CN108312504A - 标定系统、涂覆系统及3d打印设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种标定系统、涂覆系统及3D打印设备。所述标定系统包括：移动装置，设置在所述光学系统所辐射的打印基准面上；光感应装置，设置在所述移动装置上，在所述移动装置的带动下在所述打印基准面内移动以获取所述光学系统所辐射光斑的光感应信息；标定装置，连接所述移动装置、光学系统及所述光感应装置，以及基于对应所获取的光感应信息的实际位置信息、和所述实际位置信息对应的标定位置信息，对光学系统进行标定。本申请通过设置移动装置和光感应装置，使标定装置基于通过光感应装置所获取的光感应信息的实际位置信息和标定位置信息对光学系统进行标定的技术方案，解决了现有技术中使用标定板不便于操作、标定精度不高、一致性差的问题。
Description
技术领域
本申请涉及3D打印领域，特别是涉及一种标定系统、涂覆系统及3D打印设备。
背景技术
3D打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、塑料和树脂等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印设备通过执行该种打印技术制造3D物体。3D打印设备由于成型精度高在模具、定制商品、医疗治具、假体等领域具有广泛应用。
目前常用的3D打印设备由于其振镜系统在使用一定时间后会产生偏差，从而导致在聚焦平面产生畸变，幅面越大畸变越明显，进而对成型件的尺寸精度影响越大。因此，为了提高成型件的尺寸精度，需要对振镜进行标定以消除由于畸变引起的尺寸偏差。目前常用的标定方式是设置与工作幅面相配合的标定板，进而进行标定。随着3D打印设备类型的增多，为每种打印幅面的3D打印设备配备单独的标定板是繁杂而容易出错的，同时不利于技术人员在上门标定时携带。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种标定系统、涂覆系统及3D打印设备，用于解决现有技术中使用标定板不便于操作、标定精度不高、一致性差的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供一种标定系统，用于标定3D打印设备中的光学系统，所述标定系统包括：移动装置，设置在所述光学系统所辐射的打印基准面上；光感应装置，设置在所述移动装置上，在所述移动装置的带动下在所述打印基准面内移动以获取所述光学系统所辐射光斑的光感应信息；标定装置，连接所述移动装置、光学系统及所述光感应装置，以及基于对应所获取的光感应信息的实际位置信息、和所述实际位置信息对应的标定位置信息，对所述光学系统进行标定。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述移动装置具有跨设于所述光学系统所辐射的打印基准面上的安装梁，所述安装梁可沿所述打印基准面的相对两侧进行第一方向位移；所述光感应装置为一个或多个，并排设置在所述安装梁上。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述移动装置包括：第一方向位移单元，跨设于所述光学系统所辐射的打印基准面上，用于沿所述打印基准面的相对两侧进行第一方向位移；以及第二方向位移单元，设置在所述第一方向位移单元上，用于带动所述光感应装置在所述打印基准面上进行第二方向位移。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述光感应装置为光感器件或藉由多个光感器件组成的光感阵列。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述标定装置通过移动设置在所述移动装置上的所述光感应装置获取光斑在打印基准面内的实际位置信息，并确定所述打印基准面内的实际位置信息与所对应的标定位置信息之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述标定装置通过移动所述光学系统所辐射的光斑位置以便所述光感应装置在标定位置处输出相应的光感应信息，并确定所述光学系统的实际位置信息与所对应的标定位置信息之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述光感应装置具有一透光板，所述透光板具有透光孔。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述透光孔的孔径小于所述光斑的直径。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述透光孔具有一光衰减镜片。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述光感应装置为光斑位置检测器件。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述标定装置通过移动所述移动装置使得所述光斑位置检测器件的基准位置位于标定位置，以及通过读取所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述标定装置通过读取所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对所述光学系统进行标定的方式包括：基于所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置的第一偏移量，调整所述移动装置使得所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置一致；以及利用所述移动装置所移动的第二偏移量对所述光学系统进行标定。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述标定装置通过读取所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对所述光学系统进行标定的方式包括：基于所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置的第一偏移量，调整所述光学系统使得所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置一致；以及利用所述光学系统所偏转的第二偏移量对所述光学系统进行标定。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述移动装置包括刮刀装置。
在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述标定系统还包括位移传感器，用于获取所述光感应装置在所述打印基准面中的位置信息。
本申请的第二方面还提供一种涂覆系统，包括：刮刀装置，设置在所述光学系统所辐射的打印基准面的上方；光感应装置，设置在所述刮刀装置上，在所述刮刀装置的带动下在所述打印基准面内移动以获取所述光学系统所辐射光斑的光感应信息；控制装置，连接所述刮刀装置、光学系统及光感应装置，所述控制装置包括标定单元，所述标定单元基于对应所获取的光感应信息的实际位置信息、和所述实际位置信息对应的标定位置信息，对所述光学系统进行标定。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，所述刮刀装置具有跨设于所述光学系统所辐射的打印基准面上的安装梁，所述安装梁可沿所述打印基准面的相对两侧进行第一方向位移；所述光感应装置为一个或多个，并排设置在所述安装梁上。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，所述刮刀装置包括：第一方向位移单元，跨设于所述光学系统所辐射的打印基准面上，用于沿所述打印基准面的相对两侧进行第一方向位移；以及第二方向位移单元，设置在所述第一方向位移单元上，用于带动所述光感应装置在所述打印基准面上进行第二方向位移。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，所述光感应装置为光感器件或藉由多个光感器件组成的光感阵列。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，所述标定单元通过移动设置在所述刮刀装置上的所述光感应装置获取光斑在打印基准面内的实际位置信息，并确定所述打印基准面内的实际位置信息与所对应的标定位置信息之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，所述标定单元通过移动所述光学系统所辐射的光斑位置以便所述光感应装置在标定位置处输出相应的光感应信息，并确定所述光学系统的实际位置信息与所对应的标定位置信息之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，所述光感应装置具有一透光板，所述透光板具有透光孔。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，所述透光孔的孔径小于所述光斑的直径。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，所述透光孔具有一光衰减镜片。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，所述光感应装置为光斑位置检测器件。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，所述标定单元通过移动所述刮刀装置使得所述光斑位置检测器件的基准位置位于标定位置，以及通过读取所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，所述标定单元通过读取所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对所述光学系统进行标定的方式包括：基于所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置的第一偏移量，调整所述刮刀装置使得所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置一致；以及利用所述刮刀装置所移动的第二偏移量对所述光学系统进行标定。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，所述标定单元通过读取所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对所述光学系统进行标定的方式包括：基于所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置的第一偏移量，调整所述光学系统使得所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置一致；以及利用所述光学系统所偏转的第二偏移量对所述光学系统进行标定。
