CN104626584A - 一种刮刀稳压系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明所提供的刮刀稳压系统，包括刮刀及用于调节刮刀内腔气压的真空盒、第一电磁阀、第二电磁阀、真空泵和中央控制器，其中，中央控制器分别与刮刀内腔上连通有的压力传感器、第一电磁阀及第二电磁阀相连接，其包含有数据处理模块和发送指令模块，并可根据压力传感器所测得的气压值来对第一电磁阀和第二电磁阀进行调节，进而控制刮刀内腔内的气压维持在一个稳定值。本发明通过上述闭环稳压控制，保持了刮刀内腔的恒压，进而实现了刮刀内腔树脂液位的稳定以及对气泡的有效清除，保障了应用该刮刀稳压系统的激光光固化成型打印机在打印时的打印成功率以及所打印的工件质量。

Description

一种刮刀稳压系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种稳压系统，具体涉及一种应用在激光光固化成型打印机上的刮刀稳压系统及其控制方法。

背景技术

激光光固化成型打印机简称“SLA”，是采用立体雕刻原理，并快速成型的一种打印设备，其适合于制作中小型工件，能直接得到树脂或类似工程塑料的产品。

其中，SLA工艺是以激光照射光敏树脂，分层固化制作3D模型的成型技术。在固化过程中，需要一种装置，即刮刀，来保证打印液面的稳定性，清除气泡，同时能及时均匀地铺料到工件上。故此，刮刀对该SLA打印质量具有重要影响，甚至决定打印过程能否完成。

目前，现有技术中的刮刀多采用真空吸附刮刀，刮刀片在打印液面上运动时，将液体树脂吸附到刮刀内腔，但现有的真空吸附刮刀普遍存在内腔压力不稳定，即腔内液位不稳定，容易导致打印工作面液位不稳定，打印液面气泡无法清除，造成打印工件尺寸不稳定，甚至打印失败。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于解决上述技术问题的刮刀稳压系统及其控制方法。

一种刮刀稳压系统，其应用于激光光固化成型打印机，用于去除树脂槽内树脂液面的气泡；该刮刀稳压系统包括

刮刀，所述刮刀包含有刀口和内腔，其中所述刀口贴合于该树脂槽内的树脂液面，所述内腔连通有一压力传感器；

第一电磁阀，所述第一电磁阀的一端连接有真空泵，另一端通过真空盒与刮刀的内腔相连通；

第二电磁阀，所述第二电磁阀的一端置于大气中，另一端通过真空盒与刮刀的内腔相连通；

中央控制器，所述中央控制器包括数据处理模块和发送指令模块，其中所述数据处理模块用于接收压力传感器所测得的气压值并将其与预先设定的气压参考值进行比对，所述发送指令模块用于接受经由数据处理模块比对过后的结果信号，并相应地对第一电磁阀及第二电磁阀进行调节。

优选地，所述中央控制器通过调节第一电磁阀及第二电磁阀的气流量来对刮刀内腔的气压进行控制。

优选地，所述真空泵、第一电磁阀、第二电磁阀及真空盒之间用气管连接。

优选地，所述刮刀的两端分别开设有压力检测接口和气管吸附接口，通过气管分别用于接装压力传感器及真空盒。

优选地，所述刮刀上设置有一视窗，并在该视窗上标注刻度，使得该刮刀在工作时，可通过该视窗观测到容置于该刮刀内的树脂液面。

优选地，所述真空盒为一密闭腔体结构。

或者，一种刮刀稳压系统，包括刮刀、第一电磁阀、第二电磁阀、真空泵和中央控制器，所述刮刀的一端通过气管分别与第一电磁阀及第二电磁阀相连接，其中第一电磁阀与真空泵相连接，第二电磁阀的另一端设于大气中；该刮刀的内腔上连通有一压力传感器，用于监测该刮刀内腔内的气压；该中央控制器分别与压力传感器、第一电磁阀及第二电磁阀相连接，其包含有数据处理模块和发送指令模块，并可根据压力传感器所测得的气压值来分别控制第一电磁阀及第二电磁阀进行工作。

优选地，该稳压系统进一步包括真空盒，其中该真空盒设置在该刮刀与第一电磁阀及第二电磁阀相连通的气管上。

本发明还提供了一种控制方法，适用于刮刀稳压系统，该刮刀稳压系统包括刮刀、第一电磁阀、第二电磁阀、真空泵、真空盒、压力传感器及中央控制器，所述刮刀的内腔在真空泵的作用下形成一负压，其中所述真空泵途经第一电磁阀及第二电磁阀对刮刀内腔进行调节；该控制方法包含有以下步骤：

