CN109732912B - 多工位3d打印机的控制方法、光学系统和3d打印机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多工位3D打印机的控制方法、光学系统和多工位3D打印机。控制方法为：对三维模型信息进行预处理，形成m个可执行数据；根据可执行数据，分别在n个工位上进行分层打印；每个工位剥离完成后上升一个分层厚度并继续下一截面层动作，直至全部打印完成。光学系统包括控制系统、光源、移动机构和多个数据存储模块；控制系统与数据存储模块信号连接；控制系统与移动机构信号连接；光源设置在移动机构上，并与控制系统信号连接。本发明能利用工位上产品的剥离和复位等待时间，对其他工位进行曝光，充分利用了打印等待时间，提高了打印效率；单一光学系统对多工位进行曝光，实现了3D打印的批量化生产。

Description

多工位3D打印机的控制方法、光学系统和3D打印机

技术领域

本发明涉及光学3D打印领域，具体而言，涉及一种多工位3D打印机的控制方法、光学系统和3D打印机。

背景技术

如今3D打印行业的飞速发展，已经引起了各行各业的重视与关注 ，这种成型技术是直接通过三维模型文件输入机器之后进行逐层打印叠加成型，理论上可以无视任何复杂的结构直接一次成型，对所使用的材料也有很大范围的选择。

现在的3D打印机，普遍是单一模型单一成型的方式，一台3D打印机就仅仅会有一个成型平台，每次打完一个模型需要将模型取下，然后再开始新模型的打印，对3D打印这一技术的效率型有极大的影响，打印速度较慢，无法满足一些批量的生产需求；并且在光固化3D打印中，每层打印之后需要有平台上升，开始剥离，剥离完成，平台下降，这样一系列的动作，每层都会有一定的等待时间，这些等待时间极大的浪费了3D打印的整个时间工序，没能得到充分的利用；且如果使用多台3D打印机来实现产品的量产，不仅在空间上会占更多的地方，机器成本上也会随打印机数量的增加而增加，并且对多台打印机的打印取件操作，会使得在人力安排和时间安排上需要更多，使得人力成本和时间成本都较高，无法真正的将3D打印技术与工业生产相结合，达到批量化定制生产的地步。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多工位3D打印机的控制方法、光学系统和多工位3D打印机，其能够充分利用各工位的固化等待时间，实现单一光学系统多工位同时打印，从而节约平台剥离及复位的等待时间，大大节约时间提高打印机的效率，从而实现3D打印机批量化生产产品的功能。

