印设备即可基于输入的曝光能量值确定辐射源的辐射能量值。又如，在一些设备中，打印材料存储在料盒中，在打印时将料盒插入打印设备，打印设备则可自动将料盒内的打印材料补充至容器中，打印设备可读取料盒上的识别信息来获取打印材料所需的曝光能量值。

正如前述所提及的，曝光能量值通常是基于辐射强度以及辐射时间所确定的，因此在可能的实施方式中，可基于打印材料所需的曝光能量值和面板的接收强度阈值，确定辐射源的辐射强度和辐射时间。

在一个示例性的实施例中，已知面板的接收强度阈值和打印材料所需的曝光能量值。

在一些情况下，请参阅图5，其显示为本申请中的确定所述辐射源的辐射强度和辐射源的辐射时间的步骤在一实施例中的示意图。如图5所示，在获取了打印材料所需的曝光能量值后，可基于打印材料所需的曝光能量值确定打印材料所需的辐射强度、以及在该辐射强度下打印材料所需的辐射时间。当打印材料所需的辐射强度小于等于面板的接收强度阈值时，辐射源的辐射强度等于所述打印材料所需的辐射强度，辐射源的辐射时间等于该辐射强度下打印材料所需的辐射时间。当打印材料所需的辐射强度大于面板的接收强度阈值时，需要令所述辐射源的辐射强度小于等于面板的接收强度阈值，并且为了保证辐射源的辐射能量值满足打印材料所需的曝光能量值，需要相应地将原辐射时间延长，即辐射源的辐射时间大于打印材料所需的辐射强度下打印材料所需的辐射时间。

在另一些情况下，也可直接先将面板的接收强度阈值作为打印材料所需的辐射强度，或者将略小于面板的接收强度阈值作为打印材料所需的辐射强度，并基于该辐射强度以及曝光能量值确定打印材料所需要的辐射时间，再将打印材料所需要的辐射强度和辐射时间作为辐射源的辐射强度和辐射时间。

在另一个示例性的实施例中，已知打印材料所需的辐射强度和辐射时间、以及面板的接收强度阈值。则当打印材料所需的辐射强度小于等于面板的接收强度阈值时，所述辐射源的辐射强度等于所述打印材料所需的辐射强度，辐射源的辐射时间等于该辐射强度下打印材料所需的辐射时间。当打印材料所需的辐射强度大于面板的接收强度阈值时，令所述辐射源的辐射强度小于等于面板的接收强度阈值，并且为了保证辐射源的辐射能量值满足打印材料所需的曝光能量值，相应地将原辐射时间延长，即辐射源的辐射时间大于打印材料所需的辐射强度下打印材料所需的辐射时间。

在一个示例性的实施例中，为了便于基于打印材料所需的曝光能量值令辐射源输出对应的辐射能量值，可根据控制信号与辐射强度之间的对应关系，令辐射源输出能够满足所述打印材料所需曝光能量值的辐射能量值。所述控制信号与辐射强度之间的对应关系反映了以不同的控制信号作为输入量时辐射源所输出的辐射强度。

在一些实施例中，所述控制信号与辐射强度之间的对应关系可能包含在辐射源的装置出厂数据中。在另一些实施例中，所述控制信号与辐射强度之间的对应关系也可以通过构建得到。

在可能的实施方式中，可基于所述辐射源在接收不同控制信号下对应的辐射能量值，拟合出控制信号与辐射强度之间的对应关系。

在此，所述3D打印设备还可包括一功率检测装置，功率检测装置连接控制系统，用以检测辐射源的辐射强度，所述控制系统基于功率检测装置所提供的辐射源在不同控制信号下对应的辐射能量值，拟合出控制信号与辐射强度之间的对应关系，以便打印作业中，所述控制系统基于所需的辐射能量值向辐射源输出相应的控制信号。

请参阅图6，其显示为本申请中3D打印设备的简易结构在再一实施例中的结构示意图。如图所示，在本实施例中，3D打印设备为底投影的打印设备，能量辐射装置中的辐射源111和面板112均位于容器12的下方，并在打印过程中朝容器底面辐射能量。功率检测装置16位于容器上方靠近打印基准面的位置处，控制系统15连接功率检测装置16和辐射源驱动装置113。控制系统通过功率检测装置采集的信号，获取当前状态下透过面板的辐射强度，通过调整控制系统输出给辐射源驱动装置的信号，进而利用辐射源驱动装置调整辐射源输出的辐射强度，控制系统记下每次调整后功率检测装置检测到的辐射强度，多次调整信号并检测辐射强度后，通过算法对检测的辐射强度进行插补、拟合等计算，便可以获取控制系统的输出信号与辐射强度之间的曲线关系，即控制信号与辐射强度之间的对应关系。其中，所述插补、拟合等计算包括不限于例如二次插补算法、B样条曲线拟合等计算。

