CN212666711U - 一种大画幅3d打印的高精度打印系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于克服现有大画幅3D打印精度低的缺陷，提出一种大画幅3D打印的高精度打印系统，所述打印系统包括若干DLP光机、摄像机、样品台，所述样品台两侧边缘设有标尺，DLP光机和摄像机固定在同一支架上沿标尺方向同步移动，摄像机采集曝光范围的四个顶点延长线处的标尺刻度获得刻度信息，根据刻度信息计算DLP光机的移动距离。本实用新型设置多个DLP光机，多个光机拼接可在一定程度上增大打印尺寸，将DLP光机设置为沿一个方向运动，便于控制DLP光机移动的精度，减小打印误差。

Description

一种大画幅3D打印的高精度打印系统

技术领域

本实用新型涉及3D打印领域，特别是涉及一种大画幅3D打印的高精度打印系统。

背景技术

3D打印技术已经在许多领域得到应用，在诸多的3D打印技术中，光固化3D打印技术具有制作原型表面质量好、尺寸精度高等优点，是实现高精度成型的主要方式。该技术利用光固化光敏树脂，通过逐层累加实现实体模型的制作。光固化的方式目前有激光扫描和DLP（Digital Light Processor——数字光处理器）成像两种方式。 DLP成像方式原则上可以实现微米级极高精度的3D打印，其核心显示器件为DMD（Digital MicromirrorDevice——数字微镜），目前的最高分辨点数为2560*1600，打印尺寸与精度要求相关，如果按精度要求较低的0.1mm计算，最大能实现256mm*160mm的打印尺寸，如果加工精度进一步提高，其打印尺寸将进一步减小，难以满足众多产业需求的高精度、大尺寸加工要求。

中国专利CN97283825A中公开了一种基于DLP光固化的大幅面快速3D打印方法以及打印设备；该系统以四台DLP光机为基础，构成较大的曝光面积。该系统在增加了投影产品规模的同时，增加了产品的使用成本，并且灵活性与可协调性较差，光机出现微小的移动时，将会产生误差，导致打印产品的失败。

中国专利CN99822891A中公开了一种高精度大幅面立体投影3D打印系统及其打印方法；该系统采用了计算机控制树脂槽和样品台在水平的XY平面移动的方式进行大画幅的拼接，误差主要来源于自动轴，系统使用激光位移计对移动的位置进行定位和误差分析，通过再次打印的方式对移动中产生的误差量进行补偿。该方法使得树脂槽和样品台在三个方向上进行移动，这将会扩大误差。

目前，如何在保证产品尺寸的基础上提高打印精度，减小打印误差及亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有大画幅3D打印精度低的缺陷，提出一种打印精度高的大画幅3D打印系统。

本实用新型所采用的技术方案为一种大画幅3D打印的高精度打印系统，其要点在于：包括若干DLP光机、摄像机、样品台，所述样品台两侧边缘设有标尺，DLP光机和摄像机固定在同一支架上沿标尺方向同步移动，摄像机采集曝光范围的四个顶点延长线处的标尺刻度获得刻度信息，根据刻度信息计算DLP光机的移动距离。

本实用新型设置多个DLP光机，多个光机拼接可在一定程度上增大打印尺寸，将DLP光机设置为沿一个方向运动，便于控制DLP光机移动的精度，减小打印误差，且DLP光机和摄像机同步移动，摄像机可实时采集曝光范围的大小获得DLP光机的移动距离，提高DLP光机的移动精度，进而提高打印精度。

所述DLP光机布置在样品台上方的X轴方向上，且每台DLP光机曝光范围在X轴方向上无缝拼接，所述标尺沿样品台的Y轴方向布置。

DLP光机在X轴方向上无缝拼接增大了X轴方向的打印尺寸，在Y轴方向上可以移动也增大了Y轴方向的打印尺寸，使得整体的打印尺寸增大。

所述DLP光机是两台，一台DLP光机和两台摄像机为一组，每台DLP光机两侧各设置一台摄像机，且同一组DLP光机和摄像机固定在同一轨道上由一台电机控制沿着样品台Y轴方向移动。

每台DLP光机两侧的摄像机可采集曝光范围两个顶点处的位置，所有四个摄像机即可采集四个顶点的位置，且每组的DLP光机和摄像机同步移动，便于控制DLP光机和摄像机的相对位置，每次移动后不需重新调整摄像机位置即可进行采集。

本实用新型从X轴和Y轴两个方向上对图像进行分割和拼接，从两个方向上增大打印画幅，DLP光机仅在Y轴方向上进行移动，相对于现有技术中X轴和Y轴两个方向都有移动的方案，本实用新型仅Y轴一个方向有移动，便于减小移动过程中产生的误差，从而提高打印的精度。