在本申请的第二方面的某些实施方式中，所述涂覆系统还包括位移传感器，用于获取所述光感应装置在所述打印基准面中的位置信息。
本申请的第三方面还提供一种3D打印设备，包括：光学系统，用于提供光斑能量并通过光斑扫描选择性固化待成型的材料；容器，用于盛放所述待成型的材料；其中，所盛放的材料表面为打印基准面；前述中任一所述的标定系统，或前述中任一所述的涂覆系统，利用所述标定系统或涂覆系统对所述光学系统进行标定。
在本申请的第三方面的某些实施方式中，所述光学系统的数量为多个，其中，至少两个光学系统共用所述标定系统或涂覆系统以对各所述光学系统进行标定；或者，每个光学系统单独配置所述标定系统或涂覆系统以对各所述光学系统进行标定。
本申请的第四方面还提供一种标定方法，用于标定3D打印设备中的光学系统，所述标定方法包括：控制所述光学系统在打印基准面内辐射光斑，以及控制光感应装置在所述打印基准面内移动以获取光感应信息；基于对应所获取的光感应信息的实际位置信息、和所述实际位置信息对应的标定位置信息，对所述光学系统进行标定。
在本申请的第四方面的某些实施方式中，所述控制光学系统在打印基准面内辐射光斑，以及控制光感应装置在所述打印基准面内移动以获取光感应信息的步骤包括：控制所述光学系统向打印基准面内的一标定位置辐射光斑，以及移动所述光感应装置获取所述光斑在打印基准面内的实际位置信息；所述基于对应所获取的光感应信息的实际位置信息、和所述实际位置信息对应的标定位置信息，对所述光学系统进行标定的步骤包括：确定所述打印基准面内的实际位置信息与所对应的标定位置信息之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。
在本申请的第四方面的某些实施方式中，所述控制光学系统在打印基准面内辐射光斑，以及控制光感应装置在所述打印基准面内移动以获取光感应信息的步骤包括：基于所述光学系统的一标定位置信息移动所述光感应装置，以及控制所述光学系统向所述光感应装置处辐射光斑；所述基于对应所获取的光感应信息的实际位置信息、和所述实际位置信息对应的标定位置信息，对所述光学系统进行标定的步骤包括：确定所述光学系统的实际位置信息与所对应的标定位置信息之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。
在本申请的第四方面的某些实施方式中，所述光感应装置为光斑位置检测器件；所述控制光学系统在打印基准面内辐射光斑，以及控制光感应装置在所述打印基准面内移动以获取光感应信息的步骤包括：移动所述光斑位置检测器件以将所述光斑位置检测器件的基准位置位于一标定位置，以及控制所述光学系统向所述标定位置处辐射光斑；所述基于对应所获取的光感应信息的实际位置信息、和所述实际位置信息对应的标定位置信息，对所述光学系统进行标定的步骤包括：通过读取所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。
在本申请的第四方面的某些实施方式中，所述通过读取光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对所述光学系统进行标定的步骤包括：基于所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置的第一偏移量，调整所述移动装置使得所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置一致；以及利用所述移动装置所移动的第二偏移量对所述光学系统进行标定；或者基于所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置的第一偏移量，调整所述光学系统使得所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置一致；以及利用所述光学系统所偏转的第二偏移量对所述光学系统进行标定。
如上所述，本申请的标定系统、涂覆系统及3D打印设备，具有以下有益效果：通过设置移动装置和光感应装置，使标定装置基于通过光感应装置所获取的光感应信息的实际位置信息和标定位置信息对光学系统进行标定的技术方案，解决了现有技术中使用标定板不便于操作、标定精度不高、一致性差的问题。
附图说明
图1显示为本申请标定系统在一实施例中的结构示意图。
图2显示为本申请标定系统中的移动装置在一实施例中的结构示意图。
图3显示为本申请标定系统中的移动装置在一另实施例中的结构示意图。
图4显示为本申请利用光感器件在标定点处标定时一实施例中的示意图。
图5显示为本申请利用光斑位置检测器件在标定点处标定时一实施例的示意图。
图6显示为本申请利用光斑位置检测器件在标定点处标定时又一实施例的示意图。
图7显示为本申请涂覆系统在一实施例中的结构示意图。
图8显示为本申请涂覆系统中的刮刀装置在一种实施方式中的结构示意图。
图9显示为本申请标定方法在一实施例中的流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本申请可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本申请可实施的范畴。
通常，3D打印设备通过对由光固化材料的材料层进行逐层曝光固化并累积各固化层的方式打印三维物体。所述光固化材料通常指经光(例如为紫外光)照射后会形成固化层的材料，其包括但不限于：光敏树脂、或光敏树脂与其他材料的混合液等。所述其他材料举例包括陶瓷粉、色料等。所述打印设备中的光学系统可利用激光在材料层上进行扫描，并根据横截面层的图案中各像素点在材料层的对应位置固化材料层，以得到与横截面层图案一致的构建物体横截面。在3D打印设备装配时，或者3D打印设备使用一段时间后光学系统的振镜(又叫扫描镜组)会产生偏差，从而导致所打印的三维物体的形状畸变，最终会影响成型件的尺寸精度。因此，需要对光学系统进行标定，以消除由于光学系统的偏差而引起的尺寸偏差。
本申请提供一种标定系统。所述标定系统用于标定3D打印设备中的光学系统。请参阅图1，其显示为本申请标定系统在一实施例中的结构示意图。如图所示，标定系统1包括移动装置11、光感应装置12以及标定装置13，其中标定装置13连接移动装置11、光感应装置12以及3D打印设备中的光学系统2。
其中，所述光学系统用于提供光斑能量并通过光斑扫描来选择性地固化待成型材料。其中，所述待成型材料为光固化材料。所述光固化材料包括任何易于光固化的液态材料，其液态材料举例包括：光固化树脂液，或掺杂了陶瓷粉末、颜色添加剂等混合材料的树脂液等。在某些实施例中，所述光学系统可包含光源例如激光发生器、透镜组以及振镜。在一具体示例中，所述振镜可包括两个反射镜，用于改变光路以将激光光束投射到目标固化平面上，并且其中一个反射镜用于调整光束沿X轴方向移动，另一个反射镜用于调整光束沿Y轴方向移动。
所述移动装置设置在所述光学系统所辐射的打印基准面上。其中，所述打印基准面是指待成型材料的可固化表面。所述打印基准面相距光学系统出射位置的距离是基于光学系统所辐射光束的光斑尺寸而确定的。在基于SLA的打印设备中所述打印基准面是待成型材料的水平面。在一个实施例中，移动装置包含导轨、移动部件以及安装梁，其中，移动部件可在导轨上移动，安装梁横跨在所述容器上且两端设置在各移动部件上。其中，所述导轨举例为轨道，所述移动部件对应举例滑设在轨道上的滑块。所述滑块受驱动电机控制在相应导轨移动。其中，所述驱动电机包括但不限于：步进电机、伺服电机、直线电机等，当然，在不同的实施例中，也可以采用伸缩气缸控制可以驱动滑块在相应导轨移动。
在另一实施例中，所述移动装置包括导轨、同步带机构、驱动电机以及安装梁。其中，移动装置通过同步带机构驱动而沿导轨滑移，此外，移动装置还可以外接磁栅尺以作为位置传感器提供更精准的光感应装置在所述打印基准面中的位置信息。所述驱动电机包括但不限于：步进电机、伺服电机。
在又一实施例中，所述移动装置也可以例如包括丝杆、螺母以及安装梁，其中，螺母可在丝杆上移动，安装梁横跨在所述容器上且两端设置在各移动部件上。所述丝杆受驱动电机控制转动以使得螺母在相应丝杆上直线移动。其中，所述驱动电机包括但不限于步进电机或伺服电机等。所述丝杆例如为滚珠丝杠。
所述移动装置至少提供一种方向的移动，使得设置在所述移动装置上的光感应装置在打印基准面内移动。具体地，移动装置设置在打印基准面上方且与打印基准面平行，光感应装置设置在移动装置上且光感应装置的感应平面在实际打印平面上，即，光感应装置的感应平面与打印基准面齐平。其中，所述至少一个方向可为直线方向或转动方向，也可以为正交的第一方向和第二方向，或为转动方向和沿转动圆弧的直径所在方向等。所述光感应装置吊设在所述移动装置上并贴于打印基准面。例如，光感应装置利用自安装梁上悬空设置的L形结构设置在移动装置上。
在一些实施方式中，所述移动装置上设置有多个并排排列的光感应装置，各光感应装置之间按标定间距设置。以所述移动装置包括轨道、同步带机构、伺服电机以及安装梁为例，轨道位于在盛放光固化树脂的容器口上方相对且平行的位置，伺服电机驱动同步带机构使得移动装置沿轨道往复移动，安装梁跨设在容器上，按照预设标定点的间距在安装梁上排列N个光感应装置，受伺服电机驱动，安装梁带动各光感应装置在打印基准面内的第一方向做直线往复移动。需要说明的是，各光感应装置并不必需按照预设标定点的间距布置，在各光感应装置未按照所需的最小检测间距布置的情况下，可以对某一部分的光感应装置按照块的形式进行移动。在某些实施例中，可通过离合的方式切换具体每块光感应装置区域的移动。
在又一些实施方式中，所述移动装置上设置一个光感应装置，并带动所述光感应装置沿至少一个方向移动。在一种具体示例中，请参阅图2，其显示为本申请标定系统中的移动装置在一实施例中的结构示意图，如图所示，所述移动装置包括第一方向位移单元21和第二方向位移单元22。其中，第一方向位移单元21跨设于光学系统所辐射的打印基准面101且设置在导轨23上以通过导轨23在打印基准面101上进行第一方向位移，即第一方向位移单元21沿图中X方向移动，所述第一方向位移单元21可以包含前述的导轨、移动部件和安装梁，并由驱动电机驱动使移动部件和安装梁沿导轨移动。第二方向位移单元22设置在第一方向位移单元21上，用于带动光感应装置在打印基准面101上进行第二方向位移，即第二方向位移单元22沿图中Y方向移动。例如，所述第二方向位移单元22包含第二导轨、第二移动部件以及第二驱动电机，其中，第二导轨沿安装梁设置，第二驱动电机与第二移动部件相连。其中，第二导轨、第二移动部件和第二驱动电机可与所述第一方向位移单元21中的导轨、移动部件和驱动电机相同或相似。所述光感应装置设置在所述第二移动部件上并随第二移动部件沿第二导轨移动。此外，如图所示，第二方向位移单元22上安装有固定件221，固定件221用于固定光感应装置，使得光感应装置随第二方向位移单元22的移动而沿Y方向移动。例如，第二方向位移单元22可以通过例如丝杆机构或同步带机构等方式驱动并在第一方向位移单元21上移动。如上所述，在设置有至少一个光感应装置的情况下，基于第一方向位移单元21沿X方向的移动和第二方向位移单元22沿Y方向的移动，所述光感应装置可以在打印基准面101内任意移动。此外，还可以在第一方向位移单元21上滑设有多个第二方向位移单元22，在这种情况下，标定系统包括多个光感应装置，在一示例中，可以仅通过第一方向位移单元沿X方向的移动来带动多个光感应装置在打印基准面内移动。在另一示例中，可以通过第一方向位移单元的移动以及第二方向位移单元的移动来带动多个光感应装置在打印基准面内移动。
