CN213704559U - 液位测量装置、树脂槽及应用其的3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种液位测量装置、树脂槽及应用其的3D打印设备。所述液位测量装置用于测量容器内的液位，包括限位件、浮动件、以及测距装置。所述限位件用于与所述容器相连通以使所述限位件内的液位与所述容器内的液位相同，所述限位件内侧设置有导向部；所述浮动件被所述限位件限制在一区域，并在所述导向部的作用下随着液位浮动；其中，所述导向部用于防止所述浮动件被黏连；所述测距装置设置于所述浮动件的上方以通过测量所述浮动件的位置获得所述液位。

Description

液位测量装置、树脂槽及应用其的3D打印设备

技术领域

本申请涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种液位测量装置、树脂槽及应用其的3D打印设备。

背景技术

在智能制造中，通常会涉及到液体物料的使用，为了能够及时掌握液体物料的使用情况以避免物料不适量(过少或过多)而造成设备损坏，一般需要设置检测装置对容器内的液体物料的液位进行检测。

但是，液体物料由于其本身性质而具有一定的透明度，例如，3D打印领域所使用的树脂材料，检测装置的检测光线直接照射到类似于树脂的液体物料上时会有一部分光折射进入液体内，如此，一方面会造成测量误差，得出的液位不准确，另一方面液体会由于受光照的影响而变性，如树脂在收到激光照射会凝固。

另外，类似于树脂的液体物料具有一定的黏性，在增设额外的介质对液位进行测量的情况下，也通常会由于介质被黏连在周边的结构部件上而使得测量结果无法使用。

因此，亟需提供一种液位测量装置以解决上述问题。

实用新型内容

鉴于以上所述相关技术中液位测量不准确以及黏性液体的液位测量的问题，本申请的目的主要在于提供一种液位测量装置、树脂槽及应用其的3D打印设备。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请公开第一方面公开一种液位测量装置，用于测量容器内液体的液位，包括限位件、浮动件、以及测距装置。所述限位件用于与所述容器相连通以使所述限位件内的液位与所述容器内的液位相同，所述限位件内侧设置有导向部；所述浮动件被所述限位件限制在一区域，并在所述导向部的作用下随着液位浮动；其中，所述导向部用于防止所述浮动件被黏连；所述测距装置设置于所述浮动件的上方以通过测量所述浮动件的位置获得所述液位。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，所述限位件设置于所述容器内，并且所述限位件的顶部位置不低于所述液位上限，所述限位件的底部位置不高于所述液位下限。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，所述限位件上还设置有安装部，所述安装部使得所述限位件被固定在所述容器内。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，所述限位件设置于所述容器外部。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，所述浮动件外围设置有磁性材料，所述导向部包括沿着限位件内侧竖直方向设置的与所述浮动件磁极相反的磁条。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，所述导向部包括沿着限位件内侧竖直方向设置的导板，所述导板朝向浮动件的侧面的大小与所述液体的黏性相关。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，所述导板的厚度为0.7mm至1.5mm。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，所述浮动件外围设置有磁性材料，所述导板朝向所述浮动件的侧面上设置有与所述浮动件磁极相反的磁性材料。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，所述浮动件的上表面设置有反光材料。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，所述浮动件采用泡沫材料或聚丙烯材料。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，所述浮动件的横截面为圆形。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，所述测距装置位于所述浮动件正上方或位于所述浮动件斜上方。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，所述测距装置包括激光位移传感器、或红外测距传感器。

在本申请第一方面公开的某些实施例中，所述容器内的液体为光固化材料，所述容器用于3D打印设备中。

本申请第二方面公开一种3D打印设备的树脂槽，所述树脂槽用于盛放光固化材料，包括如本申请第一方面公开的任一所述的液位测量装置。

本申请第三方面公开一种3D打印设备，包括树脂槽、构件平台、Z轴驱动机构、以及控制装置。所述树脂槽包括如本申请第一方面公开的任一所述的液位测量装置，所述树脂槽用于盛放光固化材料；所述能量辐射装置设置于所述树脂槽上方，被设置为在接收到打印指令时通过控制程序向所述树脂槽内的打印基准面辐射能量；所述构件平台在打印过程中位于所述树脂槽内，用于附着经能量辐射后得到的固化层，以便经由所述固化层积累形成三维物体；所述Z轴驱动机构与所述构件平台连接，用以调整所述构件平台在Z轴方向上的位置；所述控制装置电性连接所述能量辐射装置、Z轴驱动机构、以及液位测量装置，用于基于所述三维模型中各切片数据控制所述能量辐射装置和Z轴驱动机构，以在所述构件平台上附着并堆叠图案固化层以得到对应的三维物体。