本发明的实施例是这样实现的：

一种多工位3D打印机的控制方法，包括如下步骤：

S10、对三维模型信息进行预处理，形成m个可执行数据；

S20、根据所述可执行数据，分别在n个工位上进行分层打印；

其中，分层打印的步骤如下：

S21、在第一工位上进行第a层曝光后，第一工位进行剥离动作；

S22、根据所述可执行数据，判断下个需要曝光的工位：

当下个需要曝光的工位为第一工位时，光源原位等待，对第一工位上的a+1层进行曝光；

当下个需要曝光的工位为第二工位时，光源移动至第二工位，对第二工位的第b层进行曝光；

S23、重复步骤S21、步骤S22，至各个工位曝光、剥离动作完成；

S30：每个工位剥离完成后上升一个分层厚度并继续下一截面层动作，直至全部打印完成；

其中，以上的m、n、a、b的范围为：n＞1，m≥1，m≤n，且n、m均为正整数。

在本发明较佳的实施例中，m个所述可执行数据相同或不相同。

在本发明较佳的实施例中，优化模块获取所述可执行数据，控制所述移动机构移动到最早需要曝光的工位。

在本发明较佳的实施例中，所述可执行数据包括截面形状信息、截面积信息和/或打印材料信息。

在本发明较佳的实施例中，在执行步骤S20前，先对光源的光强进行校准。

在本发明较佳的实施例中，对光源的光强进行校准包括对成型平台的位置校准、对光源的均匀性校准和对光源的投光能量校准。

在本发明较佳的实施例中，对光源的均匀性校准和对光源的投光能力校准的方法为：

对标定物进行曝光测量，根据实测曝光尺寸和标定尺寸得出校准系数，根据校准系数对所述光源的初始位置进行调整。

在本发明较佳的实施例中，进行曝光之后，所在工位上的产品进行主动剥离。

一种应用上述任一项所述的控制方法的光学系统，包括控制系统、光源、移动机构和数据存储模块；

所述控制系统与所述数据存储模块信号连接，用于对所述数据存储模块内的数据进行解析；

所述控制系统与所述移动机构信号连接，用于根据所述数据存储模块内的可执行数据控制所述移动机构进行移动；

所述光源设置在所述移动机构上，并与所述控制系统信号连接，用于根据所述可执行数据，在所述移动机构移动到位后进行曝光。

在本发明较佳的实施例中，还包括定位机构；所述定位机构与所述控制系统信号连接，用于给所述移动机构在不同位置进行定位。

在本发明较佳的实施例中，所述定位机构为光栅尺。

在本发明较佳的实施例中，多个所述数据存储模块内的可执行数据为多个，多个所述可执行数据相同或不相同。

在本发明较佳的实施例中，还包括优化模块，所述优化模块根据所述可执行数据，对所述移动机构的移动路径进行优化计算。

在本发明较佳的实施例中，所述移动机构为直线机构、线性模组、丝杆导轨、齿轮齿条机构、螺纹螺杆机构或链条传动机构。

一种应用上述任一项所述的光学系统的打印机，包括主架和上述任一项所述的多工位3D打印机的光学系统；

所述主架上设置有多工位，所述光学系统设置在所述主架上。

在本发明较佳的实施例中，每个工位上均设置有升降机构，通过所述升降机构实行所述工位在所述主架上的升降。

在本发明较佳的实施例中，所述升降机构为直线机构、线性模组、丝杆导轨、齿轮齿条机构、螺纹螺杆机构或链条传动机构。

在本发明较佳的实施例中，所述升降机构上设置有磁吸自锁系统。

在本发明较佳的实施例中，所述磁吸自锁系统包括设置在所述升降机构上的电磁铁、设置在所述工位上的磁铁块以及控制所述电磁铁通电状态的控制开关。

本发明实施例的有益效果是：利用工位上产品的剥离和复位等待时间，对其他工位进行曝光处理，通过控制系统对各工位之间进行适配，对打印等待时间进行了充分的利用，进而提高了打印效率；在同一台3D打印机中，单一光学系统对多个工位进行曝光，实现了3D打印的批量化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍， 应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例多工位3D打印机的控制方法的流程图；

图2为本发明实施例多工位3D打印机的光学系统的结构示意图；

图3为本发明实施例多工位3D打印机的光学系统的数据存储模块的结构示意图；

图4为本发明实施例多工位3D打印机的主视图；

图5为本发明实施例多工位3D打印机的右视图；

图6为本发明实施例多工位3D打印机的俯视图；

图7为本发明实施例多工位3D打印机的立体结构示意图；

图8为本发明实施例多工位3D打印机的升降机构和磁吸锁系统的结构示意图；

图9为本发明实施例多工位3D打印机的打印流程图。

图中：

1：第一工位；2：第二工位；3：第三工位；4：升降机构；5：光源；6：移动机构；7：一号料盘；8：主架；9：二号料盘；10：三号料盘；11：控制器；12：升降电机；13：丝杆滑轨；14：滑块；15：电磁铁；16：平台基座；17：金属模块；18：调平螺丝；19：一号成型平台。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种多工位3D打印机的控制方法，其包括如下步骤：

S10、对三维模型信息进行预处理，形成m个可执行数据；

S20、根据所述可执行数据，分别在n个工位上进行分层打印；

其中，分层打印的步骤如下：

S21、在第一工位上进行第a层曝光后，第一工位进行剥离动作；

S22、根据所述可执行数据，判断下个需要曝光的工位：

当下个需要曝光的工位为第一工位时，光源原位等待，对第一工位上的a+1层进行曝光；

当下个需要曝光的工位为第二工位时，光源移动至第二工位，对第二工位的第b层进行曝光；

S23、重复步骤S21、步骤S22，至各个工位曝光、剥离动作完成；

S30：每个工位剥离完成后上升一个分层厚度并继续下一截面层动作，直至全部打印完成；

其中，以上的m、n、a、b的范围为：n＞1，m≥1，m≤n，且n、m均为正整数。

具体的，在本实施例中，在进行打印之前，先将准备打印的产品的图纸信息进行分析解析，形成一层层截面的切片数据，并将切片数据形成打印机的可执行数据。

将可执行数据通过usb或网络或其他方式输入到控制系统中，控制系统根据可执行数据的信息，控制移动机构6带动光源5进行移动。具体的控制参数包括移动位置、移动速度和曝光时间等，以使得在不同的工位上进行曝光时，其他工位上不需要曝光，进而避免了等待曝光时间，提高了打印效率。

