增材制造，又稱3D打印，和3D機器視覺都是令人極為振奮的新技術，當我們將這兩者結合起來使用時，它們有潛力創建一些全新的高效生產模式，這其中，尤其讓人感興趣的是“自動化生產”的概念——一個“一站式”的機械加工車間，該車間可在無需人工監督的情況下用3D打印技術來打造零件，并用機器視覺技術來測量和測試該零件。

德州儀器（TI）的DLP?技術及其核心的數字微鏡器件（DMD）可提供實現這一切的關鍵要素。DLP技術是誕生于1996年的用于投影顯示的光學技術，現在已得到廣泛應用。當被應用于3D打印和機器視覺中的問題時，DLP技術可提供高分辨率的成像、加快生產速度并降低制造成本，這有助于讓自動化生產的愿景成為現實。正因如此，它才成為了用老技術解決新問題的經典范例。

采用DLP技術的3D打印

當SLA技術與DLP技術結合時，DMD會由UV光源點亮。然后DMD的像素被分別處理，圖像被投影到樹脂層，從而產生一系列截面，這些截面可組成3D物體。采用DLP技術能夠帶來多種優勢，比如能用光學技術使來自DMD的各個像素成像，而不是讓光源直接在樹脂上成像，這樣可優化分辨率和特征尺寸。（見下圖）

采用DLP技術的光固化：物體通過3D計算機輔助設計（CAD）模型得到詳細的說明。打印機軟件可將虛擬模型轉化成一系列表層以適應該物體的打印。

和能產生100微米體素（3D像素）、基于激光的傳統SLA機相比，基于DLP技術的SLA機可實現30微米的體素。體素越小，轉化成的物體越平滑，這意味著完成物體創建所需的后期制作處理工作就越少。此外，因為整個構造層的成像和創建是同時完成——而不是一次一個體素、逐層完成的，所以這些機器完成較大打印品的速度比傳統的SLA機快。

DLP技術測量和測試

物體被打印后，自動生產線上的下一個步驟是實現具有3D視覺功能的機器，該機器可對物體進行自動測量和測試。在這個過程中也可以應用DLP技術。

通過采用DLP技術的結構光掃描法，就能提取任何物體的表面面積、體積和特征尺寸等維度值。被投影的圖案通常是黑色和白色條紋，它們由DMD將相應的像素列開啟和關閉而產生。我們用投影透鏡讓來自DMD的光在被測量的物體上成像。由于DMD像素的尺寸可能僅為5.4微米，故我們可用較小的面板來產生高分辨率圖案。

與傳統的單行掃描法和接觸式坐標測量法相比，DLP輔助的結構光方法有著高分辨率，并且有高達32kHz的可編程圖案速率，因此能產生高精度的3D實時數據。此外，DMD還可在系統設計中提供靈活性 —— 波長選擇范圍很廣，可從365納米到2,500納米。

對提高產品質量和降低制造成本的需求正在一系列領域——包括安全、醫療、環境和科學領域——變得越來越強勁。利用TI的DLP技術，工程師可獲得一種途徑來滿足這些需求，并能設想一個理想的制造工廠，其中自動機器人可制造和測試產品。

Alex Lyubarsky是德州儀器的一名光學設計工程師。

(責任編輯：admin)