CN111483141A - 一种3d打印技术中的自适应调节涂覆系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3D打印技术中的自适应调节涂覆系统及方法，涉及3D打印技术领域。本发明包括支撑架、可升降树脂槽、支架，可升降树脂槽的外侧部对称设置有两用于承载L型托架的限位滑座，两直线导轨上配合同步带安装有一内设吸附槽且带有前后刃和水平调节杆的刮刀；支架上安装有正对可升降树脂槽的DLP投影仪和液面传感器；支撑架的底部安装有万向轮和防滑限位挡结构。本发明省略设置Z型升降机构对托板进行托举，避免了载板在升降过程中对树脂液面波动大，控制精度差，在升降树脂槽内，其树脂消耗后补充不足，采用升降机构带动承载板升降的形式具有明显的内部树脂易波动，成型精度和效果差的问题，提高了控制效率以及工件成型的精度。

Description

一种3D打印技术中的自适应调节涂覆系统及方法
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，特别是涉及一种3D打印技术中的自适应调节涂覆系统以及一种3D打印技术中的自适应调节涂覆方法。
背景技术
3D打印技术自上世纪末出现并迅速成型以来，受到学术界和制造业的广泛关注，成为先进制造中的热门技术。激光固化成型模式是3D打印技术中重要的方式之一，其基本思想是离散/堆积成型原理。计算机将三维模型按照一定厚度进行切片分层，对每一层来说都是三维数据。借助液态光敏树脂为材料，计算机控制紫外激光束按预定工件各分层截面的轮廓轨迹对液态树脂表面逐点扫描，使被扫描区的树脂层产生聚合(固化)反应，从而形成零件的一个薄层截面；然后再进行下一层的扫描，如此堆积，最后形成整体零件。其主要是由激光器系统、软件控制系统、光束扫描系统和液面控制系统构成。
现有的3D打印技术是利用Z轴升降机构带动承载板进行树脂的液面控制以及涂覆，载板在升降过程中对树脂液面波动大，控制精度差，在升降树脂槽内，其树脂消耗后补充不足，采用升降机构带动承载板升降的形式具有明显的内部树脂易波动，成型精度和效果差的问题。因此针对以上问题，提供一种一种3D打印技术中的自适应调节涂覆系统及方法具有现实意义。
发明内容
本发明的一种3D打印技术中的自适应调节涂覆系统及方法，省略设置Z型升降机构对托板进行托举，这一过程中避免了轴升降机构带动承载板进行树脂的液面控制以及涂覆过程中，载板在升降过程中对树脂液面波动大，控制精度差，在升降树脂槽内，其树脂消耗后补充不足，采用升降机构带动承载板升降的形式具有明显的内部树脂易波动，成型精度和效果差的问题，提高了控制效率以及工件成型的精度。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的一种3D打印技术中的自适应调节涂覆系统，包括由底板以及垂直设置于底板顶部的限位柱构成的支撑架、竖直上下限位配合于支撑架上的可升降树脂槽、固定安装于支撑架顶部基板上的支架；
所述可升降树脂槽的外侧部对称设置有两用于承载L型托架的限位滑座，所述支撑架两侧面分别通过支撑板安装有储液罐和控制柜；所述基板的两边沿对称设置有两直线导轨并配合转辊在驱动电机的作用下传动安装有同步带；两所述直线导轨上配合同步带安装有一内设吸附槽且带有前后刃和水平调节杆的刮刀；
所述支撑架的底板上垂直设置有一横向截面为半圆形的支撑梁，所述支撑梁的顶部安装有滚珠螺母结构，所述滚珠螺母结构上转动配合有丝杆，所述丝杆的顶部为柱型结构且与可升降树脂槽底部凹槽内安装的轴承转动配合，所述丝杆的底部设置有长齿轮，所述支撑架的底板上垂直安装有电机，所述电机的动力输出轴端设置有与长齿轮相啮合的齿轮；
所述支架上安装有正对可升降树脂槽的DLP投影仪和液面传感器；
所述支撑架的底部安装有万向轮和防滑限位挡结构。
进一步地，所述限位滑座整体为竖直长条形结构，侧面竖直开设有“凸”形开口槽，所述限位滑座的正面竖直均布开设有限位固定孔并配合有刻度尺。
进一步地，所述承载L型托架包括沉浸于可升降树脂槽内树脂中的表面均布开设有筛孔的L型载板、与限位滑座的“凸”形开口槽相对且滑动配合的“凵”型连接架、连接于L型载板与“凵”型连接架之间的连接柱，所述“凵”型连接架包括一横臂和两竖臂，所述横臂的正面设置有把手，每一竖臂的正面均布开设有与限位固定孔相对的定位孔，所述“凵”型连接架与限位滑座之间通过螺栓配合卡块于限位固定孔和定位孔进行锁紧定位。
