Dlp光固化3d打印機(jī)光輻照度補(bǔ)償?shù)难b置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種DLP光固化3D打印機(jī)光輻照度補(bǔ)償?shù)难b置及方法，屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]DLP光固化3D打印技術(shù)是采用數(shù)字光處理(DLP)技術(shù)，使用DLP投影機(jī)逐層固化液態(tài)樹脂來(lái)制造實(shí)體零件的技術(shù)。該技術(shù)可快速的制造出非常精細(xì)的零件。在諸多領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，如工業(yè)產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)，快速模具制造，醫(yī)學(xué)應(yīng)用等方面。
[0003]DLP光固化3D打印機(jī)硬件部分主要包括Z軸滑臺(tái)、成型件托板、樹脂槽、工作臺(tái)、DLP投影機(jī)。打印機(jī)具體工作中投影機(jī)安裝在工作臺(tái)下方，Z軸滑臺(tái)及樹脂槽固定在工作臺(tái)上，成型件托板位于樹脂槽內(nèi)部。所述Z軸滑臺(tái)是一種可沿豎直方向進(jìn)行精確移動(dòng)的平臺(tái)，用來(lái)在豎直方向上移動(dòng)成型件托板。所述樹脂槽是一個(gè)裝有液態(tài)光敏樹脂的料槽。所述工作臺(tái)是用來(lái)固定Z軸滑臺(tái)、樹脂槽及成型件托板的臺(tái)面。所述成型件托板是一種黏附成型件的裝置。軟件部分將圖像信息傳遞給投影機(jī)產(chǎn)生投影光，投影光透過(guò)樹脂槽照射到液態(tài)樹脂表面，液態(tài)樹脂吸收的光能量E達(dá)到固化所需的能量閾值E。時(shí)會(huì)聚合為固態(tài)。樹脂所吸收的光能量大小將會(huì)影響樹脂的固化精度。
[0004]上述光能量與投影光的照射時(shí)間t和輻照度I成正比。當(dāng)照射時(shí)間給定時(shí)，光能量的大小與輻照度成正比。考慮到目前DLP投影機(jī)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間工作后輻照度會(huì)衰減，同時(shí)DLP光固化打印機(jī)是通過(guò)逐層固化樹脂的方式來(lái)構(gòu)造物體，因此如果每層樹脂固化時(shí)投影機(jī)的輻照度不同，將會(huì)影響制件的加工精度，甚至導(dǎo)致制件成型失敗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供一種DLP光固化3D打印機(jī)光輻照度補(bǔ)償?shù)难b置及方法，它具有能保證每層樹脂固化時(shí)的輻照度維持在給定值的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]DLP光固化3D打印機(jī)光輻照度補(bǔ)償?shù)难b置，包括:
[0008]安裝在工作臺(tái)下方的DLP投影機(jī)，DLP投影機(jī)向上投影，所述DLP投影機(jī)與控制板卡連接，控制板卡分別與輻照計(jì)和用于實(shí)現(xiàn)DLP投影機(jī)光路通斷的旋轉(zhuǎn)裝置連接；在工作臺(tái)的上方固定有樹脂槽，樹脂槽內(nèi)裝有樹脂，工作臺(tái)上還固定Z軸滑臺(tái)，Z軸滑臺(tái)上固定設(shè)有成型件托板，成型件托板位于樹脂槽內(nèi)部，成型件托板能在樹脂槽內(nèi)部沿著豎直方向上下移動(dòng)；DLP投影機(jī)的投影光透過(guò)樹脂槽照射到樹脂表面，當(dāng)投影光的輻照度值等于設(shè)定值時(shí)，樹脂在投影光的照射下完成一層一層的固化；
[0009]當(dāng)旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)到設(shè)定角度時(shí)，DLP投影機(jī)的投影光路照射到輻照計(jì)上，輻照計(jì)對(duì)投影光的輻照度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；在每層樹脂固化前，輻照計(jì)測(cè)量DLP投影機(jī)的投影光的輻照度值，并將輻照度值反饋給控制板卡進(jìn)行處理，如果輻照度值等于設(shè)定值，控制板卡控制旋轉(zhuǎn)裝置移開，使光線透過(guò)樹脂槽照射到樹脂表面；如果輻照度值小于設(shè)定值，控制板卡提高投影機(jī)的光線亮度，直到輻照度值等于設(shè)定值。
[0010]所述旋轉(zhuǎn)裝置包括:步進(jìn)電機(jī)和遮光片；所述步進(jìn)電機(jī)由控制板卡控制，所述步進(jìn)電機(jī)與遮光片連接，所述步進(jìn)電機(jī)控制遮光片旋轉(zhuǎn)；所述遮光片上設(shè)有開孔。
[0011]所述開孔的尺寸大于輻照計(jì)的有效測(cè)量區(qū)域。
