CN207103843U - 一种用于3d打印的自动式可调聚焦平面的光路装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于3D打印的自动式可调聚焦平面的光路装置，包括密封罩、升降机构和二维振镜，密封罩上平面设置有升降机构；升降机构包括底座、垫高板、减速器、电机、导轨和滑块，底座安装在密封罩的上表面，底座工作面的顶部和底部位置分别安装有垫高板，垫高板上设置有减速器安装板。这种用于3D打印的自动式可调聚焦平面的光路装置，将整套光路系统放置在一套自动式升降机构上，根据激光聚焦平面的实时检测，计算出光斑大小，根据反馈函数再计算出升降距离，然后通过升降机构的自动控制，实现了激光光路的聚焦平面的自动调整，保证了激光通过光路系统后焦平面始终在工件表面，达到了能量集中的目的。
Description
技术领域
本实用新型属于3D打印技术领域，具体涉及一种用于3D打印的自动式可调聚焦平面的光路装置。
背景技术
1995年，德国Fraunhofer激光器研究所（Fraunhofer Institute for LaserTechnology，ILT）最早提出了选择性激光熔融技术（Selective Laser Melting，SLM），用它能直接成型出接近完全致密度的金属零件。SLM是利用金属粉末在激光束的热作用下完全熔化、经冷却凝固而成型的一种技术。目前，国外应用SLM技术可制造模具、工具、生物移植物等金属零件。但技术仍不够成熟，其应用领域还不够广泛。
发明内容
本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种用于3D打印的自动式可调聚焦平面的光路装置，其设计结构简单、科学合理，使用方便；将整套光路系统放置在一套自动式升降机构上，根据激光聚焦平面的实时检测，计算出光斑大小，根据反馈函数再计算出升降距离，然后通过升降机构的自动控制，实现了激光光路的聚焦平面的自动调整，保证了激光通过光路系统后焦平面始终在工件表面，达到了能量集中的目的。
本实用新型所采用的技术方案是：一种用于3D打印的自动式可调聚焦平面的光路装置，包括密封罩、升降机构和二维振镜，密封罩上平面设置有升降机构；升降机构包括底座、垫高板、减速器、电机、导轨和滑块，底座安装在密封罩的上表面，底座工作面的顶部和底部位置分别安装有垫高板，垫高板上设置有减速器安装板，减速器安装板表面设置有减速器，减速器输出轴上连接有旋转齿轮，减速器的输入轴与电机相连，底座工作面的中部位置设置有两根相互平行的导轨，导轨上滑动设置有滑块，滑块表面连接有振镜固定板，振镜固定板另外一面安装有固定式齿条，固定式齿条竖直安装在振镜固定板上且与旋转齿轮相啮合；振镜固定板安装固定式齿条一侧的另一半位置安装有二维振镜，二维振镜的端部连接有振镜前置安装夹，二维振镜与振镜前置安装夹的连接部设置有一振镜前置安装上固定横条，二维振镜底部安装有激光出射场镜，振镜固定板上与安装二维振镜位置相对应的另外一侧面设置有扩束镜安装座；密封罩内部设置有一工作平面，工作平面上嵌入安装有激光功率计。
所述减速器为蜗轮蜗杆减速器，减速器固定安装在减速器安装板表面，减速器输出轴与旋转齿轮通过键条相连接，可以利用蜗轮蜗杆减速器的自锁功能和二维振镜自身重力作用保证二维振镜不会在某一位置自动下滑或上升，提高工作的稳定性。
所述电机为伺服电机，电机输出轴与减速器输入端相连接，电机固定连接在减速器上。
所述导轨为直线导轨，滑块为直线滑块，滑块可沿导轨进行直线滑动，可实现二维振镜上下运动的精确性。
这种用于3D打印的自动式可调聚焦平面的光路装置的使用过程为：激光沿着扩束镜安装座入射后，在二维振镜的控制下，光束从激光出射场镜进行聚焦，照射到工作平面上的激光功率机上，通过激光功率计进行功率的采样，采样后的数据和理论值进行比对，若比对的数值低于理论数值，则判定出射激光不在聚焦平面上，此时，可以驱动电机启动，电机带动减速器工作，减速器输出轴端的旋转齿轮驱动安装在振镜固定板上的固定式齿条进行上下移动，从而达到整套光路高度的目的，激光出射场镜高度的变化会实现聚焦平面的变化，不断微量调整聚焦平面上升或下降并通过计算机的计算模型从而最终找到最理想的聚焦平面。
所述底座工作面的顶部和底部位置分别安装有垫高板，垫高板上设置有减速器安装板，这样设置的目的是：利用垫高板将减速器安装板与底座工作侧面之间留出适当的空隙，可以使振镜固定板、旋转齿轮和固定式齿条在该空间内实现动力的转换。
所述减速器安装板表面设置有减速器，减速器输出轴上连接有旋转齿轮，减速器的输入轴与电机相连，底座工作面的中部位置设置有两根相互平行的导轨，导轨上滑动设置有滑块，滑块表面连接有振镜固定板，振镜固定板另外一面安装有固定式齿条，固定式齿条竖直安装在振镜固定板上且与旋转齿轮相啮合，这样设置的目的是：可以在电机和减速器的驱动作用下，利用旋转齿轮和固定式齿条实现动力的传递，导轨和滑块可以实现振镜固定板沿着导轨进行上下直线移动，保证调整的精确性。
所述密封罩内部设置有一工作平面，工作平面上嵌入安装有激光功率计，这样设置的目的是：可以将从激光出射场镜射出的光束进行聚焦后，利用激光功率计进行光束功率的采样，得到的数据和理论值进行比对，则判定出出射激光是否在聚焦平面上。
