CN104626579A - 3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种3D打印机，包含容置槽、薄膜、成型平台、光源、影像撷取模组以及处理单元。容置槽用以容置光固化液体。薄膜设置于容置槽中。成型平台可移动地相对容置槽设置。光源相对成型平台设置，用以在成型平台相对容置槽移动的过程中发出光线照射光固化液体，以于成型平台与薄膜之间形成光固化物件。影像撷取模组设置于容置槽周边，用以撷取薄膜的影像。处理单元电性连接于成型平台、光源以及影像撷取模组，处理单元分析影像，以判断薄膜是否存在表面缺陷。

Description

3D打印机

技术领域

本发明关于一种3D打印机，尤指一种可判断用以形成光固化物件的薄膜是否存在表面缺陷的3D打印机。

背景技术

3D打印属于快速成形技术的一种，它是一种以数位模型档案为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，透过逐层堆迭累积的方式来构造物体的技术。进行3D打印时，物品是一层一层透过激光高温将耗材融合打印而成，因此3D打印也被称为积层制造(Additive manufacturing)。目前，3D打印机大致概分为下列几种技术：光固化型、熔融沉积成型、层状物体制造、选择性激光烧结、选择性激光熔化等。上述各种技术皆有其优缺点，然而，由于光固化型的3D打印机具有解析度高、成型表面光滑、尺寸精度高等优点，其应用较为广泛。

现有光固化型的3D打印机是将光固化物件形成于薄膜上，以利光固化物件在一层一层成型的过程中容易脱离薄膜，再形成下一层。然而，在光固化物件每一层成型后，薄膜都会受到成型平台的拉拔，薄膜在长时间的拉拔后，有可能会造成薄膜的永久变形，使得薄膜产生表面缺陷(例如，绉折、裂痕等)。若使用者未即时发现薄膜存在表面缺陷，而继续以有表面缺陷的薄膜来形成光固化物件，则光固化物件成型后便会产生对应的表面缺陷或是成型失败。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D打印机，其可判断用以形成光固化物件的薄膜是否存在表面缺陷，以解决上述问题。

为达到上述目的，本发明提供的3D打印机包含容置槽、薄膜、成型平台、光源、影像撷取模组以及处理单元。该容置槽用以容置光固化液体。该薄膜设置于容置槽中。该成型平台可移动地相对该容置槽设置。该光源相对该成型平台设置，用以在该成型平台相对该容置槽移动的过程中发出光线照射该光固化液体，以于该成型平台与该薄膜之间形成光固化物件。该影像撷取模组设置于该容置槽周边，用以撷取该薄膜的影像。该处理单元电性连接于该成型平台、该光源以及该影像撷取模组，该处理单元分析该影像，以判断该薄膜是否存在表面缺陷。

较佳的，该容置槽具有透明底部，该薄膜位于该透明底部上，该成型平台位于该容置槽上方，该光源位于该容置槽下方，该光源发出的该光线通过该透明底部与该薄膜而照射该光固化液体。

较佳的，该影像撷取模组位于该容置槽下方，该影像撷取模组通过该透明底部撷取该薄膜的该影像。

较佳的，该薄膜位于该容置槽的开口处，该成型平台位于该容置槽中，该光源位于该容置槽上方，该光源发出的该光线通过该薄膜而照射该光固化液体。

较佳的，该影像撷取模组位于该容置槽的侧边上。

较佳地，当该处理单元判断该薄膜存在该表面缺陷时，该处理单元根据该表面缺陷选择性地停止该成型平台与该光源的运作或继续控制该成型平台与该光源以于该成型平台与该薄膜之间形成该光固化物件。较佳的，在停止该成型平台与该光源的运作后，该处理单元自动将该成型平台移动至该表面缺陷的范围外，以继续于该成型平台与该薄膜之间形成该光固化物件。

较佳的，还包含输出单元，电性连接于该处理单元，在停止该成型平台与该光源的运作后，该处理单元控制该输出单元输出警示讯息。

较佳的，还包含通讯单元，电性连接于该处理单元且与电子装置形成通讯，在停止该成型平台与该光源的运作后，该处理单元经由该通讯单元输出警示讯息至该电子装置。

较佳的，在输出该警示讯息后，该处理单元根据使用者操作指示选择性地将该成型平台移动至该表面缺陷的范围外，以继续于该成型平台与该薄膜之间形成该光固化物件，或直接继续控制该成型平台与该光源以于该成型平台与该薄膜之间形成该光固化物件。

