CN112601655A - 能够检测树脂量的立体光固化成型设备及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
一种立体光固化成型设备包括:固定式料槽(401)或用于接收可移除式料槽的保持部,以用于容纳立体光固化成型3D打印过程中使用的树脂;光照射器(901),其构造为将图案投射到所述固定式料槽(401)的一部分上;具有一定视野的光学成像检测器(501),其安装并定向成使得在所述光学成像检测器(501)处于操作位置时所述料槽(401)的所述部分和/或投射的图案所反射到其上的表面处于所述视野内;以及控制器(502,2001),其联接至所述光学成像检测器(501),用于从所述光学成像检测器(501)接收光学图像数据。所述控制器(502,2001)构造为使用所述光学图像数据来计算所述料槽(401)中的树脂的量。
Description
技术领域
本发明涉及立体光固化成型3D打印技术,其也称为立体光固化成型增材制造。特别地,本发明涉及利用所获取的图像数据来优化立体光固化成型设备中树脂的使用。
背景技术
立体光固化成型是一种3D打印或增材制造技术,其中使用光照射使合适的原材料光聚合以生产所需的物体。原材料以树脂形式进入该过程。使用料槽盛放一定量的树脂,将构建平台沿竖直方向移动,以使待生产物体在构建平台的构建表面开始逐层增长。用于进行光聚合的光照射可以来自料槽的上方,在这种情况下,随着制造进行,构建平台向下移动通过剩余的树脂。本说明书特别涉及立体光固化成型的所谓的“自下而上”的变型,在该变型中,进行光聚合的光照射来自料槽的下方,并且构建平台随着制造进行而向上移动远离剩余的树脂。
通常,使立体光固化成型设备的操作对于甚至没有经验的用户变得容易和简明涉及多个挑战。例如,制造不同种类的物体需要不同的树脂,并且要充分利用它们的特性可能需要相应地设置立体光固化成型设备的操作参数的值。用户会认为每次都要用正确的参数值来对设备进行编程是很繁琐且不便的。树脂是相对昂贵的,因此,应注意不允许使太多的树脂进入料槽中以及应注意将尽可能多地将剩余树脂用于实际的制造工作。树脂的黏滞性和胶粘性要求尽可能自动地处理树脂。
现有技术包括测量料槽中的树脂的表面高度的多种解决方案。其中一些解决方案包括会与粘稠性的树脂接触的部件或应用了不适用于所有类型料槽(比如由铝制成的料槽)一起使用的技术。
本发明目的:
鉴于这些挑战,需要使检测表面高度或计算料槽中的树脂量优选地既简单且足够便宜还足够可靠的结构性解决方案和操作实践。
发明内容
本发明旨在提供一种立体光固化成型设备及其操作方法,使得用户将认为其使用方便且安全。
通过为立体光固化成型设备配备光照射器和视野覆盖设备的至少一部分工作区域的光学成像检测器,可以实现这些以及其他有利的目的。
根据第一方面,一种立体光固化成型设备包括:固定式料槽或用于接收可移除式料槽的保持部,以用于容纳立体光固化成型3D打印过程中使用的树脂;光照射器,其构造为将图案投射到所述固定式料槽或可移除式料槽的一部分上;具有一定视野的光学成像检测器,其安装并定向成使得在所述光学成像检测器处于操作位置时所述固定式料槽或可移除式料槽的所述部分和/或投射的图案所反射到其上的表面处于所述视野内;以及控制器,其联接至所述光学成像检测器,用于从所述光学成像检测器接收光学图像数据。所述控制器构造为使用所述光学图像数据来计算所述固定式料槽或可移除式料槽中的树脂量。
在立体光固化成型设备的一种实施方式中,所述光照射器是激光器,其构造为将激光的至少一个分布图案投射到所述固定式料槽或可移除式料槽的所述部分上。
在立体光固化成型设备的一种实施方式中,所述固定式料槽或可移除式料槽的所述部分包括所述固定式料槽或可移除式料槽的边沿部的一部分,并且所述激光器构造为将所述至少一个分布图案投射在所述边沿部上,使得所述至少一个分布图案从所述边沿部的边缘线性地朝向所述固定式料槽或可移除式料槽的底部延伸。
在立体光固化成型设备的一种实施方式中,所述激光器构造为将所述至少一个分布图案投射在所述边沿部上,使得所述至少一个分布图案从所述边沿部的水平边缘垂直地朝向所述固定式料槽或可移除式料槽的所述底部延伸。
在立体光固化成型设备的一种实施方式中,所述激光器构造为将所述至少一个分布图案投射在所述边沿部上,使得所述至少一个分布图案从所述边沿部的水平边缘倾斜地朝向所述固定式料槽或可移除式料槽的所述底部延伸。
在立体光固化成型设备的一种实施方式中,所述光照射器构造为将激光的至少两个独立的分布图案投射到所述固定式料槽或可移除式的料槽上。
在立体光固化成型设备的一种实施方式中,所述激光器包括至少一个激光源和至少一个透镜,所述至少一个透镜构造为将由所述激光源产生的线性激光束分布成扇形形状。
在立体光固化成型设备的一种实施方式中,所述光照射器是激光器,其构造为将至少一个图案投射在所述固定式料槽或可移除式料槽的中央部分上。
在立体光固化成型设备的一种实施方式中,所述光照射器构造为仅发射波长大于或至多等于预定截止波长的光照射,所述预定截止波长大于立体光固化成型中用于对树脂进行光聚合的波长。
在立体光固化成型设备的一种实施方式中,所述控制器构造为从所述光学图像数据中识别出所投射的图案的反射映像的图像,并构造为根据所述反射映像的图像的一个或多个检测到的尺寸来计算容纳在所述料槽中的树脂的量。
根据第二方面,一种操作立体光固化成型设备的方法包括:将图案光学投射到所述立体光固化成型设备的固定式料槽或可移除式料槽的一部分上;生成所述固定式料槽或可移除式料槽的所述部分的和/或投射的图案所反射到其上的表面的光学图像的数字表示,其中所述图案投射或反射在所述表面上;以及,使用所述数字表示来计算所述固定式料槽或可移除式料槽中的树脂的量。
在该方法的一种实施方式中,所述图案是在所述固定式料槽或可移除式料槽的边沿部的一部分上的激光的分布图案。
在该方法的一种实施方式中,所述分布图案包括穿过所述边沿部的一部分的线,并且该方法包括从所述数字表示中检测所述线的第一部分的长度,所述第一部分与所述线的其余部分在光学上被不同地显现。
在该方法的一种实施方式中,所述图案是在所述固定式料槽或可移除式料槽的中央部分上的激光的图案,并且该方法包括从所述数字表示中检测取决于在固定式料槽或可移除式料槽中的树脂表面高度而光学地显现在不同位置的二次反射映像的位置。
应当理解的是,上述本发明的方面和实施方式可以彼此任意组合的方式使用。可以将多个所述方面和实施方式组合在一起而形成本发明的另一实施方式。
附图说明
所包含的用以提供对本发明的进一步理解并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施方式并且与文字说明一起帮助解释本发明的原理。在附图中:
图1以前视图示出了盖处于关闭状态的立体光固化成型设备;
图2以侧视图示出了盖处于关闭状态的立体光固化成型设备;
图3以前视图示出了盖处于打开状态的立体光固化成型设备;
图4以侧视图示出了盖处于打开状态的立体光固化成型设备;
图5以前视图示出了光学成像检测器的操作位置的示例;
图6以侧视图示出了光学成像检测器的操作位置的示例;
图7示出了立体光固化成型设备的工作区域的示例;
图8示出了在树脂罐的可视表面上使用的图形化表示的信息的示例;
图9以前视图示出了使用光照射器的示例;
图10以侧视图示出了使用光照射器的示例;
图11示出了使用光照射器检查构建表面的示例;
图12示出了使用光照射器检查构建表面的示例;
图13示出了使用光照射器将图案投射到料槽上的示例;
图14示出了使用光照射器将图案投射到料槽上的示例;
图15示出了使用光照射器测量料槽中树脂量的示例;
图16示出了使用光照射器测量料槽中树脂量的示例;
图17示出了使用光照射器测量料槽中树脂量的示例;
图18示出了使用光照射器测量料槽中树脂量的示例;
图19示出了使用光学成像检测器检查构建表面的示例;
图20示出了立体光固化成型设备的框图的示例;
图21示出了一种方法的示例;
图22示出了一种方法的示例;
图23示出了一种方法的示例;以及
图24示出了一种方法的示例。
具体实施方式
图1至图4示出了立体光固化成型设备的示例。该设备也可以称为立体光固化成型3D打印机或立体光固化成型增材制造设备。该设备的基本部件是基部101和盖102,盖102可移动地联接至基部101,使得盖102能够在图1和图2所示的关闭位置与图3和图4所示的打开位置之间运动。这里的运动方向是竖直的,但这并不是必须的;盖102相对于基部101的运动可以在其他方向上进行。这种可移动盖的重要优点是,通过关闭盖102,可以保护正在进行的立体光固化成型3D打印过程免受任何外部光学照射的干扰。
在基部101中设置有料槽401,用于容纳在立体光固化成型3D打印过程中使用的树脂。如果料槽401不是立体光固化成型设备的固定部分,则基部101可以包括用于接收可移除的料槽的保持部。保持部可以是例如工作台405,其具有可供放置料槽401在其上的大致水平的上表面。附加地或替代地,保持部可以包括支撑轨道、对准辅助装置、锁定机构和/或构造成支撑料槽和/或确保料槽采用并保持处于适当位置的其他类似装置。在本说明书中,对料槽401的所有引用应理解为既包括固定料槽布置又包括其中能够将可移除料槽401接收在所述类型的保持部中的布置。
具有构建表面403的构建平台402被支撑在料槽401上方,使得构建表面403面对料槽401。这种布置是典型的立体光固化成型的所谓的“自下而上”变型,其中光聚合照射来自料槽下方。对于这种类型的用于进行所述光聚合的照射,料槽401的底部是或可以选择性地制成为透明或半透明的。
提供有移动机构,该移动机构构造为在第一极限位置与第二极限位置之间的工作运动范围内移动构建平台402。其中,第一极限位置是靠近料槽401的位置,而第二极限位置是远离料槽401的位置。在第一极限位置,构建表面403非常靠近料槽401的底部。当构建平台402处于第一极限位置时,待制造物体的第一层将被光聚合到构建表面403上。因此,在所述第一极限位置中,构建表面403与料槽401的底部之间的距离为立体光固化成型3D打印过程中的一层厚度的量级。
图3和图4所示的位置可以是第二极限位置,或者至少在第一极限位置和第二极限位置之中更靠近第二极限位置。可以说立体光固化成型设备的工作区域存在于料槽401与构建平台402的第二极限位置之间,因为待制造物体将出现在该区域内。在制造物体期间,构建平台402不需要向上移动到或甚至是接近第二极限位置;第二极限位置对于使得在物体完成后易于从制造平台402拆下制造好的物体是最有用的。
在图1至图4的实施方式中,用于移动构建平台402的移动机构在基部101内部,并且仅由在基部101的竖直表面上看到的两个狭缝301以及构建平台402的水平支撑部404表示。还存在类似地隐藏的移动机构,用于相对于基部101移动盖102。该第二移动机构可以包括在基部101内部的部分和/或在盖102内部的部分。将基本上所有移动机构都封闭在基部101和/或盖102的壳体内具有增加安全性的优点,因为这使得用户不太可能会受到这样的机构的任何移动部分的伤害。
在附图中仅示意性地示出了构建平台402的水平支撑部404。在实际实施方案中,构建平台402的支撑部可以包括各种高级技术特征,比如用于确保构建表面403的定向适当的接头和/或微调机构。但是,这些特征不在本说明书的范围内,因此在此省略。
图1至图4的示例性立体光固化成型设备的另一个特征是用户界面,在该示例中,该用户界面包括盖102中的触敏显示器103。用户界面可以包括用于实现设备与其用户之间的交互的各种功能,包括但不限于用于控制盖102和构建平台402移动的按钮。触敏显示器是用户界面的一个有利功能,尤其是如果立体光固化成型设备要在经常需要彻底清洁和消毒的环境中(比如在医务室和牙科诊所)使用时更是如此。将触敏显示器103和/或用户界面的其他部分放置在盖102的前部中是有利的,因为这使得用户界面的这样的部分易于被用户触及。这样,用户界面的至少一些部分可以在基部101中实现。另一种可能性是在适当编程的便携式用户装置(比如平板电脑或智能手机)中实现用户界面的至少一部分,使得在立体光固化成型设备与便携式用户装置之间建立了短距离有线通信或无线通信。
通过为立体光固化成型设备提供光学成像检测器(其中该光学成像检测器安装并定向成使得工作区域的至少一部分在光学成像检测器的视野内),可以得到显著的有利之处。如果光学成像检测器可以在至少一个操作位置与一些其他位置之间移动,则至少当光学成像检测器处于所述操作位置时,工作区域应出现在光学成像检测器的视野内。光学成像检测器是一种能够产生指示在其视野内可以光学检测到的事物的光学图像数据的装置。大多数光学成像检测器可以表征为(数字)摄像机,但是也可以有例如在可见光之外的其他波长上工作的光学成像检测器,其不一定是通常所涉及的摄像机。为了维持一般适用性,在本说明书中使用术语“光学成像检测器”。
图5和图6示意性地示出了如何将光学成像检测器501安装在盖102的内部上的示例。关闭盖102而使光学成像检测器501进入操作位置,在该操作位置中,至少一部分工作区域在该光学成像检测器的视野之内。这也在图7中示出,在图7中,为了图示清楚而省略了盖。光学成像检测器501可以放置在盖102的除了图5和图6中示意性示出的部分之外的其他一些部分中。将光学成像检测器501放置在盖102的内部还具有其他优点,比如,使其位置受到良好保护以及可以使光学成像检测器与盖子一起沿着精心限定的轨迹移动。在光学成像检测器的一些可能的应用中,后者是有用的特性。