进一步地，每一所述限位柱的侧部竖直开设有限位滑槽，所述可升降树脂槽的各拐角处竖直设置有与限位滑槽滑动相配合的限位凸条使可升降树脂槽保持稳定升降动作。
进一步地，所述储液罐内设置有补充用液态光敏树脂，底部接通一导管至可升降树脂槽的底部，所述导管上安装有压力传感器和电动阀门。
进一步地，所述防滑限位挡结构采用设置于限位柱侧部的固定块上通过转动轴安装一转动块实现转动限位。
一种3D打印技术中的自适应调节涂覆方法，包括如下步骤：
S01：根据所需3D打印的目标物的形状和高度通过卡块和螺栓进行调整承载L型托架的高度；
S02：通过安装于支架底部的液面传感器实时检测可升降树脂槽内的液面相距液面传感器的高度；
S03：安装于支撑架顶部基板上的移动机构带动刮刀配合上投影的DLP投影仪投光进行投影固化动作；
S04：所述刮刀配合DLP投影仪对可升降树脂槽内树脂进行固化时，可升降树脂槽是在电机驱动丝杆的作用下由最初起始面逐渐的下降，相对的L型载板倍刮刀以及DLP投影仪投影固化的成型物表面逐渐上升，这一过程中液面传感器实时监测可升降树脂槽的树脂容量，并通过导管由压力传感器和电动阀门配合将储液罐中的树脂补充至可升降树脂槽中；
S05：最终使被3D打印的目标物完全被打印在承载L型托架上。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用的是树脂槽和承载工件的托板机构整体升降的方式，树脂槽内采用的是填充树脂式且为吸附式的涂覆机构，利用刮刀进行涂覆并由DLP投影照射成型，在成型过程中利用液面传感器实时对树脂液面进行监测，获取树脂液面的高度数据，并反馈至升降树脂槽底部的升降机构进行升降动作，同步的由储液罐中的其它树脂进行精准补充，省略设置Z型升降机构对托板进行托举，这一过程中避免了轴升降机构带动承载板进行树脂的液面控制以及涂覆过程中，载板在升降过程中对树脂液面波动大，控制精度差，在升降树脂槽内，其树脂消耗后补充不足，采用升降机构带动承载板升降的形式具有明显的内部树脂易波动，成型精度和效果差的问题，提高了控制效率以及工件成型的精度。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1为本发明的一种3D打印技术中的自适应调节涂覆系统的整体结构示意图；
图2为图1的结构主视图；
图3为图1中A视角的结构示意图；
图4为图1中B视角的结构示意图；
图5为图1的结构后视图；
图6为图1的结构左视图；
图7为图1中C位置的局部放大图；
图8为发明的承载L型托架的结构示意图；
图9为图8中D视角的结构示意图；
图10为本发明的支撑架的结构示意图；
图11为本发明的可升降树脂槽的结构示意图；
图12为图11中E视角的结构示意图；
图13为本发明的一种3D打印技术中的自适应调节涂覆方法的步骤图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-支撑架，101-基板，102-万向轮，103-防滑限位挡结构，1031-固定块，104-直线导轨，105-同步带，106-驱动电机，107-限位柱，1071-限位滑槽，2-可升降树脂槽，201-轴承，202-限位凸条，3-承载L型托架，301-L型载板，3011-筛孔，302-“凵”型连接架，3021-把手，3022-定位孔，303-连接柱，4-刮刀，401-水平调节杆，5-支架，501-DLP投影仪，502-液面传感器，6-限位滑座，601-“凸”形开口槽，602-限位固定孔，603-刻度尺，7-卡块，8-丝杆，801-长齿轮，9-支撑梁，901-滚珠螺母结构，10-电机，11-储液罐，1101-压力传感器，1102-电动阀门，12-控制柜。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“垂直”、“顶部”、“竖直”、“侧部”、“横向”、“截面”等指示方位或位置关系，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组件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。
