CN108527852B - 快速连续紫外光固化立体成型系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速连续紫外光固化立体成型系统及方法，所述系统包含上位机控制软件，嵌入式控制器模块，紫外光学引擎模块，成型升降平台模块，位置检测模块，树脂容器模块和辅助聚焦模块。在快速成型时，本发明通过上位机控制软件和嵌入式控制模块相互配合，控制紫外光学引擎和步进电机同步工作，紫外光学引擎通过树脂池底部氧气半透膜将图片投射到成型平台底部，步进电机按照切片参数带动成型平台连续向上运动，从而降低模型每层固化所需时间，提高了固化成型的速度。

Description

快速连续紫外光固化立体成型系统及方法
技术领域
本发明涉及快速成型领域，具体涉及一种快速连续紫外光固化立体成型系统及方法。
背景技术
快速成型(RP)技术是二十世纪九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造企业新产品开发服务的一项关键共性技术，对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。自美国3D Systems公司1986年推出第一台商业快速成型机以来，已经有十几种不同的成型方法，其中比较成熟的有熔融沉积成型(FDM)，粉末烧结成型(SLS)和光固化成型(SLA)等方法，同时快速成型技术已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。在现有的众多快速成型方法中，SLA由于其相对成型精度高，表面效果好等优点，被广泛应用于工业、饰品和生物医疗领域。该方法主要是利用特定强度的光源聚焦照射在光固化材料的表面(材料主要为树脂)，一层材料固化后进行下一层，以此方式循环往复，直至最终成品的完成。依据所采用的光源不同，SLA进一步可以细分为点成型和面成型两种光固化子方法。目前SLA快速成型机器由于光源和光照方式，都存在着成型速度慢，价格昂贵等问题。国内外现有的SLA快速成型机器大部分采用普通投影仪作为多分子树脂材料的曝光光源，普通投影仪按照模型切片顺序将图片投射到树脂液体表面，使表面特定区域内的一层树脂在树脂容器内的升降台平面上固化生成模型的一个截面，然后升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层投射，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成立体模型原型。由于在每一层树脂进行曝光时，升降台需要停留足够的时间保证该层树脂固化完全，升降台每次停顿和重启需要3-5秒，所以此方法的成型速度受到很大影响。此外，普通投影仪投射到树脂液面上的切片图片的分辨率在50um左右，该方法也无法对精度要求高的物体进行快速成型。针对上述问题，国内外研究者和企业做出了改进方法，美国Formlabs在2014年起推出Form系列SLA桌面级3D打印机，该系列打印机通过点激光器和振镜完成模型切片图片的扫描投射，使得分辨率可以达到25um。但由于是点光源实现对树脂材料的固化，同时升降台也要在每层树脂固化时停顿2-3秒，其在SLA成型速度方面并未做出太大的改进。美国Carbon3D公司2015年开发出一种SLA改进型技术CLIP，该技术采用氧气半透膜作为树脂容器底部透明材料，底部的紫外光切片图片投影让光敏树脂固化在缓慢向上移动的平台上，而容器底部的液态树脂由于接触氧气而保持稳定的液态区域，这样就保证了固化的连续性，从而成百倍的提高了树脂固化成型速度。但该公司最新M2快速成型机器在XY平面的分辨率只有75um，由此可见，Carbon3D公司基于CLIP的快速成型机器难以完成高精度物体的成型工作。