在本申请第三方面公开的某些实施例中，所述3D打印设备还包括与所述控制装置电性连接的给料装置和/或液位报警装置。

综上所述，本申请公开的液位测量装置、树脂槽及应用其的3D打印设备，能够在3D打印设备打印过程中，检测树脂槽内的光固化材料的液位，从而在树脂槽内液位过低时及时提醒工作人员或控制给料装置向树脂槽内增加材料，并且所采用的树脂槽包括的液位测量装置能够有效地防止由于光固化材料的对光波的折射以及光固化材料的黏性而导致的液位测量不准确的问题，使得对树脂槽内液位的测量精准稳定。

附图说明

本申请所涉及的实用新型的具体特征如所附权利要求书所显示。通过参考下文中详细描述的示例性实施方式和附图能够更好地理解本申请所涉及实用新型的特点和优势。对附图简要说明书如下：

图1显示为本申请在一实施例中的液位测量装置的结构示意图。

图2显示为本申请在一实施例中的限位件与所述容器位置关系示意图。

图3a显示为本申请在一实施例中的限位件的结构示意图。

图3b显示为本申请在一实施例中的限位件的结构示意图。

图3c显示为本申请在一示例中的限位件与浮动件的位置关系示意图。

图3d显示为本申请在另一示例中的限位件与浮动件的位置关系示意图。

图4显示为本申请在另一实施例中的限位件与所述容器连接关系示意图。

图5显示为本申请在一实施例中的导向部的结构示意图。

图6显示为本申请在另一实施例中的导向部的结构示意图。

图7显示为本申请在另一实施例中的测距装置的位置示意图。

图8显示为本申请在一实施例中的3D打印设备的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士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及功效。

在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件或参数，但是这些元件或参数不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件或参数与另一个元件或参数进行区分。例如，第一卡扣结构可以被称作第二卡扣结构，并且类似地，第二卡扣结构可以被称作第一卡扣结构，而不脱离各种所描述的实施例的范围。第一卡扣结构和第二卡扣结构均是在描述一个卡扣结构，但是除非上下文以其他方式明确指出，否则它们不是同一个卡扣结构。相似的情况还包括第一层固化层与第二层固化层。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

如背景技术中所述，在智能制造中通常设置液位检测装置对容器中的液体的液位进行测量。为了避免测量不准确以及液位检测装置所发射的光线对液体的影响，在一些实施例中，通过在液体中设置能够浮在液体表面随着液位的变化而浮动的浮动件，藉由对浮动件的位置的测量以达到测量液位的目的。

但是，对于具有黏性的液体来说，浮动件很容易在液面中漂浮的过程中受液体黏性的影响而被黏连在容器侧表面或其它可接触到的结构部件上，浮动件被黏住后，将不再能够随液位的变化而浮动，此时通过对浮动件位置的测量不仅不能反映液位，而且会与液位相差甚远，导致测量结果不可用。

鉴于此，本申请提供一种液位测量装置，以期解决液体测量不准确以及黏性液体的液位测量问题，使得能够精准稳定的测量容器内的液位。

根据所应用的场景的不同，所述容器包括开口容器或封闭容器。例如，所述容器为应用于3D打印设备中的用于盛放光固化材料(如树脂)的槽状结构，通过所述槽状结构的开口以使得3D打印设备的构件平台在槽状结构内移动或移出。再如，工业生产中所使用的存储液体介质的液罐，其在生产应用中通常保持封闭状态。

所述液位是指容器内液面的高低。具体地，在一示例中，所述液位表示为液面相距于基准面的高度，所述基准面可为容器的底面，也可为本领域技术人员根据实际需求所设置的平面(如地面)等。在另一示例中，所述液位也可表示为液面所在的等级，例如，预先设定有高液位、中液位、低液位三个液位等级，液位即表示此时液面处于高液位、中液位、或低液位中的一个等级。本申请对此并不作限，只要能够表示容器内液体的液面的高低水平即可。