请参阅图1-12所示，本发明的一种3D打印技术中的自适应调节涂覆系统及方法，包括由底板以及垂直设置于底板顶部的限位柱107构成的支撑架1、竖直上下限位配合于支撑架1上的可升降树脂槽2、固定安装于支撑架1顶部基板101上的支架5，可升降树脂槽2的外侧部对称设置有两用于承载L型托架3的限位滑座6，支撑架1两侧面分别通过支撑板安装有储液罐11和控制柜12；基板101的两边沿对称设置有两直线导轨104并配合转辊在驱动电机106的作用下传动安装有同步带105；两直线导轨104上配合同步带105安装有一内设吸附槽且带前后刃和水平调节杆401的刮刀4；
支撑架1的底板上垂直设置有一横向截面为半圆形的支撑梁9，支撑梁9的顶部安装有滚珠螺母结构901，滚珠螺母结构901上转动配合有丝杆8，丝杆8的顶部为柱型结构且与可升降树脂槽2底部凹槽内安装的轴承201转动配合，丝杆8的底部设置有长齿轮801，支撑架1的底板上垂直安装有电机10，电机10的动力输出轴端设置有与长齿轮801相啮合的齿轮；
支架5上安装有正对可升降树脂槽2的DLP投影仪501和液面传感器502；支撑架1的底部安装有万向轮102和防滑限位挡结构103。
其中，限位滑座6整体为竖直长条形结构，侧面竖直开设有“凸”形开口槽601，限位滑座6的正面竖直均布开设有限位固定孔602并配合有刻度尺603。
其中，承载L型托架3包括沉浸于可升降树脂槽2内树脂中的表面均布开设有筛孔3011的L型载板301、与限位滑座6的“凸”形开口槽601相对且滑动配合的“凵”型连接架302、连接于L型载板301与“凵”型连接架302之间的连接柱303，“凵”型连接架302包括一横臂和两竖臂，横臂的正面设置有把手3021，每一竖臂的正面均布开设有与限位固定孔602相对的定位孔3022，“凵”型连接架302与限位滑座6之间通过螺栓配合卡块7于限位固定孔602和定位孔3022进行锁紧定位。
其中，每一限位柱107的侧部竖直开设有限位滑槽1071，可升降树脂槽2的各拐角处竖直设置有与限位滑槽1071滑动相配合的限位凸条202使可升降树脂槽2保持稳定升降动作。
其中，储液罐11内设置有补充用液态光敏树脂，底部接通一导管至可升降树脂槽2的底部，导管上安装有压力传感器1101和电动阀门1102。
其中，防滑限位挡结构103采用设置于限位柱107侧部的固定块1031上通过转动轴安装一转动块实现转动限位。
如图13所示，一种3D打印技术中的自适应调节涂覆方法，包括如下步骤：
S01：根据所需3D打印的目标物的形状和高度通过卡块7和螺栓进行调整承载L型托架3的高度；
S02：通过安装于支架5底部的液面传感器502实时检测可升降树脂槽2内的液面相距液面传感器502的高度；
S03：安装于支撑架1顶部基板101上的移动机构带动刮刀4配合上投影的DLP投影仪501投光进行投影固化动作；
S04：刮刀4配合DLP投影仪501对可升降树脂槽2内树脂进行固化时，可升降树脂槽2是在电机10驱动丝杆8的作用下由最初起始面逐渐的下降，相对的L型载板301倍刮刀以及DLP投影仪501投影固化的成型物表面逐渐上升，这一过程中液面传感器502实时监测可升降树脂槽2的树脂容量，并通过导管由压力传感器1101和电动阀门1102配合将储液罐11中的树脂补充至可升降树脂槽2中；
S05：最终使被3D打印的目标物完全被打印在承载L型托架3上。
本发明相对于现有技术具有的有益效果包括：
本发明采用的是树脂槽和承载工件的托板机构整体升降的方式，树脂槽内采用的是填充树脂式且为吸附式的涂覆机构，利用刮刀进行涂覆并由DLP投影照射成型，在成型过程中利用液面传感器实时对树脂液面进行监测，获取树脂液面的高度数据，并反馈至升降树脂槽底部的升降机构进行升降动作，同步的由储液罐中的其它树脂进行精准补充，省略设置Z型升降机构对托板进行托举，这一过程中避免了轴升降机构带动承载板进行树脂的液面控制以及涂覆过程中，载板在升降过程中对树脂液面波动大，控制精度差，在升降树脂槽内，其树脂消耗后补充不足，采用升降机构带动承载板升降的形式具有明显的内部树脂易波动，成型精度和效果差的问题，提高了控制效率以及工件成型的精度。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种3D打印技术中的自适应调节涂覆系统，包括由底板以及垂直设置于底板顶部的限位柱(107)构成的支撑架(1)、竖直上下限位配合于支撑架(1)上的可升降树脂槽(2)、固定安装于支撑架(1)顶部基板(101)上的支架(5)，其特征在于：
所述可升降树脂槽(2)的外侧部对称设置有两用于承载L型托架(3)的限位滑座(6)，所述支撑架(1)两侧面分别通过支撑板安装有储液罐(11)和控制柜(12)；所述基板(101)的两边沿对称设置有两直线导轨(104)并配合转辊在驱动电机(106)的作用下传动安装有同步带(105)；两所述直线导轨(104)上配合同步带(105)安装有一内设吸附槽且带有前后刃和水平调节杆(401)的刮刀(4)；