在另一些实施方式中，所述移动装置例如为刮刀装置，所述刮刀装置包括安装梁、刮刀主腔体以及刀刃，其中，刮刀主腔体设于安装梁上、刀刃设于刮刀主腔体上。在电机的驱动下，安装梁带动光感应装置在打印基准面内的第一方向移动。在一实施例中，请参阅图3，其显示为本申请标定系统中的移动装置在一另实施例中的结构示意图，如图所示，移动装置如刮刀装置跨设于光学系统所辐射的打印基准面101且设置在导轨33上以通过导轨33在打印基准面101上进行第一方向位移，即刮刀装置沿图中X方向移动。此外，刮刀装置具有安装梁31，多个光感应装置通过自安装梁31上悬空设置的L形结构34并排设置在安装梁31上，多个L形结构34按照标定点间隔设置使得多个光感应装置按照标定点间隔设置，多个光感应装置通过刮刀装置的移动同时进行第一方向位移。需要说明的是，图中示出的光感应装置的数量可以根据实际标定点的需要选取，使得当刮刀装置自打印基准面101的一侧移动至另一侧时，所有标定点均可进行标定。
在另一实施例中，所述刮刀装置还包括设于安装梁上的至少一个第二方向位移单元，所述第二方向位移单元可以通过例如丝杆机构或同步带机构等方式驱动以在刮刀装置的安装梁上移动。所述第二位移单元上安装有固定件，所述固定件用于固定光感应装置，使得光感应装置随第二方向位移单元的移动而移动。上述结构通过在已有刮刀装置的设备上设置光感应装置和/或第二方向位移单元，使得可以直接对现有设备进行改进，可以有效降低成本，提高设备性能。
需要说明的是，附图中各单元和部件的形状以及连接方式仅为本申请移动装置的具体示例，本领域技术人员可以根据用户需求和实际情况进行修改和变型，在此不再一一赘述。
还需要说明的是，在一台3D打印设备中可包含一种或多种上述任一的移动装置。例如，一台3D打印设备中包含两个光学系统，每个光学系统对应一个所述移动装置，使得每个移动装置带动光感应装置在相应光学系统的打印基准面内移动以对相应光学系统进行标定。在此，在多个移动装置的方案中，一些便捷的、利于装配的方式应视为本申请所述技术思想下的具体示例。例如，各移动装置中的第一方向位移单元以一整体的导轨形式设置在打印基准面的相对两侧，使得各第一方向位移单元上的滑块可沿共用的导轨移动，如此可优化装配。
所述光感应装置是指能够感应光源例如激光的光能量并将光能量转换成电信号的器件。光感应装置与标定装置连接，当光束照射在光感应装置上时，光感应装置将光能量转换成光感应信息输出给标定装置。所述光感应装置可以包含单个光感器件、光感阵列或光斑位置检测器件。其中，所述光感阵列是藉由多个光感器件排布而成的。所述光斑位置检测器件是指能够感应光源例如激光的光能量并基于所述光能量获得位置信息的器件，例如PSD(Position Sensitive Device，位置传感器)、CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)、CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)传感器、激光寻位传感器等。为了减少光感应装置的光干扰，在所述光感器件上覆盖一透光板。所述透光板上具有透光孔。透光板可以为不透光材料或光透射能力弱的材料制成，除透光孔外所述光感器件难于接收到使其产生光感应信号的光能量。另外，设置所述透光孔的孔径小于光斑直径以便于使用低成本的光电传感器进行光斑位置检测。类似地，所述光感阵列具有透光板，所述透光板上具有对应各光感器件的透光孔，所述透光孔的孔径小于光斑直径。
此外，受光学系统所辐射的光斑能量影响，在光感应装置的选取时，需考虑光感应装置所能承受的功率密度。一种方式为，降低光学系统所辐射的功率密度。另一种方式为，所述光感应装置还包括光衰减镜片，其可降低透光孔所透进的光能量，以保护光感应装置使其正常工作。
其中，所述光感应信息可以仅表示感应到光辐射，还可以表示所感应的光辐射强度。例如，所述光感应装置中包含光电二极管，当光束辐射到光电二极管上时，所述光感应装置输出表示感应到光辐射的光感应信息。又如，所述光感应装置中包含电荷耦合器件，当光束辐射到光电二极管上时，所述光感应装置输出包含光辐射强度值的光感应信息。所述光感应装置将所输出的光感应信息传递给标定装置。
所述标定装置包括CPU或集成有CPU的芯片、可编程逻辑器件(FPGA)、多核处理器中的至少一种。所述标定装置的处理器可以与3D打印设备的控制装置中的处理器共用或可独立设置，再或者所述标定装置为藉由所述控制装置所提供的硬件电路而向3D打印设备的光学系统提供标定的硬件和软件。
所述标定装置基于对应所获取的光感应信息的实际位置信息、和实际位置信息对应的标定位置信息来对光学系统进行标定。在此，所述标定装置中预设了打印基准面内各标定点位置信息，并通过控制光感应装置来获取光学系统在辐射光斑到相应标定点时、或按照相应标定点辐射光斑时的光感应信息，并利用在获取到光感应信息时的光感应装置在打印基准面内的实际位移位置信息、或光学系统的振镜的实际偏转位置信息对光学系统进行标定。为此，在一些标定方式中，所述标定位置信息是指打印基准面中标定点的位置信息，用(x0，y0)来表示。在另一些标定方式中，所述标定位置信息是指光学系统中的振镜向标定点(x0，y0)辐射光斑时振镜的偏角信息，用(α0，β0)来表示。本领域技术人员应该理解，根据空间内直角三角形的边角关系，在已知上述两种标定位置信息中的一种标定位置信息时可通过计算得到另一种标定位置信息。
本申请的标定系统，通过设置移动装置和光感应装置，使标定装置基于通过光感应装置所获取的光感应信息的实际位置信息和标定位置信息对光学系统进行标定的技术方案，解决了现有技术中使用标定板不便于操作、标定精度不高、一致性差的问题。
基于上述标定系统的描述，以所述光感应装置包括光感器件为例描述所述标定系统的结构和工作过程。其中，所述光感应装置装配在移动装置上并位于打印基准面内。所述移动装置如图2所示，移动装置包括第一方向位移单元21和至少一个第二方向位移单元22。其中，第一方向位移单元21跨设于光学系统所辐射的打印基准面101且设置在导轨23上以通过导轨23在打印基准面101上进行第一方向位移，即第一方向位移单元21沿图中X方向移动，例如，第一方向位移单元21可以通过例如丝杆机构或同步带机构等方式驱动以在导轨23上移动。第二方向位移单元22设置在第一方向位移单元21上，用于带动光感应装置在打印基准面101上进行第二方向位移，即第二方向位移单元22沿图中Y方向移动。
当所述标定装置控制光学系统向预设标定点位置(x0，y0)辐射光斑时，以标定位置信息和实际位置信息均由正交坐标中的位置数据表示为例描述所述标定系统的工作过程。其中，为了获取光感应装置在感应到光感应信息时的实际位置信息，一方面，所述标定装置通过向移动装置中的电机输送包含位移量的指令来获得光感器件在打印基准面中的实际位置信息。另一方面，所述标定系统中还包括位移传感器，所述标定装置通过所述位移传感器获取光感器件在打印基准面中的实际位置信息。其中，所述位移传感器可设置在各方向的滑块上或设置在光感应装置中。例如，利用光感应装置中内置的位移传感器在移动装置带动光感应装置移动期间，所述光感应装置将所感应的位置信息传递给标定装置。
由于光学系统的振镜自身存在误差，安装光学系统时所产生的误差，所述标定装置控制光学系统向标定点(x0，y0)辐射光斑时，光斑未必一定在(x0，y0)位置上，故而需要对光学系统进行标定以消除所述误差。
请参阅图4，其显示为本申请利用光感器件在标定点处标定时一实施例中的示意图。如图所示，其中，实心圆点表示标定点位置C(x0，y0)，交叉线表示实际位置信息A(x1，y1)。在一种实施方式中，所述标定装置通过移动设置在所述移动装置上的所述光感应装置获取光斑在打印基准面内的实际位置信息，并确定所述打印基准面内的实际位置信息与所对应的标定位置信息之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。当所述标定装置控制光学系统向预设标定点位置C(x0，y0)辐射光斑时，所述标定装置控制光感器件在相应标定点C(x0，y0)附近移动以使光感器件与光斑位置重合，并获得光感器件的实际位置信息A(x1，y1)。在获取到实际位置信息A(x1，y1)及所对应的标定位置信息C(x0，y0)时，所述标定装置计算所述实际位置信息A(x1，y1)和标定位置信息C(x0，y0)的偏移量，并将所得到的偏移量与对应标定位置信息保存在标定文件中。标定装置按照上述方式遍历各标定点位置，以得到在光学系统的打印幅面内振镜在各标定点位置的偏移量。其中，所述光感应装置包括光感器件或光感阵列，所述标定装置可以控制光感应装置采用下述方式移动以获得光斑位置即光感器件或光感阵列的实际位置信息A(x1，y1)：光感器件在以标定点为中心遍历整个区域(例如1cm×1cm区域)以获得光感应信息，并通过对遍历期间所获得的对应所有光感应信息的位置信息进行分析，以获得光斑中心的实际位置信息A(x1，y1)。所述标定装置可确定(Δx，Δy)为对应标定位置信息C(x0，y0)的偏移量。其中，Δx＝(x1-x0),Δy＝(y1-y0)。
在另一种实施方式中，所述标定装置通过移动所述光学系统所辐射的光斑位置以便所述光感应装置在标定位置处输出相应的光感应信息，并确定所述光学系统的实际位置信息与所对应的标定位置信息之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。当所述标定装置控制光学系统向预设标定点位置C(x0，y0)辐射光斑时，所述标定位置信息和实际位置信息还可以均由偏角坐标中的位置数据表示，即标定点位置C(x0，y0)可对应到光学系统中振镜的偏角坐标(α0，β0)。所述标定系统的工作过程如下：所述标定装置控制光学系统以标定位置(α0，β0)的偏角辐射光斑，同时控制光感应装置移动至对应(α0，β0)的标定点位置C(x0，y0)。由于已描述过的原因，光斑在打印基准面的实际位置为A(x1，y1)，所述标定装置控制光学系统微调振镜偏角使得振镜以(α1，β1)偏角辐射到光感应装置所在的C(x0，y0)位置。所述标定装置计算所述实际位置信息(α1，β1)和标定位置信息(α0，β0)的偏移量，并将所得到的偏移量与对应标定位置信息保存在标定文件中。标定装置按照上述方式遍历各标定点位置，以得到在光学系统的打印幅面内振镜在各标定点位置的偏移量。其中，所述光感应装置包括光感器件或光感阵列，所述标定装置可以控制光学系统采用下述方式移动以获得振镜向标定位置(α0，β0)辐射时的实际偏差：光感应装置位于打印基准面内的、且对应(α0，β0)偏角的标定点位置C(x0，y0)，由标定装置控制光学系统以(α0，β0)为中心遍历整个区域(例如1cm×1cm区域)以获得光感应信息，并通过对遍历期间所获得的对应所有光感应信息的振镜偏角信息进行分析，以获得光斑中心位于标定点位置C(x0，y0)时所对应的偏角信息(α1，β1)，并由此确定振镜向标定位置(α0，β0)辐射时的实际偏差为(Δα，Δβ)，其中，Δα＝(α1-α0),Δβ＝(β1-β0)。