此外，该机器外形高度达到1734mm，结构不紧凑，无法放置于桌面，同时其昂贵的价格也使得该机器并未得到广泛普及。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有SLA快速成型机存在的分辨率低，成型速度慢，价格昂贵等缺点，提供了一种快速连续紫外光固化立体成型系统及方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
提供一种快速连续紫外光固化立体成型系统，该系统包含上位机控制软件、嵌入式控制器模块、紫外光学引擎模块、成型升降平台模块、位置检测模块和树脂容器模块；
所述成型升降平台模块包含直线导轨支架、步进电机、直线导轨、导轨滑块和成型平台；直线导轨固定在直线导轨支架上，导轨滑块设置在直线导轨上；成型平台随导轨滑块沿直线导轨上下运动；
位置检测模块包含机械限位开关、光电开关和悬臂梁力传感器；机械限位开关安装在直线导轨顶端，悬臂梁力传感器固定在由成型平台和导轨滑块组成的悬臂顶部；光电开关固定在导轨支架上，并置于导轨滑块下方；
树脂容器模块从上往下依次包含树脂池、氧气半透膜、橡胶圈、紧固平板、石英玻璃、石英玻璃槽，树脂容器模块置于成型平台下方，并固定在导轨支架上；树脂容器模块下方还设有水平调整架；
紫外光学引擎模块置于树脂容器模块底部，紫外光学引擎的焦面落于成型平台的底面；
嵌入式控制器模块与位置检测模块、步进电机、紫外光学引擎连接，并与上位机控制软件通信连接；嵌入式控制器和上位机控制软件相互配合，控制紫外光学引擎和步进电机同步工作，紫外光学引擎通过树脂池底部氧气半透膜将图片投射到成型平台底部，步进电机带动成型平台连续向上运动，降低模型每层固化所需时间。
接上述技术方案，该系统还包括辅助聚焦模块，安装于树脂容器模块的位置，用于调节紫外光学引擎的焦面落于成型平台的底面，完成焦面调节后，用树脂容器模块替换。
接上述技术方案，导轨滑块的底部设有凸台，用于触发光电开关，当成型平台向下做归位运动接近直线导轨底端时，该凸台穿过光电开关的槽，触发光电开关7，嵌入式控制器控制成型平台降低速度并继续向下运动，当成型平台底面碰触树脂容器的氧气半透膜时，悬臂梁力传感器的值发生改变，嵌入式控制器控制成型平台停止向下运动，并反向向上运动一段距离，形成氧气半透膜与成型平台6底面间的树脂固化死区，完成归位动作。
接上述技术方案，成型平台为上方下圆的立柱结构。
接上述技术方案，辅助聚焦模块包含CMOS摄像头模组，CMOS摄像头模组捕获紫外光学引擎投射的图片，并将CMOS图像信息传给上位机显示，通过上位机控制软件调节紫外光学引擎位置确定系统焦面位置。
接上述技术方案，嵌入式控制器模块包括主控芯片STM32F407芯片，STM32F407芯片内部定时器和外部GPIO口协同产生步进电机步进脉冲和方向电平信号，两种信号经过比较器隔离放大后送至步进电机的驱动器；
STM32F407芯片的GPIO口与机械限位开关和光电开关相连接，实时读取开关状态；
嵌入式控制器模块还包括24位高精度ADC芯片HX711，与STM32F407芯片的IIC接口相连接，将获取的悬臂梁力传感器的模拟信号转变为数字信号；STM32F407芯片通过串口与上位机控制软件通信，接收步进电机的控制指令，并向上位机反馈机械限位开关、光电开关和悬臂梁力传感器的状态与数据。
接上述技术方案，紫外光学引擎模块通过一Z方向调整架以及一L型支架安装于直线导轨支架的底板上，通过调节Z方向调整架的旋钮调节紫外光学引擎模块的位置，并确保紫外光学引擎的焦面落于成型平台底面。
