CN206967980U - 构建平台及所适用的3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种构建平台及所适用的3D打印设备，其中，所述构建平台，用于包括Z轴驱动机构的3D打印设备中，所述构建平台包括：构建板，连接所述Z轴驱动机构，用于附着经照射固化的图案固化层；调平组件，设置于所述Z轴驱动机构与构建板之间，包括至少一关节部件以及用于锁紧所述关节部件的锁紧部件；当对所述构建板进行调平操作时基于所述关节部件的活动调平所述构建板，并经确认调平后由所述锁紧部件固定。本申请利用关节部件可灵活转动的特点，在构建板调平时无需逐步调试，能快速、简便的实现构建板调平，有效提高调平频率。

Description

构建平台及所适用的3D打印设备

技术领域

本申请涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种构建平台及所适用的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。

其中，一些3D打印设备包含构建板和盛放光固化材料的容器。3D打印设备利用将容器内的光固化材料逐层固化并积累在构建板的方式制造3D物体。这使得3D打印设备对固化层的层厚均匀性提出很高要求。因为，其直接影响到所制造的3D物体的形状、质量等。为此，在使用这类3D打印设备进行打印前，或3D打印设备组装后，需要对3D打印设备中构建板进行调平处理。诚如公开号US13848979中所给出的调平方式，目前大多依照于对容器的调整以达到使构建板与打印基准面(容器底部或光固化材料表面)基本平行的目的。对于盛放有光固化材料的容器来说，调整容器是极费体力的。

实用新型内容

本申请提供一种构建平台及所适用的3D打印设备，用于解决调平操作不够简洁的问题。

为实现上述目的及其他目的，本申请第一方面提供的一种构建平台，用于包括Z轴驱动机构的3D打印设备中，所述构建平台包括：构建板，连接所述Z轴驱动机构，用于附着经照射固化的图案固化层；调平组件，设置于所述Z轴驱动机构与构建板之间，包括至少一关节部件以及用于锁紧所述关节部件的锁紧部件；当对所述构建板进行调平操作时基于所述关节部件的活动调平所述构建板，并经确认调平后由所述锁紧部件固定。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述关节部件包括一球面关节以及用于配合所述球面关节的腔体结构。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述关节部件至少包括可绕第一轴线方向旋转的第一轴关节以及可绕第二轴线方向旋转的第二轴关节，相应地，所述锁紧部件包括用于锁紧所述第一轴关节的第一锁紧部件及用于锁紧所述第二轴关节的第二锁紧部件。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述构建板的结构包含以下至少一种：所述构建板上设有导流通孔；所述构建板的与附着固化层相对的面呈倾斜坡面；所述构建板上设有导流槽。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述球面关节设置在所述Z轴驱动机构上，对应地，所述腔体结构设置在所述构建板上。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述球面关节与所述Z轴驱动机构为紧固连接结构或一体成型结构；所述腔体结构与所述构建板为紧固连接结构或一体成型结构。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述球面关节设置在所述构建板上，对应地，所述腔体结构设置在所述Z轴驱动机构上。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述球面关节与所述构建板为紧固连接结构或一体成型结构；所述腔体结构与所述Z轴驱动机构为紧固连接结构或一体成型结构。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述锁紧部件包含以下至少一种：穿设在上述关节部件的卡固件、用于妨碍关节部件转动的摩擦片、设置在所述关节部件内的可调紧固件。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述3D打印设备为底面曝光的DLP设备、或者底面曝光的SLA设备。

在所述第一方面的某些实施方式中，所述调平组件还包括：调平检测部件，设置在所述调平组件、构建板、和3D打印设备的容器和Z轴驱动机构中的至少一处，用于获取调平检测参数；当基于所述调平检测参数确定调平时，所述锁紧部件固定关节部件。

本申请第二方面提供一种3D打印设备，包括：具有透明底面的容器，盛放光固化材料；光学系统，位于所述容器底面下且向容器底面照射，用于按照3D构件模型中的分层图像照射到容器底面以使光固化材料固化成对应的图案固化层；如上任一所述的构建平台；Z轴驱动机构，连接所述构建平台，用于在调平所述构建平台后，受控地沿竖直轴向移动调整所述构建平台与容器底面的间距并填充待固化的光固化液态材料；控制装置，与所述光学系统和Z轴移动装置相连，用于控制所述Z轴驱动机构和所述构建平台进行构建板调平。

本申请所提供的构建平台及所适用的3D打印设备，利用关节部件可灵活转动的特点，在构建板调平时无需逐步调试，能快速、简便的实现构建板调平，有效提高调平频率。

另外，所述构建平台适用于基于底面曝光的3D打印设备，只需确保在调平期间对检测参数阈值进行设定，既能提高调平效率，又不会破损容器底面。

附图说明

图1为本申请构建平台在一实施方式中的结构示意图。

图2为本申请构建平台在另一实施方式中的结构示意图。

图3为本申请构建平台在又一实施方式中的结构示意图。

图4为本申请3D打印设备在一实施方式中的结构示意图。

图5为图4所示的3D打印设备的立体结构示意图。

图6为本申请3D打印设备在又一实施方式中的结构示意图。

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。

对于逐层固化光固化材料而制造3D构件的3D打印设备来说，一个基础条件是用于附着3D构件的构建平台需尽量与打印基准面平行，使得每层光固化层层厚均匀，由此不仅能够打印出形状准确的3D构件，而且不易在打印期间出现掉件、断件等情况。为此，在打印之前，需要对构建平台进行调平。其中，所述打印基准面是指光固化材料被照射的起始面。为了精准的对每层固化层的照射能量进行控制，构建板及所附着的已制造的3D构件部分需移动至与所述容器底面之间间距最小值为待固化的固化层层厚。其中，所述光固化材料包括任何易于光固化的液态材料，所述光固化材料举例包括：光固化树脂液，或掺杂了粉末、颜色添加剂等混合型材料的树脂液等。粉末材料包括但不限于：陶瓷粉末、颜色添加粉末等。