具体的，在本实施例中，可执行数据可以是各工位上打印产品时所使用的材料参数，也可以是打印每一层时的截面形状和截面积等产品参数，控制系统解析出该信息后，移动机构6根据可执行数据的各个参数带动光源5进行曝光作业。

根据不同的可执行数据的参数信息，可以分为两种情况：

第一种情况：数据存储模块内的可执行数据相同，即各工位上打印所用的材料、打印的产品完全相同，使得各工位的曝光时间和等待曝光时间是相同的。

此时移动机构6带动光源5在按照工位顺序，对各工位依次进行曝光，即对第一工位1曝光后，在第一工位1进行剥离的时候，移动机构6带动光源5对第二工位2进行曝光，当第二工位2进行剥离的时候，移动机构6带动光源5对第三工位3进行曝光，当第一工位1再次需要曝光时，移动机构6带动光源5对第一工位1进行曝光，依次循环，形成一个时间环链，进而对各工位的曝光等待时间进行了充分的利用，提高了利用率，提高了打印效率。

第二种情况：数据存储模块内的可执行数据不相同，即使用同一台打印机，同时打印多个不同的产品。此时，打印所用的材料、打印产品的形状等不相同，使得曝光时间、等待曝光时间各不相同。

此时，控制系统将可执行信息发送给优化模块，优化模块根据各工位上所打印的不同产品的不同参数计算出不同工位在不同阶段的曝光等待时间，移动机构6根据不同的等待时间，带动光源5去不同的工位进行曝光，进而提高了等待时间的利用率。

具体的使用过程中，先对第一工位1进行曝光后，根据优化模块的计算结果，下一个需要进行曝光的工位是第二工位2，此时移动机构6带动光源5对第二工位2进行曝光，再根据优化模块的计算结果下一个需要曝光的工位还是第二工位2，此时，移动机构6不移动，进行等待，在对第二工位2进行再次曝光后，再根据优化模块的计算结果，下一个需要曝光的工位是第三个，此时移动机构6带动光源5对第三工位3进行曝光，以此类推。

也就是说，整个曝光的过程中，移动根据曝光时间进行移动，可能会存在等待时间，但是通过优化计算，将等待时间降低到最短，以提高等待时间的利用率，提高打印效率。

在本实施例中，3D打印机在进行打印之前，需要先对光源5进行校准。对光源5的光强进行校准包括对成型平台的位置校准、对光源5的均匀性校准和对光源5的投光能量校准。

位置校准过程如下：

将成型平台保持水平放置，平台平面向下，装入平台基座16上，此时平台基座16上的电磁铁15自动通电，锁死成型平台，然后将准备好的清洗干净的料盘放置在机器上固定料盘的槽口，然后通过控制系统将整体成型平台下降到一定高度，在成型平台和料盘之间放入千分尺，分别测量成型平台和料盘之间五个点的距离，然后调整平台上的调平螺丝18，使最终的成型平台和料盘之间的距离的误差小于0.02mm，方可认为平台调平完成。以此类推，将多个工位均进行相应调整。

对光源5的均匀性校准和对光源5的投光能力校准的方法为：

对标定物进行曝光测量，根据实测曝光尺寸和标定尺寸得出校准系数，根据校准系数对所述光源5的初始位置进行调整。

具体的，先将平台位置复位，用大幅面标定板放置在料盘中心，控制光学系统复位，到第一工位1的位置，开启标定曝光，用测量工具测量实际曝光出的尺寸和标定尺寸进行误差换算，计算出X轴方向和Y轴方向的校准系数，输入计算机软件，接着使用操作系统上的自动能量校准功能，将光学系统的投光能量进行校准，使得光学系统在料盘上所投射的40个点均达到指定值为21±0.2 W/m2的范围。以此类推，依次将光源5移动到其他工位，计算出在各工位上X轴和Y轴的校准系数，以及对能量进行校准。