支撑光学成像检测器501的另一种替代方式是例如通过伸缩式或可折叠式的支撑臂将其固定到基部101,以使用户在不需要时可以将其移到一边,或者使立体光固化成型设备仅在需要时才会将光学成像检测器自动地带到操作位置。光学成像检测器501也可以安装在具有狭缝301的同一竖直表面中的某处,支撑部404沿着该狭缝来移动构建平台402。
图5和图6所示的立体光固化成型设备包括控制器502,该控制器联接至光学成像检测器501,用于从光学成像检测器501接收光学图像数据。控制器502可以构造为在控制立体光固化成型设备的操作中使用这种光学图像数据。这种控制的示例将在本文后面更详细描述。光学成像检测器501与控制器之间的联接可以是有线联接或无线联接,或者其可以包括有线和无线元件两者作为彼此的替代或彼此的扩充。
控制器502在图5和图6中示出为安装在盖102中,但是它可以替代性地安装在基部101中。甚至可以将控制器功能分配成可以利用位于盖102中的电路来实现控制器功能的一些部分,而可以利用位于基部101中的电路来实现控制器功能的其他部分。如果将大部分其他电子器件(比如用户界面)也放置在盖102中,则将控制器放置在盖102中可能是有利的,因为这样会使接线变得更简单。为了提高图的清晰度,用户界面未在图5和图6中示出。
控制器502可以构造为执行机器视觉处理,以从该控制器自光学成像检测器501接收的光学图像数据中识别物体。光学图像数据本质上是由光学成像检测器501记录的图像的数字表示,并且机器视觉通常意指从图像中提取信息。因此,通过执行机器视觉处理,控制器502能够提取使得能够识别由光学成像检测器501看到的各种物体的信息。控制器502可以构造为基于这样的识别出的物体进行决策。
控制器502可以识别的物体的一个示例是树脂罐,或由树脂罐携带的以图形方式表示的信息。为了给这类应用提供一些背景,下面将更详细地描述树脂处理任务。
要在立体光固化成型3D打印过程中使用的树脂可以在树脂罐中引入到立体光固化成型设备。在本文中,名称“树脂罐”用作任何种类的在准备要用于立体光固化成型3D打印过程中的树脂时容纳树脂的容器的总称。立体光固化成型设备可以包括用于将树脂罐可移除地接收到立体光固化成型设备中的操作位置的保持部。这种保持部的示例在图7中以参考标号701示出。提供用于可移除地接收树脂罐的保持部的优点在于,用户可以容易地更换树脂罐以确保对于每个立体光固化成型3D打印作业使用最佳的树脂。
可以可移除地接收在保持部701中的树脂罐可以呈细长胶囊形式,优选地在一端中具有覆盖开口的覆盖件或塞子,而在另一端中具有出口。出口可以配备有阀、密封件、塞子或其他一些装置,除明确需要之外,这些装置防止树脂逸出树脂罐。这样的细长胶囊形式的树脂罐可以可移除地接收在保持部701中,使得带有开口的一端朝上,而出口位于料槽401内或附近、或者靠近供树脂从中流至料槽401的通道。
在图7的示例实施方式中,活塞702附接到与构建平台402相同的支撑部404上。当构建平台402向下移动以采用用于产生新物体的起始位置的第一极限位置时,活塞702与构建平台402一起向下移动。活塞702的该运动将树脂从接收在保持部701中的树脂罐泵出,从而使树脂从出口流出并流入到料槽401中。当然,除非提供了一些需要时可自动地打开开口和/或出口的机构,否则在此之前必须已经将覆盖在树脂罐上端的开口上的覆盖件或塞子以及用于关闭出口的装置移除。
必须注意的是,使活塞702与构建平台402一起运动仅是示例实施方案。其具有仅需要一个移动机构就可以移动两个部分的优点。然而,在一些应用中,可能希望能够独立于构建平台402的运动来控制树脂向料槽401中的输送。对于这样的应用,可以提出一种实施方式,其中存在分别用于移动构建平台402和用于从树脂罐向料槽401输送树脂的分开的机构。这种分开的机构可以包括例如在其他方面类似于图7中的活塞702但由其自己的移动机构支撑和移动的活塞。
在附图中仅示出了用于一个树脂罐的一个保持部701,但立体光固化成型设备可以包括两个或更多个保持部,和/或单个保持部可以构造成接收两个或更多个树脂罐。特别地,如果存在分别用于将树脂从不同的树脂罐泵送到料槽401的分开的机构,则提供有接收多个树脂罐的位置的优点在于即使在制造单个物体的过程中也可以自动地使用不同的树脂。例如,如果待制造物体应呈现颜色的渐变,则这种特征会是有用的。立体光固化成型设备可以包括两个具有不同颜料树脂的罐,并且这些树脂可以以选定的比例被输送到料槽中,使得在料槽中所得到的树脂混合物将相应地改变其颜色。
图8示意性地示出了树脂罐801已经接收在保持部701中的情况。树脂罐801的可见表面(在光学成像检测器501的视野中可见)设置有以图形表示的信息段802。在图8的示例中,使用条形码,但是可以使用任何其他形式的图形表示的信息,比如QR码或树脂罐801的颜色或颜色组合或其一部分。使用图形表示的信息具有可以用光学成像检测器读取该信息的优点,由此,在立体光固化成型设备中还可以具有其他有利的用途。
由图形表示的信息段802所携带的信息是或有利地揭示了与仅包含在该特定树脂罐801中的树脂有关的内容。附加地或可替代地,由图形表示的信息段802所携带的信息可以是或揭示了与该特定树脂罐本身有关的内容。所述信息可以包含例如以下中的一者或多者:容纳在树脂罐801中的树脂的标识、容纳在树脂罐801中的树脂量的指示、容纳在树脂罐801中的树脂的制造日期、容纳在树脂罐801中的树脂的保质期、树脂罐801的独有标识,容纳在树脂罐801中的树脂的提供者的数字签名。
作为一个相关的特殊情况,由图形表示的信息段802所携带的信息可以包含一段参数数据。另一方面,控制器502可以构造为使用这样一段参数数据作为立体光固化成型设备的操作参数的值。操作参数是特定的可测量的量,其值直接影响立体光固化成型3D打印如何进行。这样的操作参数的示例包括但不限于以下内容:树脂的预热温度、层曝光时间、层厚度、构建平台的移动速度或立体光固化成型3D打印中两个相继方法步骤之间的等待时间。
使用能够可移除地附接的树脂罐将操作参数的值传送到立体光固化成型设备的概念可以被概括为掩蔽除图形表示的信息之外的其他信息。这样的其他方式的示例包括但不限于使用附接到和/或嵌入在这种树脂罐的材料中的各种存储电路。在通常情况下,树脂罐包括树脂罐的可机器读取的标识,并且立体光固化成型设备包括读取器装置,该读取器装置构造为从树脂罐的可机器读取的标识中读入参数数据。读取器装置可以包括在保持部701中的接触构件,使得将树脂罐接收在保持部中的同时将读取器装置连接到所述可机器读取的标识。可替代地,读取器装置可以是无线读取的读取器装置,其构造为在所述读取器装置与所述树脂罐之间没有直接的物理接触的情况下执行所述参数数据的读取。这样的无线读取的读取器装置的示例是无线电收发器(使用例如NFC、蓝牙或其他短距离无线电传输技术)和光学成像检测器。读取器装置可以包括多种基于接触的技术和/或无线技术,以便适应树脂罐中不同种类的可机器读取的标识。