为了在打印前便捷、快速地调平构建平台，本申请提供一种构建平台。所述构建平台包括构建板和调平组件。

所述构建板用于附着经照射固化的图案固化层。在此，构建板受3D打印设备中Z轴驱动机构的带动，沿Z轴(竖直)方向移动以便于光固化材料填充到构建板与容器底面之间，使得3D打印设备中的光学系统可通过光辐射照射光固化材料，使得经照射的光固化材料固化并累积的附着在构建板上。为了精准的对每层固化层的照射能量进行控制，构建板及所附着的已制造的3D物体部分需移动至与所述容器底面之间间距最小值为待固化的固化层的层厚。

其中，为了避免构建板在光固化材料中的升降移动对光固化材料的过分扰动，所述构建板可设置成至少以下一种结构，以尽快让构建板所接触的光固化材料流走。一种结构在于所述构建板上设置导流通孔。例如，所述导流通孔垂直于构建板本体并贯通该本体。又如，所述导流通孔倾斜于构建板本体并贯通该本体。构建板上可遍布类似的上述导流通孔以减少升降阶段对光固化材料的扰动。另一种结构在于所述构建板固设在调平组件的面呈倾斜坡面。例如，对于底面曝光的3D打印设备来说，其所使用的构建板本体的上表面呈中间厚四周薄的倾斜面、且下表面与容器底面平行的结构，另外，可将中间较厚的区域与调平组件固定，在构建板上升期间，构建板上侧的光固化材料将沿倾斜面流下。上述各种结构还可结合在一块构建板上，例如在倾斜坡面上设置导流槽等，在此不予赘述。

所述调平组件设置于所述Z轴驱动机构与构建板之间，并作为使构建板和Z轴驱动机构连接的连接结构。为了一方面在调平阶段所述调平组件能活动调节，另一方面在打印阶段所述调平组件能保持构建板无偏转，所述调平组件包括至少一关节部件以及用于锁紧所述关节部件的锁紧部件。

其中，所述关节部件能在至少一个平面内转动。若所述关节部件为一个，则所述关节部件垂直于打印基准面的至少两个正交平面转动。具体地，请参阅图1，其为一种构建平台在一实施方式中处于可调状态的结构示意图，调平后的结构示意图可参见图5。所述关节部件12包括一球面关节122以及用于配合所述球面关节122的腔体结构121。其中，所述球面关节122包含球面侧和与球面侧衔接的平面侧，在所述平面侧配置有用于固定在所述Z轴驱动机构(未显示在该图中)或构建板11上的紧固件，所述球面侧在腔体结构121沿任一方向转动。所述腔体结构122具有较宽泛的空间以供球面侧转动，在所述腔体结构121上还设有一带有螺纹的通孔，所述通孔和与该通孔螺纹匹配的螺栓作为所述球面关节的锁固部件13。在构建板11调平后，技术人员可通过旋紧螺栓以将球面侧固定在调平位置。在此，所述带有螺纹的通孔和对应的螺栓被视为穿设在关节部件上的卡固件的一实施方式。所述锁紧部件13还可以由设置在腔体结构上的卡簧槽和嵌在卡簧槽上的卡簧构成，当构建板11被调平时，技术人员可按下卡簧使得卡簧卡固在球面关节和墙体结构之间，由此固定构建板当前的调平位置。在另一些实施方式中，所述锁紧部件可包含用于妨碍关节部件转动的摩擦片(未予图示)。所述摩擦片可具有弹性、磨砂表面等特质，其可设置于腔体结构内侧或球面外侧，以便于当球面关节被紧固在腔体结构中时，球面关节表面被挤压在摩擦片上。所述摩擦片还可以设置于卡固件上。例如，摩擦片贴于卡固件的卡簧端部，当卡固件紧固球面关节时，所述摩擦片挤压在球面侧以增加卡固件与球面侧的摩擦。又如，摩擦片贴于卡簧槽内，当卡固件紧固球面关节时，所述摩擦片挤压在卡簧与卡簧槽之间以辅助使卡固件更紧固地固定球面关节。在又一些实施方式中，所述锁紧部件包括设置在所述关节部件内的可调紧固件。例如，所述锁紧部件包含设置在球面关节上张紧件。当所述张紧件张开时，张紧件撑于腔体结构内侧以固定球面关节在腔体结构中的当前位置和角度。当所述张紧件收回时，球面关节可在腔体结构中转动。

在一种具体示例中，如图1所示，腔体结构121设置在所述构建板11上。具体地，所述构建板11一侧为平面且用于附着光固化层，且另一面设有所述腔体结构121以容纳所述球面关节122。所述腔体结构121可内嵌在构建板11上与构建板11呈一体成型结构。或者所述腔体结构121外接地紧固在所述构建板11上。例如，通过螺丝将腔体结构121紧固在构建板11的导流通孔或专用螺旋孔上。对应的，所述球面关节122设置在所述Z轴驱动机构(未显示在该图中)上。例如，所述球面关节122的平面侧延伸出一螺栓，该螺栓配合紧固在位于Z轴驱动机构底端的螺旋孔内，由此将球面关节122固定在Z轴驱动机构上。又如，所述球面关节122为Z轴驱动机构中支撑臂的底端，所述支撑臂与所述球面关节122为一体成型结构。其中，所述支撑臂可为杆状、管状、弯折杆与构建板相接的部分等。

