CN106945271A - 数字投影面3d打印系统、方法、调整方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了数字投影面调整方法、装置、3D打印系统及方法，该3D打印系统包括移动模块、投影光源、成型模块和控制模块；控制模块用于根据其内存的打印参数控制移动模块，以使移动模块控制投影光源移动，投影光源的移动方向和成型模块所在的平面平行；投影光源用于将光源照射成型模块，以使成型模块上的原料固化而形成物体。本发明的优点在于通过控制模块根据打印参数控制移动模块，以使移动模块带动投影光源进行移动，在保持打印精度的前提下，可以实现打印幅面的扩大。

Description

数字投影面3D打印系统、方法、调整方法及装置

技术领域

本发明涉及3D打印技术，尤其涉及数字投影面3D打印系统、方法、调整方法及装置。

背景技术

光源是光固化3D打印机的一个核心部件，目前光固化3D打印机使用的光源一般有两种：激光点光源和数字投影面光源。其中，激光点光源的3D打印成型过程是将材料一点点固化成面，再由一个个面固化成3D模型，其缺点是成型速度比较慢。数字投影面光源的3D打印过程是直接将材料固化成模型轮廓面，再由面固化成3D模型。

数字投影面光源的分辨率很大程度上决定了打印模型的精度和最大打印幅面。传统的数字投影面光源的光固化3D打印机的打印精度不变时，打印的幅面也是固定的。比如分辨率为1024*768的分辨率光源，设定XY为精度为0.05mm时，打印幅面为51.2*38.4mm。所以在一定程度上限制了3D打印的尺寸；当用户有更大尺寸的打印需求，传统的数字投影面光源无法满足。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供数字投影面3D打印系统、方法、调整方法及装置，其能解决现有的数字投影面3D打印机在打印尺寸上的不足。

本发明的目的之一采用以下技术方案实现：

数字投影面调整方法，应用于控制模块，包括如下步骤：

S11、接收投影光源的打印幅面和目标幅面，将目标幅面分割成若干个子幅面；子幅面的尺寸不大于打印幅面；

S12、根据子幅面的数量和子幅面的尺寸生成打印参数。

本发明的目的之二采用以下技术方案实现：

数字投影面调整装置，包括：

幅面分割模块，用于接收投影光源的打印幅面和目标幅面，将目标幅面分割成若干个子幅面，子幅面的尺寸不大于投影光源的打印幅面；

参数生成模块，用于根据子幅面的数量和子幅面的尺寸生成打印参数。

本发明的目的之三采用以下技术方案实现：

数字投影面3D打印系统，包括移动模块、投影光源、成型模块和控制模块；

控制模块用于执行数字投影面调整方法，并根据打印参数控制移动模块，以使移动模块控制投影光源移动，投影光源的移动方向和成型模块所在的平面平行；

投影光源用于将光源照射成型模块，以使成型模块上的原料固化而形成物体。

作为优选，移动模块包括底座、第一丝杆、第一电机、移动板、第二丝杆和第二电机；

第一电机固定在底座上，第一丝杆的一端和第一电机连接，第一丝杆的另一端固定在底座上；第一丝杆上设有第一螺母，第一螺母和移动板的侧边固定连接；控制模块通过第一电机控制第一丝杆旋转，以使第一螺母和移动板沿着第一丝杆移动；

第二电机固定在移动板上，第二丝杆的一端和第二电机连接，另一端固定在移动板上；第二丝杆的轴线和底座所在平面平行，且和第一丝杆的轴线垂直；第二丝杆上设有第二螺母，第二螺母和投影光源固定连接；控制模块通过第二电机控制第二丝杆旋转，以使第二螺母和投影光源沿着第二丝杆移动。

作为优选，底座上设有与第一丝杆平行的第一滑杆，移动板的侧边设有第一滑块，第一滑块套设在第一滑杆上；以使移动板沿着第一丝杆移动时，第一滑块沿着第一滑杆移动。

作为优选，第一滑块的数量为两个。

作为优选，移动板上设有与第二丝杆平行的第二滑杆，投影光源上设有第二滑块，第二滑块套设在第二滑杆上；以使投影光源沿着第二丝杆移动时，第二滑块沿着第二滑杆移动。

作为优选，成型模块位于投影光源的上方，包括料槽和成型平台；料槽用于放置原料，成型平台的底面贴近原料，投影光源投射出的光线穿过料槽的底板，以使原料固化在成型平台的底面，同时成型平台向上移动。

本发明的目的之四采用以下技术方案实现：

数字投影面3D打印方法，包括如下步骤：

S1、将目标幅面和打印幅面发送至控制模块，控制模块根据打印幅面和目标幅面生成打印参数，打印参数包括投影光源的移动路径；

S2、控制模块根据打印参数控制移动模块，以使移动模块控制投影光源进行移动，投影光源将光源照射成型模块，以使成型模块中形成物件。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过控制模块根据打印参数控制移动模块，以使移动模块带动投影光源进行移动，在保持打印精度的前提下，可以实现打印幅面的扩大。