在本申请提供的可能的实施例中，请参阅图1，显示为本申请在一实施例中的液位测量装置的结构示意图，如图所示，所述液位测量装置30包括限位件31、浮动件32、以及测距装置33。其中，所述限位件31用于与所述容器(未予以图示)相连通以使得限位件31内的液体20的液位与容器内的液位相同，并且在限位件31内侧设置有导向部(未予以图示)。所述浮动件32用于被限位件31限制在一区域，并在导向部的作用下随着液位浮动，所述导向部用于防止浮动件32被黏连在限位件31上或其它可接触到的结构上。测距装置33设置于浮动件32的上方以通过测量浮动件32的位置获得液位。

需要说明的是，图1所示仅为对液位测量装置30的组成以及位置关系进行说明，并非对各个部件的结构的限制，以下将结合图2至图7对本申请公开的液位测量装置30的各个组成结构以及工作原理进行详细说明。

在实施例中，请继续参阅图1，所述限位件31具有开口310以及至少一个连通口(未予以图示)，所述开口310设置于所述限位件31的顶部以使得测距装置33所发射的光波能够通过所述开口310进入接触到浮动件32，至少一个连通口设置于限位件31的底部以连通于所述容器，从而保证限位件31内的液位与容器内液位相同。

在一实施例中，所述限位件设置于所述容器内，请参阅图2，显示为本申请在一实施例中的限位件与所述容器位置关系示意图，所述容器10内盛放有液体20，所述液体20的液位上限为图2中的位置a，液位下限为图2中的位置b，也即是说，液体20的液位在位置a至位置b之间变化，所述限位件31设置于所述容器10内与容器10相连通(连通方式容后详述)，且限位件31的高度h至少要与位置a和位置b之间的距离相等，在配置于所述容器10内时，限位件31的顶部位置不低于所述液位上限(位置a)，底部位置不高于液位下限(位置b)以保证浮动件32在液位变化范围内均能被限制在一区域浮动。其中，液位上限是指预设的液位所允许达到的最高位置，液位下限是指预设的液位所允许达到的最低位置，实际应用中考虑到浮动件32本身的高度以及其他因素，限位件31的顶部以及底部设置的位置也可在位置a和位置b可容忍的范围内调整，另外，本领域技术人员也可根据实际需求进行位置的调整以及高度设置，本申请并不以此为限。

请参阅图3a，显示为本申请在一实施例中的限位件的结构示意图，如图所示，所述限位件设置为上下贯通的框体结构31a，在将框体结构31a以图2所示的方式设置于容器10内时，框体结构31a的底部开口311a即作为连通口与所述容器10相连通以使得容器10内的液体20进入至框体结构31a内并与容器10内的液面相同。在本实施例中，浮动件的横截面的面积需小于框体结构31a的内框横截面，从而在浮动件被置于框体结构31a内时能够被限制在框体结构31a的内部空间区域内随着液位浮动。

需要说明的是，图3a所示仅为限位件的一种结构图示，实际应用中，限位件也可设置为其它上下贯通的结构，如筒状结构、横截面为多边形的柱状结构、或其它不规则形状结构，只需保证其置于容器10中时能与容器10相连通以确保限位件内的液位与容器10内的液位相同即可，进一步地，也可在类似于图3a所示的限位件的侧壁上设置通孔等，以增加容器10与限位件之间的连通度。另外，在类似于图3a所示的限位件的底部也可设置支撑部(未予以图示)，以在浮动件跟随液面降落至限位件底部时被支撑，以防止浮动件从限位件的底部流出，所述支撑部可例如为覆盖于限位件底部开口上的具有通孔的底板，也可例如为由底部边沿向限位件内侧延伸形成的凸起，本申请对此不作限制，只需能够保证浮动件不会漏出且不妨碍限位件与容器的连通即可。

请参阅图3b，显示为本申请在一实施例中的限位件的结构示意图，如图所示，所述限位件设置为框架结构31b，在将框架结构31b以图2所示的方式设置于容器10内时，框架结构31b的底部开口311b以及各侧面开口312b均作为连通口与所述容器10相连通以使得容器10内的液体20进入至框架结构31b中并与容器10内的液面相同。在本实施例中，所述浮动件的形状需配合于所述框架结构31b以使得浮动件能够被限位件限制在一区域并且与限位件之间具有一定的缝隙以使得浮动件能够随液位浮动，在此，所述区域为浮动件在限位件的限制下水平方面所能移动的最大面积范围。