在又一具体示例中，请参阅图2，其显示为构建平台在又一实施方式中的结构示意图。所述腔体结构221设置在所述Z轴驱动机构(未显示在该图中)上。具体地，所述Z轴驱动机构包含支撑臂。在该支撑臂靠近构建板21的端部设有腔体结构221。例如，所述腔体结构221可内嵌在支撑臂上且与支撑臂呈一体成型结构。又如，所述腔体结构221外接地紧固在所述支撑臂的端部。例如，通过螺丝将带有腔体结构221的配件紧固在所述支撑臂的端部。其中，所述支撑臂可为杆状、管状、弯折杆与构建板相接的部分等。对应的，所述球面关节222设置在所述构建板上。例如，所述构建板一侧为平面且用于附着光固化层，且另一面设有螺旋孔，以装配自所述球面关节222的平面侧延伸出的螺栓，当二者装配在一起时，球面关节222固定在构建板21上。又如，如图2所示，所述构建板21一面具有倾斜坡面，且另一面可调平于容器底面以用于附着光固化层，所述倾斜坡面上可伸出球面关节222。所述球面关节222可与构建板21为一体成型结构。

请参阅图3，其显示为构建平台在另一实施方式中的结构示意图。所述调节组件还可以由多个关节部件(321、322)衔接而成。即：所述关节部件(321、322)至少包括可绕第一轴线方向旋转的第一轴关节321以及可绕第二轴线方向旋转的第二轴关节322，相应地，所述锁紧部件33包括用于锁紧所述第一轴关节321的第一锁紧部件331及用于锁紧所述第二轴关节322的第二锁紧部件332。

具体地，所述第一轴关节321和第二轴关节322可均为万向节(又叫十字节)。其中两个万向节(321、322)之间可通过连接件相连，经连接件连接后的两个轴关节(321、322)分别可绕第一轴线方向和第二轴线方向旋转，所述第二轴关节321的旋转端与构建板31固定连接，所述第一轴关节322的旋转端与Z轴驱动机构(未显示在该图中)固定连接，由此实现构建板31在两个不同轴向方向的转动。在此，所述第一轴线方向和第二轴线方向为平行于3D打印设备中容器底面的平面内的两个不同的轴线方向，或为与Z轴驱动机构移动方向正交平面内的两个不同的轴线方向。优选地，所述第一轴线方向和第二轴线方向在同一平面内且彼此正交。所述连接件中还可以包含联动机构，用于受控地联动第一轴关节321和第二轴关节322协调旋转。对应的，所述锁紧部件(331、332)包含设置在轴关节交汇处的卡簧以及对应的卡簧槽。或者，所述锁紧部件(331、332)为设置在轴关节交汇处的螺栓。当构建板调平时，技术人员通过按下卡簧或紧固螺栓来固定构建板31的位置。在另一些实施方式中，所述锁紧部件可包含用于妨碍关节部件转动的摩擦片(未予图示)。所述摩擦片可具有弹性、磨砂表面等特质，其可设置于轴关节交汇处或锁紧部件上，以便于当轴关节被紧固时，所述摩擦片能增加轴关节转动的阻力。在又一种实施方式中，所述锁紧部件包括设置在第一轴关节和/或第二轴关节内部的可调紧固件。例如，所述可调紧固件举例包含磁力座和固定块，其中，磁力座设置在第一轴关节交汇处并与行走轮连接，技术人员可通过调节行走轮旋转磁力座，所述固定块活动地设置在第一轴关节交汇处的腔体结构，当磁力座转动以将固定块吸引时，固定块锁紧在腔体结构内，当磁力座转动以将固定块释放时，固定块在该腔体结构内活动。所述固定块还可以延伸到第二轴关节内，以便于技术人员只需操作一个行走轮即可锁固多个轴关节。

所述构建平台可适用于通过逐层固化并累积固化层的方式制造3D构件的3D打印设备，其举例为：底面曝光的DLP设备、或者底面曝光的SLA设备。

在一些实施方式中，所述调平组件还包括：调平检测部件(未予图示)，其设置在所述关节部件、构建板、和3D打印设备的容器和Z轴驱动机构中的至少一处，用于获取调平检测参数；当基于所述调平检测参数确定调平时，所述锁紧部件固定关节部件。

在一种具体示例中，所述调平检测部件设置在所述关节部件上，用于检测关节部件的相应偏角。例如，所述关节部件包含球面关节，所述调平检测部件包含偏转传感器，该偏转传感器设置在球面关节的平面侧，并输出在垂直于调平平面的两个正交方向的偏角参数。又如，所述关节部件包含所述第一轴关节和第二轴关节，所述调平检测部件包含两个偏转传感器，该两个偏转传感器分别设置在每个轴关节上，并输出在垂直于调平平面的两个正交方向的偏角参数。再如，所述调平检测部件包含偏转传感器，并设置在连接第一轴关节和第二轴关节的连接件上，该二维偏转传感器输出在垂直于调平平面的两个正交方向的偏角参数。

在又一具体示例中，所述调平检测部件设置在构建板和/或3D打印设备的容器上。所述调平检测部件包括多个压力传感器，每个传感器分散在构建板和/或容器的角落处，并将构建板各角落的压力参数予以输出。所述调平检测部件还可以包含偏转传感器，在调平时所述偏转传感器输出平行于调平平面的两个轴向的偏角参数。

在另一具体示例中，所述调平检测部件设置在Z轴驱动机构上。所述调平检测部件包括压力传感器，嵌设在Z轴驱动机构的支撑杆的横截面内，并将构建板传递的压力参数予以输出。所述调平检测部件还可以包含偏转传感器，在调平时所述偏转传感器输出平行于调平平面的两个轴向的偏角参数。