附图说明

图1为本发明的数字投影面调整方法的流程图；

图2为本发明的目标幅面分割成子幅面的示意图；

图3为本发明的数字投影面调整装置的模块连接图；

图4为本发明的数字投影面3D打印系统的结构图；

图5为本发明的数字投影面3D打印系统的爆炸图；

图6为本发明的数字投影面3D打印系统的侧视图；

图7为本发明的数字投影面3D打印方法的流程图。

图中：00、底座；01、第一滑杆；011、第一滑块；02、第一挡板；10、移动板；11、第二滑杆；110、第二滑块；12、第二挡板；20、投影光源；30、料槽；31、成型平台；40、第一电机；41、第一丝杆；42、第一螺母；50、第二电机；51、第二丝杆；52、第二螺母。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

一种数字投影面调整方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤101、接收打印幅面和目标幅面，将目标幅面分割成若干个子幅面，子幅面的尺寸不大于投影光源的打印幅面；

例如，如图2所示，投影光源的打印幅面为51.2*38.4mm，而用户的目标幅面为80*60mm；则将目标打印幅面分割成四个子幅面：子幅面1、子幅面2、子幅面3和子幅面4，每个子幅面的尺寸均不大于投影光源的打印幅面。

步骤102、根据子幅面的数量和子幅面的尺寸生成打印参数，打印参数包括投影光源的移动路径。

如图2所示，从子幅面1开始，将投影光源依次移动到子幅面2、子幅面3和子幅面4，依次固化子幅面1、子幅面2、子幅面3和子幅面4，四个子幅面固化后形成一个完整的幅面，即用户的目标幅面。需要说明的是，移动路径不一定要按照本实施例中的移动路径，也可以是子幅面1、子幅面2、子幅面4和子幅面3的顺序。

一种数字投影面调整装置，如图3所示，包括：

幅面分割模块，用于接收打印幅面和目标幅面，将目标幅面分割成若干个子幅面，子幅面的尺寸不大于投影光源的打印幅面；

参数生成模块，用于根据子幅面的数量和子幅面的尺寸生成打印参数。

一种数字投影面3D打印系统，包括移动模块、投影光源、成型模块和控制模块；用户将打印参数存储至控制模块，控制模块用于执行数字投影面调整方法，且根据生成的打印参数控制移动模块，以使移动模块控制投影光源移动；投影光源用于将光源照射到成型模块，以使成型模块上的原料固化而形成物体。

如图4至图6所示，移动模块包括底座00、第一丝杆41和第一电机40，第一电机40固定在底座00上，第一丝杆41的一端和第一电机40连接，第一丝杆41的另一端固定在底座00上；具体的，底座00上向上延伸出第一挡板02，第一丝杆41的另一端固定在第一挡板02上。第一丝杆41底座00上设有第一滑杆01，第一滑杆01的轴线和第一丝杆41的轴线相平行。第一丝杆41上设有第一螺母42。

移动模块还包括移动板10、第二丝杆51和第二电机50，移动板10的一侧边上设有第一滑块011，第一滑块011套设在第一滑杆01上，第一螺母42和移动板10的一侧边固定连接；第一电机40驱动第一丝杆41旋转时，第一螺母42在第一丝杆41上滑动，即移动板10沿着第一丝杆41滑动，第一滑块011沿着第一滑杆01滑动。

第二电机50固定在移动板10第一表面上，第二丝杆51的一端和第二电机50连接，第二丝杆51的另一端固定在移动板10上，具体的，移动板10的第一表面上延伸出第二挡板12，第二丝杆51的另一端固定在第二挡板12上。第二丝杆51的轴线方向和底座00所在的平面平行，且和第一丝杆41的轴线垂直。移动板10的第一表面上设有第二滑杆11，第二滑杆11的轴线和第二丝杆51的轴线相平行。第二丝杆51上设有第二螺母52。第一丝杆41的轴线的方向为X轴方向，第二丝杆51的轴线方向为Y轴方向。

投影光源20上设有第二滑块110，第二滑块110套设在第二滑杆11上，第二螺母52和投影光源20固定连接。第二电机50驱动第二丝杆51旋转时，第二螺母52在第二丝杆51上滑动，即投影光源20沿着第二丝杆51滑动，第二滑块110沿着第二滑杆11滑动。本实施例中，第二滑块110的数量为两个。

成型模块位于投影光源20的上方，包括料槽30和成型平台31，料槽30中放置原料，成型平台31的底面贴近原料的顶面，投影光源20投射出的光沿着Z轴向上，光线穿过料槽30的透明底板，照射到原料中，以使原料在成型平台31底面固化形成物体；成型平台31随着其底面上不断形成的物体而沿着Z轴向上移动。成型模块为现有技术，其具体的工作原理可以从现有技术获知，在此不再赘述。