在一示例中，例如浮动件的横截面为圆形，图3b所示的框架结构31b的底部开口311b为正方形，呈如图3c所示，图3c显示为本申请在一示例中的限位件与浮动件的位置关系示意图，图中圆形表示为浮动件横截面，正方形框表示为框架结构31b横截面，则浮动件的横截面的直径2r需大于底部开口311b的内边的边长g以使得浮动件能够被限位件限制在可移动范围浮动，但要小于底部开口311b的内边的对角长以使得浮动件能够随液位浮动而不至于被限位件卡住。

在另一示例中，例如浮动件的横截面为三角形，图3b所示的框架结构31b的底部开口311b为正方形，呈如图3d所示，图3d显示为本申请在另一示例中的限位件与浮动件的位置关系示意图，图中三角形表示为浮动件横截面，圆形虚线表示为三角形的外接圆，正方形框表示为框架结构31b横截面则浮动件的横截面的外接圆的直径2r需大于底部开口311b的内边的边长g以使得浮动件能够被限位件限制在可移动范围内水平移动，且浮动件的横截面不至于大到被底部开口311b所卡住以使得浮动件能够随液位浮动。

需在此叙明的是，图3b至图3d仅为对限位件结构以及限位件与浮动件位置关系的一种示例，实际应用中，限位件可设置为其他形状类型的框架结构，浮动件也可设置为如五角星、球形、等规则类形状结构或其他不规则形状结构，只需保证限位件能够与容器相连通以使限位件内的液位与容器内相同，且能够限制浮动件在一定区域内随着液位浮动即可。

为了便于将限位件固定在容器内，在一些实施例中，所述限位件上设置有安装部(未予以图示)，本领域技术人员通过所述安装部可便捷的将限位件固定在容器内如图2所示位置上。

在一示例中，所述安装部包括设置在限位件上的螺孔，本领域技术人员可将螺栓穿过螺孔以将限位件定位在容器内。

在另一示例中，所述安装部包括第一卡扣结构，对应的，容器内设置有对应于第一卡扣结构的第二卡扣结构，本领域技术人员通过将第一卡扣结构卡合在第二卡扣结构上以将限位件定位在所述容器内。以上示例仅为举例，本申请对安装部的具体结构并不做限制，实际应用中只要能够提供安装位置以将限位件固定在容器内的结构均可作为限位件上的安装部使用。

在另一实施例中，所述限位件设置于所述容器外部，请参阅图4，显示为本申请在另一实施例中的限位件与所述容器连接关系示意图，所述容器10的底端设置有开口100，容器10内盛放有液体20，所述限位件31设置为底端具有连通口311的开口容器，开口100和连通口311之间通过连通管101连接以使得容器10与限位件31相连通，容器10内的液体20流入限位件31内并且容器10内的液位与限位件31内的液位相同。在本实施例中，所述浮动件32横截面需小于限位件31的容腔的横截面，从而在浮动件32被置于限位件31内时能够被限制在限位件31的内部空间区域内随着液位浮动。在其他示例中，图4中的容器10与限位件31也可为一体成型的连通结构，本申请对此不做限制。

呈如图2至图4所示，在容器所盛放的液体为具有黏性的材料(如树脂)时，容器、浮动件、以及限位件等与液体有接触的结构在液体经过时，表面不可避免的会留有残液，从而，浮动件会被黏连在容器、限位件等上，为了避免浮动件被黏连而不再随液面浮动的情况发生，所述限位件内侧设置有导向部以防止所述浮动件被黏连。

在一实施例中，所述浮动件外围设置有磁性材料，所述导向部包括沿着限位件内侧竖直方向设置的与所述浮动件磁极相反的磁条。其中，所述浮动件的外围是指浮动件朝向限位件侧壁方向的外表面，所述限位件内侧竖直方向是指限位件朝向浮动件的侧面的竖直方向，限位件内侧中与浮动件外围具有接触可能的侧面均需设置所述磁条，各面磁条的个数可根据接触面大小、磁条磁性强度等设置。