所述支撑架(1)的底板上垂直设置有一横向截面为半圆形的支撑梁(9)，所述支撑梁(9)的顶部安装有滚珠螺母结构(901)，所述滚珠螺母结构(901)上转动配合有丝杆(8)，所述丝杆(8)的顶部为柱型结构且与可升降树脂槽(2)底部凹槽内安装的轴承(201)转动配合，所述丝杆(8)的底部设置有长齿轮(801)，所述支撑架(1)的底板上垂直安装有电机(10)，所述电机(10)的动力输出轴端设置有与长齿轮(801)相啮合的齿轮；
所述支架(5)上安装有正对可升降树脂槽(2)的DLP投影仪(501)和液面传感器(502)；
所述支撑架(1)的底部安装有万向轮(102)和防滑限位挡结构(103)。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印技术中的自适应调节涂覆系统，其特征在于，所述限位滑座(6)整体为竖直长条形结构，侧面竖直开设有“凸”形开口槽(601)，所述限位滑座(6)的正面竖直均布开设有限位固定孔(602)并配合有刻度尺(603)。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印技术中的自适应调节涂覆系统，其特征在于，所述承载L型托架(3)包括沉浸于可升降树脂槽(2)内树脂中的表面均布开设有筛孔(3011)的L型载板(301)、与限位滑座(6)的“凸”形开口槽(601)相对且滑动配合的“凵”型连接架(302)、连接于L型载板(301)与“凵”型连接架(302)之间的连接柱(303)，所述“凵”型连接架(302)包括一横臂和两竖臂，所述横臂的正面设置有把手(3021)，每一竖臂的正面均布开设有与限位固定孔(602)相对的定位孔(3022)，所述“凵”型连接架(302)与限位滑座(6)之间通过螺栓配合卡块(7)于限位固定孔(602)和定位孔(3022)进行锁紧定位。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印技术中的自适应调节涂覆系统，其特征在于，每一所述限位柱(107)的侧部竖直开设有限位滑槽(1071)，所述可升降树脂槽(2)的各拐角处竖直设置有与限位滑槽(1071)滑动相配合的限位凸条(202)使可升降树脂槽(2)保持稳定升降动作。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印技术中的自适应调节涂覆系统，其特征在于，所述储液罐(11)内设置有补充用液态光敏树脂，底部接通一导管至可升降树脂槽(2)的底部，所述导管上安装有压力传感器(1101)和电动阀门(1102)。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印技术中的自适应调节涂覆系统，其特征在于，所述防滑限位挡结构(103)采用设置于限位柱(107)侧部的固定块(1031)上通过转动轴安装一转动块实现转动限位。
7.如权利要求1-6任一项所述的一种3D打印技术中的自适应调节涂覆方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01：根据所需3D打印的目标物的形状和高度通过卡块(7)和螺栓进行调整承载L型托架(3)的高度；
S02：通过安装于支架(5)底部的液面传感器(502)实时检测可升降树脂槽(2)内的液面相距液面传感器(502)的高度；
S03：安装于支撑架(1)顶部基板(101)上的移动机构带动刮刀(4)配合上投影的DLP投影仪(501)投光进行投影固化动作；
S04：所述刮刀(4)配合DLP投影仪(501)对可升降树脂槽(2)内树脂进行固化时，可升降树脂槽(2)是在电机(10)驱动丝杆(8)的作用下由最初起始面逐渐的下降，相对的L型载板(301)倍刮刀以及DLP投影仪(501)投影固化的成型物表面逐渐上升，这一过程中液面传感器(502)实时监测可升降树脂槽(2)的树脂容量，并通过导管由压力传感器(1101)和电动阀门(1102)配合将储液罐(11)中的树脂补充至可升降树脂槽(2)中；
S05：最终使被3D打印的目标物完全被打印在承载L型托架(3)上。
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