在再一种具体示例中，所述调平检测部件包含上述多种传感器，并可分布在上述调平组件、构建板、和3D打印设备的容器的多个位置，并将各自所检测的调平检测参数予以输出。

所述调平检测部件所输出的调平检测参数显示在显示屏上以供技术人员调平参考；或者输出至3D打印设备的控制装置，该控制装置可通过对调平检测参数的数据处理向锁紧部件发出控制指令以固定相应关节部件。

本申请还提供一种3D打印设备。请参阅图4和图5，其分别显示为基于底面曝光的3D打印设备的结构示意图和立体图。所述3D打印设备包括：容器44、光学系统45、构建平台、Z轴驱动机构46和控制装置47。

所述容器44用于盛放光固化材料。其中，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，或掺杂了粉末、颜色添加剂等混合材料的树脂液等。粉末材料包括但不限于：陶瓷粉末、颜色添加粉末等。另外，所述容器44具有透明底面，用以透射光学系统45的光辐射。

所述构建平台具体包括构建板41和调平组件。

具体地，构建板41用于附着经照射固化的图案固化层。在此，构建板41受Z轴驱动机构46的带动，沿Z轴(竖直)方向移动以便于光固化材料填充到构建板与容器底面之间，再利用光学系统45将光辐射照射到所填充的光固化材料，使得经照射的光固化材料固化并累积的附着在构建板41上。

其中，为了避免构建板41在光固化材料中的升降移动对光固化材料的过分扰动，所述构建板41可设置成至少以下一种结构，以尽快让构建板41所接触的光固化材料流走。一种结构在于构建板41上设置导流通孔。例如，所述导流通孔垂直于构建板41本体并贯通该本体。又如，所述导流通孔倾斜于构建板41本体并贯通该本体。构建板41上可遍布类似的上述导流通孔以减少升降阶段对光固化材料的扰动。另一种结构在于所述构建板41固设在调平组件的面呈倾斜坡面(未予图示)。例如，对于底面曝光的3D打印设备来说，其所使用的构建板41本体的上表面呈中间厚四周薄的倾斜面、且下表面与容器底面平行的结构，另外，可将中间较厚的区域与调平组件固定，在构建板41上升期间，构建板41上侧的光固化材料将沿倾斜面流下。再一种结构在于所述构建板41上设有导流槽(未予图示)。例如，在构建板41上除面向容器底面的面之外的其他侧面上设有导流槽，导流槽可自采用直线槽或曲线槽。上述各种结构还可结合在一块构建板41上，例如在倾斜坡面上设置导流槽等，在此不予赘述。

所述调平组件设置于所述Z轴驱动机构46与构建板41之间，并作为使构建板41和Z轴驱动机构46连接的连接结构。为了一方面在调平阶段所述调平组件能活动调节，另一方面在打印阶段所述调平组件能保持构建板41无偏转，所述调平组件包括至少一关节部件以及用于锁紧所述关节部件的锁紧部件。

其中，所述关节部件能在至少一个平面内转动。若所述关节部件为一个，则所述关节部件垂直于容器底面的至少两个正交平面转动。具体地，如图4所示，所述关节部件包括一球面关节422以及用于配合所述球面关节422的腔体结构421。其中，所述球面关节422包含球面侧和与球面侧衔接的平面侧，在所述平面侧配置有用于固定在所述Z轴驱动机构46或构建板41上的紧固件，所述球面侧在腔体结构421沿任一方向转动。所述腔体结构421具有较宽泛的空间以供球面侧转动。在所述腔体结构421上还设有一带有螺纹的通孔，所述通孔和与其匹配的螺栓作为所述球面关节422的锁固部件。在构建板41调平后，技术人员可通过旋紧螺栓以将球面侧固定在调平位置。在此，所述带有螺纹的通孔和对应的螺栓被视为一对卡固件。所述锁紧部件还可以由设置在腔体结构421上的卡簧槽和嵌在卡簧槽上的卡簧构成，当构建板41被调平时，技术人员可按下卡簧使得卡簧卡固在球面关节422和墙体结构之间，由此固定构建板41当前的调平位置。在另一些实施方式中，所述锁紧部件可包含用于妨碍关节部件转动的摩擦片(未予图示)。所述摩擦片可具有弹性、磨砂表面等特质，其可设置于腔体结构内侧或球面外侧，以便于当球面关节被紧固在腔体结构中时，球面关节表面被挤压在摩擦片上。所述摩擦片还可以设置于卡固件上。例如，摩擦片贴于卡固件的卡簧端部，当卡固件紧固球面关节时，所述摩擦片挤压在球面侧以增加卡固件与球面侧的摩擦。又如，摩擦片贴于卡簧槽内，当卡固件紧固球面关节时，所述摩擦片挤压在卡簧与卡簧槽之间以辅助使卡固件更紧固地固定球面关节。在又一些实施方式中，所述锁紧部件包括设置在所述关节部件内的可调紧固件。例如，所述锁紧部件包含设置在球面关节上张紧件。当所述张紧件张开时，张紧件撑于腔体结构内侧以固定球面关节在腔体结构中的当前位置和角度。当所述张紧件收回时，球面关节可在腔体结构中转动。