请参阅图5，显示为本申请在一实施例中的导向部的结构示意图，图中以限位件采用图3a或图4所示的结构为例，由于与容器连通(未予以图示)，限位件31内的液体20与容器内的具有相同的液位，浮动件32浮于液体20的表面上且其外围设置有磁性材料，限位件31的各内侧壁的竖直方向上均设置有间隔分布三个磁条313，磁条313的磁极与浮动件32外围磁性材料的磁性相反，从而浮动件32在趋于贴近限位件31的任一内侧壁时，会因为受到磁条的对其的同极相斥力而远离，从而保证浮动件32不会被黏连在限位件31上。

需在此叙明的是，图5所示仅为导向部的一种示例性结构，实际中各内侧壁磁条的个数也可根据需求设置为一条、二条、或大于三条的多条，也可在整个内侧壁上覆盖磁性材料，还可根据限位件结构的不同而设置不同分布形式的导向部，只要能够依赖于同极相斥力使得浮动件不能与限位件相接触即可。

在另一实施例中，所述导向部包括沿着限位件内侧竖直方向设置的导板，所述导板朝向浮动件的侧面的大小与所述液体的黏性相关，液体的黏性越强，则导板朝向浮动件的侧面的面积越小。其中，所述限位件内侧竖直方向是指限位件朝向浮动件的侧面的竖直方向。

请参阅图6，显示为本申请在另一实施例中的导向部的结构示意图，图中以限位件采用图3a或图4所示的结构为例，由于与容器连通(未予以图示)，限位件31内的液体20与容器内的具有相同的液位，浮动件32浮于液体20的表面上，限位件31的各内侧壁的竖直方向上分别设置有导板314，且各导板314朝向浮动件32方向的长度能够与浮动件32的形状相适配，以使得各导板314能限制浮动件32的水平方向漂浮范围，达到浮动件32在漂浮中不能接触到限位件31。

进一步地，本实施例中导板314的厚度可以在0.7mm至1.5mm之间设置，以液体20为树脂为例，导板314的厚度可设置为1mm。需在此叙明的是，图6所示仅为导向部的一种示例性结构，实际中导板个数也可根据限位件结构的不同设置为一条、二条、三条、或大于四条的多条，只要使得导板之间能够相互配合或者导板与限位件配合以使得浮动件在漂浮中不与限位件相接触或与限位件接触方式为线接触即可。

为了避免出现浮动件被粘连在导板上，在一些实施例中，在所述浮动件外围设置有磁性材料，所述导板朝向所述浮动件的侧面上设置有与所述浮动件磁极相反的磁性材料，从而在浮动件趋于贴近导板时，会因为受到导板上的磁性材料对其的同极相斥力而远离，从而保证浮动件不会被黏连在导板上。

在其他实施例中，所述导向部也可同时包括沿着限位件内侧竖直方向设置的导板和磁条，以图5和图6所示的导向部为参考，只需将图6中限位件31其中两内侧壁上的导板314替换成如图5中所示的磁条313即可，其它部分结构以及工作原理可参阅图5和图6描述，在此不做图示。

在图1至图6所提供的限位件的结构下，浮动件可采用泡沫材料或聚丙烯材料以使得浮动件可随着容器内液位的变化浮动，且在漂浮过程中不被黏连。进一步地，测距装置设置在浮动件的上方以通过测量所述浮动件的位置获得容器内的液位。

在一实施例中，测距装置设置在浮动件的正上方以垂直方式射向浮动件，以获取浮动件的位置，呈如图1所示。在另一实施例中，测距装置可设置在浮动件的斜上方以与浮动件垂直方向呈一定夹角的方式射向浮动件，以获取浮动件的位置，呈如图7所示，显示为本申请在另一实施例中的测距装置的位置示意图，只需为测距装置33设置合适的倾斜角度β以使得浮动件32位于液位上限位置a上时，以及位于液位下限位置b上时均可被测距装置33所发射的光波探测到。

具体地，所述测距装置内部预先可获取到或存储有液面的参考平面(如容器底面)至激光位移传感器的垂直距离，之后通过发射光波照射于浮动件上以测量得到浮动件至激光位移传感器的垂直距离，从而得到容器内液体的液位。以所要测量的液位为液面距离容器底面的高度为例，如图2所示，测距装置33预先存储有容器10至测距装置33的垂直距离L0，通过发射光波照射于浮动件32上得到浮动件32至测距装置33的垂直距离L1，从而测距装置33可以得到液位为L0-L1。但需要说明的是，在精度允许的范围内，本示例中的测距装置33忽略了浮动件32本身的厚度，实际应用中，在高精度场合下，测距装置还可预先存储有浮动件浮在液面以上部分的高度d，以图2所示为例，则此时，测距装置33测量得到的液位为L0-L1-d。