应当理解，虽然在本实施例中以底投影的打印设备为例，但在实际的应用中也可被应用于顶投影的打印设备中，在此不予以赘述。

在一实施例中，所述控制系统输出的控制指令可包括对辐射强度的控制信号和对辐射时间的控制信号。所述控制信号可以包括PWM信号、电压信号、电流信号或其他通讯信号。例如，在确定了辐射源的辐射强度和辐射源的辐射时间后，控制系统基于控制信号与辐射强度之间的对应关系向辐射源驱动装置输出相应的辐射强度控制信号，以令辐射源基于所确定的辐射强度进行辐射，并且，控制系统基于所确定的辐射源的辐射时间向辐射源驱动装置输出相应的辐射时间控制信号，以令辐射源在所确定的辐射时间内基于所确定的辐射强度进行辐射。

在一个示例性的实施例中，假设打印材料所需的曝光能量值为P₀，打印材料所需的辐射强度为S₀、打印材料所需的辐射时间为T₀，面板的接收强度阈值为V，辐射源所辐射的辐射能量值为P₁，辐射源的辐射强度为S₁，辐射源的辐射时间为T₁。

控制系统获取了打印材料所需的曝光能量值P₀后，为了使辐射源所辐射的辐射能量值P₁能够满足打印材料所需的曝光能量值P₀，控制系统基于打印材料所需的曝光能量值P₀和面板耐受值V确定辐射源的辐射强度S₁和辐射时间T₁，并生成对辐射源驱动装置的控制指令，该指令中包括了对辐射源辐射强度的控制信号、以及对于辐射源辐射时间的控制信号。辐射源驱动装置在收到相应的控制信号后，调整辐射源以令其在辐射时间T₁内以辐射强度S₁辐射能量，从而使辐射源的辐射能量值P₁满足所述打印材料所需的曝光能量值P₀，且辐射源的辐射强度S₁不大于面板耐受值V，即P₁≥P₀，S₁≤V。

通过控制信号与辐射强度之间的对应关系，可以基于所需要的辐射强度给辐射源相应的控制信号，无需操作者为弥补能量衰减而自行调整打印设备辐射源的曝光时间。

在一个示例性的实施例中，由于辐射源在工作过程中可能存在着能量衰减，因此为了保证能量辐射装置能够稳定地输出预期的能量，可定期重新构建控制信号与辐射强度之间的对应关系。例如，在使用了预设次数后重新构建，所述预设次数举例包括但不限于打印设备被使用了50次、60次等；又如，也可在使用了预设工作时间后重新构建，所述预设工作时间包括但不限于打印设备的累计使用时间超过400小时、500小时等；再如，也可在打印设备每隔预设时间后重新构建，例如每隔90天、100天、2个月、3个月等。应当理解，上述的构建频率仅为举例而非限制，在实际的应用中可根据具体需求而配置。

当辐射源随着使用时间的增加，其输出的辐射能量出现明显衰减时，通过使用功率检测装置，再次完成对辐射源的能量校正，重新获取控制信号与辐射强度之间的对应关系，从而确保设备在打印过程中，能够稳定地输出需要的辐射能量，确保设备打印的成功率。

在另一个示例性的实施例中，功率检测装置位于能量辐射装置的幅面范围内。在可能的实施方式中，功率检测装置还可在打印作业中检测辐射源的辐射强度，从而将检测到的辐射强度与预期的辐射强度进行比较。如果实际检测到的辐射强度与预期的辐射强度不一致，则可能存在问题，例如辐射源可能产生能量衰减，需要重新构建控制信号与辐射强度之间的对应关系。由此功率检测装置与控制系统之间可形成反馈控制的关系，从而使能量辐射装置辐射的能量处于稳定。

