CN100537196C - 一种用于光固化快速成型工艺的精度校正方法 - Google Patents

一种用于光固化快速成型工艺的精度校正方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于光固化快速成型工艺的精度校正方法，采用标定板，并将该标定平板置于网板上，与树脂槽边缘保持标准距离，并与光固化快速成型机的成型平面相重合，标定平板上分布有刻度点；计算机控制光固化快速成型机的扫描器，对各校正点逐一进行校正；在光固化快速成型机的扫描器上连接一个计算机，该计算机中装有驱动运动控制卡和校正程序，驱动运动控制卡控制激光光斑移动，校正程序根据激光光斑尽可能逼近的各刻度点，记录下各校正点的修正值，生成一实际校正文件，对扫描器扫描过程中产生的误差进行校正补偿。本发明克服了给定扫描器与液面高度值生成校正文件的做法，可进行实时、快捷的校正，且校正精度高。

Description

一种用于光固化快速成型工艺的精度校正方法
技术领域
本发明属于快速成型技术领域的方法及其装置，特别是一种用于光固化快速成型工艺的扫描器精度校正方法。
背景技术
光固化快速成型以光敏树脂为原料，通过计算机控制紫外激光的扫描轨迹使树脂固化成型。首先在槽中盛满液态光敏树脂，激光器发出的紫外激光束在偏转系统的控制下按零件的分层截面信息在光敏树脂表面进行逐点扫描，被扫描区域的树脂薄层因被紫外光照射而发生光聚合反应，固化形成零件的一个薄层。此后，工作台下移一个薄层厚度，以使在上次固化的树脂表面敷上一层新的液态树脂，通过对下一层的扫描加工，新固化的一层将粘结在前一层上，如此重复直至零件制造完毕，得到三维实体原型。
扫描器是光固化快速成型机的关键部件，用于实现激光束在树脂表面的二维扫描运动，其结构如图1所示。它由两面反射镜片组成，一面用于控制X方向的扫描，另一面用于控制Y方向的扫描，二者协调起来即可实现光点在平面内的二维扫描。由于两面镜片之间存在偏移距离，在扫描过程中存在枕形误差，即期望的轮廓线是正方形，而扫描出的轮廓线呈枕形。
枕形误差是扫描器的原理性误差，只要采用这种双镜片结构，误差不可避免。一般是通过扫描器供应商提供的校正文件，予以矫正。扫描器供应商提供的校正文件(.CTB)与扫描器中心到成型表面(树脂表面)中心点距离有关，也就是说，快速成型制件的精度决定于机器的装配精度以及液面高度等因素。
在实际生产中，扫描器中心点至成型表面(树脂表面)中心点的距离测量十分困难，另外，成型表面(树脂表面)位置与树脂槽内树脂量与树脂温度有关。因此，扫描器中心到成型表面(树脂表面)中心点距离对于每台机器是不同的，通过给定扫描器中心到成型表面(树脂表面)中心点距离来确定制件精度的方法是不准确的，而且是十分困难的。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明旨在提供一种用于光固化快速成型工艺的扫描器精度校正方法。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种用于光固化快速成型工艺的精度校正方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
首先制备一块用于指示并校正光点位置的标定板，标定板上加工有刻度，刻度精度为±5μm，将该标定板置于网板上，采用水平仪等工具，调整标定板与光固化快速成型机的成型平面相重合。
在光固化快速成型机的扫描器上连接一个计算机，该计算机中装有驱动运动控制卡和校正程序，驱动运动控制卡控制激光光斑移动，使光斑尽可能逼近标定板上每个刻度点，记录下各校正点的修正值，生成一实际校正文件，对扫描器扫描过程中产生的误差进行校正补偿。
本发明的方法采用了用于指示并校正光点位置的标定板，以及独自开发了校正程序，克服了由给定扫描器与液面高度值生成校正文件的做法，由扫描结果直接校正，可进行实时、快捷的校正，校正精度高。
附图说明
图1是扫描器枕形误差原理图；
图2是标定板平面图；
图3是校正程序界面图；
图4是该校正方法的系统图。
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
具体实施方式