(a)、所述压力传感器对刮刀的内腔进行监测，并将测得的压力信息传递给中央控制器；

(b)、所述中央控制器中的数据处理模块接受压力传感器测得的气压值并将其与预先设定的气压参考值进行比对；所述中央控制器中的发送指令模块接受经由数据处理模块比对过后的结果信号，并相应地发送出对第一电磁阀及第二电磁阀进行气流量调节的控制信号；

(c)、第一电磁阀或者第二电磁阀接受中央控制器中发送指令模块所发出的控制信号来进行相应地调节气流量。

优选地，所述压力传感器测到的刮刀内腔气压值与预先设定的气压参考值之间的差值大于等于50Pa时，所述中央控制器中的发送指令模块控制第一电磁阀进行相应气流量的调节；如若，则控制第二电磁阀进行相应气流量的调节。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明所提供的刮刀稳压系统，通过第一电磁阀、第二电磁阀及中央控制器的具体结构设置，使得该刮刀稳压系统达到了闭环稳压控制，保持刮刀内腔的恒压，实现了刮刀内腔树脂液位的稳定以及气泡的有效清除，进而保障了应用该刮刀稳压系统的激光光固化成型打印机在打印时的打印成功率以及所打印的工件质量。

附图说明

图1为本发明较佳实施例所提供的刮刀稳压系统的结构示意图；

图2为本发明较佳实施例所提供的刮刀稳压系统中刮刀的结构示意图；

图3为图2中D-D剖视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

请参阅图1，本发明较佳实施例所提供的刮刀稳压系统100，具体是应用在激光光固化成型打印机(SLA)上，用于去除树脂槽内树脂液面上的气泡。该刮刀稳压系统100包括刮刀10、第一电磁阀20、第二电磁阀30、真空盒40、真空泵50以及中央控制器60，其中第一电磁阀20、第二电磁阀30、真空盒40及真空泵50之间用气管70连接，中央控制器60分别与设有刮刀10上的压力传感器80及第一电磁阀20、第二电磁阀30相连接。

请参阅图2、图3，该刮刀10为本实施例的刮刀稳压系统100应用在SLA上，具体与SLA中树脂槽(图未示)进行直接碰触并用于去除气泡的作用部件。具体地，该刮刀10是通过移动机构(图未示)装配在树脂槽上，并与该树脂槽内的树脂液面相贴合的。这样刮刀10在工作时会跟随移动机构在树脂液面上进行移动，该刮刀10的刀口11直接作用于树脂液面，能够均匀地将树脂铺料到工件上，而刮刀的内腔12在真空泵50的作用下通过吸附的方式来去除树脂液面上的气泡。其中移动机构具体可由丝杆、驱动电机及安装座组成。可以理解，刮刀10中内腔12气压的稳定性，直接影响到该刮刀10在工作时对树脂液面中气泡去除效果。为了确保本实施例的刮刀10在工作时，其内腔12内气压的稳定性，本实施例的刮刀10在其内腔的两端分别开设压力检测接口13和气管吸附接口14，并通过气管70分别用于接装压力传感器80及真空盒40。本实施例的刮刀10在工作时，通过中央控制器60来调节第一电磁阀20及第二电磁阀30的气流量，用于稳定该刮刀10中内腔12内的气压，进而确保了刮刀10在随移动机构进行移动时，对树脂液面气泡的清除。

本实施的刮刀10上设置有一视窗15，并在该视窗15上标注刻度，进一步地，该视窗15具体设置在该刮刀10内腔12所在的位置处，并可通过该视窗15来观测容置于到该刮刀10内的树脂液面，这样该刮刀10在使用时，可以通过肉眼直观地观测到该刮刀10作用于树脂液面上时的去除气泡的效果，同时也便于了移动机构根据树脂液面的气泡状况来具体调节带动刮刀10进行移动的移动速度，进一步确保该刮刀10在工作时，对树脂液面上气泡的清除效果。

可以理解，应用在SLA树脂槽内的刮刀10其在具体工作时，要保持刮刀10内有一定高度的液体，由托里拆利实验可知，标准大气压约等于760mmhg(毫米汞柱)，这样刮刀10在使用时，其要求着该刮刀10的内腔12其保持于负压，为了稳定刮刀10内腔12内符合SLA生产要求的负压值，本实施例为此设计了真空泵40，其在工作时，从刮刀10内腔12内抽气。