此外，为了提高光感应装置在打印基准面内移动以获取光感应信息的效率，可以设置光感应装置包括藉由多个光感器件组成的光感阵列，并且定义所述光感阵列中的一个光感器件为基准光感器件。在这种情况下，由于光感阵列包括多个光感器件，在移动光感阵列时只需根据任意一个光感器件获取到光感应信息并基于该光感器件与基准光感器件的位置关系信息即可计算得到光斑中心的位置。利用光感阵列在标定点处标定的实施方式与利用单个光感器件在标定点处标定的实施方式类似，在此不再赘述。
所述光感应装置为光斑位置检测器件，所述标定系统的结构和工作过程还可以如下所述。其中，所述光斑位置检测器件举例为PSD，PSD可以基于所接收的光斑辐射能量输出当前光斑位置信息。所述光感应装置装配在移动装置上并位于打印基准面内。所述移动装置如图2所示，在此不再详述。其中，第一方向位移单元可由刮刀装置替代，在此亦不再详述。
所述光斑位置检测器件用于与各标定点位置重合，借助光斑位置检测器件基于获取到的光感应信息所输出的位置信息来标定光学系统。所述标定装置通过移动所述移动装置使得所述光斑位置检测器件的基准位置位于标定位置，以及通过读取所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。其中，可以设置光斑位置检测器件上任一位置为光斑位置检测器件的基准位置，本示例中，设置光斑位置检测器件的中心位置为基准位置。例如，请参阅图5，其显示为本申请利用光斑位置检测器件在标定点处标定时一实施例的示意图，其中，实心圆点表示光斑位置检测器件的基准位置即中心位置O，交叉线表示光斑位置检测器件接收到光斑辐射的位置D。如图所示，定义光斑位置检测器件121的中心点O为光斑位置检测器件的基准位置。所述标定装置控制光学系统向预设标定点位置(x0，y0)辐射光斑，同时控制移动装置将光斑位置检测器件的基准位置O设置在该标定点位置(x0，y0)处。当光学系统按照对应标定点位置(x0，y0)的(α0，β0)偏角辐射光斑时，光斑位置检测器件的位置D接收到光斑辐射。由于光斑位置检测器件能够基于所接收的光斑辐射能量输出当前光斑位置信息，故当光斑位置检测器件的位置D接收到光感应信息时，光斑位置检测器件可以获得位置D的位置信息，并基于基准位置O的位置信息得到位置D与位置O的偏移量，并将该偏移量与对应标定位置信息(x0，y0)保存在标定文件中。标定装置按照上述方式遍历各标定点位置，以得到在光学系统的打印幅面内振镜在各标定点位置的偏移量。
仍以图5为例，当光学系统按照对应标定点位置(x0，y0)的(α0，β0)偏角辐射光斑，并由光斑位置检测器的位置D感应到光感应信息时，所述标定装置控制振镜向光斑位置检测器的基准位置O微调偏角并得到振镜偏角的偏移量，并将该偏移量与对应标定位置信息(α0，β0)保存在标定文件中。标定装置按照上述方式遍历各标定点位置，以得到在光学系统的打印幅面内振镜在各标定点位置的偏移量。
在实际应用中存在光感应装置的边缘在打印基准面内具有安装误差的情况，请参阅图6，其显示为本申请利用光斑位置检测器件在标定点处标定时又一实施例的示意图。其中，实心圆点表示光斑位置检测器件的基准位置即中心位置O，交叉线表示光斑位置检测器件接收到光斑辐射的位置D。如图所示，定义光斑位置检测器件121的中心点O为光斑位置检测器件的基准位置。此外，光斑位置检测器件的边缘与打印基准面的边缘存在夹角，在这种情况下，如果直接读取光斑位置检测器件的位置O与实际感应到光斑的位置D来进行标定则产生误差叠加问题。所述标定装置基于所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的第一偏移量，调整所述移动装置使得所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置一致；以及利用所述移动装置所移动的第二偏移量对所述光学系统进行标定。
在一示例中，所述标定装置控制光学系统向预设标定点位置(x0，y0)辐射光斑，同时控制移动装置将光斑位置检测器件的基准位置O设置在该标定点位置(x0，y0)处。当光学系统按照对应标定点位置(x0，y0)的(α0，β0)偏角辐射光斑时，光斑位置检测器件的位置D接收到光斑辐射。所述标定装置按照光斑位置检测器件的位置O与位置D之间的位置关系得到第一偏移量，并按照第一偏移量将光斑位置检测器件的位置O移动至位置D(x1，y1)，将光斑位置检测器件的位置从O移动至位置D(x1，y1)所获取的实际偏移量确定为第二偏移量，并将该第二偏移量与对应标定位置信息(x0，y0)保存在标定文件中。标定装置按照上述方式遍历各标定点位置，以得到在光学系统的打印幅面内振镜在各标定点位置的第二偏移量。
所述标定装置还可以基于所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的第一偏移量，调整所述光学系统使得所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置一致；以及利用所述光学系统所偏转的第二偏移量对所述光学系统进行标定。仍以图6为例，所述标定装置控制光学系统向预设标定点位置(x0，y0)辐射光斑，同时控制移动装置将光斑位置检测器件的位置O设置在该标定点位置(x0，y0)处。当光学系统按照对应标定点位置(x0，y0)的(α0，β0)偏角辐射光斑时，光斑位置检测器件的位置D接收到光斑辐射。所述标定装置按照光斑位置检测器件的位置O与位置D之间的位置关系得到第一偏移量，并按照所述第一偏移量控制振镜将光斑移动至光斑位置检测器件的位置O，则将光斑从位置D移动至光斑位置检测器件的位置O所获取的实际偏角确定为第二偏移量，并将该第二偏移量与对应标定位置信息(α0，β0)保存在标定文件中。标定装置按照上述方式遍历各标定点位置，以得到在光学系统的打印幅面内振镜在各标定点位置的第二偏移量。
基于上述标定系统的描述，以在移动装置上并排多个所述光感应装置为例，描述所述标定系统的结构和工作过程。其中，所述光感应装置可以包含单个光感器件、光感阵列或光斑位置检测器件。所述多个光感应装置按照标定点间隔设置在刮刀装置(或第一方向位移单元)上，所述标定装置控制刮刀装置将各光感应装置同时移动至标定点排除，并控制光学系统通过调整振镜偏角的方式逐个标定一排标定点，并保存在文件中。如此，当刮刀装置自容器一侧移动至另一侧时，所有标定点均已标定完毕。
本申请还提供一种涂覆系统。所述涂覆系统用于3D打印设备中，所述涂覆系统可以用来标定3D打印设备中的光学系统。请参阅图7，其显示为本申请涂覆系统在一实施例中的结构示意图。如图所示，涂覆系统6包括刮刀装置61、光感应装置62以及控制装置63，其中控制装置63连接刮刀装置61、光感应装置62以及3D打印设备中的光学系统2，控制装置63包括标定单元631。
其中，所述光学系统用于提供光斑能量并通过光斑扫描来选择性地固化待成型材料。其中，所述待成型材料为光固化材料。所述光固化材料包括任何易于光固化的液态材料，其液态材料举例包括：光固化树脂液，或掺杂了陶瓷粉末、颜色添加剂等混合材料的树脂液等。在某些实施例中，所述光学系统可包含光源例如激光发生器、透镜组以及振镜。在一具体示例中，所述振镜可包括两个反射镜，用于改变光路以将激光光束投射到目标固化平面上，并且其中一个反射镜用于调整光束沿X轴方向移动，另一个反射镜用于调整光束沿Y轴方向移动。
所述刮刀装置设置在所述光学系统所辐射的打印基准面的上方。其中，所述打印基准面是指待成型材料的可固化表面。所述打印基准面相距光学系统出射位置的距离是基于光学系统所辐射光束的光斑尺寸而确定的。在基于SLA的打印设备中所述打印基准面是待成型材料的水平面。在3D打印中，通常在固化一层待成型材料前，通过刮刀装置将打印基准面上的待成型材料抚平，以供下次光固化操作，并通过逐层累积的方式制造三维物体。所述刮刀装置可以包括导轨、移动部件、安装梁、刮刀主腔体、刀刃、驱动电机以及真空装置，其中，移动部件可在导轨上滑动，安装梁跨设在导轨之间且两端固定在移动部件上，刮刀主腔体设于安装梁上，刀刃设于刮刀主腔体上，驱动电机用于控制至少一个滑块在导轨上移动，真空装置用于调节刮刀主腔体内真空度。其中，所述导轨设置在3D打印设备的容器上缘的相对两侧，所述导轨举例为轨道。所述移动部件对应举例滑设在轨道上的滑块。所述滑块受驱动电机控制在相应导轨移动。所述驱动电机包括但不限于：步进电机、伺服电机、直线电机等，当然，在不同的实施例中，也可以采用伸缩气缸控制可以驱动滑块在相应导轨移动。
在另一实施例中，所述刮刀装置包括导轨、同步带机构、驱动电机以及安装梁。其中，刮刀装置通过同步带机构驱动而沿导轨滑移，此外，刮刀装置还可以外接磁栅尺以作为位置传感器提供更精准的光感应装置在所述打印基准面中的位置信息。所述驱动电机包括但不限于：步进电机、伺服电机。
在又一实施例中，所述刮刀装置也可以例如包括丝杆、螺母以及安装梁，其中，螺母可在丝杆上移动，安装梁横跨在所述容器上且两端设置在各移动部件上。所述丝杆受驱动电机控制转动以使得螺母在相应丝杆上直线移动。其中，所述驱动电机包括但不限于步进电机或伺服电机等。所述丝杆例如为滚珠丝杠。
所述真空装置包括但不限于：真空电机、缓冲腔、受控阀门等。所述刮刀主腔体和刀刃连通并通过待成型材料密封，所述主腔体内呈负压状态以吸附少量待成型材料。在驱动电机的控制下，刀刃抚平待成型材料并去除待成型材料中的气泡，以便在已固化层的上表面获得一层厚度均匀的材料层。所述刮刀装置至少提供一种方向的移动，使得设置在所述刮刀装置上的光感应装置在打印基准面内移动。具体地，刮刀装置设置在打印基准面上方且与打印基准面平行，光感应装置设置在刮刀装置上且光感应装置的感应平面在实际打印平面上，即，光感应装置的感应平面与打印基准面齐平。其中，所述至少一个方向可为直线方向或转动方向，也可以为正交的第一方向和第二方向，或为转动方向和沿转动圆弧的直径所在方向等。所述光感应装置吊设在所述刮刀装置上并贴于打印基准面。例如，光感应装置利用自安装梁上悬空设置的L形结构设置在刮刀装置上。
在一些实施方式中，所述刮刀装置上设置有多个并排排列的光感应装置，各光感应装置之间按标定间距设置。例如，各光感应装置排列设置在安装梁上。以所述刮刀装置包括轨道、同步带机构、伺服电机以及安装梁为例，轨道位于在盛放光固化树脂的容器口上方相对且平行的位置，伺服电机驱动同步带机构使得刮刀装置沿轨道往复移动，安装梁跨设在容器上，按照预设标定点的间距在安装梁上排列N个光感应装置，受伺服电机驱动，安装梁带动各光感应装置在打印基准面内的第一方向做直线往复移动。需要说明的是，各光感应装置并不必需按照预设标定点的间距布置，在各光感应装置未按照所需的最小检测间距布置的情况下，可以对某一部分的光感应装置按照块的形式进行移动。在某些实施例中，可通过离合的方式切换具体每块光感应装置区域的移动。
