CN106182779B - 一种3d打印机的焦平面校正装置及其校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种3D打印机的焦平面校正装置，包括：激光振镜，用于输出激光光束；以及斜面机构；成型室的底板一侧设置有支架，底板上设置有通槽，激光振镜可升降地设置在支架上并位于通槽上方；斜面机构设置在底板上，并伸入通槽内部，与激光振镜正对。本发明3D打印机的焦平面校正方法是首先，将激光振镜的激光光束在斜面上形成线状的激光打印光斑，并判断激光打印光斑最亮的一点作为激光振镜的焦点；然后，通过调节激光振镜与底板的距离来校正焦点的位置，使得焦点位于斜面与底板相交的直线上，实现3D打印机的焦平面与成型室的底板共面。本发明焦平面校正装置和方法操作简便，可快速、便捷和精确地实现3D打印机焦平面的调节校正。

Description

一种3D打印机的焦平面校正装置及其校正方法

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，更具体地说，涉及一种3D打印机的焦平面校正装置及其校正方法。

背景技术

三维(3D)打印是新型快速成型制造技术，它是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，将金属粉末、陶瓷粉末、塑料和细胞组织等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出实体产品。它能够克服传统的机械加工无法实现的特殊的结构障碍，实现复杂结构部件的简单化生产。

目前用于直接制造金属功能零件的3D打印机一般是激光3D打印机。在使用前，需要对激光3D打印机的激光振镜进行焦平面的调节校正，以使激光振镜输出的激光束能够正好聚焦到成型室的加工表面上，这样不仅可提高3D打印机在加工的成像质量，同时，可进一步缩短曝光时间，提高3D打印机的打印效率。

然而，现阶段还没有一种操作简便、快捷和准确的方式对激光振镜进行焦平面的调节校正，从而无法保证焦平面的校正精度，以及影响校正效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种3D打印机的焦平面校正装置，该校正装置操作简便和实用性强，应用于3D打印机成型室内可有效对3D打印机的焦平面进行调节校正；本发明还提供一种3D打印机的焦平面校正方法，该方法可快速、便捷和精确地实现3D打印机焦平面的调节校正，从而提高3D打印机的成像质量和打印效率。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种3D打印机的焦平面校正装置，设置在成型室内部，其特征在于：包括：

激光振镜，用于输出激光光束；

以及斜面机构，用于将激光光束形成线状的激光打印光斑；

所述成型室的底板一侧设置有支架，底板上设置有通槽，激光振镜可升降地设置在支架上并位于通槽上方；所述斜面机构设置在底板上，并伸入通槽内部，与激光振镜正对。

在上述方案中，本发明的斜面机构设置在底板上，并伸入通槽内部，则斜面机构上会有一条水平直线是与底板平面相交的，而且在斜面机构上也可刻画出无数条与底板平面平行的水平直线，各水平直线的位置则代表底板平面不同高度的位置。本发明的斜面机构与激光振镜正对，则激光振镜输出的激光光束会在斜面机构上形成线状的激光打印光斑，激光打印光斑连接的连线会与每条水平直线垂直相交。而每个激光打印光斑落在各水平直线上则可认为是落在不同高度的底板平面上。因此，本发明通过激光振镜在斜面机构上一次打印，则可判断最亮的一点激光打印光斑(焦点)的具体位置：是高于与底板平面相交的水平直线上，还是低于与底板平面相交的水平直线上，来确定调节激光振镜的方向(即调节激光振镜上升或下降)，直至焦点位于斜面机构与底板平面相交的水平直线上，使得3D打印机的焦平面与成型室的底板共面，激光振镜输出的激光光束聚焦到成型室的底板上，从而提高3D打印机在加工的成像质量。因此，本发明的校正装置操作方便简单，无需过多的仪器设备即可实现3D打印机焦平面的校正。

所述斜面机构包括相互连接的承托部件和校正板，校正板倾斜地设置在承托部上并形成斜面，斜面与激光振镜正对。本发明的承托部件是用于校正板的放置的。

所述承托部件设置在底板上，校正板的底端伸入通槽内部。

本发明还包括用于校正试验的试验板；所述试验板设置在校正板板面上，并与校正板平行。该试验板相当于校正板，每次做完焦平面的校正，都可更换试验板，这样斜面机构可无需频繁更换，从而进一步提高操作的便利性。

所述校正板设置有用于支撑试验板的支撑件，所述支撑件设置在校正板底端并与校正板垂直。

本发明还包括用于标记刻度的刻度板；所述刻度板设置在校正板一侧。

一种3D打印机的焦平面校正方法，其特征在于：设置用于输出激光光束的激光振镜，以及与成型室的底板相交并与激光振镜正对的斜面；

首先，将激光振镜的激光光束在斜面上形成线状的激光打印光斑，并判断激光打印光斑最亮的一点作为激光振镜的焦点；然后，通过调节激光振镜与底板的距离来校正焦点的位置，使得焦点位于斜面与底板相交的直线上，实现3D打印机的焦平面与成型室的底板共面。