3D打印机的调整校准工作完成后，方可倒入树脂材料（本实施例选用丙烯酸树脂材料100mL），然后准备开始打印。

第二实施例

本实施例中，提供了一种应用上述控制方法的光学系统，其具体包括控制系统、光源5、移动机构6和数据存储模块；控制系统与数据存储模块信号连接；控制系统与移动机构6信号连接，用于根据所述数据存储模块内的可执行数据控制移动机构6进行移动；光源5设置在移动机构6上，并与控制系统信号连接，用于根据所述数据存储模块内的可执行数据，在移动机构6移动到位后进行曝光。

在本实施例中，控制系统和数据存储模块共同构成移动机构6的控制器11，其中，每一个数据存储模块均对应一个工位，在对每一个数据存储模块输入可执行数据后，控制系统获取该可执行数据后，将可执行数据作为控制指令分步发送给移动机构6，使得移动机构6带动光源5根据控制指令进行相应的移动，实现对不同工位的曝光。

在本实施例中，光源5与控制系统也进行信号连接，能够根据可执行数据，在不同的工位，使用与其相匹配的光源5强度和以及光照时间，以保证光固化效果。

为保证移动机构6的移动准确性，在本实施例中，还设置了定位机构；定位机构与控制系统信号连接，用于给移动机构6在不同位置进行定位。

具体的，在本实施例中，定位机构为光栅尺。

移动机构6的设置方式有很多种，如可以是使用齿轮齿条结构带动光源5移动，也可以是使用螺纹螺杆结构带动光源5移动，还可以是使用链条传动的方式带动光源5移动，也就是说，其只要是能够带动光源5在不同的工位间进行移动即可。

在本实施例中，控制器11还包括优化模块，优化模块与控制系统、数据存储模块信号连接，能够接收数据存储模块内的可执行数据，并根据可执行数据对移动机构6的移动路径进行优化计算，并将计算结果发送给控制系统，控制系统根据计算结果向移动机构发送移动指令，以保证其能够有效的提高等待时间利用率，提高打印机的打印效率。

第三实施例

在本实施例中，提供了一种多工位3D打印机，其将上述的光学系统进行了应用，具体结构如下：

控制器11、主架8，主架8上部的成型平台组、升降机构4，主架8下部的光学系统。其中成型平台组为工位，其有多个成型平台，具体的，在本实施例中为三个成型平台，对应三个料盘，三个升降机构4，成型平台组和光学系统均设有驱动机构，控制器11上连接有多种传感器系统。

具体的，每个成型平台均对应一个升降机构4，通过升降机构4设置在主架8上，料盘设置在主架8上，且每个料盘对应一个成型平台，设置在成型平台的下方。

本实施例的成型平台如图4-图8所示，包括有成型平台和平台基座16，成型平台通过平台基座16内部的滑轨和平台基座16相连，成型平台选为金属网洞平面，设有四角的调平螺丝18可以对成型平台进行水平方向校准，平台基座16连接在升降机构4上。

在本实施例中，升降机构4为螺纹螺杆传动，其包括升降电机12、丝杆滑轨13和滑块14，平台基座16固定设置在滑块14上，滑块14与丝杆滑轨13螺纹连接，丝杆滑轨13竖直设置在主架8上，且与主架8转动连接，升降电机12固定设置在主架8上，且与丝杆滑轨13连接，能够带动丝杆滑轨13转动，进而带动滑块14在丝杆滑轨13上进行竖直方向升降，进而带动平台基座16上下升降。

在本实施例中，丝杆滑轨13旁设置有位移传感器，方便监测移动的距离。

在成型平台和平台基座16之间设置有磁吸锁系统，磁吸锁系统包括设置在平台基座16上的电磁铁15，和设置在成型平台上的金属模块17，具体的，金属模块17放置在成型平台与平台基座16相贴合的地方。通过控制开关对电磁铁15的通电状态进行控制，进而改变电磁铁15的磁性，当有磁性的时候就会将成型平台和平台基座16吸附锁死，当无磁性的时候，成型平台和平台基座16分离。