在又一些实施方式中，所述刮刀装置上设置一个光感应装置，并带动所述光感应装置沿至少一个方向移动。在一种具体示例中，请参阅图8，其显示为本申请涂覆系统中的刮刀装置在一种实施方式中的结构示意图，如图所示，所述刮刀装置包括第一方向位移单元71和第二方向位移单元72。其中，第一方向位移单元71跨设于光学系统所辐射的打印基准面101且设置在导轨73上以通过导轨73在打印基准面101上进行第一方向位移，即第一方向位移单元71沿图中X方向移动。所述第一方向位移单元71可以包含前述刮刀装置中的导轨、移动部件和安装梁，并由驱动电机驱动使移动部件和安装梁沿导轨移动。第二方向位移单元72设置在第一方向位移单元71上，用于带动光感应装置在打印基准面101上进行第二方向位移，即第二方向位移单元72沿图中Y方向移动。例如，所述第二方向位移单元72包含第二导轨、第二移动部件以及第二驱动电机，其中，第二导轨沿安装梁设置，第二驱动电机与第二移动部件相连。其中，第二导轨、第二移动部件和第二驱动电机可与所述第一方向位移单元71中的导轨、移动部件和驱动电机相同或相似。所述光感应装置设置在所述第二移动部件上并随第二移动部件沿第二导轨移动。此外，如图所示，第二方向位移单元72上安装有固定件721，固定件721用于固定光感应装置，使得光感应装置随第二方向位移单元72的移动而沿Y方向移动。例如，第二方向位移单元72可以通过例如丝杆机构或同步带机构等方式驱动并在第一方向位移单元71上移动。如上所述，在设置有至少一个光感应装置的情况下，基于第一方向位移单元71沿X方向的移动和第二方向位移单元72沿Y方向的移动，所述光感应装置可以在打印基准面101内任意移动。此外，还可以在第一方向位移单元71上滑设有多个第二方向位移单元72，在这种情况下，涂覆系统包括多个光感应装置，在一示例中，可以仅通过第一方向位移单元沿X方向的移动来带动多个光感应装置在打印基准面内移动。在另一示例中，可以通过第一方向位移单元的移动以及第二方向位移单元的移动来带动多个光感应装置在打印基准面内移动。
需要说明的是，附图中各单元和部件的形状以及连接方式仅为本申请刮刀装置的具体示例，本领域技术人员可以根据用户需求和实际情况进行修改和变型，在此不再一一赘述。
所述光感应装置是指能够感应光源例如激光的光能量并将光能量转换成电信号的器件。光感应装置与标定单元连接，当光束照射在光感应装置上时，光感应装置将光能量转换成光感应信息输出给标定单元。所述光感应装置可以包含单个光感器件、光感阵列或光斑位置检测器件。其中，所述光感阵列是藉由多个光感器件排布而成的。所述光斑位置检测器件是指能够感应光源例如激光的光能量并基于所述光能量获得位置信息的器件，例如PSD(Position Sensitive Device，位置传感器)、CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)传感器、激光寻位传感器等。为了减少光感应装置的光干扰，在所述光感器件上覆盖一透光板。所述透光板上具有透光孔。透光板可以为不透光材料或光透射能力弱的材料制成，除透光孔外所述光感器件难于接收到使其产生光感应信号的光能量。另外，设置所述透光孔的孔径小于光斑直径以便于使用低成本的光电传感器进行光斑位置检测。类似地，所述光感阵列具有透光板，所述透光板上具有对应各光感器件的透光孔，所述透光孔的孔径小于光斑直径。
此外，受光学系统所辐射的光斑能量影响，在光感应装置的选取时，需考虑光感应装置所能承受的功率密度。一种方式为，降低光学系统所辐射的功率密度。另一种方式为，所述光感应装置还包括光衰减镜片，其可降低透光孔所透进的光能量，以保护光感应装置使其正常工作。
其中，所述光感应信息可以仅表示感应到光辐射，还可以表示所感应的光辐射强度。例如，所述光感应装置中包含光电二极管，当光束辐射到光电二极管上时，所述光感应装置输出表示感应到光辐射的光感应信息。又如，所述光感应装置中包含电荷耦合器件，当光束辐射到光电二极管上时，所述光感应装置输出包含光辐射强度值的光感应信息。所述光感应装置将所输出的光感应信息传递给标定单元。
所述标定单元包括CPU或集成有CPU的芯片、可编程逻辑器件(FPGA)、多核处理器中的至少一种。所述标定单元的处理器可以与控制装置中的处理器共用或可独立设置，再或者所述标定单元为藉由所述控制装置所提供的硬件电路而向3D打印设备的光学系统提供标定的硬件和软件。
所述标定单元基于对应所获取的光感应信息的实际位置信息、和实际位置信息对应的标定位置信息来对光学系统进行标定。在此，所述标定单元中预设了打印基准面内各标定点位置信息，并通过控制光感应装置来获取光学系统在辐射光斑到相应标定点时、或按照相应标定点辐射光斑时的光感应信息，并利用在获取到光感应信息时的光感应装置在打印基准面内的实际位移位置信息、或光学系统的振镜的实际偏转位置信息对光学系统进行标定。为此，在一些标定方式中，所述标定位置信息是指打印基准面中标定点的位置信息，用(x0，y0)来表示。在另一些标定方式中，所述标定位置信息是指光学系统中的振镜向标定点(x0，y0)辐射光斑时振镜的偏角信息，用(α0，β0)来表示。本领域技术人员应该理解，根据空间内直角三角形的边角关系，在已知上述两种标定位置信息中的一种标定位置信息时可通过计算得到另一种标定位置信息。
本申请的涂覆系统，通过在已有刮刀装置的设备上设置光感应装置和/或第二方向位移单元，使得可以直接对现有设备进行改进，可以有效降低成本，提高设备性能。
基于上述涂覆系统的描述，以所述光感应装置包括光感器件为例描述所述涂覆系统的结构和工作过程。其中，所述光感应装置装配在刮刀装置上并位于打印基准面内。所述刮刀装置如图8所示，刮刀装置包括第一方向位移单元71和至少一个第二方向位移单元72。其中，第一方向位移单元71跨设于光学系统所辐射的打印基准面101且设置在导轨73上以通过导轨73在打印基准面101上进行第一方向位移，即第一方向位移单元71沿图中X方向移动，例如，第一方向位移单元71可以通过例如丝杆机构或同步带机构等方式驱动以在导轨73上移动。第二方向位移单元72设置在第一方向位移单元71上，用于带动光感应装置在打印基准面101上进行第二方向位移，即第二方向位移单元72沿图中Y方向移动。在此，第一方向位移单元可由刮刀装置替代，在此不再详述。
当所述标定单元控制光学系统向预设标定点位置(x0，y0)辐射光斑时，以标定位置信息和实际位置信息均由正交坐标中的位置数据表示为例描述所述涂覆系统的工作过程。其中，为了获取光感应装置在感应到光感应信息时的实际位置信息，一方面，所述标定单元通过向刮刀装置中的电机输送包含位移量的指令来获得光感器件在打印基准面中的实际位置信息。另一方面，所述涂覆系统中还包括位移传感器，所述标定单元通过所述位移传感器获取光感器件在打印基准面中的实际位置信息。其中，所述位移传感器可设置在各方向的滑块上或设置在光感应装置中。例如，利用光感应装置中内置的位移传感器在刮刀装置带动光感应装置移动期间，所述光感应装置将所感应的位置信息传递给标定单元。
由于光学系统的振镜自身存在误差，安装光学系统时所产生的误差，所述标定单元控制光学系统向标定点(x0，y0)辐射光斑时，光斑未必一定在(x0，y0)位置上，故而需要对光学系统进行标定以消除所述误差。
请参阅图4，其显示为本申请利用光感器件在标定点处标定时一实施例中的示意图，如图所示，其中，实心圆点表示标定点位置C(x0，y0)，交叉线表示实际位置信息A(x1，y1)。在一种实施方式中，所述标定单元通过移动设置在所述刮刀装置上的所述光感应装置获取光斑在打印基准面内的实际位置信息，并确定所述打印基准面内的实际位置信息与所对应的标定位置信息之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。当所述标定单元控制光学系统向预设标定点位置C(x0，y0)辐射光斑时，所述标定单元控制光感器件在相应标定点C(x0，y0)附近移动以使光感器件与光斑位置重合，并获得光感器件的实际位置信息A(x1，y1)。在获取到实际位置信息A(x1，y1)及所对应的标定位置信息C(x0，y0)时，所述标定单元计算所述实际位置信息A(x1，y1)和标定位置信息C(x0，y0)的偏移量，并将所得到的偏移量与对应标定位置信息保存在标定文件中。标定单元按照上述方式遍历各标定点位置，以得到在光学系统的打印幅面内振镜在各标定点位置的偏移量。其中，所述光感应装置包括光感器件或光感阵列，所述标定单元可以控制光感应装置采用下述方式移动以获得光斑位置即光感器件或光感阵列的实际位置信息A(x1，y1)：光感器件在以标定点为中心遍历整个区域(例如1cm×1cm区域)以获得光感应信息，并通过对遍历期间所获得的对应所有光感应信息的位置信息进行分析，以获得光斑中心的实际位置信息A(x1，y1)。所述标定单元可确定(Δx，Δy)为对应标定位置信息C(x0，y0)的偏移量。其中，Δx＝(x1-x0),Δy＝(y1-y0)。
在另一种实施方式中，所述标定单元通过移动所述光学系统所辐射的光斑位置以便所述光感应装置在标定位置处输出相应的光感应信息，并确定所述光学系统的实际位置信息与所对应的标定位置信息之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。当所述标定单元控制光学系统向预设标定点位置C(x0，y0)辐射光斑时，所述标定位置信息和实际位置信息还可以均由偏角坐标中的位置数据表示，即标定点位置C(x0，y0)可对应到光学系统中振镜的偏角坐标(α0，β0)。所述涂覆系统的工作过程如下：所述标定单元控制光学系统以标定位置(α0，β0)的偏角辐射光斑，同时控制光感应装置移动至对应(α0，β0)的标定点位置C(x0，y0)。由于已描述过的原因，光斑在打印基准面的实际位置为A(x1，y1)，所述标定单元控制光学系统微调振镜偏角使得振镜以(α1，β1)偏角辐射到光感应装置所在的C(x0，y0)位置。所述标定单元计算所述实际位置信息(α1，β1)和标定位置信息(α0，β0)的偏移量，并将所得到的偏移量与对应标定位置信息保存在标定文件中。标定单元按照上述方式遍历各标定点位置，以得到在光学系统的打印幅面内振镜在各标定点位置的偏移量。其中，所述光感应装置包括光感器件或光感阵列，所述标定单元可以控制光学系统采用下述方式移动以获得振镜向标定位置(α0，β0)辐射时的实际偏差：光感应装置位于打印基准面内的、且对应(α0，β0)偏角的标定点位置C(x0，y0)，由标定单元控制光学系统以(α0，β0)为中心遍历整个区域(例如1cm×1cm区域)以获得光感应信息，并通过对遍历期间所获得的对应所有光感应信息的振镜偏角信息进行分析，以获得光斑中心位于标定点位置C(x0，y0)时所对应的偏角信息(α1，β1)，并由此确定振镜向标定位置(α0，β0)辐射时的实际偏差为(Δα，Δβ)，其中，Δα＝(α1-α0),Δβ＝(β1-β0)。
此外，为了提高光感应装置在打印基准面内移动以获取光感应信息的效率，可以设置光感应装置包括藉由多个光感器件组成的光感阵列，并且定义所述光感阵列中的一个光感器件为基准光感器件。在这种情况下，由于光感阵列包括多个光感器件，在移动光感阵列时只需根据任意一个光感器件获取到光感应信息并基于该光感器件与基准光感器件的位置关系信息即可计算得到光斑中心的位置。利用光感阵列在标定点处标定的实施方式与利用单个光感器件在标定点处标定的实施方式类似，在此不再赘述。