本发明的焦平面校正方法可实现一次激光打印于斜面上，即可得知焦点的位置，再根据焦点的具体位置来调节激光振镜与底板之间的距离，从而使得焦平面与成型室的底板共面。该方法可快速、便捷和精确地实现3D打印机焦平面的调节校正，从而提高3D打印机的成像质量和打印效率。

激光振镜与底板的距离每次调节变化，激光振镜的激光光束均在斜面上形成线状的激光打印光斑，以得到N条线状的激光打印光斑。

在每条线状的激光打印光斑中，通过检测每个激光打印光斑的功率来判断激光打印光斑的亮度。

所述首先，将激光振镜的激光光束在斜面上形成线状的激光打印光斑，并判断激光打印光斑最亮的一点作为激光振镜的焦点；然后，通过调节激光振镜与底板的距离来校正焦点的位置，使得焦点位于斜面与底板相交的直线上，实现3D打印机的焦平面与成型室的底板共面，具体包括以下步骤：

第一步，在斜面刻画与成型室底板相交的水平直线；

第二步，将激光振镜的激光光束在斜面上形成线状的激光打印光斑，将激光打印光斑线上最亮的一点激光打印光斑作为激光振镜的焦点；

第三步，根据第二步焦点的位置来判断激光振镜的调节方向，以调节激光振镜与底板的距离，使得焦点位于斜面的水平直线上：若焦点低于斜面水平直线，则调节激光振镜上升，直到焦点位于斜面的水平直线上；若焦点高于斜面水平直线，则调节激光振镜下降，直到焦点位于斜面的水平直线上；若焦点位于斜面的水平直线上，则3D打印机的焦平面与成型室的底板共面。

与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：

1、本发明3D打印机的焦平面校正装置操作简便和实用性强，应用于3D打印机成型室内可有效对3D打印机的焦平面进行调节校正。

2、本发明的3D打印机的焦平面校正方法可快速、便捷和精确地实现3D打印机焦平面的调节校正，从而提高3D打印机的成像质量和打印效率。

附图说明

图1是本发明3D打印机的焦平面校正装置的示意图；

其中，1为激光振镜、2为底板、3为支架、4为通槽、5为承托部件、6为校正板、7为支撑件、8为刻度板、9为水平直线。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

实施例

如图1所示，本发明3D打印机的焦平面校正装置，是设置在成型室内部的，其包括：

激光振镜1，用于输出激光光束；

以及斜面机构，用于将激光光束形成线状的激光打印光斑；

其中，成型室的底板2一侧设置有支架3，底板2上设置有通槽4，激光振镜1可升降地设置在支架3上并位于通槽4上方，而斜面机构设置在底板2上，并伸入通槽4内部，与激光振镜1正对。

本发明的斜面机构包括相互连接的承托部件5和校正板6，校正板6倾斜地设置在承托部5上并形成斜面，斜面与激光振镜1正对。而承托部件5设置在底板2上，校正板6的底端伸入通槽4内部。本发明还包括用于校正试验的试验板(未图示)，该试验板设置在校正板6板面上，并与校正板6平行。该试验板相当于校正板6，每次做完焦平面的校正，都可更换试验板，这样斜面机构可无需频繁更换，从而进一步提高操作的便利性。校正板6设置有用于支撑试验板的支撑件7，支撑件7设置在校正板6底端并与校正板6垂直。本发明还包括用于标记刻度的刻度板8，刻度板8设置在校正板6一侧。

本发明的激光振镜1以升降的形式与支架3连接，本实施可采用在支架上沿支架竖直方向设置滑轨，激光振镜1上设置滑块，通过滑块与滑轨的滑动连接来实现激光振镜1在支架3上的升降，从而实现可调节激光振镜1与底板2之间的距离。

本发明3D打印机的焦平面校正方法是这样的：设置用于输出激光光束的激光振镜1，以及与成型室的底板2相交并与激光振镜1正对的斜面；

首先，将激光振镜1的激光光束在斜面上形成线状的激光打印光斑，并判断激光打印光斑最亮的一点作为激光振镜的焦点；然后，通过调节激光振镜1与底板2的距离来校正焦点的位置，使得焦点位于斜面与底板相交的直线上，实现3D打印机的焦平面与成型室的底板2共面。

本发明的焦平面校正方法可实现一次激光打印于斜面上，即可得知焦点的位置，再根据焦点的具体位置来调节激光振镜1与底板2之间的距离，从而使得焦平面与成型室的底板共面。该方法可快速、便捷和精确地实现3D打印机焦平面的调节校正，从而提高3D打印机的成像质量和打印效率。

本发明方法中，激光振镜1与底板2的距离每次调节变化，激光振镜1的激光光束均在斜面上形成线状的激光打印光斑，以得到N条线状的激光打印光斑。在每条线状的激光打印光斑中，通过检测每个激光打印光斑的功率来判断激光打印光斑的亮度。