[0012]所述控制板卡包括投影機(jī)控制模塊、步進(jìn)電機(jī)控制模塊、輻照計(jì)數(shù)據(jù)采集模塊、主控模塊。投影機(jī)控制模塊用于設(shè)定投影機(jī)的亮度，步進(jìn)電機(jī)控制模塊用于控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，輻照計(jì)數(shù)據(jù)采集模塊用于對(duì)輻照計(jì)反饋的輻照度值數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，主控模塊分別控制投影機(jī)控制模塊、步進(jìn)電機(jī)控制模塊、輻照計(jì)數(shù)據(jù)采集模塊，使三個(gè)模塊協(xié)同工作。
[0013]所述輻照計(jì)固定在遮光片上。
[0014]當(dāng)旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)到設(shè)定角度時(shí)，DLP投影機(jī)的投影光路通過(guò)遮光片的開孔照射到福照計(jì)上。
[0015]所述樹脂是液態(tài)光敏樹脂。
[0016]所述步進(jìn)電機(jī)和遮光片組成快門。
[0017]所述遮光片是表面進(jìn)行過(guò)噴塑處理的鐵片。
[0018]為防止投影機(jī)光線照射到遮光片表面發(fā)生反射，遮光片表面通過(guò)噴塑處理，處理為黑色。遮光片大小根據(jù)投影機(jī)鏡頭而定，需完全覆蓋住投影機(jī)鏡頭。
[0019]所述控制板卡可實(shí)現(xiàn)快門的控制，輻照計(jì)數(shù)據(jù)的采集，DLP投影機(jī)亮度的調(diào)節(jié)。
[0020]DLP光固化3D打印機(jī)光輻照度補(bǔ)償?shù)姆椒?，包括如下步驟:
[0021]步驟(I):將旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)到設(shè)定角度，DLP投影機(jī)的投影光路照射到輻照計(jì)上，輻照計(jì)對(duì)投影光的輻照度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；
[0022]步驟⑵:在樹脂槽內(nèi)的每層樹脂固化前，輻照計(jì)測(cè)量DLP投影機(jī)的投影光的輻照度值，并將輻照度值反饋給控制板卡進(jìn)行處理:
[0023]如果輻照度值等于設(shè)定值，控制板卡控制旋轉(zhuǎn)裝置移開，使光線透過(guò)樹脂槽照射到樹脂表面；
[0024]如果輻照度值小于設(shè)定值，控制板卡控制旋轉(zhuǎn)裝置復(fù)位，然后控制板卡提高投影機(jī)的光線亮度，直到輻照度值等于設(shè)定值。
[0025]所述步驟⑵中控制板卡控制旋轉(zhuǎn)裝置移開，是指:
[0026]控制板卡驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)遮光片旋轉(zhuǎn)，遮光片離開投影機(jī)的投影光線。
[0027]所述步驟(2)中控制板卡控制旋轉(zhuǎn)裝置復(fù)位，是指:
[0028]控制板卡驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)遮光片旋轉(zhuǎn)，遮光片擋住投影機(jī)的投影光線，使投影光線不能照射到樹脂槽的樹脂上，只有部分光線通過(guò)遮光片上的開孔照射到輻照計(jì)上，供輻照計(jì)實(shí)時(shí)采集投影機(jī)的輻照度。
[0029]本發(fā)明的有益效果:
[0030]本發(fā)明的DLP光固化3D打印機(jī)光輻照度補(bǔ)償方法可靠性好，通過(guò)對(duì)每層樹脂固化時(shí)的輻照度進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證了輻照度值均為設(shè)定值，提高了制件的加工精度，解決了加工過(guò)程中光輻照度衰減的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為DLP光固化3D打印機(jī)光輻照度補(bǔ)償裝置原理圖；
[0032]圖2為控制板卡功能模塊圖。
[0033]圖中:1，成型件托板，2，光敏樹脂，3，樹脂槽，4，工作臺(tái)，5，輻照計(jì)，6，遮光片，7，
DLP投影機(jī)，8，Z軸滑臺(tái)，9，步進(jìn)電機(jī)，1，控制板卡。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0035]如圖1所示，安裝在工作臺(tái)4下方的DLP投影機(jī)7，DLP投影機(jī)7向上投影，所述DLP投影機(jī)7與控制板卡10連接，控制板卡10分別與輻照計(jì)5和實(shí)現(xiàn)DLP投影機(jī)7光路通斷的旋轉(zhuǎn)裝置連接；在工作臺(tái)的上方固定有樹脂槽3，樹脂槽3內(nèi)裝有光敏樹脂2，DLP投影機(jī)7的投影光透過(guò)樹脂槽3照射到光敏樹脂2表面，Z軸滑臺(tái)8可