所述光感应装置为光斑位置检测器件，所述涂覆系统的结构和工作过程还可以如下所述。其中，所述光斑位置检测器件举例为PSD，PSD可以基于所接收的光斑辐射能量输出当前光斑位置信息。所述光感应装置装配在刮刀装置上并位于打印基准面内。
所述光斑位置检测器件用于与各标定点位置重合，借助光斑位置检测器件基于获取到的光感应信息所输出的位置信息来标定光学系统。所述标定单元通过移动所述刮刀装置使得所述光斑位置检测器件的基准位置位于标定位置，以及通过读取所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。其中，可以设置光斑位置检测器件上任一位置为光斑位置检测器件的基准位置，本示例中，设置光斑位置检测器件的中心位置为基准位置。例如，请参阅图5，其显示为本申请利用光斑位置检测器件在标定点处标定时一实施例的示意图，其中，实心圆点表示光斑位置检测器件的基准位置即中心位置O，交叉线表示光斑位置检测器件接收到光斑辐射的位置D。如图所示，定义光斑位置检测器件121的中心点O为光斑位置检测器件的基准位置。所述标定单元控制光学系统向预设标定点位置(x0，y0)辐射光斑，同时控制刮刀装置将光斑位置检测器件的基准位置O设置在该标定点位置(x0，y0)处。当光学系统按照对应标定点位置(x0，y0)的(α0，β0)偏角辐射光斑时，光斑位置检测器件的位置D接收到光斑辐射。由于光斑位置检测器件能够基于所接收的光斑辐射能量输出当前光斑位置信息，故当光斑位置检测器件的位置D接收到光感应信息时，光斑位置检测器件可以获得位置D的位置信息，并基于基准位置O的位置信息得到位置D与位置O的偏移量，并将该偏移量与对应标定位置信息(x0，y0)保存在标定文件中。标定单元按照上述方式遍历各标定点位置，以得到在光学系统的打印幅面内振镜在各标定点位置的偏移量。
仍以图5为例，当光学系统按照对应标定点位置(x0，y0)的(α0，β0)偏角辐射光斑，并由光斑位置检测器的位置D感应到光感应信息时，所述标定单元控制振镜向光斑位置检测器的基准位置O微调偏角并得到振镜偏角的偏移量，并将该偏移量与对应标定位置信息(α0，β0)保存在标定文件中。标定单元按照上述方式遍历各标定点位置，以得到在光学系统的打印幅面内振镜在各标定点位置的偏移量。
在实际应用中存在光感应装置的边缘在打印基准面内具有安装误差的情况，请参阅图6，其显示为本申请利用光斑位置检测器件在标定点处标定时又一实施例的示意图，其中，实心圆点表示光斑位置检测器件的基准位置即中心位置O，交叉线表示光斑位置检测器件接收到光斑辐射的位置D。如图所示，定义光斑位置检测器件121的中心点O为光斑位置检测器件的基准位置。此外，光斑位置检测器件的边缘与打印基准面的边缘存在夹角，在这种情况下，如果直接读取光斑位置检测器件的位置O与实际感应到光斑的位置D来进行标定则产生误差叠加问题。所述标定单元基于所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的第一偏移量，调整所述刮刀装置使得所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置一致；以及利用所述刮刀装置所移动的第二偏移量对所述光学系统进行标定。
在一示例中，所述标定单元控制光学系统向预设标定点位置(x0，y0)辐射光斑，同时控制刮刀装置将光斑位置检测器件的基准位置O设置在该标定点位置(x0，y0)处。当光学系统按照对应标定点位置(x0，y0)的(α0，β0)偏角辐射光斑时，光斑位置检测器件的位置D接收到光斑辐射。所述标定单元按照光斑位置检测器件的位置O与位置D之间的位置关系得到第一偏移量，并按照第一偏移量将光斑位置检测器件的位置O移动至位置D(x1，y1)，将光斑位置检测器件的位置从O移动至位置D(x1，y1)所获取的实际偏移量确定为第二偏移量，并将该第二偏移量与对应标定位置信息(x0，y0)保存在标定文件中。标定单元按照上述方式遍历各标定点位置，以得到在光学系统的打印幅面内振镜在各标定点位置的第二偏移量。
所述标定单元还可以基于所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的第一偏移量，调整所述光学系统使得所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置一致；以及利用所述光学系统所偏转的第二偏移量对所述光学系统进行标定。仍以图6为例，所述标定单元控制光学系统向预设标定点位置(x0，y0)辐射光斑，同时控制刮刀装置将光斑位置检测器件的位置O设置在该标定点位置(x0，y0)处。当光学系统按照对应标定点位置(x0，y0)的(α0，β0)偏角辐射光斑时，光斑位置检测器件的位置D接收到光斑辐射。所述标定单元按照光斑位置检测器件的位置O与位置D之间的位置关系得到第一偏移量，并按照所述第一偏移量控制振镜将光斑移动至光斑位置检测器件的位置O，则将光斑从位置D移动至光斑位置检测器件的位置O所获取的实际偏角确定为第二偏移量，并将该第二偏移量与对应标定位置信息(α0，β0)保存在标定文件中。标定单元按照上述方式遍历各标定点位置，以得到在光学系统的打印幅面内振镜在各标定点位置的第二偏移量。
基于上述涂覆系统的描述，以在刮刀装置上并排多个所述光感应装置为例，描述所述涂覆系统的结构和工作过程。其中，所述光感应装置可以包含单个光感器件、光感阵列或光斑位置检测器件。所述多个光感应装置按照标定点间隔设置在刮刀装置(或第一方向位移单元)上，所述标定单元控制刮刀装置将各光感应装置同时移动至标定点排除，并控制光学系统通过调整振镜偏角的方式逐个标定一排标定点，并保存在文件中。如此，当刮刀装置自容器一侧移动至另一侧时，所有标定点均已标定完毕。
本申请还提供一种3D打印设备。所述3D打印设备包括光学系统、容器以及前述的标定系统。或者，所述3D打印设备包括光学系统、容器以及前述的涂覆系统。
其中，所述光学系统用于提供光斑能量并通过光斑扫描来选择性地固化待成型材料。其中，所述待成型材料为光固化材料。所述光固化材料包括任何易于光固化的液态材料，其液态材料举例包括：光固化树脂液，或掺杂了陶瓷粉末、颜色添加剂等混合材料的树脂液等。在某些实施例中，所述光学系统可包含光源例如激光发生器、透镜组以及振镜。在一具体示例中，所述振镜可包括两个反射镜，用于改变光路以将激光光束投射到目标固化平面上，并且其中一个反射镜用于调整光束沿X轴方向移动，另一个反射镜用于调整光束沿Y轴方向移动。
所述容器用于盛放待成型的材料，所盛放的材料表面为打印基准面。其中，所述材料包括但不限于：光固化树脂，或光固化树脂与色料、陶瓷等其他材料的混合物等。在基于SLA的打印设备中所述打印基准面是待成型材料的水平面。
所述3D打印设备利用前述的标定系统或涂覆系统对光学系统进行标定。以3D打印设备利用标定系统进行标定为例对标定过程进行说明。标定装置控制光学系统在打印基准面内辐射光斑，以及控制光感应装置在打印基准面内移动以获取光感应信息，并且基于对应所获取的光感应信息的实际位置信息、和实际位置信息对应的标定位置信息，对光学系统进行标定。
在一示例中，当所述标定装置控制光学系统向预设标定点位置C(x0，y0)辐射光斑时，标定装置控制光感器件在相应标定点C(x0，y0)附近移动以使光感器件与光斑位置重合，并获得光感器件的实际位置信息A(x1，y1)。在获取到实际位置信息A(x1，y1)及所对应的标定位置信息时，所述标定装置计算所述实际位置信息A(x1，y1)和标定位置信息C(x0，y0)的偏移量，并将所得到的偏移量与对应标定位置信息保存在标定文件中。
在另一示例中，当所述标定装置控制光学系统向预设标定点位置C(x0，y0)辐射光斑时，所述标定位置信息和实际位置信息还可以均由偏角坐标中的位置数据表示，即标定点位置C(x0，y0)可对应到光学系统中振镜的偏角坐标(α0，β0)。所述标定系统的工作过程如下：所述标定装置控制光学系统以标定位置(α0，β0)的偏角辐射光斑，同时控制光感应装置移动至对应(α0，β0)的标定点位置C(x0，y0)。由于已描述过的原因，光斑在打印基准面的实际位置为A(x1，y1)，所述标定装置控制光学系统微调振镜偏角使得振镜以(α1，β1)偏角辐射到光感应装置所在的C(x0，y0)位置。所述标定装置计算所述实际位置信息(α1，β1)和标定位置信息(α0，β0)的偏移量，并将所得到的偏移量与对应标定位置信息保存在标定文件中。
此外，在光感应装置为光斑位置检测器件的情况下，所述光斑位置检测器件用于与各标定点位置重合，借助光斑位置检测器件基于获取到的光感应信息所输出的位置信息来标定光学系统。
在一示例中，所述标定装置控制光学系统向预设标定点位置(x0，y0)辐射光斑，同时控制移动装置将光斑位置检测器件的基准位置O设置在该标定点位置(x0，y0)处。当光学系统按照对应标定点位置(x0，y0)的(α0，β0)偏角辐射光斑时，光斑位置检测器件的位置D接收到光斑辐射。由于光斑位置检测器件能够基于所接收的光斑辐射能量输出当前光斑位置信息，故当光斑位置检测器件的位置D接收到光感应信息时，光斑位置检测器件可以获得位置D的位置信息，并基于基准位置O的位置信息得到位置D与位置O的偏移量，并将该偏移量与对应标定位置信息(x0，y0)保存在标定文件中。
在另一示例中，当光学系统按照对应标定点位置(x0，y0)的(α0，β0)偏角辐射光斑，并由光斑位置检测器的位置D感应到光感应信息时，所述标定装置控制振镜向光斑位置检测器的基准位置O微调偏角并得到振镜偏角的偏移量，并将该偏移量与对应标定位置信息(α0，β0)保存在标定文件中。
另外，由于在实际应用中存在光感应装置的边缘在打印基准面内具有安装误差的情况，在这种情况下，如果直接读取光斑位置检测器件的位置O与实际感应到光斑的位置D来进行标定则产生误差叠加问题。因此，在一示例中，所述标定装置控制光学系统向预设标定点位置(x0，y0)辐射光斑，同时控制移动装置将光斑位置检测器件的基准位置O设置在该标定点位置(x0，y0)处。当光学系统按照对应标定点位置(x0，y0)的(α0，β0)偏角辐射光斑时，光斑位置检测器件的位置D接收到光斑辐射。所述标定装置按照光斑位置检测器件的位置O与位置D之间的位置关系得到第一偏移量，并按照第一偏移量将光斑位置检测器件的位置O移动至位置D(x1，y1)，则将光斑位置检测器件的位置从O移动至位置D(x1，y1)所获取的实际偏移量确定为第二偏移量，并将该第二偏移量与对应标定位置信息(x0，y0)保存在标定文件中。
在另一示例中，所述标定装置还可以基于所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的第一偏移量，调整所述光学系统使得所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置一致；以及利用所述光学系统所偏转的第二偏移量对所述光学系统进行标定。仍以图6为例，所述标定装置控制光学系统向预设标定点位置(x0，y0)辐射光斑，同时控制移动装置将光斑位置检测器件的位置O设置在该标定点位置(x0，y0)处。当光学系统按照对应标定点位置(x0，y0)的(α0，β0)偏角辐射光斑时，光斑位置检测器件的位置D接收到光斑辐射。所述标定装置按照光斑位置检测器件的位置O与位置D之间的位置关系得到第一偏移量，并按照所述第一偏移量控制振镜将光斑移动至光斑位置检测器件的位置O，则将光斑从位置D移动至光斑位置检测器件的位置O所获取的实际偏角确定为第二偏移量，并将该第二偏移量与对应标定位置信息(α0，β0)保存在标定文件中。