进一步地，所述测距装置包括激光位移传感器。在一实施例中，所述激光位移传感器可以为采用三角形测距原理的传感器，在一示例中，所述激光位移传感器包括激光器、透镜、以及CCD光电探测器，激光器将一束激光以某一角度聚焦在浮动件表面上，然后通过透镜从另一角度对浮动件表面上的激光光斑进行成像，并用CCD光电探测器测出光斑像的位置，以此计算出主光线的角度，进一步地计算出浮动件至激光器的垂直距离。

在另一实施例中，所述激光位移传感器也可为采用回波分析法原理进行测距的传感器，在一示例中，所述激光位移传感器包括激光发射器、激光接收器、回波处理单元、以及处理单元，所述激光发射器每秒发射数百万个激光脉冲到至浮动件表面并返回至激光接收器，由激光接收器经回波处理单元输出给处理单元，所述处理单元计算激光脉冲遇到浮动件表面并返回至激光接收器所需的时间，以此进一步地计算出浮动件至激光发射器的垂直距离。需要说明的是，激光位移传感器仅是测距装置的一种实施方式，在其他实施方式中，所述测距装置可包括红外测距传感器等其他用于测量距离的装置。

综上所述，本申请公开的液位测量装置，通过在液面上设置浮动件为测距装置提供光波着落点，从而解决了由于液体对光波的折射而导致的液位测量不准确的问题，使得对液位的测量精准稳定。另外，通过在限位件上设置导向部以防止浮动件被黏连，从而对于具有黏性的液体来说，也可以达到精准测量液位的目的。

本申请还公开一种3D打印设备的树脂槽，所述树脂槽用于盛放光固化材料，例如树脂。所述树脂槽包括槽本体和与槽本体相连通的液位测量装置。所述槽本体具有透明底部，所述槽本体也可以是整体透明或仅槽底透明，例如，所述槽本体为玻璃树脂槽，且槽本体壁贴设吸光纸(如黑色薄膜、或黑色纸等)，以便减少在投射期间由于光散射对光固化材料的固化干扰。在槽底部表面可铺设有便于分离的透明柔性膜即离型膜。

所述液位测量装置的结构和原理与本申请前述公开的液位测量装置基本相同，前述公开的各实施例以及对应的描述可应用在本实施例中，具体请参阅针对图1至图7所示实施例及其描述，在此不再赘述。

本申请还公开一种3D打印设备，请参阅图8，显示为本申请在一实施例中的3D打印设备的结构示意图，如图所示，所述3D打印设备包括：树脂槽41、能量辐射装置42、构件平台43、Z轴驱动机构44、以及控制装置45。

所述树脂槽41用于盛放光固化材料，例如树脂。所述树脂槽41包括槽本体411和与槽本体411相连通的液位测量装置412。所述槽本体411具有透明底部，所述槽本体411也可以是整体透明或仅槽底透明，例如，所述槽本体411为玻璃树脂槽，且槽本体411壁贴设吸光纸(如黑色薄膜、或黑色纸等)，以便减少在投射期间由于光散射对光固化材料的固化干扰。在槽底部表面可铺设有便于分离的透明柔性膜即离型膜。

液位测量装置412包括限位件413、浮动件414、以及测距装置415，测距装置415可设置于3D打印设备的机架上(未在图8中示出)，图8中以限位件413设置于槽本体411内示出，限位件413也可设置于槽本体411外部。具体地，所述液位测量装置412的结构和原理与本申请前述公开的液位测量装置基本相同，前述公开的各实施例以及对应的描述可应用在本实施例中，具体请参阅针对图1至图7所示实施例及其描述，在此不再赘述。

所述能量辐射装置42位于所述树脂槽41的下方并向树脂槽41底面照射光能量，用于在接收到打印指令时通过控制程序将所接收的分层图像照射到所述树脂槽41的打印基准面，以固化所述打印基准面上的光固化材料，得到对应的图案固化层。当然，在某些实施方式中，所述能量辐射装置也可位于所述树脂槽的上方并向树脂槽41照射光能量。