本发明还提供了一种基于上述快速连续紫外光固化立体成型系统的立体成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)开启上位机控制软件，通过USB接口和RS232接口分别与紫外光学引擎和嵌入式控制器建立通信连接；
2)对紫外光学引擎进行聚焦操作，将聚焦模块安装于水平调整架上，利用水平测试仪对水平调整架进行调节，确保聚焦模块水平度，开启上位机控制软件聚焦功能，紫外光学引擎向聚焦模块的CMOS芯片投射聚焦测试图片，同时上位机控制软件通过USB获取CMOS捕获的图像，调节Z方向调整架旋钮，改变紫外光学引擎位置，直到CMOS捕获的图像清晰度达到最高，锁定Z方向调整架，拆除聚焦模块，并安装树脂容器模块；
3)在上位机控制软件中导入带成型模型切片文件和切片图片序列，控制软件自动分析切片文件获取成型层数，每层厚度，每层曝光时间和光照强度参数；
4)上位机软件根据成型层数和每层厚度计算出成型平台向上移动距离，再根据每层曝光时间计算出成型平台移动速度，将上述两个值发送到嵌入式控制器，同时上位机软件向紫外光学引擎发送紫外LED光照强度；
5)嵌入式控制器接收到成型开始指令，控制步进电机带动成型平台按一定速率向上运动直到触碰机械限位开关，回到零点，继而快速向下运动，直至触发光电开关后移动速率降至另一速率，当检测到悬臂梁力传感器值发生变化后成型平台停止向下移动，此时成型平台底面与氧气半透膜接触，最后按照第三速率将成型平台向上移动一定距离，为固化死去留出空间；
6)步骤5)结束后，上位机控制软件控制紫外光学引擎向成型平台底面投射模型切片图片，并依照曝光时间更换下一张图片，嵌入式控制器同步按照步骤4)所得参数控制成型平台向上移动，直到成型结束；
7)成型结束后，上位机控制软件关闭紫外光学引擎，嵌入式控制器将成型平台升至零点。
本发明产生的有益效果是：本发明通过上位机控制软件和嵌入式控制模块相互配合，控制紫外光学引擎和步进电机同步工作，紫外光学引擎通过树脂池底部氧气半透膜将图片投射到成型平台底部，步进电机按照切片参数带动成型平台连续向上运动，从而降低模型每层固化所需时间，提高了固化成型的速度。
进一步地，紫外光强度高。紫外光学引擎焦距短，紫外光线能量不易扩散，在紫外光学引擎焦面紫外光强度可以达到18mW/cm2，从而紫外光固化成型速度得以大幅度提高，最快成型速度大于50um/s。
进一步地，成型精度高。通过调节紫外光学引擎的焦距，在其焦面光学分辨率可以达到18um*18um，因此可对18um以上高精度微小结构快速成型。
进一步地，成型平台定位精度高。通过光电传感器和力传感器相互配合，成型平台Z方向定位精度可以达到1um，从而可将成型平台底面准确定位到紫外光学引擎的焦面。
进一步地，确定焦面操作简单易行。将辅助聚焦模块替换树脂容器模块，利用CMOS芯片捕获紫外光学引擎投射的图片，通过观察上位机显示的CMOS图像信息，调节紫外光学引擎位置，确定系统焦面位置。
进一步地，结构简单，系统成本低。系统采用工业级紫外光学引擎和军工级直线导轨与步进电机，配合简单的机械支架结构，在保证了成型速度和精度的同时，降低了系统的制造成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明实施例快速连续紫外光固化立体成型系统的结构图。
图2为本发明实施例的树脂容器模块结构图。
图3为本发明实施例的电气框图。
图4为本发明实施例的上位机控制软件界面图。
图5为本发明实施例的上位机控制软件流程图。
图1中：1.直线导轨支架，2.机械限位开关，3.直线导轨，4.导轨滑块，5.悬臂梁力传感器，6.成型平台，7.光电开关，8.树脂容器，9.水平调整架，10.紫外光学引擎，11.Z方向调整架，12.步进电机，13.直线导轨L型支架，14.紫外光学引擎L型支架，15.系统底板。