本实用新型的有益效果为：本实用新型结构简单、操作方便，将整套光路系统放置在一套自动式升降机构上，根据激光聚焦平面的实时检测，计算出光斑大小，根据反馈函数再计算出升降距离，然后通过升降机构的自动控制，实现了激光光路的聚焦平面的自动调整，保证了激光通过光路系统后焦平面始终在工件表面，达到了能量集中的目的。
附图说明
图1为本实用新型的立体结构示意图；
图2为本实用新型的升降机构立体剖切视图；
图3为本实用新型的局部立体示意图；
图4为本实用新型的整体结构示意图。
图中标记：1、密封罩；2、二维振镜；3、底座；4、垫高板；5、减速器安装板；6、减速器；7、电机；8、旋转齿轮；9、导轨；10、滑块；11、固定式齿条；12、振镜固定板；13、振镜前置安装夹；14、振镜前置安装上固定横条；15、激光出射场镜；16、扩束镜安装座；17、激光功率计。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的详细说明。
如图所示，一种用于3D打印的自动式可调聚焦平面的光路装置，包括密封罩1、升降机构和二维振镜2，密封罩1上平面设置有升降机构；升降机构包括底座3、垫高板4、减速器6、电机7、导轨9和滑块10，底座3安装在密封罩1的上表面，底座3工作面的顶部和底部位置分别安装有垫高板4，垫高板4上设置有减速器安装板5，减速器安装板5表面设置有减速器6，减速器6输出轴上连接有旋转齿轮8，减速器6的输入轴与电机7相连，底座3工作面的中部位置设置有两根相互平行的导轨9，导轨9上滑动设置有滑块10，滑块10表面连接有振镜固定板12，振镜固定板12另外一面安装有固定式齿条11，固定式齿条11竖直安装在振镜固定板12上且与旋转齿轮8相啮合；振镜固定板12安装固定式齿条11一侧的另一半位置安装有二维振镜2，二维振镜2的端部连接有振镜前置安装夹13，二维振镜2与振镜前置安装夹13的连接部设置有一振镜前置安装上固定横条14，二维振镜2底部安装有激光出射场镜15，振镜固定板12上与安装二维振镜2位置相对应的另外一侧面设置有扩束镜安装座16；密封罩1内部设置有一工作平面，工作平面上嵌入安装有激光功率计17。
所述减速器6为蜗轮蜗杆减速器，减速器6固定安装在减速器安装板5表面，减速器6输出轴与旋转齿轮8通过键条相连接。
所述电机7为伺服电机，电机7输出轴与减速器6输入端相连接，电机7固定连接在减速器6上。
所述导轨9为直线导轨，滑块10为直线滑块，滑块10可沿导轨9进行直线滑动。
这种用于3D打印的自动式可调聚焦平面的光路装置的使用过程为：激光沿着扩束镜安装座16入射后，在二维振镜2的控制下，光束从激光出射场镜15进行聚焦，照射到工作平面上的激光功率机上，通过激光功率计17进行功率的采样，采样后的数据和理论值进行比对，若比对的数值低于理论数值，则判定出射激光不在聚焦平面上，此时，可以驱动电机7启动，电机7带动减速器6工作，减速器6输出轴端的旋转齿轮8驱动安装在振镜固定板12上的固定式齿条11进行上下移动，从而达到整套光路高度的目的，激光出射场镜15高度的变化会实现聚焦平面的变化，不断微量调整聚焦平面上升或下降并通过计算机的计算模型从而最终找到最理想的聚焦平面。
Claims (4)
1.一种用于3D打印的自动式可调聚焦平面的光路装置，其特征在于：包括密封罩、升降机构和二维振镜，密封罩上平面设置有升降机构；升降机构包括底座、垫高板、减速器、电机、导轨和滑块，底座安装在密封罩的上表面，底座工作面的顶部和底部位置分别安装有垫高板，垫高板上设置有减速器安装板，减速器安装板表面设置有减速器，减速器输出轴上连接有旋转齿轮，减速器的输入轴与电机相连，底座工作面的中部位置设置有两根相互平行的导轨，导轨上滑动设置有滑块，滑块表面连接有振镜固定板，振镜固定板另外一面安装有固定式齿条，固定式齿条竖直安装在振镜固定板上且与旋转齿轮相啮合；振镜固定板安装固定式齿条一侧的另一半位置安装有二维振镜，二维振镜的端部连接有振镜前置安装夹，二维振镜与振镜前置安装夹的连接部设置有一振镜前置安装上固定横条，二维振镜底部安装有激光出射场镜，振镜固定板上与安装二维振镜位置相对应的另外一侧面设置有扩束镜安装座；密封罩内部设置有一工作平面，工作平面上嵌入安装有激光功率计。
2.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的自动式可调聚焦平面的光路装置，其特征在于：减速器为蜗轮蜗杆减速器，减速器固定安装在减速器安装板表面，减速器输出轴与旋转齿轮通过键条相连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的自动式可调聚焦平面的光路装置，其特征在于：电机为伺服电机，电机输出轴与减速器输入端相连接，电机固定连接在减速器上。
4.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的自动式可调聚焦平面的光路装置，其特征在于：导轨为直线导轨，滑块为直线滑块，滑块可沿导轨进行直线滑动。
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| CN113732440A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-12-03 | 南昌工程学院 | 一种用于三维焊缝跟踪的光学系统及方法 |
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