<二>DLP光固化进阶之，聊一聊光源

今天，我们来聊一聊光源。

1. 能用的光源

这里先列举我们能用的一些DLP光源:
优派，宏基，明基，丽讯，奥图码。上图:

奥图码

丽讯

这里要单独为奥图码和丽讯做下说明。这两家有这一定的联系，或者说，奥图码就是从丽讯分家出来的。上面列举的这两款，或者说这两个系列的全系投影仪，都有一个特点，那就是焦距可调范围都是在1.1倍左右。焦距1.1左右有一个麻烦的事情，就是需要自己把投影仪拆了，在镜头上加上一个垫片。这里放两张当初拆机的图片。

镜头

内部

熟悉B9的筒子们，应该都见过他们关于修改投影焦距的一份文档说明。如果你没有，可以加我们的群，下载相关的资料。

B9投影改装文档

B9用的就是丽讯的投影仪。另外，使用B9套件来做改进有一个非常困难的地方，那就是B9的上位机中，对曝光时间的动态计算是要动态获取投影仪的一些参数的，换了丽讯以外的投影，基本上B9的固件就算是废了。这也是很多DIY爱好者不能很快使用B9的一个因素。

这里扯远了，我们继续介绍可以用的投影。放图:

宏基投影仪

明基投影仪

优派投影仪

好了，上述的投影仪都是大家DIY过程中，静挑细选出来的，后面介绍的三款，变焦倍数都是1.3倍，所以，不论你需要打印多大面积的尺寸，用这个都不需要去修改投影仪的镜头。

2. 光源的问题

在说清楚光源存在哪些问题之前，我需要先介绍一下DLP光固化的基本原理(下照式)。

成型原理

上图中，我们很容易发现，投影透出来的光是倒锥形状的，这样，很容易就存在一个，离镜头越近，光能量越高的情况，越往边界，光强会有一定的递减效应。
另外一个是像素点光强不均匀现象。这个光均匀现象，在打印大尺寸模型时，犹未明显，局部地方打出来的模型会变形非常厉害。怎么样能看出投影仪的光是不是均匀的呢？比较简单的办法是，打开你的投影仪，将投影仪的亮度调到最低，然后让投影仪投出全白的光，并将投出的整个光落在一张A4白纸上面。你从A4纸的另一面，就能观察到投影仪投出的光，有的地方会明显偏暗，有的地方会明显偏亮。

还有一个是光的梯形校准，是一件非常困难的事情。量取光斑的长度和直径，都只能通过肉眼去做前期的矫正，这是很难达到一个理想效果的。

最后一个是，光的叠加校应，比如一个50mmx50mm大小的光斑，靠近中心的地方，相邻的光像素点之间的光是会叠加的，但是到了边缘地区的光像素，可叠加的光像素点就少了很多，这也是一个问题。

上面说的有点乱，这里归纳一下存在的几个问题:

• 倒锥形的光，料盘边缘的光更弱
• 光学仪器的物理误差，导致光强分布不均匀
• 光源难以同成型槽底面平行，已发生梯形形变，且很难量取数据，矫正投影细微的偏差
• 光区域的边缘位置，光强相对于中间位置更弱

上述的三个问题我们有什么解决方案呢？ 都是通过软件来进行的。

3.解决光源的问题

上述的问题，我们还可以进行精简，定位成更具有归纳性的问题:

• 光均匀
• 梯形形变
• 边缘效应

1 解决光均匀问题

这三个问题中，最难和最麻烦的是光均匀的问题。解决光均匀可以从两个放面来入手，树脂和软件。 树脂的光敏参数，调教到正好是这个区域内的光能够固化的程度。另一个是通过软件来调节。为什么能通过软件来调节呢？先如下成型的细节分析。

成型细节

上图中[参考文献1]，灰色的地方表示一个光束的形状，浅蓝色的地方，表示实际成型的形状。最左侧是理想的成型情况，中间的是实际的成型情况，最右是能量不足的情况。可以看到，在实际的固化过程中，得到的成型会更理想的有一定偏差。要控制成型，就需要控制实际的光束。经过测试，我们发现通过控制投影仪透射出来的白光的灰度，可以很好的控制光束。如下所示:

灰度值与光强关系

上图中，左侧是光分布的图，右侧是不同的灰度值，对应的光强度值。我们可以看到左侧当灰度值等于150时，整个光斑的亮度均匀了很多。

基于上述的情况，我们利用BingoControl做了一件事，就是分区域来调节一张图的光强。这个光强值我们怎么知道该是多少呢？ 我们通过打印模型来进行量取。
我们将一个曝光图分成了12个区域(理论上可以分更多区域的):

12个分区

打印如上所示的一个模型。我们知道，如果光强分布不均匀，每个立方体的壁厚都会有较大的差距。根据这个差距，我们来减小或增大某个区域的灰度值，以达到光强均匀分布的效果。通过验证，这个方法可以极大的改善光均匀的问题.为了比较，我们打印了一个壁厚为0.3mm的模型，在没有进行光均匀处理的情况下，效果如下:

未矫正模型

可以看到，上面的模型中，左上角是严重没有打出来，另外，各个边缘的边也都明显的薄，或者说基本未成型。而处在中间位置的方块，都正常成型。
为此，我们将四周的光强灰度调的比中间的大，其中左上角的灰度值为最大，之后再次进行打印测试，得到如下效果:

光均匀矫正

可以看到厚薄明显均匀。

2 梯形形变

梯形形变在我们的上一个帖子中，做了相关的介绍，但是没有做具体的实际使用分享，这里再次分享一次。

产生梯形形变的原因大家都比较清楚，就是投影仪与料槽的底部，很难成平行状态。就算成平行状态，投影自身的安装过程中，肯定会存在一定的误差。但是我们为什么不使用投影仪自带的梯形矫正工具呢？自身的矫正工具，可调范围太大，而且，只能是按照规则的梯形形变来调节，非常不好进行量化，调多调少，都没有一个标准。

我们通过BingoControl，对每层投射出来的光进行矫正。这个矫正的参数，要通过一打印一个矫正模型来获取，如下图:

矫正模型

通过打印上述模型，我们可以知道我们的光源发生了多大的偏差。

梯形校正

通过BingoControl，使用者只需要将对应的边长量取出来，填入到指定的参数栏中即可。用这种方法矫正出来的模型，误差可以达到像素级别的。

3 边缘效应

边缘效应是最好解决的，应该。由于边缘的光强，会明显弱于中间的光强，我们只需要对边缘的光，进行补偿凝固即可，边缘处加长曝光时间，即可达到要求。

普通曝光

补偿曝光

4 关于BingoControl

BingoControl是我们团队自主开发的一款业面向DLP光固化设备的控制软件。通过近两年的不断完善，功能和稳定性都得到了非常大的提升。不论你是DIY爱好者，或者是光固化相关的开发人员，都可以向我们申请试用版的BingoControl。