在另一个示例性的实施例中，打印设备可以包括多种工作状态，例如打印作业状态、检测作业状态、标定作业状态、过滤作业状态等。通常，所述打印作业状态包括打印设备执行打印任务时的工作状态，所述检测工作状态包括利用3D打印设备内部或外部的装置对打印设备进行检测的工作状态，所述标定作业状态包括能量辐射装置的幅面标定等工作状态，所述过滤作业状态包括对容器内的打印材料进行过滤的工作状态。

为了更精确地检测辐射源辐射到打印基准面的辐射强度，功率检测装置在检测辐射源的辐射强度时可位于容器内的打印基准面处。而为了避免功率检测装置检测辐射源的辐射强度时对打印造成的影响，功率检测装置的检测过程可与打印过程分开，即功率检测装置在打印设备的检测作业中位于所述容器内的打印基准面处，而在打印作业中位于其他位置以避免对打印的影响，例如可通过可拆卸装置拆除，或者移动到其他方位等。

在还有一些实施例中，所述控制系统还可构建控制指令与辐射能量之间的对应关系，即通过不同指令下，辐射源输出的辐射能量变化构建控制指令与辐射能量之间的对应关系，其中各不同的指令中同时包含有对辐射时间和辐射强度的控制信号，辐射源输出的辐射能量可通过功率检测装置检测到的辐射强度与辐射源的辐射时间来计算得出。多次调整指令并计算对应的辐射能量后，通过算法对检测的辐射能量进行插补、拟合等计算，便可以获取控制系统的输出指令与辐射能量之间的曲线关系，即控制指令与辐射能量之间的对应关系。其中，所述插补、拟合等计算包括不限于例如二次插补算法、B样条曲线拟合等计算。由此当控制系统获取了打印材料所需的曝光能量值后，可通过控制指令与辐射能量之间的对应关系令辐射源输出对应的辐射能量，如果辐射源输出的辐射强度大于面板的接收强度阈值，则可降低辐射源输出的辐射强度并延长辐射时间，从而实现能够满足打印材料所需的曝光能量值的同时，辐射源的辐射强度不大于所述面板的接收强度阈值。

在一个示例性的实施例中，3D构件中不同的实体部分对辐射能量的要求不同，例如底座部分比其他部分需要更多的辐射能量，因此可根据待打印的分层图像对应于3D构件中的实体部分类型，调整辐射源的辐射能量值。如果该实体部分类型对辐射能量的要求相对其他实体部分类型更高，则可适当调高辐射源的辐射强度和/或延长辐射时间；如果该实体部分类型对辐射能量的要求相对其他实体部分类型更低，则可适当调低辐射源的辐射强度和/或减少辐射时间。

请继续参阅图4，在步骤S130中，重复S110和S120的步骤以在所述构件平台上累积图案固化层以形成对应的3D构件。

在此，在每一打印层中，均分别调整构件平台的高度以在打印基准面填充待固化的打印材料，并依据S120中各实施例所述的方式打印各层，从而得到各图案固化层，各图案固化层之间层层附着、累积，最后形成了3D构件。

在一个示例性的实施例中，本申请中控制能量辐射装置的控制模块还可独立于3D打印设备的控制系统。基于这样的理解，本申请还提供一种控制装置及其控制方法，所述控制装置用于控制3D打印设备中的能量辐射装置。所述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，请参阅图8，其显示为本申请中的控制装置在一实施例中的模块结构示意图。如图所示，所述控制装置20包括：接口模块201和处理模块202。所述接口模块201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201可包括USB接口、HDMI接口和RS232接口等。所述接口模块连接所述能量辐射装置，从而可基于处理模块的处理结果向所述能量辐射装置发送相应的控制信号，以令所述能量辐射装置将3D构件模型中的分层图像照射到所填充的打印材料以获得图案固化层。所述处理模块202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202还包括内存、寄存器等用于临时存储数据的存储器。

在一个示例性的实施例中，请参阅图7，其显示为本申请中的控制方法在一实施例中的示意图，如图所示，在步骤S210中，获取打印材料所需的曝光能量值；在步骤S220中，令所述能量辐射装置将3D构件模型中的分层图像照射到所填充的打印材料以获得图案固化层；其中，所述能量辐射装置中辐射源的辐射能量值满足所述打印材料所需的曝光能量值，所述辐射能量值是基于辐射源的辐射强度和辐射源的辐射时间确定的，所述辐射强度不大于所述面板的接收强度阈值。