图2中：8-1.树脂池，8-2.氧气半透膜，8-3.环形橡胶圈，8-4.紧固平板，8-5.石英玻璃，8-6.石英玻璃槽。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例快速连续紫外光固化立体成型系统，系统结构由直线导轨支架1、机械限位开关2、直线导轨3、导轨滑块4、悬臂梁力传感器5、成型平台6、光电开关7、树脂容器8、水平调整架9、紫外光学引擎10、Z方向调整架11、步进电机12、直线导轨L型支架13、紫外光学引擎L型支架14、系统底板15。
所述树脂容器8还包括树脂池8-1、氧气半透膜8-2、环形橡胶圈8-3、紧固平板8-4、石英玻璃8-5、石英玻璃槽8-6。
进一步地，直线导轨L型支架13安装于系统底板15上，直线导轨支架1通过紧固螺丝安装于直线导轨L型支架13上，直线导轨3平行安装于直线导轨支架1上。在对直线导轨支架1进行螺丝孔钻孔攻丝加工时，严格保证其精度，从而使得直线导轨支架1垂直于系统底板15，进一步使得直线导轨3垂直于系统底板15。步进电机12与直线导轨3的丝杠进行连接，并通过螺丝固定于直线导轨3底部。为保证步进电机12转子与直线导轨3丝杆同轴，在直线导轨L型支架13加工长宽为40mm*40mm方形槽，槽深度为5mm。直线导轨3距离系统底板15高度为200mm。导轨滑块4安装于直线导轨3的丝杠上，步进电机12旋转带动丝杠转动，进一步带动导轨滑块4沿丝杠上下运动。所述直线导轨3为高精度滚珠丝杠直线导轨，螺距为1mm，行程为200mm，重复定位精度为0.1um。所述步进电机12步距角为0.9度，扭矩为0.4Nm。
进一步地，成型平台6通过悬臂梁力传感器5安装于导轨滑块4，并被导轨滑块4带动上下运动。树脂容器8安装于直线导轨3底部。机械限位开关2安装于直线导轨3顶端，用于限定成型平台6向上运动最大行程，完成回零动作。当成型平台6向上做回零运动到直线导轨3顶端时，导轨滑块4会触碰机械限位开关2，继而停止运动。所述导轨滑块4底部存在长宽高为4mm*2mm*12mm的凸台，用于触发安装于距直线导轨3底端20mm处的光电开关7。当成型平台6向下做归位运动接近直线导轨3底端时，导轨滑块4底部凸台会穿过光电开关7的槽，继而触发光电开关7，嵌入式控制器会将成型平台6的速度由5mm/s降为2mm/s，从而避免速率过高，造成最终定位不准确。成型平台6继续向下运动，当其底面碰触树脂容器8的氧气半透膜8-2时，成型平台6每向下移动1um，悬臂梁力传感器5的值增加7个单位。嵌入式控制器读到悬臂梁力传感器5的值发生改变，控制步成型平台6停止向下运动，反向向上运动100um，形成氧气半透膜8-2与成型平台6底面间的树脂固化死区，完成归位动作。所述成型平台6为上方下圆立柱结构，上方方形柱体边长为12.7mm*12.7mm，高度为30mm，下方圆柱直径为12.7mm，高度为15mm。所述光电开关7重复接近精度为2um。所述悬臂梁力传感器量程为100g。
进一步地，氧气半透膜8-2通过环形橡胶圈8-3和紧固平板8-4被固定在树脂池8-1底部。树脂池8-1和石英玻璃槽8-6通过螺丝紧固相连。石英玻璃8-5放置于石英玻璃槽8-6底部。石英玻璃槽8-6通过水平调整架9安装于直线导轨3底部。所述树脂池8-1为65mm长，55mm宽，12.7mm高，正中央为直径15mm通孔。所述环形橡胶圈8-3用于对氧气半透膜8-2施加压力，使其紧贴于树脂池8-1底部，防止液体树脂泄漏。所述紧固平板8-4边长为35mm，中央为直径15mm通孔。所述石英玻璃8-5和石英玻璃槽8-6作用为防止液体树脂泄漏污染紫外光学引擎10，石英玻璃槽8-6外部长65mm，宽55mm，高10mm；内部中空部分长57mm，宽47mm，高8mm，底部开口长53mm，宽43mm。石英玻璃槽8-6长边双侧开透气窗口，一侧窗口数量为3，另一侧窗口数量为2，窗口长10mm，宽4mm，从而保证氧气半透膜8-2可以与足够氧气相接处。所述水平调整架9有两个螺旋钮，通过旋转螺旋钮，可调节树脂容器8水平度，从而保证氧气半透膜8-2平行于紫外光学引擎10。