与现有技术相比，本发明是在容置槽周边设置影像撷取模组，以利用影像撷取模组撷取薄膜的影像。当处理单元判断薄膜存在表面缺陷且判断此表面缺陷会影响光固化物件成型后的品质时，处理单元即会停止成型平台与光源的运作。另一方面，当处理单元判断薄膜存在表面缺陷且判断此表面缺陷的位置不在光固化物件的成型区域或此表面缺陷不会影响光固化物件成型后的品质时，处理单元可继续控制成型平台与光源以在成型平台与薄膜之间形成光固化物件。借此，本发明即可避免薄膜上所产生的表面缺陷影响光固化物件成型后的品质。

关于本发明的优点与精神可以由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的3D打印机的示意图。

图2为图1中的3D打印机的功能方块图。

图3为图1中的成型平台向上移动而拉动薄膜的示意图。

图4为图3中的光固化物件脱离薄膜的示意图。

图5为图1中的影像撷取模组所撷取薄膜的影像的示意图。

图6为根据本发明另一实施例的3D打印机的示意图。

图7为根据本发明另一实施例的3D打印机的示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参阅图1至图5，图1为根据本发明一实施例的3D打印机1的示意图，图2为图1中的3D打印机1的功能方块图，图3为图1中的成型平台14向上移动而拉动薄膜12的示意图，图4为图3中的光固化物件28脱离薄膜12的示意图，图5为图1中的影像撷取模组18所撷取薄膜12的影像I的示意图。

如图1与图2所示，3D打印机1包含容置槽10、薄膜12、成型平台14、光源16、影像撷取模组18、处理单元20、输出单元22以及通讯单元24。容置槽10用以容置光固化液体26。薄膜12设置于容置槽10中。成型平台14可移动地相对容置槽10设置。光源16相对成型平台14设置。影像撷取模组18设置于容置槽10周边。处理单元20电性连接于成型平台14、光源16、影像撷取模组18、输出单元22以及通讯单元24。

在本实施例中，光源16发出的光线L的类型可搭配光固化液体26的类型来选择。举例而言，若光固化液体26可吸收激光而固化，则光源16发出的光线可为激光；若光固化液体26可吸收可见光而固化，则光源16发出的光线可为可见光；以此类推。于实际应用中，影像撷取模组18可包含电荷耦合元件(Charge-coupled Device,CCD)感测器或互补式金属氧化半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor,CMOS)感测器；处理单元20可为具有资料处理功能的处理器或控制器；输出单元22可为扬声器、发光元件、显示器或其组合；通讯单元24可为Wi-Fi模组、蓝牙模组或其它无线或有线通讯模组。

在本实施例中，可经由机构搭配电路设计，使成型平台14可相对容置槽10上下移动。光源16用以在成型平台14相对容置槽10移动的过程中发出光线L照射光固化液体26，以于成型平台14与薄膜12的间形成光固化物件28。在本实施例中，容置槽10具有透明底部100，薄膜12位于透明底部100上，成型平台14位于容置槽10上方，且光源16位于容置槽10下方。因此，光源16发出的光线L可通过透明底部100与薄膜12而照射光固化液体26，进而于成型平台14与薄膜12之间形成光固化物件28。于实际应用中，透明底部100可为透明玻璃、透明压克力或由其它透明材料制成。由于容置槽10具有透明底部100，因此，影像撷取模组18可位于容置槽10下方，使得影像撷取模组18可通过透明底部100撷取薄膜12的影像I(如图5所示)。

当使用者启动3D打印机1以成型光固化物件28时，处理单元20会先控制成型平台14相对容置槽10向下移动至容置槽10中。接着，处理单元20控制光源16发出光线L照射光固化液体26，以于成型平台14与薄膜12的间形成光固化物件28。在光固化物件28的部分成型后，处理单元20会控制成型平台14相对容置槽10向上移动一预定距离。如图3与图4所示，在成型平台14相对容置槽10向上移动的过程中，已成型的部分光固化物件28会先拉拔薄膜12再脱离薄膜12。接着，处理单元20再控制光源16发出光线L照射光固化液体26，以于成型平台14与薄膜12的间继续形成光固化物件28。