在某些实施方式中，控制装置可通过接口模块与外部装置连接从而获取打印材料所需的曝光能量值。例如，控制装置可与3D打印设备的控制系统连接，从而获取打印设备所使用的打印材料所需的曝光能量值。在其他实施方式中，所述控制装置也可包括一输入模块，以便操作人员输入打印材料所需的曝光能量值。

所述处理模块用于确定所述能量辐射装置中辐射源的辐射能量值，以令所述辐射源的辐射能量值满足所述打印材料所需的曝光能量值；其中，所述辐射能量值是基于辐射源的辐射强度和辐射源的辐射时间确定的，所述辐射强度不大于所述面板的接收强度阈值。

在此，为满足打印材料所需的曝光能量值，所述能量辐射装置的辐射源需要提供相应的辐射能量值，并且为了保护能量辐射装置的面板，所述辐射源的辐射强度不大于面板的接收强度阈值。

其中，所述曝光能量值即反映了打印材料固化成型所需的能量，曝光能量值通常是基于辐射强度以及辐射时间所确定的。在此，所述辐射强度即包括单位时间内的曝光能量，辐射时间即包括曝光时长。

应当理解，所述面板接收阈值即包括期望面板所接收的最大辐射能量值，其反映了为保护面板所定义的辐射到面板上的最大能量值。面板接收阈值通常可基于面板的耐受阈值得到，例如直接将面板的耐受阈值作为面板接收阈值，或者将接近面板接收阈值的某个数值作为面板接收阈值。其中，所述耐受阈值即指面板在理想使用状态下所能承受的最大辐射能量值。但是，通常情况下，即使辐射能量值超过了耐受阈值也并不代表面板无法正常使用，一般地，当面板所接收到的辐射能量值大于耐受阈值后，不会影响当下的正常使用，但是面板的温度可能会显著升高，面板的使用寿命会随能量的递增呈显著降低。

在打印作业中，辐射源提供能够满足打印材料所需曝光能量值的辐射能量值，面板用以显示各打印层对应的分层图像，从而通过能量辐射装置将3D构件模型中的分层图像照射到所填充的打印材料以获得对应于分层图像的图案固化层，而由于辐射源的辐射强度不大于面板的接收强度阈值，因此不会对面板造成过度伤害，与现有技术相比显著延长了面板的使用寿命。

在一个示例性的实施例中，已知面板的接收强度阈值和打印材料所需的曝光能量值。

在一些情况下，在获取了打印材料所需的曝光能量值后，处理模块可基于打印材料所需的曝光能量值确定打印材料所需的辐射强度、以及在该辐射强度下打印材料所需的辐射时间。当打印材料所需的辐射强度小于等于面板的接收强度阈值时，辐射源的辐射强度等于所述打印材料所需的辐射强度，辐射源的辐射时间等于该辐射强度下打印材料所需的辐射时间。当打印材料所需的辐射强度大于面板的接收强度阈值时，需要令所述辐射源的辐射强度小于等于面板的接收强度阈值，并且为了保证辐射源的辐射能量值满足打印材料所需的曝光能量值，需要相应地将原辐射时间延长，即辐射源的辐射时间大于打印材料所需的辐射强度下打印材料所需的辐射时间。

在另一些情况下，处理模块也可直接先将面板的接收强度阈值作为打印材料所需的辐射强度，或者将略小于面板的接收强度阈值作为打印材料所需的辐射强度，并基于该辐射强度以及曝光能量值确定打印材料所需要的辐射时间，再将打印材料所需要的辐射强度和辐射时间作为辐射源的辐射强度和辐射时间。

在另一个示例性的实施例中，已知打印材料所需的辐射强度和辐射时间、以及面板的接收强度阈值。则当打印材料所需的辐射强度小于等于面板的接收强度阈值时，所述辐射源的辐射强度等于所述打印材料所需的辐射强度，辐射源的辐射时间等于该辐射强度下打印材料所需的辐射时间。当打印材料所需的辐射强度大于面板的接收强度阈值时，令所述辐射源的辐射强度小于等于面板的接收强度阈值，并且为了保证辐射源的辐射能量值满足打印材料所需的曝光能量值，相应地将原辐射时间延长，即辐射源的辐射时间大于打印材料所需的辐射强度下打印材料所需的辐射时间。

在一个示例性的实施例中，为了便于基于打印材料所需的曝光能量值令辐射源输出对应的辐射能量值，处理模块可根据控制信号与辐射强度之间的对应关系，令辐射源输出能够满足所述打印材料所需曝光能量值的辐射能量值。所述控制信号与辐射强度之间的对应关系反映了以不同的控制信号作为输入量时辐射源所输出的辐射强度。