在一种具体示例中，所述腔体结构421设置在所述构建板41上。具体地，所述构建板41一侧为平面且用于附着光固化层，且另一面设有所述腔体结构421以容纳所述球面关节422。所述腔体结构421可内嵌在构建板41上与构建板41呈一体成型结构。或者所述腔体结构421外接地紧固在所述构建板41上。例如，通过螺丝将腔体结构421紧固在构建板41的导流通孔或专用螺旋孔上。对应的，所述球面关节422设置在所述Z轴驱动机构46上。例如，所述球面关节422的平面侧延伸出一螺栓，该螺栓配合紧固在位于Z轴驱动机构46底端的螺旋孔内，由此将球面关节422固定在Z轴驱动机构46上。又如，所述球面关节422为Z轴驱动机构46中支撑臂的底端，所述支撑臂与所述球面关节422为一体成型结构。其中，所述支撑臂可为杆状、管状、弯折杆与构建板41相接的部分等。

在又一具体示例中，所述腔体结构421设置在所述Z轴驱动机构46上。具体地，所述Z轴驱动机构46包含支撑臂。在该支撑臂靠近构建板41的端部设有腔体结构421。例如，所述腔体结构421可内嵌在支撑臂上且与支撑臂呈一体成型结构。又如，所述腔体结构421外接地紧固在所述支撑臂的端部。例如，通过螺丝将带有腔体结构421的配件紧固在所述支撑臂的端部。其中，所述支撑臂可为杆状、管状、弯折杆中与构建板41相接的部分等。对应的，所述球面关节422设置在所述构建板41上。例如，所述构建板41一侧为平面且用于附着光固化层，且另一面设有螺旋孔，以装配自所述球面关节422的平面侧延伸出的螺栓，当二者装配在一起时，球面关节422即固定在构建板41上。又如，所述构建板41一面具有倾斜坡面，且另一面可调平于容器44底面以用于附着光固化层，所述倾斜坡面上可伸出球面关节422。所述球面关节422可与构建板41为一体成型结构。

为了将调平过程交由控制装置47自动执行，在一些实施方式中，所述调平组件还包括：调平检测部件，其设置在所述关节部件、构建板41、容器44和Z轴驱动机构46中的至少一处，用于获取调平检测参数；当基于所述调平检测参数确定调平时，所述锁紧部件固定关节部件。

在一种具体示例中，所述调平检测部件设置在所述关节部件上，用于检测关节部件的相应偏角。例如，所述关节部件包含球面关节422，所述调平检测部件包含偏转传感器，该偏转传感器设置在球面关节422的平面侧，并输出在垂直于调平平面的两个正交方向的偏角参数。

在又一具体示例中，所述调平检测部件设置在构建板41和/或容器44上。所述调平检测部件包括多个压力传感器，每个传感器分散在构建板41和/或容器44的角落处，并将构建板41各角落的压力参数予以输出。所述调平检测部件还可以包含偏转传感器，在调平时所述偏转传感器输出平行于调平平面的两个轴向的偏角参数。

在另一具体示例中，所述调平检测部件设置在Z轴驱动机构46上。所述调平检测部件包括压力传感器，嵌设在Z轴驱动机构46的支撑杆的横截面内，并将构建板41传递的压力参数予以输出。所述调平检测部件还可以包含偏转传感器，在调平时所述偏转传感器输出平行于调平平面的两个轴向的偏角参数。

在再一种具体示例中，所述调平检测部件包含上述多种传感器，并可分布在上述调平组件、构建板41、和容器44的多个位置，并将各自所检测的调平检测参数予以输出。

所述调平检测部件所输出的调平检测参数显示在显示屏上以供技术人员调平参考；或者输出至控制装置47，该控制装置47可通过对调平检测参数的数据处理向锁紧部件发出控制指令以固定相应关节部件。

所述光学系统45位于容器44底面并面向底面照射，用于将3D构件模型中的分层图像照射到容器底面以使光固化材料固化成对应的图案固化层。

在基于底面曝光的DLP设备中，所述光学系统45为投影装置。例如，所述投影装置包括DMD芯片、控制器和存储模块。其中，所述存储模块中存储将3D构件模型分层的分层图像。所述DMD芯片在接受到控制器的控制信号后将对应分层图像上各像素的光源照射到容器44底面。其中，DMD芯片外观看起来只是一小片镜子，被封装在金属与玻璃组成的密闭空间内，事实上，这面镜子是由数十万乃至上百万个微镜所组成的，每一个微镜代表一个像素，所投影的图像就由这些像素所构成。DMD芯片可被简单描述成为对应像素点的半导体光开关和微镜片，所述控制器通过控制DMD芯片中各光开关来允许/禁止各微晶片反射光，由此将相应分层图像经过容器42的透明底部照射到光固化材料上，使得对应图像形状的光固化材料被固化，以得到图案化的固化层。

对于底面曝光的SLA设备来说，所述光学系统45包括激光发射器、位于所述激光发射器射出光路上的透镜组和位于所述透镜组出光侧的振镜组(均未显示在该图中)，其中，所述激光发射器受控的调整输出激光束的能量，例如，所述激光发射器受控的发射预设功率的激光束以及停止发射该激光束，又如，所述激光发射器受控的提高激光束的功率以及降低激光束的功率。所述透镜组用以调整激光束的聚焦位置，所述振镜组用以受控的将激光束在所述容器42底面的二维空间内扫描，经所述光束扫描的光固化材料被固化成对应的图案固化层。

所述Z轴驱动机构46固定在构建平台的调平组件上，用于受控地沿竖直轴向移动以调整所述构建平台与容器底面的间距及填充待固化的光固化材料。

具体地，在打印期间，调平组件被锁固，当所述Z轴驱动机构46带动构建平台下降时，通常是为了将所述构建平台或附着在构建平台上的图案化固化层下降到相距容器44底部一固化层层高的间距，以便照射填充在所述间距内的光固化材料。当所述Z轴驱动机构46带动构建平台上升时，通常是为了将图案固化层自容器44底部分离。

