CN215095642U - 光调节机构及所适用的3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种光调节机构及所适用的3D打印设备，该光调节机构位于光源的投射光路上，所述光调节机构包括用以调节光的第一透镜组、以及用以驱动第一透镜组中至少一镜片运动的运动机构。本申请中的光调节机构通过将镜片与运动机构隔离设置，使得运动机构中的油脂挥发时不会污染镜片，从而保证了镜片能够正常聚焦，进而保障做件质量。

Description

光调节机构及所适用的3D打印设备

技术领域

本申请涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种光调节机构及所适用的3D打印设备。

背景技术

光固化3D实体打印技术是快速成型技术的一种，常以液态光敏树脂、光敏聚合物等材料为固化材料，将打印模型划分为多个横截层，然后通过逐层打印的方式构建实体，由于其成型精度高，在模具、定制商品、医疗治具、假体等领域具有广泛应用。

光固化3D打印设备包括顶曝光式3D打印设备和底曝光式3D打印设备两种主要类型，无论是基于顶曝光的3D打印设备还是基于底曝光的3D打印设备，均包括用于盛放光固化材料的容器、用于照射容器内光固化材料的能量辐射装置、用于附着固化成型3D构件的构件平台、带动构件平台升降的Z轴驱动机构以及控制装置。

一般地，能量辐射装置通常包括光源及调整光源所辐射光能量的光学镜片，以借由光学镜片使光源以理想的角度、大小等状态辐射到成型面上，但用以调节光学镜片的机构在使用时需要注入润滑油，而使用过程中润滑油会产生油脂挥发，挥发的油脂沾覆在光学镜片后对成像效果造成影响，进而影响打印质量。

实用新型内容

鉴于以上所述相关技术的缺点，本申请的目的在于提供一种光调节机构及所适用的3D打印设备，用以解决光调节机构中油脂挥发对镜片造成的污染问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面公开一种光调节机构，所述光调节机构位于光源的投射光路上，所述光调节机构包括：第一透镜组，包括至少一镜片，用以调节光；运动机构，连接所述至少一镜片，并与所述至少一镜片通过分隔机构隔离设置，用以驱动所述至少一镜片运动。

在本申请第一方面内的某些实施方式中，所述分隔机构包括一中空腔室，用以容纳所述至少一镜片，所述分隔机构上开设有通道和光路出入口，所述运动机构位于中空腔室之外并通过安装部穿过所述通道从而与所述至少一镜片连接。

在本申请第一方面内的某些实施方式中，所述光路出入口包括光路入口和光路出口，所述光路入口和/或光路出口处设有第一密封机构。

在本申请第一方面内的某些实施方式中，所述分隔机构包括一中空腔室，用以容纳所述运动机构，所述分隔机构上开设有通道，所述至少一镜片位于中空腔室之外并通过安装部穿过所述通道从而与所述运动机构连接。