此外,在所述一般情况下,立体光固化成型设备包括控制器,该控制器联接至读取器装置并且构造为接收由所述读取器装置读入的参数数据。所述控制器可以构造为使用所述接收到的参数数据的至少一段作为所述立体光固化成型设备的操作参数的值。
这种传送操作参数值的方式例如具有无需预先编程用于使自动操作的立体光固化成型设备进行其最适当的处理即可将新种类的树脂投入使用的优点。相比之下,我们可以考虑以图形方式表示的信息段802仅包含容纳在树脂罐中的树脂的种类的特定标识的情况。在这种情况下,控制器502本应访问先前存储的参数数据的库,以便在已经识别出特定树脂之后,可以从库中读取操作参数的相应的最合适的值并将其投入使用。因为根本不需要这样的库或者对于那些并非所有参数值都可以从图形表示的信息段802读取情况下仅需要有限的参数值库,所以在图形表示的信息段802中传送一个或多个参数数据值可以实现更灵活的操作。
这样,并不排除立体光固化成型设备可以访问参数数据和与树脂和树脂罐有关的其他信息的外部数据库。例如,如果设施具有可以轮流使用至少一些相同的树脂罐的两个或更多个立体光固化成型设备,则具有包含有关树脂罐及其所含树脂的信息的共享数据库可能是有利的。在这种情况下,控制器502可以响应于接收图像数据,其中,通过访问数据库而发现该图像数据中的树脂罐图形标识,以便获得关于树脂或树脂罐的信息和/或以便利用关于立体光固化成型设备当前使用该树脂或树脂罐制作内容的信息来更新数据库。
不管读取器装置是基于接触的读取还是无线读取,读取器装置都可以构造为在树脂罐在保持部中处于操作位置时执行参数数据的读入。在使用光学成像检测器作为读取器装置的情况下,这可能意味着将光学成像检测器定向为使得可移除地接收于保持部的树脂罐处于光学成像检测器的视野内。
如果读取器装置包括光学成像检测器,则可以利用前面提到的机器视觉处理,使得联接至光学成像检测器而用于从光学成像检测器接收光学图像数据的控制器构造为执行所述机器视觉处理来识别接收在保持部中的树脂罐所携带的图形表示的信息段。控制器可以构造为从识别出的所述图形表示的信息段中提取参数数据,并且将至少一段提取出的所述参数数据用作所述立体光固化成型设备的操作参数的值。
附加地或可替代地,控制器可以构造为响应于发现至少一段提取出的所述参数数据触发了某种警报标准来生成警报和/或中断任何立体光固化成型3D打印过程和/或防止开始任何立体光固化成型3D打印过程。例如,如果由树脂罐所携带的图形表示的信息段包含树脂的保质期,并且控制器注意到该日期已过,则可以警告用户,以便用户随后可以决定树脂是否仍可使用,或者是否应代替地安装一罐新树脂。作为另一示例,如果树脂罐所携带的以图形表示的信息段指示该罐中包含一定量的树脂,并且控制器已计算出将需要更多量,则可以警告用户,以便用户可以考虑是否应安装更大的树脂罐。作为又一示例,如果由树脂罐所携带的图形表示的信息段传达了无法实现的操作参数值,则控制器可以警告用户,以便用户可以考虑是否要更换另一种树脂。
为了确保用户将总是以正确的方式附接树脂罐801以使图形表示的信息段802对于光学成像检测器501是可见的,保持部701可以包括用于迫使树脂罐801以预定的定向接收至立体光固化成型设备的机械键。随后,树脂罐801应包括用于这种机械键的关联狭槽,以迫使所述树脂罐以预定定向附接到立体光固化成型设备。机械键和关联狭槽的角色可以互换,使得树脂罐包括机械键而保持部包括关联狭槽。此处,术语“机械键”和“关联狭槽”以一般意义使用,表示在保持部701和树脂罐801中的用于指导用户将树脂罐以预定的定向附接到立体光固化成型设备中的任何种类的相互接合的机械设计。为此,可以有一对、两对或更多对机械键和关联狭槽。
将光学成像检测器用作读取器装置具有使同一光学成像检测器也可以在立体光固化成型设备中用于其他目的的特定优点。这样的其他目的更能够证明即使不用于从树脂罐中读取图形表示的信息也提供光学成像检测器。下面描述一些这样有利的其他目的。
图9和图10示意性地示出了立体光固化成型设备的一部分,其包括第一光照射器901和第二光照射器902。在附图中,光照射器901和902示出为位于与光学成像检测器501共同的光学模块中。但是这仅是示例,并且所述光照射器中的任何一者或两者都可以放置在立体光固化成型设备中的其他位置。立体光固化成型设备有可能仅包括第一光照射器901和第二光照射器902中的一者,或者如果光学成像检测器501仅用于其他目的,则不包括任何光照射器。立体光固化成型设备还可能包括两个以上的光照射器。
第一光照射器901构造为将图案投射在料槽401的一部分上。换句话说,由第一光照射器901发射的至少一些光照射达到料槽401的一些部分。如果料槽401是可移除的,则这适用于当料槽401已经被放置在其在立体光固化成型设备内的预期位置中。
当所述光学成像检测器501处于其操作位置时(即,当立体光固化成型设备的盖处于其关闭位置时,其中在所述盖内部安装有光学成像检测器501),料槽401的受作用部分可以处于光学成像检测器501的视野内。如先前所指出的,光学成像检测器501并非必须安装在立体光固化成型设备的盖中,而是可以安装在其他地方。出于此处描述的目的,仅需要将光学成像检测器安装并定向成使得:当所述光学成像检测器处于操作位置中时,所述料槽的由第一光照射器901投射图案到其上的所述部分处于视野内。
附加地或可替代地,可以存在一表面,所投射的图案从其路径上的一个或多个反射表面反射到该表面上。所投射的图案所反射到其上的表面可以指的是作为料槽401一部分的表面、和/或立体光固化成型设备中的一些其他表面。当光学成像检测器501处于其操作位置时,这样的表面可以处于光学成像检测器501的视野内。所述一个或多个反射表面可以包括属于料槽401的一个或多个表面、和/或料槽401中的树脂的反射表面。
立体光固化成型设备的控制器未在图9和图10中示出,但设想其存在并且联接至光学成像检测器501以便接收光学图像数据。控制器构造为使用所述光学图像数据来计算料槽401中的树脂量。
使用光学图像数据来计算料槽401中存在多少树脂的原理基于以下事实:第一光照射器901所发射的光照射根据存在于料槽中的树脂(如果有的话)的多少以不同方式反射。为此,第一光照射器901应将图案投射到料槽401上的取决于存在于料槽中的树脂的多少而由树脂以不同方式覆盖的部分上。在使所投射的图案在轮廓上尽可能清晰方面,这也是有帮助的。为了实现最后提到的目的,如果第一光照射器901是激光器且其构造为将至少一个激光图案投射到料槽401的所述部分上,则是有利的。该图案可以是单光点或是像许多单光点、线或示出的二维区域一样的分布图案。