进一步地，紫外光学引擎10安装于Z方向调整架11，并通过紫外光学引擎L型支架14安装于系统底板15。通过旋转Z方向调整架11的旋钮，可以调节紫外光学引擎10的位置，从而确保紫外光学引擎10焦面落于成型平台6底面。
为实现本发明的自动控制管理，系统进一步分为嵌入式控制器模块和上位机控制软件。上位机控制软件通过USB接口和HDMI接口控制紫外光学引擎10的紫外LED光照强度和投射图片更新。本发明系统框图如图3所示。
进一步地，所述嵌入式控制器模块以ARM芯片STM32F407作为主控芯片。STM32F407芯片内部定时器和外部GPIO口协同产生步进电机步进脉冲和方向电平信号，两种信号经过比较器隔离放大后送至步进电机驱动器。STM32F407芯片的GPIO口与机械限位开关2和光电开关7相连接，实时读取开关状态。24位高精度ADC芯片HX711与STM32F407芯片的IIC接口相连接，将悬臂梁力传感器5模拟信号转变为数字信号。STM32F407芯片通过串口与上位机控制软件通信，接收步进电机控制指令，反馈机械限位开关2，光电开关7和悬臂梁力传感器5的状态与数据。所述嵌入式控制器模块还包含电源模块，将110V～220V交流电变换为12V和5V直流电，为系统提供能量。
进一步地，所述上位机控制软件在QT软件下利用C++编写，具有紫外光学引擎控制功能、步进电机控制功能、成型平台位置信息显示功能、切片文件分析功能、成型工作参数设置功能、切片图片预览功能，紫外光学引擎焦平面调节功能和系统工作日志显示功能等。控制软件通过USB接口和HDMI接口向紫外光学引擎发送开关机、紫外LED强度调节指令和投射图片数据，通过RS232接口向嵌入式控制器发送步进电机控制指令并接收解析成型平台位置信息，通过USB接口读取CMOS摄像头捕获的图像信息。进行成型操作时，通过上位机控制软件连接紫外光学引擎10和嵌入式控制器；导入待成型模型切片文件和切片图片序列；上位机软件自动分析切片文件和切片图片序列的有效性；用户依据自身需求更改成型参数；上位机控制软件向嵌入式控制模块发送开始指令，同时开启紫外光学引擎10投射图片更新，在界面切片图片预览窗口同步显示投射图片。当进行聚焦操作时，上位机控制软件自动检测CMOS摄像头是否接入，如果接入，上位机控制软件将紫外光学引擎10的紫外LED强度设置为20％，同时控制其投射聚焦专用图片；如果未接入，自动退出聚焦操作。所述上位机控制软件界面如图4所示，软件流程图如图5所示。
本发明采用紫外光学引擎作为树脂材料固化光源，高精度直线导轨和步进电机作为传动机构，利用自下而上的成型方式，有效地提高了固化光源的光学分辨率和成型精度与速度。
本发明实施例的快速连续紫外光固化立体成型方法包括如下步骤：
1)开启上位机软件，通过USB接口和RS232接口分别与紫外光学引擎和嵌入式控制器建立通信连接；
2)对紫外光学引擎进行聚焦操作，将聚焦模块安装于水平调整架上，利用水平测试仪对水平调整架进行调节，确保聚焦模块水平度，开启上位机控制软件聚焦功能，紫外光学引擎向聚焦模块的CMOS芯片投射聚焦测试图片，同时上位机控制软件通过USB获取CMOS捕获的图像，调节Z方向调整架旋钮，改变紫外光学引擎位置，直到CMOS捕获的图像清晰度达到最高，锁定Z方向调整架，拆除聚焦模块，并安装树脂容器模块；