在本申请第一方面内的某些实施方式中，所述通道处设有第二密封机构。

在本申请第一方面内的某些实施方式中，所述运动机构的数量与镜片的数量一致，且各运动机构分别与各自对应的镜片连接以驱动各镜片运动。

在本申请第一方面内的某些实施方式中，还包括第二透镜组，固定设置于所述投射光路上。

在本申请第一方面内的某些实施方式中，所述运动机构的行程运动方向与光路方向一致。

在本申请第一方面内的某些实施方式中，所述运动机构的行程运动方向与光路方向相垂直。

在本申请第一方面内的某些实施方式中，所述运动机构包括：导轨组件；位移组件，设置在所述导轨组件上，连接所述至少一镜片，用以驱动所述至少一镜片沿所述导轨组件移动。

在本申请第一方面内的某些实施方式中，所述导轨组件和位移组件上均分别设有注油口。

在本申请第一方面内的某些实施方式中，所述运动机构包括：导轨组件；转动组件，设置在所述导轨组件上，连接所述至少一镜片，用以驱动所述至少一镜片翻转或旋转运动。

在本申请第一方面内的某些实施方式中，所述导轨组件和转动组件上均分别设有注油口。

在本申请第一方面内的某些实施方式中，还包括第一驱动装置，位于所述分隔机构外部，连接所述运动机构以提供驱动力。

在本申请第一方面内的某些实施方式中，还包括供油系统，包括注油管道和第二驱动装置，用以通过所述第二驱动装置将注油管道内的油脂输送至运动机构。

在本申请第一方面内的某些实施方式中，所述供油系统还包括控制模块，用以控制所述第二驱动装置基于预设的供油参数向所述运动机构供油。

在本申请第一方面内的某些实施方式中，所述的供油参数包括以下中的一个或多个：供油时段、供油频率、供油量。

本申请的第二方面公开一种3D打印设备，包括：容器，用于盛放打印材料；能量辐射系统，包括光源以及如本申请第一方面中任一所述的光调节机构，用以提供能使所述打印材料固化成型的辐射源；构件平台，用于附着经能量辐射系统照射逐层固化成型的3D构件；Z轴驱动机构，连接所述构件平台，用于受控地沿竖直轴向移动以调整所述构件平台与打印基准面之间的间距；控制装置，与所述能量辐射系统、Z轴驱动机构相连，用以在标定作业或打印作业下控制所述光源辐射能量并控制所述光调节机构中的运动机构带动所述光调节机构中第一透镜组的至少一镜片运动以调节光，以及在打印作业下控制所述Z轴驱动机构沿竖直轴向移动，以在所述构件平台上附着堆积图案固化层以得到相应3D构件。

在本申请第二方面内的某些实施方式中，所述控制装置连接光调节机构的供油系统，用以控制装置所述供油系统中的第二驱动装置向所述光调节机构的运动机构供油。

综上所述，本申请中的光调节机构通过将用以调节光的镜片与用于驱动镜片运动的运动机构隔离设置，使得运动机构中的油脂挥发时不会污染到镜片，从而保证了镜片能够正常聚焦，进而保障做件质量。

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3D打印设备在一实施例中的结构示意图；

图2a～图2c显示为本申请中的光调节机构在一实施例中的结构示意图；

图3显示为本申请中分隔机构的通道在一实施例中的结构示意图；

图4显示为本申请中分隔机构的通道在另一实施例中的结构示意图；

图5显示为本申请中的运动机构和第一透镜组中的镜片设置位置在一实施例中的结构示意图；

图6显示为本申请中的运动机构和第一透镜组中的镜片设置位置在另一实施例中的结构示意图；

图7显示为本申请中的光调节机构在另一实施例中的结构示意图；

图8显示为本申请中的光调节机构在又一实施例中的结构示意图；

图9显示为本申请中的能量辐射系统在一实施例中的结构示意图；

图10显示为本申请中的光调节机构在再一实施例中的结构示意图；

图11显示为本申请中的分隔机构在一实施例中的俯视图；

图12a、图12b显示为本申请中的光调节机构在一实施例中的运动过程状态示意图；

图13、图14显示为本申请中的第二密封机构在另一实施例中的结构示意图；

图15a、图15b显示为本申请中的镜片运动过程在一实施例中的结构示意图；

图16显示为本申请中具有注油系统的的光调节机构在一实施例中的结构示意图。

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，第一透镜组可以被称作第二透镜组，并且类似地，第二透镜组可以被称作第一透镜组，而不脱离各种所描述的实施例的范围。第一透镜组和第二透镜组均是在描述一个透镜组，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透镜组。类似的情况还包括第一密封机构、第二密封机构，以及第一驱动装置、第二驱动装置等。

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。

3D打印是快速成型技术的一种，无论是基于顶面辐射成型的3D打印设备还是基于底面辐射成型的3D打印设备，均以构件平台作为3D打印实体构件的平台，通过逐层打印的方式构造3D物体。打印时首先通过能量辐射装置照射打印基准面上的打印材料形成第一层固化层，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上升或下降一预定距离后，在第一层固化层上继续施加打印材料并逐层固化，经过多次操作，将各固化层累积在构件平台上以得到3D构件。

