CN211105662U - 槽体组件及三维打印机 - Google Patents

Abstract

一种槽体组件及三维打印机，槽体组件包括：槽体，所述槽体内具有填充液；浮体，所述浮体漂浮于所述填充液液面上；激光位移传感器，所述激光位移传感器位于所述浮体上方，与所述浮体间具有间距，所述激光位移传感器包括激光发射单元、反射光接收单元及处理单元，所述激光发射单元适于向所述浮体发出入射光；所述反射光接收单元适于接收所述入射光在浮体顶部表面的反射光；所述处理单元适于根据所述反射光的变化，计算所述浮体在垂直于所述填充液液面上的位移量。本实用新型有助于提高所述槽体液位调整的精确度。

Description

槽体组件及三维打印机

技术领域

本实用新型涉及三维打印技术领域，尤其涉及一种槽体组件及三维打印机。

背景技术

三维打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造实体造型的技术。

以SLA(Stereolithography，激光固化成型)打印机为例，它以激光照射树脂槽内的液态光敏树脂，并分层固化制作三维模型。成型过程开始时，可升降的做件平台处于树脂液面下一个截面层厚的高度。在计算机的控制下，聚焦后的激光束按照截面轮廓的要求，沿树脂液面进行扫描，使被扫描区域的树脂固化，从而得到该截面轮廓的树脂薄片。然后，做件平台下降一层薄片的高度，已固化的树脂薄片就被一层新的液态树脂所覆盖，以便进行第二层激光扫描固化，新固化的一层牢固的粘结在前一层上，如此重复不已，直到整个产品成型完毕。

但是，现有树脂槽液位调整的精度仍有待改进。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是提供一种槽体组件及三维打印机，有助于提高所述槽体的液位调整的精确度。

为解决上述问题，本实用新型提供一种槽体组件，包括：槽体，所述槽体内具有填充液；浮体，所述浮体漂浮于所述填充液液面上；激光位移传感器，所述激光位移传感器位于所述浮体上方，与所述浮体间具有间距，所述激光位移传感器包括激光发射单元、反射光接收单元及处理单元，所述激光发射单元适于向所述浮体发出入射光；所述反射光接收单元适于接收所述入射光在浮体顶部表面的反射光；所述处理单元适于根据所述反射光的变化，计算所述浮体在垂直于所述填充液液面上的位移量。

可选的，所述激光位移传感器为三角法激光位移传感器或回波分析法激光位移传感器。

可选的，所述激光位移传感器与所述浮体沿垂直于所述填充液液面相对设置。

可选的，当所述激光位移传感器为三角法激光位移传感器时，所述激光位移传感器与所述浮体的间距为20mm～400mm。

可选的，还包括：限位池，所述限位池固设于所述槽体内，所述浮体位于所述限位池内。

可选的，所述限位池包括若干池壁，所述池壁与所述槽体侧壁围成空腔，所述浮体位于所述空腔内。

可选的，所述槽体包括：主槽、副槽及连通管，所述连通管位于所述主槽与副槽之间，所述连通管连通所述主槽底部及所述副槽底部，所述浮体位于所述副槽内。

可选的，所述浮体顶部表面平行于所述填充液液面。

可选的，所述浮体为实心结构，或者，所述浮体具有内腔。

相应的，本实用新型还提供一种三维打印机，包括如上所述的槽体组件。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点：

所述槽体组件包括：槽体、浮体及激光位移传感器。所述槽体内具有填充液，所述浮体在浮力作用下漂浮于所述填充液液面上。所述激光位移传感器位于所述浮体上方，与所述浮体间具有间距。所述激光位移传感器包括激光发射单元、反射光接收单元及处理单元。所述激光发射单元发出的入射光射向所述浮体，经所述浮体顶部表面反射，反射光被所述反射光接收单元所接收。所述处理单元能够根据接收到的反射光的变化计算所述浮体在垂直于填充液液面方向上的位移量，进而能够获得所述填充液液面的位移量。本实用新型能够避免来自槽体底部的反光干扰，由此，利用所述激光位移传感器与所述浮体相配合，能够提升槽体液位调整的精度。此外，相较于定性分析所述填充液液位处于高液位或低液位，利用所述激光位移传感器能够通过计算填充液液位的位移量，以获得填充液液位的具体数值，精确度更高。