更具体地，所述Z轴驱动机构46包括驱动单元和竖直移动单元，所述驱动单元用于驱动所述竖直移动单元，以便所述竖直移动单元带动构建平台升降移动。例如，所述驱动单元为驱动电机。所述驱动单元受控制指令控制。其中，所述控制指令包括：用于表示构建平台上升、下降或停止的方向性指令，甚至还可以包含转速/转速加速度、或扭矩/扭力等参数。如此有利于精确控制竖直移动单元的上升的距离，以实现Z轴的精准调节。在此，所述竖直移动单元举例包括一端固定在所述构建平台上的固定杆、与固定杆的另一端固定的咬合式移动组件，其中，所述咬合式移动组件受驱动单元驱动以带动固定杆竖直移动，所述咬合式移动组件举例为由齿状结构咬合的限位移动组件，如齿条等。又如，所述竖直移动单元包括：丝杆和旋接所述丝杆的定位移动结构，其中所述丝杆的两端旋接于驱动单元，所述定位移动结构的外延端固定连接到构建平台上，该定位移动结构可包含滚珠和夹持件的螺母形结构。

所述控制装置47与所述光学系统45、构建平台和Z轴驱动机构46相连，用于控制所述Z轴驱动机构46和所述构建平台控制进行构建板41调平，以及在调平后控制所述Z轴驱动机构46调整所述间距，并控制所述光学系统45在打印期间照射分层图像。

在此，所述控制装置47包括：存储单元、处理单元、和接口单元等。所述存储单元包括高速随机存取存储器，并且还可包括非易失性存储器，例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失性固态存储设备。在某些实施例中，存储单元还可以包括远离一个或多个处理器的存储器，例如经由RF电路或外部端口以及通信网络(未示出)访问的网络附加存储器，其中所述通信网络可以是因特网、一个或多个内部网、局域网(LAN)、广域网(WLAN)、存储局域网(SAN)等，或其适当组合。存储器控制器可控制设备的诸如CPU和外设接口之类的其他组件对存储器的访问。

所述处理单元包含一个或多个通用微处理器、一个或多个专用处理器(ASIC)、一个或多个现场可编程逻辑阵列(FPGA)、或它们的任何组合。所述处理单元可操作地与存储器和/或非易失性存储设备耦接。更具体地，处理器可执行在存储器和/或非易失性存储设备中存储的指令以在计算设备中执行操作，诸如生成图像数据和/或将图像数据传输到电子显示器。

所述接口单元包含多个接口，各接口分别连接光学系统45、构建平台和Z轴驱动机构46。各接口根据实际数据传输协议而被配置在控制装置47上，所述处理单元与各接口可操作地耦接，以便于所述控制装置47能够与上述连接光学系统45、构建平台和Z轴驱动机构46进行交互。

在调平阶段，控制装置47通过控制Z轴驱动机构46将构建板41向容器44底面移动，并当构建板41与容器44底面接触并加深贴合时，调平检测装置向控制装置47反馈调平检测参数，所述控制装置47根据所接收的调平检测参数检测是否调平，若是，则向Z轴驱动机构46发出停止指令，以完成调平操作。

其中在调平过程中，所述控制装置47确定构建板41调平的方式可依据所接收的调平检测参数类型。例如，所述调平检测装置输出偏角参数，所述控制装置47根据偏角参数与预设的偏角初始值之间的偏差差距确定构建板41是否调平，若确定调平则向Z轴驱动机构46发出停止指令，若确定未调平则控制Z轴驱动机构46继续向容器44底面移动，直至确定调平。其中，所述偏角参数可由设置在关节部件和/或构建板41上的至少一个偏角传感器提供。

又如，所述调平检测装置输出压力参数，所述控制装置47根据压力参数与预设的压力阈值之间的差距、或根据多个压力参数之间的偏差确定构建板41是否调平，若确定调平则向Z轴驱动机构46发出停止指令，若确定未调平则控制Z轴驱动机构46继续向容器44底面移动，直至确定调平。其中，所述压力参数可由设置在关节部件、构建板41、容器44、Z轴驱动机构46上的至少一个压力传感器提供。当确定调平时，所述控制装置47可显示调平提示，以由技术人员操作锁固部件43确保构建板41的调平状态。当确定调平时，所述控制装置47还可以直接控制锁固部件43锁固各关节部件，由此确保构建板41的调平状态。

在打印期间，所述控制装置47依据预设的打印顺序逐个的将分层图像发送给光学系统45，由所述光学系统45将所述图像照射到容器44的透明底部，所照射的能量将容器44底部的光固化材料固化成对应的图案固化层。所述控制装置47还用于在照射间隙向所述Z轴驱动机构46发出控制指令，例如，所述控制装置47在控制曝光装置照射完成后，向Z轴驱动机构46发送上升方向和转速的控制指令，所述Z轴驱动机构46基于所述控制指令上升至相距容器44底的预设高度，再由所述控制装置47向Z轴驱动机构46发送包含下降方向和转速的控制指令，使得所述Z轴驱动机构46带动构建平台向容器44底部移动。在整个上升和下降期间，所述控制装置47通过监测所述Z轴驱动机构46的运动来确定构建平台相对于容器44底部的间距，并在所述构建平台达到对应间距时，输出包含停止的控制指令。控制装置47通过判断3D构件模型是否完成了所有分层图像的照射，若是，则打印完毕，若否，则重复执行上述打印过程直至打印完毕。

