恭喜绿钥生物科技(广州)有限公司谢茂彬获国家专利权
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龙图腾网恭喜绿钥生物科技(广州)有限公司申请的专利一种体积生物打印控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117207529B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-06发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311275254.X,技术领域涉及:B29C64/386;该发明授权一种体积生物打印控制方法是由谢茂彬;景浩淼设计研发完成,并于2023-09-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种体积生物打印控制方法在说明书摘要公布了:本发明提出一种体积生物打印控制方法,包括:将三维模型沿Z轴进行等距横向切片,得到M张横向切片;对每一张横向切片进行360度的拉登变换,使每一张横向切片得到W行投影数据;对每一行投影数据进行滤波操作,并将M张横向切片的同一角度的滤波后的投影数据按照Z轴的方向依次堆叠构成同一角度的一张投影切片,从而获得三维模型的侧面360度的不同角度下的投影切片;将获得的投影切片按照角度顺序依次投影到装有光固化生物墨水的打印瓶中,同时匀速旋转打印瓶使得投影的投影切片的角度与打印瓶的角度对应以执行对三维模型的体积打印;其中,打印瓶中的所有横向切面的生物墨水同时光固化为对应的三维物体横向切片。
本发明授权一种体积生物打印控制方法在权利要求书中公布了:1.一种体积生物打印控制方法,其特征在于,所述方法包括步骤:S1、将三维模型沿Z轴进行等距横向切片,得到M张横向切片;其中,得到的每一张横向切片为横向切片二值图,M≥1;S2、对每一张所述横向切片进行360度的拉登变换,使每一张横向切片得到W行投影数据;其中,每一行投影数据为每一张所述横向切片的一个角度的拉登变换的投影数据,由同一张横向切片进行拉登变换得到的W行投影数据中,第w行投影数据为所述横向切片的(w-1)*θ角度的拉登变换的投影数据,w=1,2……W,0°θ≤1°,W*θ=360°;S3、对每一行投影数据进行滤波操作,并将M张所述横向切片的同一角度的滤波后的投影数据按照Z轴的方向依次堆叠构成同一角度的一张投影切片,从而获得所述三维模型的侧面360度的不同角度下的投影切片;S4、将获得的所述投影切片按照角度顺序依次投影到装有光固化生物墨水的打印瓶中,同时匀速旋转打印瓶使得投影的投影切片的角度与打印瓶的角度对应以执行对所述三维模型的体积打印;其中,所述打印瓶中的所有横向切面的生物墨水同时光固化为对应的三维物体横向切片;其中,所述步骤S3具体包括:S31、对所述三维模型的侧面360度的不同角度下的投影切片的每一行投影数据进行快速傅里叶变换;其中,采用的所述快速傅里叶变换中的宽度N大于等于得到每一张所述横向切片的每一行投影数据的像素数量;S32、使用窗函数对斜坡滤波器进行加窗操作,并利用加窗操作后的斜坡滤波器对每一张所述投影切片经过快速傅里叶变换后的每一行投影数据进行过滤;S33、对每一张所述投影切片经过过滤后的每一行投影数据进行快速傅里叶逆变换,从而得到滤波后的投影切片;所述窗函数为最优窗函数,所述最优窗函数通过以下步骤确定:S3201、将对三维模型沿Z轴进行等距横向切片得到的横向切片中的M1张作为横向切片样本;其中,每一张所述横向切片样本为横向切片二值图,M1≥1;S3202、对每一张所述横向切片样本进行360度的拉登变换,使每一张所述横向切片样本得到W行投影数据;其中,每一行投影数据为每一张所述横向切片样本的一个角度的拉登变换的投影数据,由同一张横向切片样本进行拉登变换得到的W行投影数据中,第w行投影数据为所述横向切片样本的(w-1)*θ角度的拉登变换的投影数据,w=1,2……W,0°θ≤1°,W*θ=360°;S3203、对每一张所述横向切片样本得到的W行投影数据使用待定窗函数分别进行滤波反投影变换,从而得到M1张分辨率分别与每张横向切片样本对应相同的反投影重建图;其中,所述反投影重建图是在打印物体在体积生物打印投影中对应高度的横向切片的光强累积分布;S3204、将每一张所述反投影重建图的像素值归一化到0~255的整数,得到M1张归一化重建图;S3205、设定可变参数临界固化亮度值,分别将所述临界固化亮度值设定为[1,254]的不同整数情况下,根据所述临界固化亮度值将每一张所述归一化重建图中未固化的像素设为0,已固化的像素设为1,从而对应得到M1*254张模拟打印横向切片;其中,所述归一化重建图中小于所述临界固化亮度值的像素为未固化的像素,大于等于所述临界固化亮度值的像素为已固化的像素;S3206、通过以下公式(1)将每个高度下的254张模拟打印横向切片与对应高度的横向切片样本进行运算,得到每个高度下的254张模拟打印横向切片所对应的254个相似度评价值: 公式(1)其中,P是相似度评价值,X、Y是横向切片样本与模拟打印横向切片的横向分辨率、纵向分辨率;是横向切片样本中以左上角为坐标为1,1且正方向为向下、向左的坐标系为准的坐标为x,y位置的像素的值;是模拟打印横向切片中以左上角为坐标为1,1且正方向向下、向左的坐标系为准的坐标为x,y位置的像素的值;S3207、分别计算对应同一个临界固化亮度值下的M1张模拟打印横向切片所对应的M1个相似度评价值的平均值,并将最接近0的平均值作为所述待定窗函数的打印评价指标;S3208、将所述步骤S3203中对每一张所述横向切片样本得到的W行投影数据使用不同窗函数分别进行滤波反投影变换并经过所述步骤S3204~步骤S3207后得到的不同窗函数的打印评价指标进行对比,并将不同窗函数的打印评价指标中最接近0的打印评价指标所对应的窗函数作为最优窗函数;所述步骤S4包括:S41、启动步进电机,控制所述步进电机以每秒K度进行匀速转动,从而带动设于所述步进电机上的打印瓶同步转动;其中,所述打印瓶中装有光固化生物墨水,0K;S42、启动投影设备以将所述投影切片投影到所述打印瓶的侧面,使所述投影切片在投影屏的位置满足: ;其中,X,Y为所述投影切片的左上角在投影屏上的坐标,所述坐标的计算方法为以投影屏左上角为0,0原点,横向向右为X轴正方向,纵向向下为Y轴正方向;,为投影屏的宽和高;,为所述投影切片的宽和高;S43、控制所述投影切片按照角度顺序投影到所述打印瓶的侧面,且投影切片切换速度与所述步进电机相同,从而使所述投影切片与所述打印瓶的角度始终保持相同;其中,所述投影屏的中轴线与所述打印瓶的中轴线重合。
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