附图说明

图1是一种槽体组件的结构示意图；

图2是本实用新型槽体组件一实施例的结构示意图；

图3是图1所示的槽体组件的激光位移传感器的原理图；

图4是本实用新型槽体组件另一实施例的结构示意图；

图5是本实用新型槽体组件又一实施例的结构示意图。

具体实施方式

现结合一种槽体组件进行分析，参考图1，所述槽体组件包括：槽体20，所述槽体20内具有液态光敏树脂30；位移传感器40，所述位移传感器40位于所述槽体20上方，与所述槽体20间具有间距。位移传感器40发出的入射光41射向树脂液面，并接收由树脂30液面反射的反射光42，所述位移传感器40测量树脂液面位移量，以将槽体20液位调整至预定位置。

上述槽体20液位调整的精度仍有待改进，分析其原因在于：位移传感器40发出的部分光线51经树脂液面射入树脂30内，并在所述槽体20底部表面反射。来自槽体20底部表面反射光52也会被所述位移传感器40接收到，对所述位移传感器40计算与树脂液面的位移量造成干扰，导致槽体20液位调整的精度差。另外，由于液态光敏树脂30呈透明状，来自树脂液面的反射光42很弱，位移传感器40不容易接收到树脂30液面的反射光42，使得液位检测容易失败。

发明人对上述槽体组件的结构进行了研究，经创造性劳动，发明人注意到，通过在槽体内设浮体，利用位移传感器接收浮体表面的反射光，能够提高槽体液位调整的精度。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

参考图2，一种槽体组件100，包括：槽体200，所述槽体200内具有填充液300；浮体500，所述浮体500漂浮于所述填充液300液面上；激光位移传感器400，所述激光位移传感器400位于所述浮体500上方，与所述浮体500间具有间距。

本实施例中，所述填充液300为液态光敏树脂。

所述激光位移传感器400发出的入射光401射向所述浮体500顶部表面，经所述浮体500顶部表面反射，反射光402被所述激光位移传感器400接收到。所述激光位移传感器400能够根据接收到的反射光402计算所述浮体500在垂直于树脂液面方向上的位移量，进而能够计算树脂液面的位移量。相较于激光位移传感器400直接测量树脂液面的位移量，借助所述浮体500产生的反射光402测量浮体500位移量以获知树脂液面的位移量，能够避免来自槽体200底部的反光干扰，由此，利用所述激光位移传感器400与所述浮体500相配合，能够提升槽体200液位调整的精度。

所述浮体500顶部表面平行于所述填充液300液面，使得所述浮体500顶部表面平行于树脂液面，在树脂槽液位调整过程中，树脂液面的升降值与所述浮体500顶部表面的升降值相一致，便于通过激光位移传感器400检测所述浮体500顶部表面的升降值，以获取树脂液面的升降值，从而对槽体200液位进行精确调整。此外，相较于定性分析所述填充液液位处于高液位或低液位，利用所述激光位移传感器400能够通过计算填充液300液位的位移量，以获得填充液300液位的具体数值，精确度更高。

本实施例中，所述激光位移传感器400发出的光线直接在所述浮体500顶部表面发生反射。

在其他实施例中，所述浮体顶部设有反光膜，所述激光位移传感器射向所述浮体顶部表面的光线经所述反光膜反射，被所述激光位移传感器接收到。光线在所述反光膜表面的反射率高，有助于提高激光位移传感器接收的反射光的强度。