分布图案也可以称为空间分布图案。这意味着图案不仅由单光点(由单个激光束本身产生)组成。可以例如通过物理地旋转激光源和/或通过使用至少一个激光源和至少一个构造为将所述激光源产生的线性激光束分布成例如扇形或锥形的形状的透镜来产生激光的分布图案。在图9和图10中以扇形形状作为示例:在图9中,视图位于扇形平面中,因此,所分布的激光的扇形形状被看到为单线。在图10中,视图垂直于扇形平面,从而清楚地看到扇形形状。
图13是料槽401、光学成像检测器501和第一光照射器901的简化轴测图,其中在背景中看到的狭缝301作为所述这些部分在立体光固化成型设备中如何就位的提示。在图13中,料槽401中没有树脂。料槽401上由第一光照射器901投射图案到其上的部分包括料槽401的边沿部1301的一部分。第一光照射器901构造为在边沿部1301上投射分布图案,使得所投射图案的反射映像从所述边沿部103的边缘朝向料槽401的底部1302线性地延伸。
图14示出了第一光照射器501如何可以将一个以上图案投射到料槽401的一个以上部分上的示例。在图14中,第一光照射器901构造为在所述边沿部上投射至少两个分开的激光分布图案:存在两个激光束,每个激光束分布成扇形形状,使得每个分布图案的反射映像从边沿部的边缘朝向料槽401的底部线性地延伸。
在图15中,情况与图13中相同,但是在料槽401中存在一些树脂。这里设想树脂相对有效地吸收由第一光照射器901发射的激光,而料槽401的材料是相对良好的反射器,使得非常清晰且锐利的反射映像显现在其表面上。线性反射映像1501的长度表明有多少边沿部1301是干燥的(即,未被树脂润湿)。当已知料槽401的尺寸时,测量线性反射映像1501的长度就足以计算出料槽401中的树脂量。通常可以说,联接至光学成像检测器501以接收光学图像数据的控制器构造为从所述光学图像数据识别出所述投射图案的反射映像,并构造成根据所述投射图案的所述反射映像的一个或多个检测到的尺寸来计算出保持在料槽401中的树脂量。
立体光固化成型设备的控制器可以构造为执行机器视觉处理以实现上面列出的步骤。控制器可以首先寻找并选择由光学成像检测器501拍摄的至少一幅图像,在该图像中,观察到的投射图案的反射映像显现在料槽401的受作用部分上和/或受作用的其他表面上。在所述至少一幅图像中,控制器可以检查在图像帧的坐标系内的促成观察到的图案的反射映像的那些像素的坐标。控制器可以寻找表现为代表观察到的反射映像的极限点的那些像素的坐标,并计算出这些坐标之间的差。将计算出的差相对于可能计算出的差的查找表进行映射,或者执行某种其他形式的决策算法,由此即可以得出料槽中的所测量的树脂量。
图13至图15的共同特征在于:第一光照射器901中的激光器构造为将至少一个分布图案投射在边沿部上,使得反射映像从所述边沿部的水平边缘垂直地朝向料槽的底部延伸。换句话说,线性反射映像1501是料槽401的边沿部1301上的竖直线。这不是唯一的可能性。图16示意性地示出了替代实施方式,其中激光器构造为将所述至少一个分布图案投射在所述边沿部上,使得其从所述边沿部的水平边缘倾斜地朝向所述料槽的底部延伸。换句话说,在图16中,边沿部1301上的线性反射映像1601倾斜地定向。
因为与图15中的情况相比,由光学成像检测器501产生的光学图像数据包含更多的待分析特征,所以图16中这样的几何形状提供了许多优点。与图15中的情况相比,料槽中的树脂高度的变化引起边沿部1301的表面上的扇形激光束的线性反射映像1601的较大变化。这可以使得更容易检测料槽401中的树脂量的较小变化。而且,如果树脂的表面光滑且反射足够,则可以在边沿部1301的表面上观察到二次反射映像1602,使得反射映像1601与1602之间的拐点非常准确地指示出料槽401中的树脂表面的高度。如果机器视觉过程识别出这样的拐点,则在计算料槽401中的树脂量时可以给出非常准确的结果。
图17示出了又一替代实施方式,其中分布图案不是连续的而是由离散的光点组成。虽然在图17中光点以线性形式排列,但这不是必须的,而是图案可以是任何形状,只要通过观察反射映像与从完全空的料槽获得的反射映像有何不同并通过已知料槽的尺寸可以计算出料槽中的当前树脂量即可。
图18示出了又一替代实施方式。这里,第一光照射器901构造为将光点状图案投射到料槽401的中央部分上,如果料槽401中存在任何树脂,则在所述中央部分处该图案从树脂的顶表面反射。二次反射映像1801显现在立体光固化成型设备中料槽401后方的竖直表面上。二次反射映像1801显现处的高度1802取决于料槽401中的树脂表面高度。控制器可以寻找并选择由光学成像检测器501拍摄的至少一幅图像,在该图像中,观察到的所投射的光点状图案的二次反射映像1801显现在受作用表面上。在所述至少一幅图像中,控制器可以检查在图像帧的坐标系内的促成观察到的二次反射映像的那些像素的坐标。由于二次反射映像是光点状的,因此控制器可以寻找出促成观察到的反射映像的那些像素的平均高度坐标。这是在本实施方式中检测到的反射映像的图像尺寸的示例,根据该尺寸可以计算出树脂的量。将平均高度相对于可能的高度的查找表进行映射,或者执行某种其他形式的决策算法,由此可以得出料槽401中的所测量的树脂量。
在此处描述的确定(固定的或可移动的)料槽中的树脂量的所有实施方式中,应注意的是,实际检测到的量是料槽中的树脂表面高度,而不是(至少并非直接是)料槽中树脂的当前体积。由于所取决的是控制器就如何利用检测到的量而进行编程,出于本文的目的,可以将所有关于计算或确定树脂量的参引视为同义并且在意义上与检测树脂表面高度充分等同。
使立体光固化成型设备能够自动地检测料槽中的树脂表面高度具有许多优点。例如,在将更多的树脂泵送入料槽中之前,设备可以检查已经存在多少树脂(如果有的话)。由于树脂可能相对昂贵,并且由于将任何树脂抽回任何类型的储罐或其他长期存放装置可能很麻烦,因此建议始终用尽已经泵送入料槽中的所有树脂。这或多或少地同义于输送完成立体光固化成型3D打印的下一已知任务时所需的量的新树脂以增加料槽中已经存在的任何树脂。对于接收用于制造特定三维物体的指令的一项控制软件来说,相对直观的是计算待制造物体的体积。然后,所计算出的体积与实际制造物体所需的树脂量相同。
考虑到立体光固化成型基于仅对树脂的某些严格限界的部分进行光聚合,应当小心的是不要将此类光照射器用于可能导致意外光聚合的其他目的(比如,测量料槽中未使用的树脂的量)。因此,建议第一光照射器901选择成使得其构造为仅发射波长大于或至多等于预定截止波长的光辐射。所述截止波长应选择得比立体光固化成型中用于对树脂进行光聚合的波长更长。紫外线照射通常用于光聚合,因此所述截止波长可在可见光范围内。激光是单色的,因此如果在第一光照射器901中使用激光源,则激光的波长与所述截止波长相同。自然地,必须将第一光照射器901的波长选择为使得光学成像检测器501可以容易地检测其反射映像。