在实际应用中，3D打印设备的光学系统的数量可以为多个，在这种情况下，至少两个个光学系统可以共用一个标定系统或涂覆系统以对各光学系统进行标定。或者，各光学系统可以单独使用与其对应的标定系统或涂覆系统以分别对各光学系统进行标定。
本申请还提供一种标定方法。所述标定方法用于标定3D打印设备中的光学系统。所述标定方法由前述标定系统中的标定装置或者前述涂覆系统中的标定单元来执行。请参阅图9，其显示为本申请标定方法在一实施例中的流程图。如图所示，所述标定方法包括步骤S10和S20。
在步骤S10中，控制光学系统在打印基准面内辐射光斑，以及控制光感应装置在打印基准面内移动以获取光感应信息。
在步骤S20中，基于对应所获取的光感应信息的实际位置信息、和实际位置信息对应的标定位置信息，对光学系统进行标定。
请参阅图4，其显示为本申请利用光感器件在标定点处标定时一实施例中的示意图。如图所示，其中，实心圆点表示标定点位置C(x0，y0)，交叉线表示实际位置信息A(x1，y1)。在一种实施方式中，所述标定方法包括控制光学系统向打印基准面内的一标定位置辐射光斑，以及移动光感应装置获取光斑在打印基准面内的实际位置信息；确定打印基准面内的实际位置信息与所对应的标定位置信息之间的偏移量以对光学系统进行标定。当所述标定装置控制光学系统向预设标定点位置C(x0，y0)辐射光斑时，标定装置控制光感器件在相应标定点C(x0，y0)附近移动以使光感器件与光斑位置重合，并获得光感器件的实际位置信息A(x1，y1)。在获取到实际位置信息A(x1，y1)及所对应的标定位置信息C(x0，y0)时，所述标定装置计算所述实际位置信息A(x1，y1)和标定位置信息C(x0，y0)的偏移量，并将所得到的偏移量与对应标定位置信息保存在标定文件中。标定装置按照上述方式遍历各标定点位置，以得到在光学系统的打印幅面内振镜在各标定点位置的偏移量。其中，所述光感应装置包括光感器件或光感阵列，所述标定装置可以控制光感应装置采用下述方式移动以获得光斑位置即光感器件或光感阵列的实际位置信息A(x1，y1)：光感器件在以标定点为中心遍历整个区域(例如1cm×1cm区域)以获得光感应信息，并通过对遍历期间所获得的对应所有光感应信息的位置信息进行分析，以获得光斑中心的实际位置信息A(x1，y1)。所述标定装置可确定(Δx，Δy)为对应标定位置信息C(x0，y0)的偏移量。其中，Δx＝(x1-x0),Δy＝(y1-y0)。
在另一种实施方式中，所述标定方法包括基于光学系统的一标定位置信息移动光感应装置，以及控制光学系统向光感应装置处辐射光斑；确定光学系统的实际位置信息与所对应的标定位置信息之间的偏移量以对光学系统进行标定。当所述标定装置控制光学系统向预设标定点位置C(x0，y0)辐射光斑时，所述标定位置信息和实际位置信息还可以均由偏角坐标中的位置数据表示，即标定点位置C(x0，y0)可对应到光学系统中振镜的偏角坐标(α0，β0)。所述标定系统的工作过程如下：所述标定装置控制光学系统以标定位置(α0，β0)的偏角辐射光斑，同时控制光感应装置移动至对应(α0，β0)的标定点位置C(x0，y0)。由于已描述过的原因，光斑在打印基准面的实际位置为A(x1，y1)，所述标定装置控制光学系统微调振镜偏角使得振镜以(α1，β1)偏角辐射到光感应装置所在的C(x0，y0)位置。所述标定装置计算所述实际位置信息(α1，β1)和标定位置信息(α0，β0)的偏移量，并将所得到的偏移量与对应标定位置信息保存在标定文件中。标定装置按照上述方式遍历各标定点位置，以得到在光学系统的打印幅面内振镜在各标定点位置的偏移量。其中，所述光感应装置包括光感器件或光感阵列，所述标定装置可以控制光学系统采用下述方式移动以获得振镜向标定位置(α0，β0)辐射时的实际偏差：光感应装置位于打印基准面内的、且对应(α0，β0)偏角的标定点位置C(x0，y0)，由标定装置控制光学系统以(α0，β0)为中心遍历整个区域(例如1cm×1cm区域)以获得光感应信息，并通过对遍历期间所获得的对应所有光感应信息的振镜偏角信息进行分析，以获得光斑中心位于标定点位置C(x0，y0)时所对应的偏角信息(α1，β1)，并由此确定振镜向标定位置(α0，β0)辐射时的实际偏差为(Δα，Δβ)，其中，Δα＝(α1-α0),Δβ＝(β1-β0)。
在光感应装置为光斑位置检测器件的情况下，所述光斑位置检测器件用于与各标定点位置重合，借助光斑位置检测器件基于获取到的光感应信息所输出的位置信息来标定光学系统。所述标定方法包括移动所述光斑位置检测器件以将所述光斑位置检测器件的基准位置位于一标定位置，以及控制所述光学系统向所述标定位置处辐射光斑；通过读取所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。。例如，请参阅图5，其显示为本申请利用光斑位置检测器件在标定点处标定时一实施例的示意图，其中，实心圆点表示光斑位置检测器件的基准位置即中心位置O，交叉线表示光斑位置检测器件接收到光斑辐射的位置D。如图所示，定义光斑位置检测器件121的中心点O为光斑位置检测器件的基准位置。所述标定装置控制光学系统向预设标定点位置(x0，y0)辐射光斑，同时控制移动装置将光斑位置检测器件的基准位置O设置在该标定点位置(x0，y0)处。当光学系统按照对应标定点位置(x0，y0)的(α0，β0)偏角辐射光斑时，光斑位置检测器件的位置D接收到光斑辐射。由于光斑位置检测器件能够基于所接收的光斑辐射能量输出当前光斑位置信息，故当光斑位置检测器件的位置D接收到光感应信息时，光斑位置检测器件可以获得位置D的位置信息，并基于基准位置O的位置信息得到位置D与位置O的偏移量，并将该偏移量与对应标定位置信息(x0，y0)保存在标定文件中。标定装置按照上述方式遍历各标定点位置，以得到在光学系统的打印幅面内振镜在各标定点位置的偏移量。
仍以图5为例，当光学系统按照对应标定点位置(x0，y0)的(α0，β0)偏角辐射光斑，并由光斑位置检测器的位置D感应到光感应信息时，所述标定装置控制振镜向光斑位置检测器的基准位置O微调偏角并得到振镜偏角的偏移量，并将该偏移量与对应标定位置信息(α0，β0)保存在标定文件中。标定装置按照上述方式遍历各标定点位置，以得到在光学系统的打印幅面内振镜在各标定点位置的偏移量。
在实际应用中存在光感应装置的边缘在打印基准面内具有安装误差的情况，请参阅图6，其显示为本申请利用光斑位置检测器件在标定点处标定时又一实施例的示意图。其中，实心圆点表示光斑位置检测器件的基准位置即中心位置O，交叉线表示光斑位置检测器件接收到光斑辐射的位置D。如图所示，定义光斑位置检测器件121的中心点O为光斑位置检测器件的基准位置。此外，光斑位置检测器件的边缘与打印基准面的边缘存在夹角，在这种情况下，如果直接读取光斑位置检测器件的位置O与实际感应到光斑的位置D来进行标定则产生误差叠加问题。
在一种实施方式中，通过读取光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对光学系统进行标定的步骤包括：基于所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的第一偏移量，调整所述移动装置使得所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置一致；以及利用所述移动装置所移动的第二偏移量对所述光学系统进行标定。在一示例中，所述标定装置控制光学系统向预设标定点位置(x0，y0)辐射光斑，同时控制移动装置将光斑位置检测器件的基准位置O设置在该标定点位置(x0，y0)处。当光学系统按照对应标定点位置(x0，y0)的(α0，β0)偏角辐射光斑时，光斑位置检测器件的位置D接收到光斑辐射。所述标定装置按照光斑位置检测器件的位置O与位置D之间的位置关系得到第一偏移量，并按照第一偏移量将光斑位置检测器件的位置O移动至位置D(x1，y1)，则将光斑位置检测器件的位置从O移动至位置D(x1，y1)所获取的实际偏移量确定为第二偏移量，并将该第二偏移量与对应标定位置信息(x0，y0)保存在标定文件中。标定装置按照上述方式遍历各标定点位置，以得到在光学系统的打印幅面内振镜在各标定点位置的第二偏移量。
在另一种实施方式中，通过读取光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对光学系统进行标定的步骤包括：基于所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的第一偏移量，调整所述光学系统使得所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置一致；以及利用所述光学系统所偏转的第二偏移量对所述光学系统进行标定。仍以图6为例，所述标定装置控制光学系统向预设标定点位置(x0，y0)辐射光斑，同时控制移动装置将光斑位置检测器件的位置O设置在该标定点位置(x0，y0)处。当光学系统按照对应标定点位置(x0，y0)的(α0，β0)偏角辐射光斑时，光斑位置检测器件的位置D接收到光斑辐射。所述标定装置按照光斑位置检测器件的位置O与位置D之间的位置关系得到第一偏移量，并按照所述第一偏移量控制振镜将光斑移动至光斑位置检测器件的位置O，则将光斑从位置D移动至光斑位置检测器件的位置O所获取的实际偏角确定为第二偏移量，并将该第二偏移量与对应标定位置信息(α0，β0)保存在标定文件中。标定装置按照上述方式遍历各标定点位置，以得到在光学系统的打印幅面内振镜在各标定点位置的第二偏移量。
本申请的标定方法通过控制光感应装置移动并获取信息来对光学系统进行标定，解决了现有技术中使用标定板不便于操作、标定精度不高、一致性差的问题，简化了标定过程。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。
Claims (36)
1.一种标定系统，用于标定3D打印设备中的光学系统，其特征在于，所述标定系统包括：
移动装置，设置在所述光学系统所辐射的打印基准面上；
光感应装置，设置在所述移动装置上，在所述移动装置的带动下在所述打印基准面内移动以获取所述光学系统所辐射光斑的光感应信息；
标定装置，连接所述移动装置、光学系统及所述光感应装置，以及基于对应所获取的光感应信息的实际位置信息、和所述实际位置信息对应的标定位置信息，对所述光学系统进行标定。
2.根据权利要求1所述的标定系统，其特征在于，所述移动装置具有跨设于所述光学系统所辐射的打印基准面上的安装梁，所述安装梁可沿所述打印基准面的相对两侧进行第一方向位移；所述光感应装置为一个或多个，并排设置在所述安装梁上。
3.根据权利要求1所述的标定系统，其特征在于，所述移动装置包括：
第一方向位移单元，跨设于所述光学系统所辐射的打印基准面上，用于沿所述打印基准面的相对两侧进行第一方向位移；以及
第二方向位移单元，设置在所述第一方向位移单元上，用于带动所述光感应装置在所述打印基准面上进行第二方向位移。