请参阅图6，其显示为本申请3D打印设备在又一实施方式中的结构示意图。所述3D打印设备包含：容器54、光学系统55、构建平台、Z轴驱动机构56和控制装置57。

所述容器54、光学系统55和Z轴驱动机构56的结构分别与图4中所示的容器44、光学系统45和Z轴驱动机构46相同或相似，在此不再详述。

与前述3D打印设备不同的是，所述构建平台包括：构建板51和调节组件。

所述构建板51与前述3D打印设备中所描述的构建板41的结构相同或相似，在此不再详述。

所述调节组件可以由多个关节部件衔接而成。即：所述关节部件至少包括可绕第一轴线方向旋转的第一轴关节521以及可绕第二轴线方向旋转的第二轴关节522，相应地，所述锁紧部件包括用于锁紧所述第一轴关节521的第一锁紧部件531及用于锁紧所述第二轴关节522的第二锁紧部件532。

具体地，所述第一轴关节521和第二轴关节522可均为万向节(又叫十字节)。其中两个万向节之间可通过连接件相连，经连接件连接后的两个轴关节分别可绕第一轴线方向和第二轴线方向旋转，所述第二轴关节522的旋转端与构建板51固定连接，所述第一轴关节521的旋转端与Z轴驱动机构56固定连接，由此实现构建板51在两个不同轴向方向的转动。在此，所述第一轴线方向和第二轴线方向为平行于3D打印设备中容器底面的平面内的两个不同的轴线方向，或为与Z轴驱动机构移动方向正交平面内的两个不同的轴线方向。优选地，所述第一轴线方向和第二轴线方向在同一平面内且彼此正交。所述连接件中还可以包含联动机构，用于受控地联动第一轴关节521和第二轴关节522协调旋转。对应的，所述锁紧部件(531、532)包含设置在轴关节交汇处的卡簧以及对应的卡簧槽。或者，所述锁紧部件(531、532)为设置在轴关节交汇处的螺栓。当构建板调平时，技术人员通过按下卡簧或紧固螺栓来固定构建板51的位置。在另一些实施方式中，所述锁紧部件可包含用于妨碍关节部件转动的摩擦片(未予图示)。所述摩擦片可具有弹性、磨砂表面等特质，其可设置于轴关节交汇处或锁紧部件上，以便于当轴关节被紧固时，所述摩擦片能增加轴关节转动的阻力。在又一种实施方式中，所述锁紧部件包括设置在第一轴关节和/或第二轴关节内部的可调紧固件。例如，所述可调紧固件举例包含磁力座和固定块，其中，磁力座设置在第一轴关节交汇处并与行走轮连接，技术人员可通过调节行走轮旋转磁力座，所述固定块活动地设置在第一轴关节交汇处的腔体结构，当磁力座转动以将固定块吸引时，固定块锁紧在腔体结构内，当磁力座转动以将固定块释放时，固定块在该腔体结构内活动。所述固定块还可以延伸到第二轴关节内，以便于技术人员只需操作一个行走轮即可锁固多个轴关节。

为了将调平过程交由控制装置57自动执行，在一些实施方式中，所述调平组件还包括：调平检测部件，其设置在所述关节部件、构建板51、容器54和Z轴驱动机构56中的至少一处，用于获取调平检测参数；当基于所述调平检测参数确定调平时，所述锁紧部件固定关节部件。

在一种具体示例中，所述调平检测部件设置在所述关节部件上，用于检测关节部件的相应偏角。例如，所述调平检测部件包含两个偏转传感器，该两个偏转传感器分别设置在第一轴关节521和第二轴关节522上，并各自旋转所对应的偏角参数。再如，所述调平检测部件包含偏转传感器，并设置在连接第一轴关节521和第二轴关节522之间的连接件上，该二维偏转传感器输出在垂直于调平平面的两个正交方向的偏角参数。

在又一具体示例中，所述调平检测部件设置在构建板51和/或容器54上。所述调平检测部件包括多个压力传感器，每个传感器分散在构建板51和/或容器54的角落处，并将构建板51各角落的压力参数予以输出。所述调平检测部件还可以包含偏转传感器，在调平时所述偏转传感器输出平行于调平平面的两个轴向的偏角参数。

在另一具体示例中，所述调平检测部件设置在Z轴驱动机构56上。所述调平检测部件包括压力传感器，嵌设在Z轴驱动机构56的支撑杆的横截面内，并将构建板51传递的压力参数予以输出。所述调平检测部件还可以包含偏转传感器，在调平时所述偏转传感器输出平行于调平平面的两个轴向的偏角参数。

在再一种具体示例中，所述调平检测部件包含上述多种传感器，并可分布在上述调平组件、构建板51、和容器54的多个位置，并将各自所检测的调平检测参数予以输出。

所述调平检测部件所输出的调平检测参数显示在显示屏上以供技术人员调平参考；或者输出至控制装置57，该控制装置57可通过对调平检测参数的数据处理向锁紧部件发出控制指令以固定相应关节部件。

所述控制装置57与所述光学系统55、构建平台和Z轴驱动机构56相连，用于控制所述Z轴驱动机构56和所述构建平台控制进行构建板51调平，以及在调平后控制所述Z轴驱动机构56调整所述间距，并控制所述光学系统55在打印期间照射分层图像。

在此，所述控制装置57的结构与前述3D打印设备中控制装置47的结构相同或相似，在此不再详述。

在调平阶段，控制装置57通过控制Z轴驱动机构56将构建板51向容器54底面移动，并当构建板51与容器54底面接触并加深贴合时，调平检测装置向控制装置57反馈调平检测参数，所述控制装置57根据所接收的调平检测参数检测是否调平，若是，则向Z轴驱动机构56发出停止指令，以完成调平操作。