附图说明

图1为3D打印系统示意图

图2为摄像机采集的初始曝光边缘图像

图3为摄像机采集的另一侧曝光边缘图像

其中：1DLP光机、2摄像机、3样品台、4标尺、5刻度尺、6一侧刻度、7边缘延长线、8曝光图像、9另一侧刻度。

具体实施方式

下面结合视图对本实用新型进行详细的描述，所列举的实施例可以使本专业的技术人员更理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。

如图 1所示，一种大画幅3D打印的高精度打印系统包括两台DLP光机1、四台摄像机2、样品台3、两个标尺4，标尺4沿样品台的Y轴方向固定在样品台3两侧。将DLP光机1和摄像机2分为两组，每组包含一台DLP光机1和两台摄像相机2，且摄像机2布置在DLP光机两侧，具体是同组的DLP光机1和摄像机2沿样品台的Y轴方向排列，且每组DLP光机1和摄像机2固定在同一轨道上，由同一台电机控制其移动。两组DLP光机1与摄像机2分别由两个电机控制，图像产生畸变时，可以分别调整。DLP光机1将由平面二维分割图像投影在样品台3上并进行曝光，两台DLP光机沿样品台X轴方向分布，二者的曝光范围在样品台的X轴方向无缝拼接。当图像通过DLP光机在样品台上曝光时，调整摄像机的位置和角度使其可以采集到曝光图像四个顶点位置的X轴方向延长线上清晰的标尺4的刻度信息，图1中两条虚线即为曝光范围的两侧边。

DLP光机沿Y轴方向移动，将每次曝光的图像进行拼接形成完整的图像，当一次曝光打印完成后DLP光机移动的距离为本次曝光图像在Y轴方向上的宽度。

图2和图3是摄像机2的拍照示意图，在打印开始时，工作台一侧的摄像机会捕捉到打印台的刻度尺5的读数以及部分曝光图像8的边缘延长线，图2是摄像机捕捉到打印台打印图像曝光的一侧边缘延长线7的一侧刻度6，例如计算机读到图2中的曝光一侧刻度6数据为3.00mm，图3是摄像机捕捉到打印台打印图像曝光的另一侧边缘延长线7的另一侧刻度9，例如计算机读到图3中的曝光另一侧刻度9数据为30.00mm。将图3另一侧刻度9和图2一侧刻度6数据相减的绝对值（如得到27.00mm）得到曝光范围宽度，即DLP光机1下次移动的距离，就可以计算出打印图像的最终宽度。

摄像机拍摄到图像后提取刻度尺寸值，再由人工或计算机计算出DLP光机的移动距离，电机采用现有技术中常用的直线电机，其驱动程序是自带的，只需将其自带驱动程序安装在计算机上即可通过输入移动方向和移动距离来控制。

除首次曝光打印外，从打印第二个分割图像时，移动DLP光机1与摄像机2至下一曝光位置，其移动距离为上一次曝光的宽度，摄像机2采集两次曝光位置的交接处（即上一次曝光的另一侧刻度9与本次曝光的一侧刻度6），计算机判断是否存在微小的位移，若存在则控制电机稍作调整，使拼接处的距离在0.5个像素之内，并进行曝光。

本实用新型可以极大的提升3D打印器件的大小，通过摄像机对拼接边缘的实时信息采集与电机的控制，确保打印器件的拼接图像的准确性，提高精确度；同时可以对两台DLP进行分别控制，减小图像畸变的误差。其余未述部分为现有技术。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改进与等同替换，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (3)

1.一种大画幅3D打印的高精度打印系统，其特征在于：包括若干DLP光机、摄像机、样品台，所述样品台两侧边缘设有标尺，DLP光机和摄像机固定在同一支架上沿标尺方向同步移动，摄像机采集曝光范围的四个顶点延长线处的标尺刻度获得刻度信息，根据刻度信息计算DLP光机的移动距离。

2.根据权利要求1所述的一种大画幅3D打印的高精度打印系统，其特征在于：所述DLP光机布置在样品台上方的X轴方向上，且每台DLP光机曝光范围在X轴方向上无缝拼接，所述标尺沿样品台的Y轴方向布置。

3.根据权利要求2所述的一种大画幅3D打印的高精度打印系统，其特征在于：所述DLP光机是两台，一台DLP光机和两台摄像机为一组，每台DLP光机两侧各设置一台摄像机，且同一组DLP光机和摄像机固定在同一轨道上由一台电机控制沿着样品台Y轴方向移动。

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