如图4-图8所示，更具体的，本实施例的光学系统装载在主架8的下部内侧，光学系统包括LED光源5，光源5的波长355-480nm，光学系统还包括移动机构6，光源5安装在移动机构6上，并通过移动电机控制移动机构6运动，从而带动光源5发生水平方向的运动，通过光栅尺控制水平方向运动的精度，在移动机构6上还设置有位置传感器，来消除电机运动的累积误差，提高光源5在水平方向上的运动精度。

具体的，在本实施例中，料盘为覆膜料盘，其以主动剥离的方式进行打印过程中的剥离。在料盘的上方设置有刮刀，用于刮平树脂液面，增加精度，减小等待时间；在料盘上部设置有液位传感器，用来监测料盘内剩余树脂材料的多少；在主架8上部的另一侧安装有温湿度传感器，用来检测打印环境的温度和湿度；控制器11设置在主架8外部，通过活动式支架和固定框架，实现控制器11与主架8连接。

具体的，控制器11安装在固定框架上，可以根据需要取下或安装；固定框架与活动式支架的一端连接，活动式支架的另一端与主架8外部连接。

更具体的，控制器11为平板电脑，控制系统和数据存储模块，以及优化模块安装在平板电脑内，通过平板电脑实现对3D打印机的控制。

更具体的，主架8上装有机器透视盖，机器透视盖为透明材质；机器透视盖通过滑动式的方式与主架8连接，可以通过平板电脑控制机器透视盖的滑动，进而实现开启和闭合；这样的设置，在机器透视盖关闭时，便于从外界观察主架8内的打印情况；在打印机打印完产品后，可以通过开启机器透视盖，将打印机内的产品取出。

如图9所示，利用本发明的3D打印机，进行打印时，具体流程如下：

STEP1：首先控制刮刀刮平三个料盘的液面，然后三个平台一起归零；

STEP2：光源5先进行复位，从第一工位1的一号料盘7位置开始投光T1（T1为R1材料的首层曝光时间），曝光完成后，第一工位1的一号料盘7的剥离机构开始动作，进行剥离，与此同时控制系统控制移动机构6使光源5向第二工位2的二号料盘9位置移动；

STEP3：控制系统根据数据存储模块内的可执行数据，判断第二工位2是否有曝光图片待提取曝光，如果有曝光图片，则判断第二工位2需要曝光；此时移动机构6带动光源5移动到第二工位2的二号料盘9正下方的固定位置；待光源5到达第二工位2二号的料盘下方的指定位置后，控制器11控制光源5开始投光T2，曝光T2完成后，第二工位2的二号料盘9的剥离机开始启动剥离运动，与此同时控制器11控制移动机构6开始带动光源5进行移动；如果无曝光图片（即不使用第二工位2打印或者打印已经完成，没有后续曝光图片），则控制器11直接控制移动机构6使光源5向第三工位3的三号料盘10下方运动，在第二工位2处不做停留。

STEP4：控制系统根据可执行数据，判断第三工位3是否有曝光图片待提取曝光，如果有曝光图片，则控制系统判断第三工位3需要曝光，就控制移动机构6带动光源5移动到第三工位3的三号料盘10正下方的固定位置，待光源5到达第三工位3三号的料盘下方的指定位置后，控制系统控制光源5开始投光T3，曝光T3完成后，第三工位3的三号料盘10的剥离机开始启动剥离运动，与此同时控制系统控制移动机构6开始带动光源5移动；如果无曝光图片（即不使用第三工位3打印或者打印已经完成，没有后续曝光图片），则控制器11直接控制移动机构6使光学系统从第二工位2的二号料盘9直接向第一工位1的一号料盘7运动，不向第三工位3的三号料盘10方向发生移动。

STEP5：光源5复位至第一工位1的一号料盘7位置后，控制器11判断第一工位1的一号料盘7上是否完成第一层的剥离动作，若一号料盘7剥离已完成，光学系统开始下一层投光；若一号料盘7剥离未完成，先等待一号料盘7剥离完成，光学系统再开始下一层投光。 以此类推，第二工位2的二号料盘9和第三工位3的三号料盘10如果需要曝光也需要等待剥离动作完成才会开始投光。