其中在调平过程中，所述控制装置57确定构建板51调平的方式可依据所接收的调平检测参数类型。例如，所述调平检测装置输出偏角参数，所述控制装置57根据偏角参数与预设的偏角初始值之间的偏差差距确定构建板51是否调平，若确定调平则向Z轴驱动机构56发出停止指令，若确定未调平则控制Z轴驱动机构56继续向容器54底面移动，直至确定调平。其中，所述偏角参数可由设置在关节部件(521、522)和/或构建板51上的至少一个偏角传感器提供。

又如，所述调平检测装置输出压力参数，所述控制装置57根据压力参数与预设的压力阈值之间的差距、或根据多个压力参数之间的偏差确定构建板51是否调平，若确定调平则向Z轴驱动机构56发出停止指令，若确定未调平则控制Z轴驱动机构56继续向容器54底面移动，直至确定调平。其中，所述压力参数可由设置在关节部件(521、522)、构建板51、容器54、Z轴驱动机构56上的至少一个压力传感器提供。当确定调平时，所述控制装置57可显示调平提示，以由技术人员操作锁固部件53确保构建板51的调平状态。当确定调平时，所述控制装置57还可以直接控制锁固部件53锁固各关节部件(521、522)，由此确保构建板51的调平状态。

在打印期间，所述控制装置57依据预设的打印顺序逐个的将分层图像发送给光学系统55，由所述光学系统55将所述图像照射到容器54的透明底部，所照射的能量将容器54底部的光固化材料固化成对应的图案固化层。所述控制装置57还用于在照射间隙向所述Z轴驱动机构56发出控制指令，例如，所述控制装置57在控制曝光装置照射完成后，向Z轴驱动机构56发送上升方向和转速的控制指令，所述Z轴驱动机构56基于所述控制指令上升至相距容器54底的预设高度，再由所述控制装置57向Z轴驱动机构56发送包含下降方向和转速的控制指令，使得所述Z轴驱动机构56带动构建平台向容器54底部移动。在整个上升和下降期间，所述控制装置57通过监测所述Z轴驱动机构56的运动来确定构建平台相对于容器54底部的间距，并在所述构建平台达到对应间距时，输出包含停止的控制指令。控制装置57通过判断3D构件模型是否完成了所有分层图像的照射，若是，则打印完毕，若否，则重复执行上述打印过程直至打印完毕。

本申请虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本申请，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本申请技术方案的保护范围。

Claims (12)

1.一种构建平台，用于包括Z轴驱动机构的3D打印设备中，其特征在于，包括：

构建板，连接所述Z轴驱动机构，用于附着经照射固化的图案固化层；

调平组件，设置于所述Z轴驱动机构与构建板之间，包括至少一关节部件以及用于锁紧所述关节部件的锁紧部件；

当对所述构建板进行调平操作时基于所述关节部件的活动调平所述构建板，并经确认调平后由所述锁紧部件固定。

2.根据权利要求1所述的构建平台，其特征在于，所述关节部件包括一球面关节以及用于配合所述球面关节的腔体结构。

3.根据权利要求1所述的构建平台，其特征在于，所述关节部件至少包括可绕第一轴线方向旋转的第一轴关节以及可绕第二轴线方向旋转的第二轴关节，相应地，所述锁紧部件包括用于锁紧所述第一轴关节的第一锁紧部件及用于锁紧所述第二轴关节的第二锁紧部件。

4.根据权利要求1所述的构建平台，其特征在于，所述构建板的结构包含以下至少一种：

所述构建板上设有导流通孔；

所述构建板的与附着固化层相对的面呈倾斜坡面；

所述构建板上设有导流槽。

5.根据权利要求2所述的构建平台，其特征在于，所述球面关节设置在所述Z轴驱动机构上，对应地，所述腔体结构设置在所述构建板上。

6.根据权利要求5所述的构建平台，其特征在于，所述球面关节与所述Z轴驱动机构为紧固连接结构或一体成型结构；所述腔体结构与所述构建板为紧固连接结构或一体成型结构。

7.根据权利要求2所述的构建平台，其特征在于，所述球面关节设置在所述构建板上，对应地，所述腔体结构设置在所述Z轴驱动机构上。

8.根据权利要求7所述的构建平台，其特征在于，所述球面关节与所述构建板为紧固连接结构或一体成型结构；所述腔体结构与所述Z轴驱动机构为紧固连接结构或一体成型结构。

9.根据权利要求1所述的构建平台，其特征在于，所述锁紧部件包含以下至少一种：穿设在所述关节部件的卡固件、用于妨碍关节部件转动的摩擦片、设置在所述关节部件内的可调紧固件。

10.根据权利要求1所述的构建平台，其特征在于，所述3D打印设备为底面曝光的DLP设备、或者底面曝光的SLA设备。

11.根据权利要求1所述的构建平台，其特征在于，所述调平组件还包括：调平检测部件，设置在所述调平组件、构建板、和3D打印设备的容器和Z轴驱动机构中的至少一处，用于获取调平检测参数；当基于所述调平检测参数确定调平时，所述锁紧部件固定关节部件。

12.一种3D打印设备，其特征在于，包括：

具有透明底面的容器，盛放光固化材料；

光学系统，位于所述容器底面下且向容器底面照射，用于按照3D构件模型中的分层图像照射到容器底面以使光固化材料固化成对应的图案固化层；

如权利要求1-11中任一所述的构建平台；

Z轴驱动机构，连接所述构建平台，用于在调平所述构建平台后，受控地沿竖直轴向移动调整所述构建平台与容器底面的间距并填充待固化的光固化液态材料；

控制装置，与所述光学系统和Z轴移动装置相连，用于控制所述Z轴驱动机构和所述构建平台进行构建板调平。