所述第一电磁阀20及第二电磁阀30应用在该刮刀稳压系统100，具体是用于调节刮刀10内腔12中的气压。可以理解，第一电磁阀20及第二电磁阀30的一端通过气管70与该刮刀10内腔12上的气管吸附接口14相连接。其中，第一电磁阀20的另一端与真空泵50相连接，用于控制该刮刀稳压系统100总体的气流量，形成该刮刀稳压系统100对刮刀10内腔12气压的一级调节作用，即，对刮刀10的内腔12气压进行粗调。第二电磁阀30的另一端与大气连接，用于调节大气的进入流量，进而可以控制刮刀10内腔12内部的负压值，形成该刮刀稳压系统100对刮刀10内腔12气压的二级调节作用，即，对刮刀10的内腔12气压进行精调。可以理解，通过上述第一电磁阀20和第二电磁阀30的双重调节作用，可以调节刮刀10内腔12内的气压，使其处于一个合适的负压值，进而实现了清除树脂液面气泡的作用。

由上可知，第一电磁阀20和第二电磁阀30在对刮刀10的内腔12进行气压调节时，用气管70通过气管吸附接口14来对该刮刀10内腔12进行气压调节。如将第一电磁阀20及第二电磁阀30直接与刮刀10内腔12相连通，这样第一电磁阀20及第二电磁阀30的直接吸附作用，会对刮刀10内腔12的树脂液面产生剧烈波动，这样会影响该SLA打印时工件的打印质量，其对气泡的吸附作用也会具有一定的影响。为此，本实施例的刮刀稳压系统100在第一电磁阀20及第二电磁阀30与刮刀10内腔12相连通的气管70上设置一真空盒40，用于对第一电磁阀20及第二电磁阀30的调节作用产生缓冲，进一步地，该真空盒40为一密闭腔体结构。

所述中央控制器60为本实施例刮刀稳定系统100的智能调控部件，确保刮刀10的内腔12保持有稳定的气压。其中，该中央控制器60分别与压力传感器80、第一电磁阀20及第二电磁阀30相连接，其在使用时，可以接受压力传感器80所测得的压力信息，并通过相关的信号处理来控制第一电磁阀20及第二电磁阀30进行工作，进而实现了该刮刀稳压系统100对刮刀10内腔12内的气压进行稳压控制，即，确保经由该刮刀稳压系统100作用的刮刀100能够对树脂槽内树脂液面中的气泡进行有效清除。

具体地，该中央控制器60包含有数据处理模块和发送指令模块，其中数据处理模块用于接收压力传感器80所测得的气压值并将其测得的气压值与与原先设定的气压参考值进行比对。当压力传感器80所测得的树脂液位信号与原先设定的树脂液位信号参考值不相等时，该数据处理模块发出一结果信号给发送指令模块，该发送指令模块根据接受到的信号来相应地调节第一电磁阀20及第二电磁阀30的气流量，进而调节了真空泵50对刮刀10内腔12的抽气作用。这时，刮刀10内腔12的气压产生变化，随之刮刀10内腔12的液位向设定的参考值靠近，往复循环，刮刀10内腔12的液位稳定在设定的参考值，进而实现了刮刀10对树脂液位进行稳定吸附的作用。

由上可知，所述第一电磁阀20是设置在真空泵40与刮刀10内腔12相连通的主气路上的，其第一电磁阀20气流量的调节，对应于真空泵40对刮刀10内腔12的气压值调节效果明显，适合于对刮刀10内腔12进行粗调；而第二电磁阀30是设置在真空泵40与刮刀10内腔12相连通的支气路上，其第二电磁阀30气流条的调节，对应于真空对刮刀10内腔12的气压值调节精确度高，适合于对刮刀10内腔12进行精调。为了使得该刮刀稳压系统100在工作时，实现对应刮刀10内腔12气压调节的快速及高精度，本实施例通过一定的软件设置，使得中央控制器60中的发送指令模块根据数据处理模块进行的比对差值来选择对第一电磁阀20或者第二电磁阀30进行调节控制。进一步地，当压力传感器80所检测到刮刀10内腔12内的气压值与预先设定的气压参考值差值大于等于50Pa时，该中央控制器60中的发送指令模块控制第一电磁阀20进行气流量的调节，直至上述两者的差值小于50Pa,然后选用第二电磁阀30进行相应的气流量调节。可以理解，本实施例中的第二电磁阀30其一端置于大气中，这样在第一电磁阀20中气流量一定时，第二电磁阀30的气流量调大，那么经过真空盒40和刮刀10内腔12的气体流量就相应减少，那么刮刀10内腔12的负压就会相应减小，反之则经过刮刀10内腔12的负压增大。