在图11和图12中示出了光学成像检测器501与第二光照射器902一起用于立体光固化成型设备的另一目的。为了提供一些背景,可以注意到的是,构建平台402的构建表面403在立体光固化成型3D打印作业开始时将非常接近料槽的底部。为此,在将构建平台402降低到作为先前提到的第一极限位置的开始位置之前,该构建表面403应该被适当地定向,并且清除任何固体物质的部分。不幸的是,可能会发生用户忘记从构建表面403拆下先前制造的物体的情况。即使用户已经拆下先前制造的实际物体,也可能发生一些固体部分残留在构建表面403上的情况。例如,这些可能是支撑股线或桥接结构或基础层,即使它们不构成待制造的实际物体的一部分,也不得不为了提供机械稳定性而作为先前3D打印作业的一部分进行生产。
在有任何固体附着于构建表面的情况下,将构建平台移动到第一极限位置可能会产生严重的后果,比如打碎料槽底部或损坏构建平台的移动机构和/或支撑结构。一种可能的保护措施可以是:当构建平台朝向第一极限位置移动时监视移动机构承受的负载,并且,如果负载看上去增加,则停止移动。但是,观察到移动机构中负载增加则意味着已经在构造表面上的不期望固体残留物与料槽底部之间进行了接触,因此可能为时已晚。
图9至图12示出了使用(第二)光照射器902和光学成像检测器501来建立保护措施的原理,在构造表面403上有任何不期望固体残余物的情况下,该保护措施有助于防止构建平台402意外移动而太靠近料槽401的底部。所述原理基于如下内容:使用第二光照射器902将图案投射到构造表面403上且同时使其处于光学成像检测器501的视野中,并检查所述图案的反射映像以确定观察到的反射映像形式是否表明除了应该存在的平表面之外还可能存在其他任何东西。
从前面的描述中可以想起的是,立体光固化成型设备包括移动机构,该移动机构构造为在第一极限位置与第二极限位置之间的工作运动范围内移动构建平台402。第二光照射器902构造为:当构建平台402处于在所述第一极限位置与第二极限位置之间的至少一个预定位置处时,在构建表面403上投射图案。光学成像检测器501安装并定向成使得所述投射图案的反射映像在构建平台402处于所述预定位置时处于所述光学成像检测器的视野内。立体光固化成型设备的控制器联接到光学成像检测器501,以从光学成像检测器501接收光学图像数据。控制器还构造为使用所述光学图像数据来检查构造表面403在构造表面默认形式之外的异常情况。
为了确保构建表面403的任何部分都不包含任何不期望的固体残留物,以所投射图案覆盖整个构建表面403将是有利的。例如,这可以通过使用激光源和透镜来进行,其中透镜将激光束分布成彼此靠近的光点的规则二维矩阵。然后,机器视觉算法可以分析由光学成像检测器501拍摄的图像,以分辨在图像中看到的光点阵列中是否存在任何不规则情况。
在图9至图12的实施方式中采用了略微不同的方法。第二光照射器902构造为将所述图案投射到构建表面403的受作用部分上,并且当构建平台402按照图11中的箭头1101在第一极限位置与第二极限位置之间、在其移动途中移动通过一定的位置范围时,该受作用部分在构建表面403上改变位置。
所述一定的位置范围不需要占据第一极限位置与第二极限位置之间的整个范围,而是优选地仅占据其较小的子范围。但是,在整个的该位置范围内,光学成像检测器501应该至少看到构建表面403上显现所投射图案的反射映像的一部分。换句话说,在所述位置范围内的每个位置都必须是如上所述的预定位置,即,使得由第二光照射器902投射到构建表面403上的图案的反射映像处于光学成像检测器501的视野内的位置。
在该实施方式中,当构建平台402移动通过所述位置范围时,第二光照射器902发射光照射的方式可以保持不变。所述运动使所发射的光照射在所述位置范围的各个位置处达到构造表面403的不同部分,使得所发射的光照射最终又达到构造表面403的基本上所有部分。已知所发射的光照射在完全平坦(或其他所周知的)形式的构造表面403上应产生的反射映像的形式,如果光学成像检测器501观察到了这种预期形式之外的任何不同形式,则意味着在构建表面403上存在一些不应存在东西。
在图9至图12所示的实施方式中,第二光照射器902是构造为将至少一个激光分布图案投射到构建表面403的受作用部分上的激光器。如果使用与前面说明的第一光照射器901的实施方式相同的相对简单的方法,则第二光照射器902中的激光器可以包括至少一个激光源和至少一个透镜,该透镜构造成将由所述激光源产生的线性激光束分布成扇形形状。由此在构建表面403上产生的反射映像是一条直线1102,该直线在取决于构建平台402所处高度的一位置处横穿构建表面403。
立体光固化成型设备的控制器可以构造为执行机器视觉处理,以决定从光学成像检测器501接收到的光学图像数据是否指示出构造表面403的默认形式之外的异常情况。在构建表面403是平坦的并且第二光照射器902产生扇形形状的激光束的上述实施方式中,控制器可以首先寻找并选择光学成像检测器501拍摄的其中所观察到的扇形形状的激光束的反射映像显现在了构建表面403上的所有图像。在这些所选择的图像的每一图像中,控制器可以检查在图像帧的坐标系内的促成观察到的扇形形状的激光束的反射映像的那些像素的坐标。控制器可以将一条直线拟合到这些像素的坐标,并计算出一个或多个统计描述符,该统计描述符表明所述像素的坐标遵循该拟合直线的方程的程度。如果这些统计描述符中的任何一个大于某个预定阈值,则控制器可以确定发现了构造表面403的默认形式之外的异常情况。
代替于(或附加于)在构建表面上观察到的投射图案的反射映像,可以使用在其他一些表面上的二次反射映像。如果构建表面是清洁的,则可能会在构建平台的移动过程中例如在靠近所述构建平台的本体部分的竖直表面上产生规则形成的二次反射映像。构建表面上残留的任何固化树脂都可能导致二次反射映像变形,这可以通过与上述关于构建表面上的(一次)反射映像所说明的方式相类似的方式进行检测。
通常,控制器可以构造为允许立体光固化成型设备的操作响应于未发现所述构建表面的所述默认形式之外的异常情况而继续进行,或者响应于发现了所述构造表面的所述默认形式之外的异常情况而中断立体光固化成型设备的操作。中断操作可能伴随有通过用户界面向设备用户发出警报,提示用户检查构建表面并清除任何残留的固化树脂。