STEP6：当三个成型平台中任意一个成型结束之后，控制器11识别该工位曝光图片已经全部曝光完毕，光源5不会再对该成型平台所对应的料盘曝光，移动过程中跳过该成型平台，对剩余两个成型平台继续进行曝光直至三个模型全部完成打印。

综上所述，在打印的过程中，控制器11能够独立控制每一个工位的单独曝光过程，不仅可以实现多工位同时打印，也可以针对性选择所需要的工位个数比如只使用两个工位，或者只使用一个工位变成普通的DLP式3D打印机；且三个工位的三个料盘可以使用不同的树脂材料，打印不同的模型。

由上述可以看出，当3D打印机具有3个工位时，其打印过程，可以分为三种情况：

第一种情况下，同时打印A、B、C三个模型。

待加入树脂材料之后，从平板电脑的操作界面上勾选第一工位1、第二工位2和第三工位3，分别选择模型A、B、C，然后点击开始打印，三个料盘上方的刮刀会将三个料盘内的树脂分别刮致液面水平状态，然后第一工位1的一号成型平台19，第二工位2的二号成型平台以及第三工位3的三号成型平台会在平台控制系统（控制器11）的作用下，下降到和树脂材料相接触的高度，并通过位移传感器和力传感器自动寻找起始点位，即为力传感器测得正压力数值为20N时的位置（该正压力值在本实施例中就是成型平台与料盘充分接触时候的压力），同时，移动机构6在开始打印的时候自动复位，回到第一工位1的一号料盘7正下方，待一号料盘7上的一号成型平台19自动寻到起始点位的时候，光源5开启模型A的第一张图的曝光，曝光时间为首层曝光时间6s，曝光时间结束后，光源5迅速移动到第二工位2的二号料盘9正下方，通过移动机构6进行水平方向上的移动，并通过光栅尺确定移动位置，光源5到达二号料盘9正下方之后，二号成型平台已经自动寻起始点结束，直接开始B模型的第一张图的曝光，曝光时间为首层曝光时间6s，与此同时，一号成型平台19已经在开始向上升起，与树脂液面发生主动剥离过程，待剥离完成之后，由料盘上的刮刀对液面进行水平修复，接着一号成型平台19下降回剥离的起始自动上升一层高度的位置（本实施例中为上升0.05mm）。待二号料盘9的曝光时间结束后，光源5又开始移动到三号料盘10的正下方，三号成型平台已经自动寻起始点结束，光源5直接开始C模型的第一张图的曝光，曝光时间为首层曝光时间6s，与此同时，二号成型平台已经在开始向上升起，与树脂液面发生主动剥离过程，待剥离完成之后，由料盘上的刮刀对液面进行水平修复，接着二号成型平台下降回剥离的起始自动上升一层高度的位置（本实施例中为上升0.05mm）。待三号料盘10的曝光时间结束后，光源5自动复位，回到一号料盘7正下方，此时一号料盘7中的一号成型平台19也已完成复位，回到了起始点上升一个层厚的高度（本实施例中为上升0.05mm），光源5开始一号料盘7的第二层曝光，曝光时间为主体曝光时间3s，接着开始重复以上过程，直到某一平台的模型打印完成，控制器11通过识别曝光图片得知该平台已经曝光完成，则光源5自动跳过该平台，继续剩余两个平台的模型曝光，以此类推，完成三个模型最终的曝光。