3)在上位机控制软件中导入带成型模型切片文件和切片图片序列，控制软件自动分析切片文件获取成型层数，每层厚度，每层曝光时间和光照强度等参数，上述参数也可通过数值输入框进行自定义改写；
4)上位机软件根据成型层数和每层厚度计算出成型平台向上移动距离，再根据每层曝光时间计算出成型平台移动速度，将上述两个值发送到嵌入式控制器。同时上位机软件向紫外光学引擎发送紫外LED光照强度。
5)嵌入式控制器接收到成型开始指令，控制步进电机带动成型平台按5mm/s速率向上运动直到触碰机械限位开关，回到零点，继而快速向下运动，直至触发光电开关后移动速率降至2mm/s，当检测到悬臂梁力传感器值发生变化后成型平台停止向下移动，此时成型平台底面与氧气半透膜接触，最后按照100um/s速率将成型平台向上移动100um，为固化死去留出空间；
6)步骤5)结束后，上位机控制软件控制紫外光学引擎向成型平台底面投射模型切片图片，并依照曝光时间更换下一张图片，嵌入式控制器同步按照步骤4)所得参数控制成型平台向上移动，直到成型结束；
7)成型结束后，上位机控制软件关闭紫外光学引擎，嵌入式控制器将成型平台升至零点。
综上，本发明有如下优点：
1.紫外光强度高。在紫外光学引擎焦面紫外光强度可以达到18mW/cm2，从而紫外光固化成型速度得以大幅度提高，最快成型速度大于50um/s。
2.成型精度高。通过紫外光学引擎紫外光路调节，在其焦面光学分辨率可以达到18um*18um，因此可对18um以上高精度微小结构快速成型。
3.成型平台定位精度高。通过光电传感器和力传感器相互配合，成型平台Z方向定位精度可以达到1um，从而可将成型平台底面准确定位到紫外光学引擎的焦面。
4.确定焦面操作简单易行。将辅助聚焦模块替换树脂容器模块，利用CMOS芯片捕获紫外光学引擎投射的图片，通过观察上位机显示的CMOS图像信息，调节紫外光学引擎位置，确定系统焦面位置。
5.结构简单，系统成本低。系统采用工业级紫外光学引擎和军工级直线导轨与步进电机，配合简单的机械支架结构，在保证了成型速度和精度的同时，降低了系统的制造成本。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种快速连续紫外光固化立体成型系统，其特征在于，该系统包含上位机控制软件、嵌入式控制器模块、紫外光学引擎模块、成型升降平台模块、位置检测模块和树脂容器模块；
所述成型升降平台模块包含直线导轨支架、步进电机、直线导轨、导轨滑块和成型平台；直线导轨固定在直线导轨支架上，导轨滑块设置在直线导轨上；成型平台随导轨滑块沿直线导轨上下运动；
位置检测模块包含机械限位开关、光电开关和悬臂梁力传感器；机械限位开关安装在直线导轨顶端，悬臂梁力传感器固定在由成型平台和导轨滑块组成的悬臂顶部；光电开关固定在导轨支架上，并置于导轨滑块下方；
树脂容器模块从上往下依次包含树脂池、氧气半透膜、橡胶圈、紧固平板、石英玻璃、石英玻璃槽，树脂容器模块置于成型平台下方，并固定在导轨支架上；树脂容器模块下方还设有水平调整架；
紫外光学引擎模块置于树脂容器模块底部，紫外光学引擎的焦面落于成型平台的底面；
嵌入式控制器模块与位置检测模块、步进电机、紫外光学引擎连接，并与上位机控制软件通信连接；嵌入式控制器和上位机控制软件相互配合，控制紫外光学引擎和步进电机同步工作，紫外光学引擎通过树脂池底部氧气半透膜将图片投射到成型平台底部，步进电机带动成型平台连续向上运动，降低模型每层固化所需时间；
导轨滑块的底部设有凸台，用于触发光电开关，当成型平台向下做归位运动接近直线导轨底端时，该凸台穿过光电开关的槽，触发光电开关，嵌入式控制器控制成型平台降低速度并继续向下运动，当成型平台底面碰触树脂容器的氧气半透膜时，悬臂梁力传感器的值发生改变，嵌入式控制器控制成型平台停止向下运动，并反向向上运动一段距离，形成氧气半透膜与成型平台底面间的树脂固化死区，完成归位动作。