本实施例中，所述浮体500呈长方体状。在其他实施例中，所述浮体呈圆柱状、圆台状或棱柱状。

本实施例中，所述浮体500的材料为发泡聚苯乙烯(EPS，expandablepolystyrene)。在其他实施例中，所述浮体的材料还可以为橡胶或木材。

本实施例中，所述浮体500为实心结构。

在其他实施例中，例如，当所述浮体的材料为橡胶或木材时，所述浮体具有内腔，有助于降低所述浮体的体积密度，其中，所述体积密度为所述浮体的质量与整个所述浮体体积的比值。所述浮体的体积密度降低，有利于保证所述浮体能够漂浮于树脂液面上，以避免所述浮体下沉至所述槽体底部。

图3是图1所示的槽体组件100的激光位移传感器400的原理图。

参考图2及图3，本实施例中，所述激光位移传感器400包括激光发射单元410、反射光接收单元420及处理单元430，所述激光发射单元410适于向所述浮体500发出入射光401；所述反射光接收单元420适于接收所述入射光在浮体500顶部表面的反射光402；所述处理单元430适于根据所述反射光402的变化，计算所述浮体500在垂直于所述填充液300液面上的位移量。

所述激光位移传感器400与所述浮体500沿垂直于所述填充液300液面相对设置。

所述激光位移传感器400为三角法激光位移传感器或回波分析法激光位移传感器。

本实施例中，所述激光位移传感器400为三角法激光位移传感器。

本实施例中，所述激光发射单元410的前端设有第一镜片441，所述第一镜片441适于调制所述激光发射单元410发出的入射光441。

本实施例中，所述反射光接收单元420为线性CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)阵列，所述线性CMOS阵列背向所述处理单元430的一侧设有第二镜片442。所述第二镜片442适于会聚所述反射光402，以在所述线性CMOS阵列上形成光点。当所述浮体500具有位移时，所述光点在所述线性CMOS阵列上的位置发生变化。所述处理单元430根据三角函数，由所述光点位置变化计算所述浮体500的位移量。

本实施例中，所述激光位移传感器400与所述浮体500的间距为20mm～400mm，若所述激光位移传感器400与所述浮体500的间距小于20mm，所述激光位移传感器400发出的入射光401变化量及反射光402变化量过小，影响所述激光位移传感器400计算所述浮体500沿垂直于树脂液面方向位移量的精确度。若所述激光位移传感器400与所述浮体500的间距大于400mm，入射光401及反射光402在空气传播过程中容易受微尘影响发生折射，折射光被所述激光位移传感器400接收到，容易造成所述激光位移传感器400测量位移发生偏差。

所述激光位移传感器400为漫反射激光位移传感器、正反射激光位移传感器或部分正反射激光位移传感器。

本实施例中，所述激光位移传感器400发出入射光401垂直入射所述浮体500顶部表面，反射光402的方向与入射光401方向相一致。

在其他实施例中，即所述激光位移传感器发出光线斜入射所述浮体顶部表面，反射光与入射光之间具有夹角。

图4是本实用新型槽体组件另一实施例的结构示意图。

参考图4，本实施例中，所述槽体组件100还包括：限位池600，所述限位池600固设于所述槽体200内，所述浮体500位于所述限位池600内。

本实施例中，所述限位池600具有相对的顶面及底面，所述限位池600还具有空腔601，所述空腔601贯穿所述顶面及所述底面，所述限位池600固设于所述槽体200内，所述浮体500位于所述空腔601内。

由于所述限位池600固设于所述槽体200内，因此所述限位池600与所述槽体200的相对位置固定。所述空腔601贯穿所述顶面及所述底面，所述浮体500位于所述空腔601内，能够避免所述浮体500受所述填充液300(参考图2)波动影响，或者在所述填充液300内的气泡推动下，在所述填充液300液面上移动至激光位移传感器400的光线接收范围之外。因而，所述限位池600侧壁环绕所述浮体500，能够限制所述浮体500的移动距离，有助于保证所述激光位移传感器400发出的光能够在所述浮体500顶部反射，进而保证达到利用所述激光位移传感器400与所述浮体500相配合以进行液位调整的目的。