综上所述，本发明的刮刀稳压系统通过第一电磁阀、第二电磁阀及中央控制器的合理结构设置，实现了对刮刀内腔的稳压闭环控制，并可根据压力传感器来对刮刀的内腔进行实时监控，实现刮刀内腔内气压的实时稳控调节，进而实现了刮刀内腔树脂液位的稳定以及对树脂液位气泡的有效清除，避免了因刮刀内腔内气压的不稳定而导致光敏树脂液面波动，铺料不均匀，以致打印精度不可控，甚至打印失败。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种刮刀稳压系统，其应用于激光光固化成型打印机，用于去除树脂槽内树脂液面的气泡；其特征在于：该刮刀稳压系统包括

刮刀，所述刮刀包含有刀口和内腔，其中所述刀口贴合于该树脂槽内的树脂液面，所述内腔连通有一压力传感器；

第一电磁阀，所述第一电磁阀的一端连接有真空泵，另一端通过真空盒与刮刀的内腔相连通；

第二电磁阀，所述第二电磁阀的一端置于大气中，另一端通过真空盒与刮刀的内腔相连通；

中央控制器，所述中央控制器包括数据处理模块和发送指令模块，其中所述数据处理模块用于接收压力传感器所测得的气压值并将其与预先设定的气压参考值进行比对，所述发送指令模块用于接受经由数据处理模块比对过后的结果信号，并相应地对第一电磁阀及第二电磁阀进行调节。

2.根据权利要求1所述的刮刀稳压系统，其特征在于：所述中央控制器通过调节第一电磁阀及第二电磁阀的气流量来对刮刀内腔的气压进行控制。

3.根据权利要求1所述的刮刀稳压系统，其特征在于：所述真空泵、第一电磁阀、第二电磁阀及真空盒之间用气管连接。

4.根据权利要求1或者3所述的刮刀稳压系统，其特征在于：所述刮刀的两端分别开设有压力检测接口和气管吸附接口，通过气管分别用于接装压力传感器及真空盒。

5.根据权利要求1所述的刮刀稳压系统，其特征在于：所述刮刀上设置有一视窗，并在该视窗上标注刻度，使得该刮刀在工作时，可通过该视窗观测到容置于该刮刀内的树脂液面。

6.根据权利要求1所述的刮刀稳压系统，其特征在于：所述真空盒为一密闭腔体结构。

7.一种刮刀稳压系统，其特征在于：包括刮刀、第一电磁阀、第二电磁阀、真空泵和中央控制器，所述刮刀的一端通过气管分别与第一电磁阀及第二电磁阀相连接，其中第一电磁阀与真空泵相连接，第二电磁阀的另一端设于大气中；该刮刀的内腔上连通有一压力传感器，用于监测该刮刀内腔内的气压；该中央控制器分别与压力传感器、第一电磁阀及第二电磁阀相连接，其包含有数据处理模块和发送指令模块，并可根据压力传感器所测得的气压值来分别控制第一电磁阀及第二电磁阀进行工作。

8.根据权利要求7所述的刮刀稳压系统，其特征在于：该稳压系统进一步包括真空盒，其中该真空盒设置在该刮刀与第一电磁阀及第二电磁阀相连通的气管上。

9.一种控制方法，适用于刮刀稳压系统，其特征在于：该刮刀稳压系统包括刮刀、第一电磁阀、第二电磁阀、真空泵、真空盒、压力传感器及中央控制器，所述刮刀的内腔在真空泵的作用下形成一负压，其中所述真空泵途经第一电磁阀及第二电磁阀对刮刀内腔进行调节；其特征在于：该控制方法包含有以下步骤：

(a)、所述压力传感器对刮刀的内腔进行监测，并将测得的压力信息传递给中央控制器；

(b)、所述中央控制器中的数据处理模块接受压力传感器测得的气压值并将其与预先设定的气压参考值进行比对；所述中央控制器中的发送指令模块接受经由数据处理模块比对过后的结果信号，并相应地发送出对第一电磁阀及第二电磁阀进行气流量调节的控制信号；

(c)、第一电磁阀或者第二电磁阀接受中央控制器中发送指令模块所发出的控制信号来进行相应地调节气流量。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于：所述压力传感器测到的刮刀内腔气压值与预先设定的气压参考值之间的差值大于等于50Pa时，所述中央控制器中的发送指令模块控制第一电磁阀进行相应气流量的调节；如若，则控制第二电磁阀进行相应气流量的调节。