2.根据权利要求1所述的快速连续紫外光固化立体成型系统，其特征在于，该系统还包括辅助聚焦模块，安装于树脂容器模块的位置，用于调节紫外光学引擎的焦面落于成型平台的底面，完成焦面调节后，用树脂容器模块替换。
3.根据权利要求1所述的快速连续紫外光固化立体成型系统，其特征在于，成型平台为上方下圆的立柱结构。
4.根据权利要求2所述的快速连续紫外光固化立体成型系统，其特征在于，辅助聚焦模块包含CMOS摄像头模组，CMOS摄像头模组捕获紫外光学引擎投射的图片，并将CMOS图像信息传给上位机显示，通过上位机控制软件调节紫外光学引擎位置确定系统焦面位置。
5.根据权利要求1所述的快速连续紫外光固化立体成型系统，其特征在于，嵌入式控制器模块包括主控芯片STM32F407芯片，STM32F407芯片内部定时器和外部GPIO口协同产生步进电机步进脉冲和方向电平信号，两种信号经过比较器隔离放大后送至步进电机的驱动器；
STM32F407芯片的GPIO口与机械限位开关和光电开关相连接，实时读取开关状态；
嵌入式控制器模块还包括24位高精度ADC芯片HX711，与STM32F407芯片的IIC接口相连接，将获取的悬臂梁力传感器的模拟信号转变为数字信号；STM32F407芯片通过串口与上位机控制软件通信，接收步进电机的控制指令，并向上位机反馈机械限位开关、光电开关和悬臂梁力传感器的状态与数据。
6.根据权利要求2所述的快速连续紫外光固化立体成型系统，其特征在于，紫外光学引擎模块通过一Z方向调整架以及一L型支架安装于直线导轨支架的底板上，通过调节Z方向调整架的旋钮调节紫外光学引擎模块的位置，并确保紫外光学引擎的焦面落于成型平台底面。
7.一种基于权利要求6所述的快速连续紫外光固化立体成型系统的立体成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）开启上位机控制软件，通过USB接口和RS232接口分别与紫外光学引擎和嵌入式控制器建立通信连接；
2）对紫外光学引擎进行聚焦操作，将聚焦模块安装于水平调整架上，利用水平测试仪对水平调整架进行调节，确保聚焦模块水平度，开启上位机控制软件聚焦功能，紫外光学引擎向聚焦模块投射聚焦测试图片，同时上位机控制软件通过USB获取捕获的图像，调节Z方向调整架旋钮，改变紫外光学引擎位置，直到捕获的图像清晰度达到最高，锁定Z方向调整架，拆除聚焦模块，并安装树脂容器模块；
3）在上位机控制软件中导入带成型模型切片文件和切片图片序列，控制软件自动分析切片文件获取成型层数，每层厚度，每层曝光时间和光照强度参数；
4）上位机软件根据成型层数和每层厚度计算出成型平台向上移动距离，再根据每层曝光时间计算出成型平台移动速度，将上述两个值发送到嵌入式控制器，同时上位机软件向紫外光学引擎发送紫外LED光照强度；
5）嵌入式控制器接收到成型开始指令，控制步进电机带动成型平台按一定速率向上运动直到触碰机械限位开关，回到零点，继而快速向下运动，直至触发光电开关后移动速率降至另一速率，当检测到悬臂梁力传感器值发生变化后成型平台停止向下移动，此时成型平台底面与氧气半透膜接触，最后按照第三速率将成型平台向上移动一定距离，为固化死去留出空间；
6）步骤5）结束后，上位机控制软件控制紫外光学引擎向成型平台底面投射模型切片图片，并依照曝光时间更换下一张图片，嵌入式控制器同步按照步骤4）所得参数控制成型平台向上移动，直到成型结束；
7）成型结束后，上位机控制软件关闭紫外光学引擎，嵌入式控制器将成型平台升至零点。
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