薄膜12在长时间的拉拔后，有可能会造成薄膜12的永久变形，使得薄膜12产生表面缺陷(例如，绉折、裂痕等)。因此，本发明是利用影像撷取模组18撷取薄膜12的影像I，再由处理单元20分析影像I，以判断薄膜12是否存在表面缺陷120，如图5所示。

当处理单元20判断薄膜12存在表面缺陷120时，处理单元20即会根据表面缺陷120选择性地停止成型平台14与光源16的运作或继续控制成型平台14与光源16以于成型平台14与薄膜12之间形成光固化物件28。进一步而言，当处理单元20判断薄膜12存在表面缺陷120且判断此表面缺陷120会影响光固化物件28成型后的品质时，处理单元20即会停止成型平台14与光源16的运作。另一方面，当处理单元20判断薄膜12存在表面缺陷120且判断此表面缺陷120的位置不在光固化物件28的成型区域或此表面缺陷120不会影响光固化物件28成型后的品质时，处理单元20可继续控制成型平台14与光源16以于成型平台14与薄膜12之间形成光固化物件28。

在停止成型平台14与光源16的运作后，处理单元20可自动将成型平台14移动至表面缺陷120的范围外，以继续于成型平台14与薄膜12之间形成光固化物件28。此外，在停止成型平台14与光源16的运作后，处理单元20可控制输出单元22输出警示讯息(例如，声音、闪光、影像或其组合)，以通知使用者薄膜12存在表面缺陷120。另一方面，3D打印机1的通讯单元24可与使用者的电子装置7形成通讯。因此，在停止成型平台14与光源16的运作后，处理单元20亦可经由通讯单元24输出警示讯息至电子装置7，以通知使用者薄膜12存在表面缺陷120。举例而言，电子装置7可为行动电话、个人数位助理、平板电脑、笔记型电脑、个人电脑等。

使用者在发现该警示讯息后，即可自行判断薄膜12上的表面缺陷120是否会影响光固化物件28成型后的品质。若使用者判断薄膜12上的表面缺陷120会影响光固化物件28成型后的品质，则使用者可先更换薄膜12，再输入操作指示使处理单元20控制成型平台14与光源16在成型平台14与新的薄膜12之间形成光固化物件28。此外，若使用者判断薄膜12上的表面缺陷120会影响光固化物件28成型后的品质，而薄膜12上有其它无表面缺陷的区域可供形成光固化物件28，则使用者可输入操作指示使处理单元20将成型平台14移动至表面缺陷120的范围外，以继续在成型平台14与薄膜12之间形成光固化物件28。再者，若使用者判断薄膜12上的表面缺陷120不会影响光固化物件28成型后的品质，则使用者可输入操作指示使处理单元20继续控制成型平台14与光源16以在成型平台14与薄膜12之间形成光固化物件28。

换言之，在输出该警示讯息后，处理单元20可根据使用者操作指示选择性地将成型平台14移动至表面缺陷120的范围外，以继续在成型平台14与薄膜12之间形成光固化物件28，或直接继续控制成型平台14与光源16以在成型平台14与薄膜12之间形成光固化物件28。

请参阅图6，图6为根据本发明另一实施例的3D打印机3的示意图。3D打印机3与上述的3D打印机1的主要不同之处在于，3D打印机3的影像撷取模组18位于容置槽10的一侧边上。如图6所示，由于影像撷取模组18位于容置槽10的一侧边上，因此，影像撷取模组18可直接通过光固化液体26撷取薄膜12的影像。需说明的是，图6中与图1中所示相同标号的元件，其作用原理大致相同，在此不再赘述。

请参阅图7，图7为根据本发明另一实施例的3D打印机5的示意图。3D打印机5与上述的3D打印机1的主要不同之处在于，3D打印机5的薄膜12位于容置槽10的开口102处，成型平台14位于容置槽10中，且光源16位于容置槽10上方。如图7所示，光源16发出的光线L可通过薄膜12而照射光固化液体26，以在成型平台14与薄膜12之间形成光固化物件28。需说明的是，图2所示的功能方块图亦适用于图7所示的3D打印机5。