考虑到立体光固化成型基于仅对树脂的某些严格限界部分进行光聚合,应当小心的是,不要将这样的光照射器用于其他目的(比如检查构建表面的默认形式之外的异常情况),这可能会导致意外的光聚合。因此,建议将第二光照射器902选择成使得第二光照射器构造为仅发射波长大于或至多等于预定截止波长的光照射。所述截止波长应选择得比立体光固化成型中用于对树脂进行光聚合的波长更长。紫外线照射通常用于光聚合,因此所述截止波长可在可见光范围内。激光是单色的,因此如果在第二光照射器902中使用激光源,则激光的波长与所述截止波长相同。自然地,第二光照射器902的波长不得不选择为使得其反射映像易于由光学成像检测器501检测到。
图19示出了一种实施方式,该实施方式可用于代替或附加于上述实施方式来检查构建表面的默认形式之外的异常情况。在图19的实施方式中,至少在光学成像检测器501处于一个位置时,一些预定种类的图案1901显现在光学成像检测器501的视野中。图案1901的位置进一步选择成使得在光学成像检测器501和构建平台402的一些相互间定位关系下,构建平台在光学成像检测器的视野中部分地覆盖图案1901。特别地,在光学成像检测器501和构建平台402的所述相互间定位关系下,光学成像检测器501正好沿着构建表面403拍摄的视图与图案1901相交叉。
如果构建表面403是清洁且平坦的,则由光学成像检测器501在所述相互间定位关系下拍摄的图像示出了沿直线整齐地相切的图案1901。立体光固化成型设备的控制器可以执行机器视觉处理以检查这是否正确或者图案1901在图像中可见的部分是否以任何方式出现扭曲变形。限定图案1901在图像中可见的部分的线中的任何扭曲变形都表明一些固化树脂残留物可能已经残留在构建表面403上。
图19中显现的光学成像检测器501和构建平台402相互间定位关系例如可以在构建平台402如图19中的箭头1902所示朝向立体光固化成型3D打印的起始位置向下移动时的运动期间实现。实现所述相互间定位关系的另一种可能性是在光学成像检测器501如箭头1803所示向下移动时作为安装光学成像检测器501的封闭盖的一部分。所述相互间定位关系还可以通过仅出于该目的有意地移动构建平台402或光学成像检测器501中的至少一者来实现,而不是作为主要用于一些其他目的的运动的一部分来实现。
图20是示出根据一种实施方式的立体光固化成型设备的示例的一些部分的示意性框图。
控制器2001在设备的操作中具有中心作用。在结构上和功能上,其可以基于构造为执行存储在一个或多个存储器中的可机器读取的指令的一个或多个处理器,该一个或多个存储器可以包括内置存储器或可拆卸存储器中的至少一者。
盖机构2002包括用来使打开或关闭工作区域的盖进行移动目的的机械和电气部件。
构建平台机构2003包括用来在第一极限位置与第二极限位置之间移动构建平台目的的机械和电气部件。构建平台机构2003还可以包括用于确保构建平台的正确角度定位的部件。
树脂输送机构2004包括用于将树脂泵送入料槽中并可以将未使用的树脂从料槽中抽吸回到一些长期存储装置目的的机械和电气部件。
曝光照射发射器部件2005包括用于可控制地发射在立体光固化成型3D打印过程中引起树脂的选择性光聚合的照射目的的机械、电气和光学部件。
曝光照射器冷却器部件2006包括用于将曝光照射发射器部件2005保持在其最佳工作温度目的的机械、电气和热部件。
树脂加热器部件2007包括用于在立体光固化成型3D打印过程中将树脂预热到合适的工作温度并保持在该温度目的的机械、电气和热部件。
读取器(多个读取器)和/或传感器(多个传感器)区块2008包括可以被分类为读取器或传感器的所有装置。例如,前面描述类型的所有光学成像检测器、以及在立体光固化成型3D打印过程中用于对树脂进行光聚合之外的其他目的的光照射发射器都属于读取器(多个读取器)和/或传感器(多个传感器)区块2008。
立体光固化成型设备可以包括用于与其他装置交换数据的数据接口2009。数据接口2009可以用于例如从某个其他装置接收3D建模数据,该3D建模数据描述了应该通过立体光固化成型3D打印生产何种物体。数据接口2009还可以用于将关于立体光固化成型设备的操作的诊断数据提供给诸如监视计算机的其他装置。
立体光固化成型设备可以包括用于与一个或多个用户交换信息的用户界面2010。用户界面2010可以包括有形的本地用户界面装置,以便有利于与立体光固化成型设备旁的用户的即时交互。附加地或可替代地,用户界面2010可以包括软件和通信装置,用于例如通过网络或通过安装在单独的用户装置(诸如智能手机或其他个人无线通信装置)上的应用程序来有利于对立体光固化成型设备的远程操作。
立体光固化成型设备可以包括电力区块2011,该电力区块构造为将诸如来自配电网的交流电之类的电力转换为设备的各个部件所需的电压和电流,并且将这些电压和电流安全且可靠地传输至设备的所述部件。
图21示意性地示出了操作立体光固化成型设备的方法。该方法的该实施方式包括在步骤2101中使用光学成像检测器从立体光固化成型设备的至少一部分工作区域获得光学图像数据。该方法包括在步骤2102中将所述光学图像数据传送到立体光固化成型设备的控制器,并且在步骤2103中使用所述光学图像数据控制立体光固化成型设备的操作。
图22示出了该方法如何包括将第一图案光学投射到所述立体光固化成型设备的料槽的一部分上的步骤,该步骤作为在步骤2101之前的步骤2201。在这种情况下,图21中所示的步骤2101可以包括产生所述料槽的所述部分上的或显现所述图案的反射映像的表面上的光学图像的数字表示。另一方面,步骤2103可以包括使用所述数字表示来计算所述料槽中的树脂量。在步骤2201中投射的第一图案可以是光点状图案、或者是由所述料槽的边沿部的一部分所反射的激光分布图案。第一图案可以包括穿过所述边沿部的一部分的线,并且该方法可以包括从所述数字表示中检测所述线的在光学上显现为与所述线的其余部分不同的第一反射部分的长度。附加地或可替代地,第一图案可包括在料槽的中间部分中的光点,并且该方法可以包括根据所述数字表示检测二次反射映像的位置,该二次反射映像取决于料槽中的树脂表面高度而光学地显现在不同位置处。
图23示出了该方法如何包括在所述立体光固化成型设备的构建平台的构建表面上光学投射第二图案的步骤,该步骤作为步骤2101之前的步骤2301。在这种情况下,图21中所示的步骤2101可以包括生成所述构建表面的在其上投射第二图案的部分的光学图像的数字表示。另一方面,步骤2103可以包括使用所述数字表示来针对所述构建表面的默认形式之外的异常情况检查所述构建表面。所述第二图案可以包括穿过所述构建表面的所述部分的线,并且所述方法可以包括根据所述数字表示检测所述线的反射映像中的任何光学上显现的不规则性。该方法可以进一步包括将在所述光学图像中发现的所述第二图案的表示与所述第二图案的默认表示进行比较。该方法可以进一步包括响应于发现所述图案的所述表示与所述默认表示相同而允许继续进行立体光固化成型设备的操作,或者响应于发现所述图案的所述表示不同于所述默认表示而中断立体光固化成型设备的操作。