该方法具体包括以下步骤：

第一步，在斜面刻画与成型室底板2相交的水平直线9；

第二步，将激光振镜1的激光光束在斜面上形成线状的激光打印光斑，将激光打印光斑线上最亮的一点激光打印光斑作为激光振镜的焦点；

第三步，根据第二步焦点的位置来判断激光振镜1的调节方向，以调节激光振镜1与底板2的距离，使得焦点位于斜面的水平直线9上：若焦点低于斜面的水平直线9，则调节激光振镜1上升，直到焦点位于斜面的水平直线9上；若焦点高于斜面的水平直线9，则调节激光振镜1下降，直到焦点位于斜面的水平直线9上；若焦点位于斜面的水平直线9上，则3D打印机的焦平面与成型室的底板共面。

本发明的斜面机构设置在底板2上，并伸入通槽4内部，则斜面机构上会有一条水平直线9是与底板2平面相交的，而且在斜面机构上也可刻画出无数条与底板2平面平行的水平直线，各水平直线的位置则代表底板2平面不同高度的位置。本发明的斜面机构与激光振镜1正对，则激光振镜1输出的激光光束会在斜面机构上形成线状的激光打印光斑，激光打印光斑连接的连线会与每条水平直线垂直相交。而每个激光打印光斑落在各水平直线上则可认为是落在不同高度的底板2平面上。因此，本发明通过激光振镜1在斜面机构上一次打印，则可判断最亮的一点激光打印光斑(焦点)的具体位置：是高于与底板平面相交的水平直线9上，还是低于与底板平面相交的水平直线9上，来确定调节激光振镜1的方向(即调节激光振镜上升或下降)，直至焦点位于斜面机构与底板2平面相交的水平直线上，使得3D打印机的焦平面与成型室的底板共面，激光振镜1输出的激光光束聚焦到成型室的底板2上，从而提高3D打印机在加工的成像质量。因此，本发明的校正装置操作方便简单，无需过多的仪器设备即可实现3D打印机焦平面的校正。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种3D打印机的焦平面校正装置，设置在成型室内部，其特征在于：包括：

激光振镜，用于输出激光光束；

以及斜面机构，用于将激光光束形成线状的激光打印光斑；

所述成型室的底板一侧设置有支架，底板上设置有通槽，激光振镜可升降地设置在支架上并位于通槽上方；所述斜面机构设置在底板上，并伸入通槽内部，与激光振镜正对；

所述斜面机构包括相互连接的承托部件和校正板，校正板倾斜地设置在承托部上并形成斜面，斜面与激光振镜正对；

所述承托部件设置在底板上，校正板的底端伸入通槽内部。

2.根据权利要求1所述的3D打印机的焦平面校正装置，其特征在于：还包括用于校正试验的试验板；所述试验板设置在校正板板面上，并与校正板平行。

3.根据权利要求2所述的3D打印机的焦平面校正装置，其特征在于：所述校正板设置有用于支撑试验板的支撑件，所述支撑件设置在校正板底端并与校正板垂直。

4.根据权利要求1所述的3D打印机的焦平面校正装置，其特征在于：还包括用于标记刻度的刻度板；所述刻度板设置在校正板一侧。

5.一种3D打印机的焦平面校正方法，其特征在于：设置用于输出激光光束的激光振镜，以及与成型室的底板相交并与激光振镜正对的斜面；

首先，将激光振镜的激光光束在斜面上形成线状的激光打印光斑，并判断激光打印光斑最亮的一点作为激光振镜的焦点；然后，通过调节激光振镜与底板的距离来校正焦点的位置，使得焦点位于斜面与底板相交的直线上，实现3D打印机的焦平面与成型室的底板共面。

6.根据权利要求5所述的3D打印机的焦平面校正方法，其特征在于：激光振镜与底板的距离每次调节变化，激光振镜的激光光束均在斜面上形成线状的激光打印光斑，以得到N条线状的激光打印光斑。

7.根据权利要求5所述的3D打印机的焦平面校正方法，其特征在于：在每条线状的激光打印光斑中，通过检测每个激光打印光斑的功率来判断激光打印光斑的亮度。

8.根据权利要求5所述的3D打印机的焦平面校正方法，其特征在于：所述首先，将激光振镜的激光光束在斜面上形成线状的激光打印光斑，并判断激光打印光斑最亮的一点作为激光振镜的焦点；然后，通过调节激光振镜与底板的距离来校正焦点的位置，使得焦点位于斜面与底板相交的直线上，实现3D打印机的焦平面与成型室的底板共面，具体包括以下步骤：

第一步，在斜面刻画与成型室底板相交的水平直线；

第二步，将激光振镜的激光光束在斜面上形成线状的激光打印光斑，将激光打印光斑线上最亮的一点激光打印光斑作为激光振镜的焦点；

第三步，根据第二步焦点的位置来判断激光振镜的调节方向，以调节激光振镜与底板的距离，使得焦点位于斜面的水平直线上：若焦点低于斜面水平直线，则调节激光振镜上升，直到焦点位于斜面的水平直线上；若焦点高于斜面水平直线，则调节激光振镜下降，直到焦点位于斜面的水平直线上；若焦点位于斜面的水平直线上，则3D打印机的焦平面与成型室的底板共面。