所述能量辐射装置42的结构根据所述3D打印设备的类型而确定。

在一实施方式中，所述3D打印设备可以为顶面投影或顶面曝光3D打印设备，例如顶面投影光机进行面曝光的DLP(Digital Light Procession，数字光处理，简称DLP)设备，也可以为由顶面激光器进行激光光斑扫描的SLA(Stereo lithography Apparatus，立体光固化成型)设备。所述3D打印设备的能量辐射装置将3D构件模型中的分层图像照射到所述构件平台上的打印基准面，以使光固化材料(即打印材料)固化成对应的图案固化层。

在利用所述3D打印设备打印物体时，以顶面曝光的打印设备为例，能量辐射装置将构件平台上的光固化材料进行照射以形成第一层固化层，所述第一层固化层附着在构件平台上，构件平台在Z轴驱动机构的带动下下降移动，使得第一层固化层表面填充光固化材料，再次照射以得到附着在第一层固化层上的第二层固化层，以此类推，经过多次填充、照射操作，将各固化层累积在构件平台上以得到3D物件。

在DLP设备中，所述能量辐射装置举例包括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树脂槽顶面。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树脂槽的透明顶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。

对于顶面曝光的SLA设备来说，所述能量辐射装置包括激光发射器、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，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树脂槽顶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。

需要说明的是，虽然本申请的实施方式中以DLP和SLA打印设备为例，但并不以此为限，所述3D打印设备也可以是其他具有液位测量装置的树脂槽的设备，例如辐射源为LCD的打印设备等。

所述构件平台43在打印状态中位于所述树脂槽41内，其在Z轴驱动机构44带动下进行升降移动，在升降移动期间，使构件平台或已形成的固化层表面填充光固化材料，即混合后的至少两种流体材料，从而在能量辐射装置的配合工作下附着经能量辐射后得到新的固化层，以便经由所述固化层累积形成打印构件。

在此，所述Z轴驱动机构44包含驱动单元和连接单元。其中，所述驱动单元举例为驱动电机，其中，所述驱动电机举例为伺服电机，其基于所接收的控制指令选择正向或反向旋转以控制升降、且按照控制指令所指示的转速/转动加速度/扭力等驱动连接单元进行升降移动。其中，所述控制指令包括升降方向和具体操作参数。所述操作参数举例为转速、转动加速度或扭力等参数值。

所述连接单元举例包括一端固定在所述构件平台43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，所述连接单元包括：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件平台43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45分别与所述Z轴驱动机构44、能量辐射装置42、以及液位测量装置412电性连接，用于控制所述Z轴驱动机构44以及所述能量辐射装置42打印3D构件。所述控制装置还用于获取液位测量装置412所得到的树脂槽41内光固化材料的液位。

在一实施例中，所述3D打印设备还包括给料装置，所述控制装置45还与给料装置电连接，所述控制装置45用于在树脂槽41内的液位低于预设液位下限是控制给料装置向树脂槽内添加光固化材料。在另一实施例中，所述3D打印设备也可包括与控制装置45电连接的液位报警装置，所述控制装置45用于在树脂槽41内的液位低于预设液位下限时发出控制指令给液位报警装置以使得液位报警装置发出液位警报。例如，液位报警装置为LED警示灯，所发出的警报为LED警示灯亮起红色以提醒操作人员树脂槽41的液位过低，需要增加光固化材料。再如，液位报警装置为蜂鸣器，所发出的警报为蜂鸣声。在其他实施例中，所述3D打印设备也可包括前述给料装置以及液位报警装置，给料装置和液位报警装置的连接关系以及工作过程如前实施例所述，在此不赘述。

在此，所述控制装置举例为计算机设备、包含CPU或MCU的工控机、或基于嵌入式操作系统的电子设备等。

在可能的实施方式中，所述包括存储单元、处理单元、和接口单元。

其中，所述存储单元包含非易失性存储器、易失性存储器等。其中，所述非易失性存储器举例为固态硬盘或U盘等。所述存储单元通过系统总线与处理单元连接在一起。所述处理单元包含CPU或集成有CPU的芯片、可编程逻辑器件(FPGA)、和多核处理器中的至少一种。