在一些实施例中，所述控制信号与辐射强度之间的对应关系可能包含在辐射源的装置出厂数据中。在另一些实施例中，所述控制信号与辐射强度之间的对应关系也可以通过构建得到。

在可能的实施方式中，可基于所述辐射源在接收不同控制信号下对应的辐射能量值，拟合出控制信号与辐射强度之间的对应关系。

在此，请参阅图9，其显示为本申请中的控制装置在另一实施例中的模块结构示意图。所述接口模块201连接一功率检测装置30，功率检测装置30用以检测辐射源的辐射强度，所述处理模块202基于功率检测装置30所提供的辐射源在不同控制信号下对应的辐射能量值，拟合出控制信号与辐射强度之间的对应关系，以便打印作业中，所述控制装置基于所需的辐射能量值向辐射源输出相应的控制信号。

在一些实施方式中，控制装置还可包括存储模块203，存储模块203与接口模块201连接，所述控制信号与辐射强度之间的对应关系可被保存在存储模块203中，以便在处理模块的处理过程中被调用。

在一实施例中，3D打印设备为底投影的打印设备，能量辐射装置中的辐射源和面板均位于容器的下方，并在打印过程中朝容器底面辐射能量。功率检测装置位于容器上方靠近打印基准面的位置处，控制装置连接功率检测装置和辐射源驱动装置。控制装置通过功率检测装置采集的信号，获取当前状态下透过面板的辐射强度，通过调整控制装置输出给辐射源驱动装置的信号，进而利用辐射源驱动装置调整辐射源输出的辐射强度，控制装置记下每次调整后功率检测装置检测到的辐射强度，多次调整信号并检测辐射强度后，通过算法对检测的辐射强度进行插补、拟合等计算，便可以获取控制装置的输出信号与辐射强度之间的曲线关系，即控制信号与辐射强度之间的对应关系。其中，所述插补、拟合等计算包括不限于例如二次插补算法、B样条曲线拟合等计算。

应当理解，虽然在本实施例中以底投影的打印设备为例，但在实际的应用中也可被应用于顶投影的打印设备中，在此不予以赘述。

在一实施例中，所述控制装置输出的控制指令可包括对辐射强度的控制信号和对辐射时间的控制信号。所述控制信号可以包括PWM信号、电压信号、电流信号或其他通讯信号。例如，在确定了辐射源的辐射强度和辐射源的辐射时间后，控制装置基于控制信号与辐射强度之间的对应关系向辐射源驱动装置输出相应的辐射强度控制信号，以令辐射源基于所确定的辐射强度进行辐射，并且，控制装置基于所确定的辐射源的辐射时间向辐射源驱动装置输出相应的辐射时间控制信号，以令辐射源在所确定的辐射时间内基于所确定的辐射强度进行辐射。

在一个示例性的实施例中，假设打印材料所需的曝光能量值为P₀，打印材料所需的辐射强度为S₀、打印材料所需的辐射时间为T₀，面板的接收强度阈值为V，辐射源所辐射的辐射能量值为P₁，辐射源的辐射强度为S₁，辐射源的辐射时间为T₁。

控制装置获取了打印材料所需的曝光能量值P₀后，为了使辐射源所辐射的辐射能量值P₁能够满足打印材料所需的曝光能量值P₀，控制装置基于打印材料所需的曝光能量值P₀和面板耐受值V确定辐射源的辐射强度S₁和辐射时间T₁，并生成对辐射源驱动装置的控制指令，该指令中包括了对辐射源辐射强度的控制信号、以及对于辐射源辐射时间的控制信号。辐射源驱动装置在收到相应的控制信号后，调整辐射源以令其在辐射时间T₁内以辐射强度S₁辐射能量，从而使辐射源的辐射能量值P₁满足所述打印材料所需的曝光能量值P₀，且辐射源的辐射强度S₁不大于面板耐受值V，即P₁≥P₀，S₁≤V。