在本实施例中，由于模型选取不同，完成时间各有先后。

第二种情况，仅打印A、B两个模型。

待加入树脂材料之后，从平板电脑的操作界面上勾选第一工位1、第二工位2，（本实施例中勾选第一工位1和第二工位2，其也可以是勾选第一工位1和第三工位3；或第二工位2和第三工位3），分别在第一工位1和第二工位2上选择模型A、B，然后点击开始打印，系统在第三工位3上识别不到待打印文件，故优化模块在计算光源5轨迹和平台运动轨迹时，不会考虑到第三工位3的相关运动。开始打印之后，料盘上方刮刀会将一号料盘7和二号料盘9内的树脂分别刮致液面水平状态，然后一号成型平台19，二号成型平台会在平台控制系统的作用下，下降到和树脂材料相接触的高度，并通过位移传感器和力传感器自动寻找起始点位，既为力传感器测得正压力数值为20N的时候（该正压力值在本实施例中就是成型平台与材料盘充分接触时候的压力），此时三号成型平台保持不动，同时，可移动式电机在开始打印的时候自动复位，回到一号料盘7正下方，待一号料盘7上的一号成型平台19自动寻到起始点位的时候，光源5开启模型A的第一张图的曝光，曝光时间为首层曝光时间6s，曝光时间结束后，光源5迅速移动到二号料盘9正下方，通过移动机构6带动光源5移动，通过光栅尺确定移动位置，光源5到达二号料盘9正下方之后，二号成型平台已经自动寻起始点结束，直接开始B模型的第一张图的曝光，曝光时间为首层曝光时间6s，与此同时，一号成型平台19已经在开始向上升起，与树脂液面发生主动剥离过程，待剥离完成之后，由料盘上的刮刀对液面进行水平修复，接着一号成型平台19下降回剥离的起始自动上升一层高度的位置（本实施例中为上升0.05mm），待光源5在二号料盘9曝光完成之后，由于识别不到三号料盘10的曝光图片，光源5自动跳过移动到三号料盘10这一过程，直接从二号料盘9移动回到一号料盘7的正下方，此时一号料盘7完成了平台上升，主动剥离，平台下降回起始点上升一个层厚的高度（本实施例中为0.05mm），光源5回到一号料盘7正下方之后，开始一号料盘7的第二层图片的曝光，以此类推，直到两个平台中的一个模型打印完成，此时光源5只停留在剩余未完成的平台正下方开始固定位置，持续对该平台进行曝光直至打印完成。

第三种情况，仅打印A模型。

待加入树脂材料之后，从操作界面勾选第一工位1（本实施例中勾选第一工位1，也可以单独勾选第二工位2或第三工位3），在第一工位1上直接选择模型A，然后点击开始打印，系统在第二工位2和第三工位3上均识别不到待打印文件，故优化模块在计算光源5轨迹和平台运动轨迹时，不会考虑到第二工位2和第三工位3的相关运动。开始打印之后，可移动式光源5在一号料盘7的正下方固定位置，不发生任何移动，此时机器相当于一台普通的DLP光固化3D打印机，光源5固定，对单一平台进行曝光，料盘上方刮刀会将一号料盘7内的树脂分别刮致液面水平状态，然后一号成型平台19会在平台控制系统的作用下，下降到和树脂材料相接触的高度，并通过位移传感器和力传感器自动寻找起始点位，既为力传感器测得正压力数值为20N的时候（该正压力值在本实施例中就是成型平台与材料盘充分接触时候的压力），此时二号成型平台和三号成型平台保持不动，同时，移动机构6在开始打印的时候自动复位，回到一号料盘7正下方，待一号料盘7上的一号成型平台19自动寻到起始点位的时候，光源5开启模型A的第一张图的曝光，曝光时间为首层曝光时间6s，曝光时间结束后，光源5原位置等待，一号成型平台19开始上升，主动剥离，然后下降回剥离起始上升一个层厚高度的位置（本实施例中为0.05mm），接着光源5开始第二层的曝光，曝光时间为主体曝光时间3s，曝光时间结束后，光源5继续原位置等待，一号成型平台19开始上升剥离及下降的步骤，以此类推，直至一号成型平台19完成整个模型打印，光源5始终保持位置不变。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及有益效果：

（1）本发明可以实现高效率的3D打印批量生产的过程，大大缩减平均到每一个件上所需的时间。

（2）本发明充分的利用曝光完成之后的剥离时间、等待时间、下降时间，可以移动到其它工位进行曝光，保持了光源5的高效利用，使得一个光源5完成多个工位所需的曝光动作，大大节省了机器成本。

（3）本发明中的3D打印机有多个不同传感器，使得打印机的控制系统功能强大，可以实现对整个3D打印机的各种控制，并且可以消除系统性误差，从而保证最终的成型精度。

（4）本发明还额外配合了不同方案的打印流程，不仅仅可以实现多平台打印，在没有多平台需要的时候，可以自由选择需要打印的平台个数，还可以正常普通单光学系统单平台打印，变成普通的光固化机器。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种多工位3D打印机的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10、对三维模型信息进行预处理，形成m个可执行数据；