所述接口单元包括多个驱动预留接口，各所述驱动预留接口分别电性连接如能量辐射装置42和Z轴驱动机构44等3D打印设备中独立封装且通过接口传输数据或驱动工作的装置，从而控制所述能量辐射装置42和Z轴驱动机构44等3D打印设备中独立封装且通过接口传输数据或驱动工作的装置。所述控制装置还包括以下至少一种：提示装置、人机交互单元等。所述接口单元根据所连接的装置而确定其接口类型，其包括但不限于：通用串行接口、视频接口、工控接口等。例如，所述驱动预留接口包括：USB接口、HDMI接口和RS232接口，其中，USB接口和RS232接口均有多个，USB接口可连接人机交互单元等，RS232接口连接能量辐射装置42和Z轴驱动机构44等，从而控制所述能量辐射装置42和Z轴驱动机构44等。

综上所述，本申请公开的3D打印设备的树脂槽以及3D打印设备，能够在3D打印设备打印过程中，检测树脂槽内的光固化材料的液位，从而在树脂槽内液位过低时及时提醒工作人员或控制给料装置向树脂槽内增加材料，并且所采用的树脂槽包括的液位测量装置能够有效地防止由于光固化材料的对光波的折射以及光固化材料的黏性而导致的液位测量不准确的问题，使得对树脂槽内液位的测量精准稳定。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (17)

1.一种液位测量装置，其特征在于，用于测量容器内液体的液位，包括：

限位件，用于与所述容器相连通以使所述限位件内的液位与所述容器内的液位相同，所述限位件内侧设置有导向部；

浮动件，被所述限位件限制在一区域，并在所述导向部的作用下随着液位浮动；其中，所述导向部用于防止所述浮动件被黏连；

测距装置，设置于所述浮动件的上方以通过测量所述浮动件的位置获得所述液位。

2.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述限位件设置于所述容器内，并且所述限位件的顶部位置不低于所述液位上限，所述限位件的底部位置不高于所述液位下限。

3.根据权利要求2所述的液位测量装置，其特征在于，所述限位件上还设置有安装部，所述安装部使得所述限位件被固定在所述容器内。

4.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述限位件设置于所述容器外部。

5.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述浮动件外围设置有磁性材料，所述导向部包括沿着限位件内侧竖直方向设置的与所述浮动件磁极相反的磁条。

6.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述导向部包括沿着限位件内侧竖直方向设置的导板，所述导板朝向浮动件的侧面的大小与所述液体的黏性相关。

7.根据权利要求6所述的液位测量装置，其特征在于，所述导板的厚度为0.7mm至1.5mm。

8.根据权利要求6所述的液位测量装置，其特征在于，所述浮动件外围设置有磁性材料，所述导板朝向所述浮动件的侧面上设置有与所述浮动件磁极相反的磁性材料。

9.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述浮动件的上表面设置有反光材料。

10.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述浮动件采用聚丙烯材料。

11.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述浮动件的横截面为圆形。

12.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述测距装置位于所述浮动件正上方或位于所述浮动件斜上方。

13.根据权利要求1所述的液位测量装置，其特征在于，所述测距装置包括激光位移传感器、或红外测距传感器。

14.根据权利要求7所述的液位测量装置，其特征在于，所述容器内的液体为光固化材料，所述容器用于3D打印设备中。

15.一种3D打印设备的树脂槽，其特征在于，所述树脂槽用于盛放光固化材料，包括如权利要求1至14任一所述的液位测量装置。

16.一种3D打印设备，其特征在于，包括：

树脂槽，包括如权利要求1至14任一所述的液位测量装置，所述树脂槽用于盛放光固化材料；

能量辐射装置，设置于所述树脂槽上方，被设置为在接收到打印指令时通过控制程序向所述树脂槽内的打印基准面辐射能量；

构件平台，在打印过程中位于所述树脂槽内，用于附着经能量辐射后得到的固化层，以便经由所述固化层积累形成三维物体；

Z轴驱动机构，与所述构件平台连接，用以调整所述构件平台在Z轴方向上的位置；

控制装置，电性连接所述能量辐射装置、Z轴驱动机构、以及液位测量装置，用于基于三维模型中各切片数据控制所述能量辐射装置和Z轴驱动机构，以在所述构件平台上附着并堆叠图案固化层以得到对应的三维物体。

17.根据权利要求16所述的3D打印设备，其特征在于，还包括：与所述控制装置电性连接的给料装置和/或液位报警装置。

Images