在一个示例性的实施例中，由于辐射源在工作过程中可能存在着能量衰减，因此为了保证能量辐射装置能够稳定地输出预期的能量，可定期重新构建控制信号与辐射强度之间的对应关系。例如，在使用了预设次数后重新构建，所述预设次数举例包括但不限于打印设备被使用了50次、60次等；又如，也可在使用了预设工作时间后重新构建，所述预设工作时间包括但不限于打印设备的累计使用时间超过400小时、500小时等；再如，也可在打印设备每隔预设时间后重新构建，例如每隔90天、100天、2个月、3个月等。应当理解，上述的构建频率仅为举例而非限制，在实际的应用中可根据具体需求而配置。

当辐射源随着使用时间的增加，其输出的辐射能量出现明显衰减时，通过使用功率检测装置，再次完成对辐射源的能量校正，重新获取控制信号与辐射强度之间的对应关系，从而确保设备在打印过程中，能够稳定地输出需要的辐射能量，确保设备打印的成功率。

在另一个示例性的实施例中，功率检测装置位于能量辐射装置的幅面范围内。在可能的实施方式中，功率检测装置还可在打印作业中检测辐射源的辐射强度，从而将检测到的辐射强度与预期的辐射强度进行比较。如果实际检测到的辐射强度与预期的辐射强度不一致，则可能存在问题，例如辐射源可能产生能量衰减，需要重新构建控制信号与辐射强度之间的对应关系。由此功率检测装置与控制装置之间可形成反馈控制的关系，从而使能量辐射装置辐射的能量处于稳定。

在另一个示例性的实施例中，打印设备可以包括多种工作状态，例如打印作业状态、检测作业状态、标定作业状态、过滤作业状态等。通常，所述打印作业状态包括打印设备执行打印任务时的工作状态，所述检测工作状态包括利用3D打印设备内部或外部的装置对打印设备进行检测的工作状态，所述标定作业状态包括能量辐射装置的幅面标定等工作状态，所述过滤作业状态包括对容器内的打印材料进行过滤的工作状态。

为了更精确地检测辐射源辐射到打印基准面的辐射强度，功率检测装置在检测辐射源的辐射强度时可位于容器内的打印基准面处。而为了避免功率检测装置检测辐射源的辐射强度时对打印造成的影响，功率检测装置的检测过程可与打印过程分开，即功率检测装置在打印设备的检测作业中位于所述容器内的打印基准面处，而在打印作业中位于其他位置以避免对打印的影响，例如可通过可拆卸装置拆除，或者移动到其他方位等。

在还有一些实施例中，所述控制装置还可构建控制指令与辐射能量之间的对应关系，即通过不同指令下，辐射源输出的辐射能量变化构建控制指令与辐射能量之间的对应关系，其中各不同的指令中同时包含有对辐射时间和辐射强度的控制信号，辐射源输出的辐射能量可通过功率检测装置检测到的辐射强度与辐射源的辐射时间来计算得出。多次调整指令并计算对应的辐射能量后，通过算法对检测的辐射能量进行插补、拟合等计算，便可以获取控制装置的输出指令与辐射能量之间的曲线关系，即控制指令与辐射能量之间的对应关系。其中，所述插补、拟合等计算包括不限于例如二次插补算法、B样条曲线拟合等计算。由此当控制装置获取了打印材料所需的曝光能量值后，可通过控制指令与辐射能量之间的对应关系令辐射源输出对应的辐射能量，如果辐射源输出的辐射强度大于面板的接收强度阈值，则可降低辐射源输出的辐射强度并延长辐射时间，从而实现能够满足打印材料所需的曝光能量值的同时，辐射源的辐射强度不大于所述面板的接收强度阈值。

在一个示例性的实施例中，3D构件中不同的实体部分对辐射能量的要求不同，例如底座部分比其他部分需要更多的辐射能量，因此可根据待打印的分层图像对应于3D构件中的实体部分类型，调整辐射源的辐射能量值。如果该实体部分类型对辐射能量的要求相对其他实体部分类型更高，则可适当调高辐射源的辐射强度和/或延长辐射时间；如果该实体部分类型对辐射能量的要求相对其他实体部分类型更低，则可适当调低辐射源的辐射强度和/或减少辐射时间。

在一个或多个示例性方面，本申请所述方法的计算机程序所描述的功能可以用硬件、软件、固件或其任意组合的方式来实现。当用软件实现时，可以将这些功能作为一个或多个指令或代码存储或传送到计算机可读介质上。本申请所公开的方法或算法的步骤可以用处理器可执行软件模块来体现，其中处理器可执行软件模块可以位于有形、非临时性计算机可读写存储介质上。有形、非临时性计算机可读写存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。

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系统、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系统来实现，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。