当使用者启动3D打印机5以成型光固化物件28时，处理单元20会先控制成型平台14相对容置槽10向上移动至与薄膜12相距一预定距离处。接着，处理单元20控制光源16发出光线L照射光固化液体26，以于成型平台14与薄膜12之间形成光固化物件28。在光固化物件28的部分成型后，处理单元20会控制成型平台14相对容置槽10向下移动一预定距离。在成型平台14相对容置槽10向下移动的过程中，已成型的部分光固化物件28会先拉拔薄膜12再脱离薄膜12。接着，处理单元20再控制光源16发出光线L照射光固化液体26，以于成型平台14与薄膜12之间继续形成光固化物件28。

比较图1所示的3D打印机1与图7所示的3D打印机5，其差别在于图1所示的3D打印机1为上拉式3D打印机，而图7所示的3D打印机5为下沉式3D打印机。换言之，本发明对于上拉式3D打印机与下沉式3D打印机而言皆适用。

综上所述，本发明是在容置槽周边设置影像撷取模组，以利用影像撷取模组撷取薄膜的影像。当处理单元判断薄膜存在表面缺陷且判断此表面缺陷会影响光固化物件成型后的品质时，处理单元即会停止成型平台与光源的运作。另一方面，当处理单元判断薄膜存在表面缺陷且判断此表面缺陷的位置不在光固化物件的成型区域或此表面缺陷不会影响光固化物件成型后的品质时，处理单元可继续控制成型平台与光源以在成型平台与薄膜之间形成光固化物件。此外，在停止成型平台与光源的运作后，处理单元可控制输出单元输出警示讯息，及/或经由通讯单元输出警示讯息至使用者的电子装置，以通知使用者薄膜存在表面缺陷，进而进行相关操作指示。借此，本发明即可避免薄膜上所产生的表面缺陷影响光固化物件成型后的品质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种3D打印机，其特征在于，包含：

容置槽，用以容置光固化液体；

薄膜，设置于该容置槽中；

成型平台，可移动地相对该容置槽设置；

光源，相对该成型平台设置，用以在该成型平台相对该容置槽移动的过程中发出光线照射该光固化液体，以于该成型平台与该薄膜之间形成光固化物件；

影像撷取模组，设置于该容置槽周边，用以撷取该薄膜的影像；以及

处理单元，电性连接于该成型平台、该光源以及该影像撷取模组，该处理单元分析该影像，以判断该薄膜是否存在表面缺陷。

2.如权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，该容置槽具有透明底部，该薄膜位于该透明底部上，该成型平台位于该容置槽上方，该光源位于该容置槽下方，该光源发出的该光线通过该透明底部与该薄膜而照射该光固化液体。

3.如权利要求2所述的3D打印机，其特征在于，该影像撷取模组位于该容置槽下方，该影像撷取模组通过该透明底部撷取该薄膜的该影像。

4.如权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，该薄膜位于该容置槽的开口处，该成型平台位于该容置槽中，该光源位于该容置槽上方，该光源发出的该光线通过该薄膜而照射该光固化液体。

5.如权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，该影像撷取模组位于该容置槽的侧边上。

6.如权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，当该处理单元判断该薄膜存在该表面缺陷时，该处理单元根据该表面缺陷选择性地停止该成型平台与该光源的运作或继续控制该成型平台与该光源以于该成型平台与该薄膜之间形成该光固化物件。

7.如权利要求6所述的3D打印机，其特征在于，在停止该成型平台与该光源的运作后，该处理单元自动将该成型平台移动至该表面缺陷的范围外，以继续于该成型平台与该薄膜之间形成该光固化物件。

8.如权利要求6所述的3D打印机，其特征在于，还包含输出单元，电性连接于该处理单元，在停止该成型平台与该光源的运作后，该处理单元控制该输出单元输出警示讯息。

9.如权利要求6所述的3D打印机，其特征在于，还包含通讯单元，电性连接于该处理单元且与电子装置形成通讯，在停止该成型平台与该光源的运作后，该处理单元经由该通讯单元输出警示讯息至该电子装置。

10.如权利要求8或9所述的3D打印机，其特征在于，在输出该警示讯息后，该处理单元根据使用者操作指示选择性地将该成型平台移动至该表面缺陷的范围外，以继续于该成型平台与该薄膜之间形成该光固化物件，或直接继续控制该成型平台与该光源以于该成型平台与该薄膜之间形成该光固化物件。