本实施例中，所述空腔601的延伸方向垂直于所述填充液300(参考图2)液面。在其他实施例中，所述空腔的延伸方向与所述填充液液面间的夹角还可以小于90°。

本实施例中，所述限位池600包括若干池壁，所述池壁与所述槽体200侧壁围成所述空腔601。

具体的，本实施例中，所述限位池600包括第一池壁610、第二池壁620及第三池壁630，所述第一池壁610及所述第三池壁630位于所述第二池壁620的两侧，所述第一池壁610表面与所述第三池壁630表面相平行，所述第一池壁610表面与所述第二池壁620表面相垂直。所述第一池壁610的侧边固设于所述槽体200侧壁上，所述第三池壁630的侧边也固设于所述槽体200侧壁上。

本实施例中，所述限位池600与所述槽体200侧壁螺接。在其他实施例中，所述限位池还可以与所述槽体侧壁焊接。

图5是本实用新型槽体组件100又一实施例的结构示意图。

参考图5，本实施例中，所述槽体200包括：主槽210、副槽220及连通管700，所述连通管700位于所述主槽210与副槽220之间，所述连通管700连通所述主槽210底部及所述副槽220底部，所述浮体500位于所述副槽220内。

所述主槽210适于制作三维做件产品。

所述副槽220底部与所述主槽210容腔底部通过所述连通管700相连通，根据连通器原理，所述副槽220内的树脂液面与所述主槽210内的树脂液面处于同一平面上。所述浮体500位于所述副槽220内，一方面，所述激光位移传感器400能够根据所述浮体500的升降值检测所述副槽220内的树脂液面的升降，进而检测所述主槽210内的树脂液面升降，以保证主槽210液位调整的精度；另一方面，所述浮体500位于所述副槽220内，能够防止在液态树脂波动及气泡推动作用下，所述浮体500移动至激光位移传感器400的光线照射范围之外；此外，做件平台在所述主槽210容腔内的树脂液面反复升降以制作三维模型，所述浮体500被限制于所述副槽220内，能够避免所述浮体500移动至所述主槽210内，以防止所述浮体500干扰到三维做件产品的制作，从而保证三维做件产品的质量。

本实用新型还提供一种三维打印机，包括如上所述的槽体组件100。

其中，所述槽体200为树脂槽，所述填充液300为液态光敏树脂。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种槽体组件，其特征在于，包括：

槽体，所述槽体内具有填充液；

浮体，所述浮体漂浮于所述填充液液面上；

激光位移传感器，所述激光位移传感器位于所述浮体上方，与所述浮体间具有间距，所述激光位移传感器包括激光发射单元、反射光接收单元及处理单元，所述激光发射单元适于向所述浮体发出入射光；所述反射光接收单元适于接收所述入射光在浮体顶部表面的反射光；所述处理单元适于根据所述反射光的变化，计算所述浮体在垂直于所述填充液液面上的位移量。

2.如权利要求1所述的槽体组件，其特征在于，所述激光位移传感器为三角法激光位移传感器或回波分析法激光位移传感器。

3.如权利要求2所述的槽体组件，其特征在于，所述激光位移传感器与所述浮体沿垂直于所述填充液液面相对设置。

4.如权利要求3所述的槽体组件，其特征在于，当所述激光位移传感器为三角法激光位移传感器时，所述激光位移传感器与所述浮体的间距为20mm～400mm。

5.如权利要求1所述的槽体组件，其特征在于，还包括：限位池，所述限位池固设于所述槽体内，所述浮体位于所述限位池内。

6.如权利要求5所述的槽体组件，其特征在于，所述限位池包括若干池壁，所述池壁与所述槽体侧壁围成空腔，所述浮体位于所述空腔内。

7.如权利要求1所述的槽体组件，其特征在于，所述槽体包括：主槽、副槽及连通管，所述连通管位于所述主槽与副槽之间，所述连通管连通所述主槽底部及所述副槽底部，所述浮体位于所述副槽内。

8.如权利要求1所述的槽体组件，其特征在于，所述浮体顶部表面平行于所述填充液液面。

9.如权利要求1所述的槽体组件，其特征在于，所述浮体为实心结构，或者，所述浮体具有内腔。

10.一种三维打印机，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的槽体组件。

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