本发明用于光固化快速成型工艺的精度校正方法的基本思路是，采用一标定板，该标定板的整个表面内采用高精密数控机床加工刻度点，对于成型面积为600×600的光固化快速成型机刻度点为54个，350×350的光固化快速成型机刻度点为33个，精度保证在±5μm以内。通过水平仪等检测方法，使标定板与成型平面(树脂表面)相重合，计算机控制光固化快速成型机的扫描器，控制激光光斑逐点尽可能逼近刻度点，记录下各校正点的修正值，生成一实际校正文件。扫描器在工作中就可按新的校正文件对各扫描点进行补偿校正。
图4是采用本发明的方法的校正系统，包括以下几个装置：
标定板1用于指示激光光斑位置；并将该标定板置于网板上，与树脂槽边缘保持标准距离，通过调整，使标定板与成型表面重合；
计算机2，其中装有驱动运动控制卡和校正程序；驱动运动控制卡控制激光光斑移动，校正程序根据激光光斑对尽可能逼近的各刻度点，记录下各校正点的修正值，生成一实际校正文件，控制扫描器扫描过程中产生的误差进行校正补偿。
本实施例的上述标定板是一块刻有若干十字线的铝合金板，用于指示激光光点位置。对于每一规格的光固化快速成型设备都有与其对应的标定板，图2就是600型光固化快速成型标定板的平面图。不同标定板上的校正点的数目和布局也都不一样，与标定板的大小有关。标定板上十字线中心坐标与校正程序中相应点的坐标一致。
校正程序的界面如图3所示。它的功能有：1、驱动运动控制卡将激光光斑移动，使激光光斑逐渐逼近到对应的坐标点上；2、记录下各校正点的修正值；3、生成校正文件。
其具体标定步骤如下：
1.标定板的安装
工作中，首先记录下标定板和树脂液面离液槽边缘的标准距离H，将液槽中的树脂放出一定的体积，具体数值只要保证标定板和树脂液面有足够空间即可。然后将标定板置于网板上，使得标定板表面与树脂槽边缘距离等于标准距离H。标定板下面有三个支脚，可以调整它们保证标定板表面的水平，并保证标定板表面与液面重合。
2、运行校正程序，加载测试标准文件
运行存储在计算机2中的校正程序如图3所示，紧接着加载待标定机器的测试标准文件(.std)，对于每种机型都有对应的测试标准文件，测试标准文件中记录了各校正点的坐标值。
3、对各校正点逐一进行校正
在校正程序右边窗口中点击需要校正的点，驱动运动控制卡(RTC3)就会将激光光斑定位于与校正点对应的位置。这时从标定板上可以发现淡紫色的光斑与相应的十字线中心有一定的偏差，这就是由扫描器的误差所致。接着点击程序面板上的上下左右四个箭头控制光斑在标定板上移动，让其逐渐逼近十字线中心位置，当它与中心重合时点OK按钮，这时程序就自动记录下光斑实际位置与理想位置之间的偏差值，也就是要得到的修正值。对标定板上其它的点重复这样的操作，这样就可得到关于所有点的校正数据表格——校正表(.dat)，并点击“保存DAT”按钮，将DAT文件保存。
4、生成校正文件
点击校正程序中“装载DAT”按钮将将步骤3中生成的DAT文件载入，然后点击“校正CTB”按钮进入校正CTB界面，再点击“Calculate CTB”按钮生成校正文件(.CTB)，最后点击“Save CTB”按钮将校正文件存放在指定目录下即可。

Claims (3)

1.一种用于光固化快速成型工艺的精度校正方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
首先制备一块用于指示并校正光点位置的标定板，标定板上分布有刻度点，并将该标定板置于网板上，与树脂槽边缘保持标准距离，通过调整，使标定板与光固化快速成型机的成型平面相重合；
在光固化快速成型机的扫描器上连接一个计算机，该计算机中装有驱动运动控制卡和校正程序，驱动运动控制卡控制激光光斑移动，校正程序控制激光光斑逼近各刻度点，记录下各校正点的修正值，生成一实际校正文件，控制扫描器扫描过程中产生的误差进行校正补偿。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的标定板表面加工有刻度点，刻度点的精度在±5μm以内。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的标定板有三个支脚，用于调节水平。
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