S20、根据所述可执行数据，分别在n个工位上进行分层打印；

其中，分层打印的步骤如下：

S21、在第一工位上进行第a层曝光后，第一工位进行剥离动作；

S22、根据所述可执行数据，判断下个需要曝光的工位：

当下个需要曝光的工位为第一工位时，光源原位等待，对第一工位上的a+1层进行曝光；

当下个需要曝光的工位为第二工位时，光源移动至第二工位，对第二工位的第b层进行曝光；

S23、重复步骤S21、步骤S22，至各个工位曝光、剥离动作完成；

S30：每个工位剥离完成后上升一个分层厚度并继续下一截面层动作，直至全部打印完成；

其中，以上的m、n、a、b的范围为：n＞1，m≥1，m≤n，且n、m均为正整数。

2.根据权利要求1所述的多工位3D打印机的控制方法，其特征在于，m个所述可执行数据相同或不相同。

3.根据权利要求1所述的多工位3D打印机的控制方法，其特征在于，优化模块获取所述可执行数据，控制移动机构移动到最早需要曝光的工位。

4.根据权利要求1所述的多工位3D打印机的控制方法，其特征在于，所述可执行数据包括截面形状信息、截面积信息和/或打印材料信息。

5.根据权利要求1所述的多工位3D打印机的控制方法，其特征在于，在执行步骤S20前，先对光源的光强进行校准。

6.根据权利要求5所述的多工位3D打印机的控制方法，其特征在于，对光源的光强进行校准包括对成型平台的位置校准、对光源的均匀性校准和对光源的投光能量校准。

7.根据权利要求6所述的多工位3D打印机的控制方法，其特征在于，对光源的均匀性校准和对光源的投光能力校准的方法为：

对标定物进行曝光测量，根据实测曝光尺寸和标定尺寸得出校准系数，根据校准系数对所述光源的初始位置进行调整。

8.根据权利要求1所述的多工位3D打印机的控制方法，其特征在于，进行曝光之后，所在工位上的产品进行主动剥离。

9.一种应用权利要求1-8任一项所述多工位3D打印机的控制方法的光学系统，其特征在于，包括控制系统、光源、移动机构和数据存储模块；

所述控制系统与所述数据存储模块信号连接；

所述控制系统与所述移动机构信号连接，用于根据所述数据存储模块内的可执行数据控制所述移动机构进行移动；

所述光源设置在所述移动机构上，并与所述控制系统信号连接，用于根据所述可执行数据，在所述移动机构移动到位后进行曝光。

10.根据权利要求9所述的光学系统，其特征在于，还包括定位机构；所述定位机构与所述控制系统信号连接，用于给所述移动机构在不同位置进行定位。

11.根据权利要求10所述的光学系统，其特征在于，所述定位机构为光栅尺。

12.根据权利要求9所述的光学系统，其特征在于，所述数据存储模块内的可执行数据为多个，多个所述可执行数据相同或不相同。

13.根据权利要求12所述的光学系统，其特征在于，还包括优化模块，所述优化模块根据所述可执行数据，对所述移动机构的移动路径进行优化计算。

14.根据权利要求9所述的光学系统，其特征在于，所述移动机构为直线机构、线性模组、丝杆导轨、齿轮齿条机构、螺纹螺杆机构或链条传动机构。

15.一种3D打印机，其特征在于，包括主架和权利要求9-14任一项所述的多工位3D打印机的光学系统；

所述主架上设置有多个工位，所述光学系统设置在所述主架上。

16.根据权利要求15所述的3D打印机，其特征在于，每个工位上均设置有升降机构，通过所述升降机构实行所述工位在所述主架上的升降。

17.根据权利要求16所述的3D打印机，其特征在于，所述升降机构为直线机构、线性模组、丝杆导轨、齿轮齿条机构、螺纹螺杆机构或链条传动机构。

18.根据权利要求16所述的3D打印机，其特征在于，所述升降机构上设置有磁吸自锁系统。

19.根据权利要求18所述的3D打印机，其特征在于，所述磁吸自锁系统包括设置在所述升降机构上的电磁铁、设置在所述工位上的磁铁块以及控制所述电磁铁通电状态的控制开关。