控制模块(图未示)包括控制芯片和控制电路，控制芯片预设有打印参数，控制芯片根据打印参数通过控制电路控制第一电机40和第二电机50。控制模块为现有技术，其具体工作原理可以从现有技术获知，在此不再赘述。

本3D打印系统采用LED紫外光源，其固化效果好，寿命长；相比传统的汞灯或LED灯波长范围宽、仅部分光线能有效固化3D打印材料液态光敏树脂的，而且损耗教快。LED紫外光源的波长范围在365-405nm之间，正是固化3D打印材料液态光敏树脂的有效范围。

传统的投影机通常由RGB三路光源组成，光固化技术3D打印机仅需紫外光就能固化光敏树脂材料，将液体变成固体逐层叠加成型3D模型，相较于传统的投影机，本3D打印系统的结构简单，减少了传统投影机中的很多不必要的光路结构，而且安装更方便。

如果依靠提高光源分辨率来提高打印幅面会大副增加制作成本，且提高光源的分辨率的技术门槛高，不容易实现。而本3D打印系统的成本低，其关联的技术较容易实现。

一种数字投影面3D打印方法，如图7所示，包括如下步骤：

步骤201、将目标幅面和打印幅面发送至控制模块，控制模块根据打印幅面和目标幅面生成打印参数，打印参数包括投影光源的移动路径。

打印幅面为投影光源的打印幅面，投影光源一般都有一个固定尺寸的打印幅面，其尺寸为固定。目标幅面为用户所需要打印的物体的幅面。

步骤202、控制模块根据打印参数控制移动模块，以使移动模块控制投影光源进行移动，投影光源移动的同时将光源投射至成型模块，以使成型模块中形成物件。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.数字投影面调整方法，其特征在于，包括如下步骤：

S11、接收打印幅面和目标幅面，将目标幅面分割成若干个子幅面；子幅面的尺寸不大于打印幅面；

S12、根据子幅面的数量和子幅面的尺寸生成打印参数。

2.数字投影面调整装置，其特征在于，包括：

幅面分割模块，用于接收打印幅面和目标幅面，将目标幅面分割成若干个子幅面，子幅面的尺寸不大于投影光源的打印幅面；

参数生成模块，用于根据子幅面的数量和子幅面的尺寸生成打印参数。

3.数字投影面3D打印系统，其特征在于，包括移动模块、投影光源、成型模块和控制模块；

控制模块用于执行如权利要求1所述的调整方法，并根据生成的打印参数控制移动模块，以使移动模块控制投影光源移动，投影光源的移动方向和成型模块所在的平面平行；

投影光源用于将光源照射成型模块，以使成型模块上的原料固化而形成物体。

4.如权利要求3所述的3D打印系统，其特征在于，移动模块包括底座、第一丝杆、第一电机、移动板、第二丝杆和第二电机；

第一电机固定在底座上，第一丝杆的一端和第一电机连接，第一丝杆的另一端固定在底座上；第一丝杆上设有第一螺母，第一螺母和移动板的侧边固定连接；控制模块通过第一电机控制第一丝杆旋转，以使第一螺母和移动板沿着第一丝杆移动；

第二电机固定在移动板上，第二丝杆的一端和第二电机连接，另一端固定在移动板上；第二丝杆的轴线和底座所在平面平行，且和第一丝杆的轴线垂直；第二丝杆上设有第二螺母，第二螺母和投影光源固定连接；控制模块通过第二电机控制第二丝杆旋转，以使第二螺母和投影光源沿着第二丝杆移动。

5.如权利要求4所述的3D打印系统，其特征在于，底座上设有与第一丝杆平行的第一滑杆，移动板的侧边设有第一滑块，第一滑块套设在第一滑杆上；以使移动板沿着第一丝杆移动时，第一滑块沿着第一滑杆移动。

6.如权利要求5所述的3D打印系统，其特征在于，第一滑块的数量为两个。

7.如权利要求4或5所述的3D打印系统，其特征在于，移动板上设有与第二丝杆平行的第二滑杆，投影光源上设有第二滑块，第二滑块套设在第二滑杆上；以使投影光源沿着第二丝杆移动时，第二滑块沿着第二滑杆移动。

8.如权利要求3所述的3D打印系统，其特征在于，成型模块位于投影光源的上方，包括料槽和成型平台；料槽用于放置原料，成型平台的底面贴近原料，投影光源投射出的光线穿过料槽的底板，以使原料固化在成型平台的底面，同时成型平台向上移动。

9.数字投影面3D打印方法，应用于权利要求3至8任一项所述的3D打印系统，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将目标幅面和打印幅面发送至控制模块，控制模块根据打印幅面和目标幅面生成打印参数，打印参数包括投影光源的移动路径；

S2、控制模块根据打印参数控制移动模块，以使移动模块控制投影光源进行移动，投影光源将光源照射成型模块，以使成型模块中形成物件。