4.根据权利要求1或2或3所述的标定系统，其特征在于，所述光感应装置为光感器件或藉由多个光感器件组成的光感阵列。
5.根据权利要求4所述的标定系统，其特征在于，所述标定装置通过移动设置在所述移动装置上的所述光感应装置获取光斑在打印基准面内的实际位置信息，并确定所述打印基准面内的实际位置信息与所对应的标定位置信息之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。
6.根据权利要求4所述的标定系统，其特征在于，所述标定装置通过移动所述光学系统所辐射的光斑位置以便所述光感应装置在标定位置处输出相应的光感应信息，并确定所述光学系统的实际位置信息与所对应的标定位置信息之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。
7.根据权利要求4所述的标定系统，其特征在于，所述光感应装置具有一透光板，所述透光板具有透光孔。
8.根据权利要求7所述的标定系统，其特征在于，所述透光孔的孔径小于所述光斑的直径。
9.根据权利要求8所述的标定系统，其特征在于，所述透光孔具有一光衰减镜片。
10.根据权利要求1或2或3所述的标定系统，其特征在于，所述光感应装置为光斑位置检测器件。
11.根据权利要求10所述的标定系统，其特征在于，所述标定装置通过移动所述移动装置使得所述光斑位置检测器件的基准位置位于标定位置，以及通过读取所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。
12.根据权利要求11所述的标定系统，其特征在于，所述标定装置通过读取所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对所述光学系统进行标定的方式包括：基于所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置的第一偏移量，调整所述移动装置使得所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置一致；以及利用所述移动装置所移动的第二偏移量对所述光学系统进行标定。
13.根据权利要求11所述的标定系统，其特征在于，所述标定装置通过读取所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对所述光学系统进行标定的方式包括：基于所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置的第一偏移量，调整所述光学系统使得所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置一致；以及利用所述光学系统所偏转的第二偏移量对所述光学系统进行标定。
14.根据权利要求1所述的标定系统，其特征在于，所述移动装置包括刮刀装置。
15.根据权利要求1所述的标定系统，其特征在于，还包括位移传感器，用于获取所述光感应装置在所述打印基准面中的位置信息。
16.一种涂覆系统，其特征在于，包括：
刮刀装置，设置在所述光学系统所辐射的打印基准面的上方；
光感应装置，设置在所述刮刀装置上，在所述刮刀装置的带动下在所述打印基准面内移动以获取所述光学系统所辐射光斑的光感应信息；
控制装置，连接所述刮刀装置、光学系统及光感应装置，所述控制装置包括标定单元，所述标定单元基于对应所获取的光感应信息的实际位置信息、和所述实际位置信息对应的标定位置信息，对所述光学系统进行标定。
17.根据权利要求16所述的涂覆系统，其特征在于，所述刮刀装置具有跨设于所述光学系统所辐射的打印基准面上的至少一个安装梁，所述安装梁可沿所述打印基准面的相对两侧进行第一方向位移；所述光感应装置为一个或多个，并排设置在所述安装梁上。
18.根据权利要求16所述的涂覆系统，其特征在于，所述刮刀装置包括：
第一方向位移单元，跨设于所述光学系统所辐射的打印基准面上，用于沿所述打印基准面的相对两侧进行第一方向位移；以及
第二方向位移单元，设置在所述第一方向位移单元上，用于带动所述光感应装置在所述打印基准面上进行第二方向位移。
19.根据权利要求16-18中任一所述的涂覆系统，其特征在于，所述光感应装置为光感器件或藉由多个光感器件组成的光感阵列。
20.根据权利要求19所述的涂覆系统，其特征在于，所述标定单元通过移动设置在所述刮刀装置上的所述光感应装置获取光斑在打印基准面内的实际位置信息，并确定所述打印基准面内的实际位置信息与所对应的标定位置信息之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。
21.根据权利要求19所述的涂覆系统，其特征在于，所述标定单元通过移动所述光学系统所辐射的光斑位置以便所述光感应装置在标定位置处输出相应的光感应信息，并确定所述光学系统的实际位置信息与所对应的标定位置信息之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。
22.根据权利要求19所述的涂覆系统，其特征在于，所述光感应装置具有一透光板，所述透光板具有透光孔。
23.根据权利要求22所述的涂覆系统，其特征在于，所述透光孔的孔径小于所述光斑的直径。
24.根据权利要求23所述的涂覆系统，其特征在于，所述透光孔具有一光衰减镜片。
25.根据权利要求16-18中任一所述的涂覆系统，其特征在于，所述光感应装置为光斑位置检测器件。
26.根据权利要求25所述的涂覆系统，其特征在于，所述标定单元通过移动所述刮刀装置使得所述光斑位置检测器件的基准位置位于标定位置，以及通过读取所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。
27.根据权利要求26所述的涂覆系统，其特征在于，所述标定单元通过读取所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对所述光学系统进行标定的方式包括：基于所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置的第一偏移量，调整所述刮刀装置使得所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置一致；以及利用所述刮刀装置所移动的第二偏移量对所述光学系统进行标定。
28.根据权利要求26所述的涂覆系统，其特征在于，所述标定单元通过读取所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对所述光学系统进行标定的方式包括：基于所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置的第一偏移量，调整所述光学系统使得所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置一致；以及利用所述光学系统所偏转的第二偏移量对所述光学系统进行标定。
29.根据权利要求16所述的涂覆系统，其特征在于，还包括位移传感器，用于获取所述光感应装置在所述打印基准面中的位置信息。
30.一种3D打印设备，其特征在于，包括：
光学系统，用于提供光斑能量并通过光斑扫描选择性固化待成型的材料；
容器，用于盛放所述待成型的材料；其中，所盛放的材料表面为打印基准面；
如权利要求1-15中任一所述的标定系统，或如权利要求16-29中任一所述的涂覆系统，利用所述标定系统或涂覆系统对所述光学系统进行标定。
31.根据权利要求30所述的3D打印设备，其特征在于，所述光学系统的数量为多个，其中，至少两个光学系统共用所述标定系统或涂覆系统以对各所述光学系统进行标定；或者，每个光学系统单独配置所述标定系统或涂覆系统以对各所述光学系统进行标定。
32.一种标定方法，用于标定3D打印设备中的光学系统，其特征在于，所述标定方法包括：
控制所述光学系统在打印基准面内辐射光斑，以及控制光感应装置在所述打印基准面内移动以获取光感应信息；
基于对应所获取的光感应信息的实际位置信息、和所述实际位置信息对应的标定位置信息，对所述光学系统进行标定。
33.根据权利要求32所述的标定方法，其特征在于，所述控制光学系统在打印基准面内辐射光斑，以及控制光感应装置在所述打印基准面内移动以获取光感应信息的步骤包括：控制所述光学系统向打印基准面内的一标定位置辐射光斑，以及移动所述光感应装置获取所述光斑在打印基准面内的实际位置信息；
所述基于对应所获取的光感应信息的实际位置信息、和所述实际位置信息对应的标定位置信息，对所述光学系统进行标定的步骤包括：确定所述打印基准面内的实际位置信息与所对应的标定位置信息之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。
34.根据权利要求32所述的标定方法，其特征在于，所述控制光学系统在打印基准面内辐射光斑，以及控制光感应装置在所述打印基准面内移动以获取光感应信息的步骤包括：基于所述光学系统的一标定位置信息移动所述光感应装置，以及控制所述光学系统向所述光感应装置处辐射光斑；
所述基于对应所获取的光感应信息的实际位置信息、和所述实际位置信息对应的标定位置信息，对所述光学系统进行标定的步骤包括：确定所述光学系统的实际位置信息与所对应的标定位置信息之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。
35.根据权利要求32所述的标定方法，其特征在于，所述光感应装置为光斑位置检测器件；
所述控制光学系统在打印基准面内辐射光斑，以及控制光感应装置在所述打印基准面内移动以获取光感应信息的步骤包括：移动所述光斑位置检测器件以将所述光斑位置检测器件的基准位置位于一标定位置，以及控制所述光学系统向所述标定位置处辐射光斑；
所述基于对应所获取的光感应信息的实际位置信息、和所述实际位置信息对应的标定位置信息，对所述光学系统进行标定的步骤包括：通过读取所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对所述光学系统进行标定。
36.根据权利要求35所述的标定方法，其特征在于，所述通过读取光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置之间的偏移量以对所述光学系统进行标定的步骤包括：
基于所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置的第一偏移量，调整所述移动装置使得所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置一致；以及利用所述移动装置所移动的第二偏移量对所述光学系统进行标定；或者
基于所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置的第一偏移量，调整所述光学系统使得所述光斑位置检测器件检测到的位置与标定位置一致；以及利用所述光学系统所偏转的第二偏移量对所述光学系统进行标定。
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