图24示意性地示出了操作立体光固化成型设备的方法。该方法的该实施方式特别适合于使得立体光固化成型设备的控制器能够获取操作参数的值,使得它们对于当前使用的树脂是最佳的,即使在该树脂的最佳操作参数值没有事先存储在立体光固化成型设备本身的任何操作参数值库中的情况下也是如此。
图24的方法包括在步骤2401中使用读取器装置以从树脂罐读入参数数据。在步骤2401中使用的读取器装置可以是光学成像检测器,或者可以是其他种类的读取器装置。
该方法还包括将读入的参数数据传送到所述立体光固化成型设备的控制器。通常,需要在步骤2402对所读入的参数数据进行解码,例如使得按照预定的解码方法将控制器从光学成像检测器或其他类型的读取器装置接收到的数字图像数据中显现出的位串转换为数值。该方法还包括在步骤2403处使用一段传送的参数数据作为所述立体光固化成型设备的操作参数的值。
所述一段传送的参数数据可以包括并且可以用作树脂的预热温度、层曝光时间、层厚度、构建平台的移动速度和/或立体光固化成型3D打印中两个相继方法步骤之间的等待时间。不排除将所述一段传送的参数数据用于其他目的。
该方法可以包括将所述一段传送的参数数据与指示参数值的容许范围的信息进行比较。这种信息可以事先存储在立体光固化成型设备的存储器中,以便确保不会企图使用不安全或是不推荐使用的参数值进行操作。该方法可以包括响应于发现所述一段传送的参数数据如附图标记2404示出的那样处于参数值容许范围之内而允许继续进行立体光固化成型设备的操作。该方法还可以包括响应于发现所述一段传送的参数数据如附图标记2406示出的那样处于所述参数值容许范围之外而防止或中断立体光固化成型设备的按照步骤2405的操作。
对于本领域技术人员显而易见的是,随着技术的进步,可以以各种方式来实现本发明的基本思想。因此,本发明及其实施方式不限于上述示例,而是它们可以在权利要求的范围内变化。
Claims (14)
1.一种立体光固化成型设备,包括:
—固定式料槽(401)或用于接收可移除式料槽的保持部,以用于容纳在立体光固化成型3D打印过程中使用的树脂;
—光照射器(901),所述光照射器构造为将图案投射到所述固定式料槽或可移除式料槽(401)的一部分上;
—具有视野的光学成像检测器(501),所述光学成像检测器安装并定向成使得在所述光学成像检测器(501)处于操作位置时所述固定式料槽或可移除式料槽(401)的所述部分和/或投射的图案所反射到其上的表面处于所述视野内;以及
—控制器(502,2001),所述控制器联接至所述光学成像检测器(501),用于从所述光学成像检测器(501)接收光学图像数据;
其中,所述控制器(502,2001)构造为使用所述光学图像数据来计算所述固定式料槽或可移除式料槽(401)中的树脂的量和/或表面高度。
2.根据权利要求1所述的立体光固化成型设备,其中,所述光照射器(901)是激光器,所述激光器构造为将激光的至少一个分布图案投射到所述固定式料槽或可移除式料槽(401)的所述部分上。
3.根据权利要求2所述的立体光固化成型设备,其中,所述固定式料槽或可移除式料槽(401)的所述部分包括所述固定式料槽或可移除式料槽(401)的边沿部(1301)的一部分,并且所述激光器构造为将所述至少一个分布图案投射在所述边沿部(1301)上,使得所述至少一个分布图案从所述边沿部(1301)的边缘线性地朝向所述固定式料槽或可移除式料槽(401)的底部(1302)延伸。
4.根据权利要求3所述的立体光固化成型设备,其中,所述激光器构造为将所述至少一个分布图案投射在所述边沿部(1301)上,使得所述至少一个分布图案从所述边沿部(1301)的水平边缘垂直地(1501)朝向所述固定式料槽或可移除式料槽(401)的所述底部(1302)延伸。
5.根据权利要求3所述的立体光固化成型设备,其中,所述激光器构造为将所述至少一个分布图案投射在所述边沿部(1301)上,使得所述至少一个分布图案从所述边沿部的水平边缘倾斜地(1601)朝向所述固定式料槽或可移除式料槽(401)的所述底部(1302)延伸。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的立体光固化成型设备,其中,所述光照射器(901)构造为将激光的至少两个独立的分布图案投射到所述固定式料槽或可移除式料槽(401)上。
7.根据权利要求2至4中任一项所述的立体光固化成型设备,其中,所述激光器包括至少一个激光源和至少一个透镜,所述至少一个透镜构造为将由所述激光源产生的线性激光束分布成扇形形状。
8.根据权利要求1所述的立体光固化成型设备,其中,所述光照射器(901)是激光器,所述激光器构造为将至少一个图案投射在所述固定式料槽或可移除式料槽的中央部分上。
9.根据前述权利要求中任一项所述的立体光固化成型设备,其中,所述光照射器(901)构造为仅发射波长大于或至多等于预定截止波长的光照射,所述预定截止波长大于立体光固化成型中用于对树脂进行光聚合的波长。
10.根据前述权利要求中任一项所述的立体光固化成型设备,其中,所述控制器(502,2001)构造为从所述光学图像数据中识别出所投射的图案的反射映像的图像,并构造为根据所述反射映像的所述图像的一个或多个检测到的尺寸来计算容纳在所述料槽(401)中的树脂的量和/或表面高度。
11.一种操作立体光固化成型设备的方法,包括:
—将图案光学投射(2201)到所述立体光固化成型设备的固定式料槽或可移除式料槽(401)的一部分上;
—生成(2101)所述固定式料槽或可移除式料槽(401)的所述部分上的和/或投射的图案所反射到其上的表面的光学图像的数字表示,其中所述图案投射或反射在所述表面上;以及
—使用所述数字表示来计算(2103)所述固定式料槽或可移除式料槽(401)中的树脂的量和/或表面高度。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,所述图案是在所述固定式料槽或可移除式料槽(401)的边沿部(1301)的一部分上的激光的分布图案。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,所述分布图案包括穿过所述边沿部(1301)的一部分的线,并且所述方法包括从所述数字表示中检测所述线的第一部分(1501,1601)的长度,所述第一部分与所述线的其余部分在光学上不同地显现。
14.根据权利要求11所述的方法,其中,所述图案是在固定式料槽或可移除式料槽的中央部分上的激光的图案,并且所述方法包括从所述数字表示中检测二次反射映像的位置,所述二次反射映像取决于在固定式料槽或可移除式料槽中的树脂的表面高度而光学地显现在不同位置。
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