光固化3D打印设备的能量辐射装置通常包括光源及调整光源所辐射光能量的光学镜片，以借由光学镜片使光源以理想的角度、大小等状态辐射到成型面上。以激光光源为例，激光光源通常经由变光斑模块改变原激光光斑的大小，再通过振镜模块反射至成型面上，以在成型面上得到理想大小的光斑。变光斑模块中包括镜片及驱动镜片运动以调整光斑的运动机构，运动机构在使用时通常需要注入润滑油，否则产生的磨损会导致镜片定位不准，但润滑油具有挥发性，长时间使用后油污会附着在镜片上，导致激光束光路变化，发生散射，降低了激光功率，无法正常聚焦。

有鉴于此，本申请提供一种光调节机构及所适用的3D打印设备。

本申请中的3D打印设备包括容器、构件平台、Z轴驱动机构、能量辐射系统、控制装置。

其中，能量辐射系统的类型可根据打印设备的类型来确定，在此，所述打印设备包括但不限于SLA(Stereo Lithography Apparatus,光固化快速成型)、SLS(SelectiveLaser Sintering, 选择性激光烧结)、SLM(Selective laser melting,选择性激光熔化)等。

在一实施例中，对于SLS设备来说，其能量辐射装置由激光发射器、平场聚焦透镜与振镜系统组成，所述激光发射器、平场聚焦透镜与振镜系统受控地调整输出激光束的能量。例如，所述激光发射器受控地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地提高激光束的功率以及降低激光束的功率；所述平场聚焦透镜用以调整激光束的聚焦位置，所述振镜系统用以受控地将激光束在所述容器内打印基准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SLS设备的构件平台设置于盛放待固化材料的粉末床或烧结成型室之中，用于附着并积累经照射固化的图案固化层。在完成粉末床铺粉后，通过打印设备里的恒温设施将待固化粉末材料加热至恰好低于该粉末烧结点的某一温度，由能量辐射装置的激光跟踪打印构件的三维模型切片，将切片以对应图像复制于粉末床上，使粉末材料在激光照射下升温至熔点之上实现烧结，并以切片对应层高实现固化，在构建完成一层后粉末床随之下降，并在现有的固化层之上开始构建对应的下一切片图形，重复上述过程至打印完成。

在另一种实施例中，所述3D打印设备例如为基于顶曝光或底面曝光的SLA设备，其能量辐射系统包括激光发射器、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地调整输出激光束的能量，例如，所述激光发射器受控地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地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地将激光束在所述容器表面或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。

以上虽然以3D打印设备为SLS、SLA打印设备为例进行说明，但并不以此为限，只要能量辐射系统包括调节机构并通过调节机构来调整光的打印设备均可应用本申请中，并借由此来避免油脂挥发对光学镜片的污染。为便于描述，下文将以所述3D打印设备为顶曝光式 SLA打印设备为例进行说明。

在一个示例性的实施例中，请参阅图1，其显示为本申请3D打印设备在一实施例中的结构示意图，如图所示，所述3D打印设备包括容器11、构件平台12、Z轴驱动机构13、能量辐射系统14、控制装置15。

所述容器11用于盛放打印材料，例如光固化材料，在一些实施场景下，所述容器也被称为树脂槽、料槽等。所述容器的容量视3D打印设备的类型或者幅面大小而定。所述光固化材料包括任何易于光固化的液态材料或粉末材料，其液态材料举例包括：光固化树脂液，或掺杂了添加剂、颜料、染料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。所述容器的材质包括但不限于：玻璃、塑料、树脂等。

所述构件平台12用于附着经照射固化的图案固化层，以便经由所述图案固化层积累形成 3D构件。具体地，所述构件平台举例为构件板。所述构件平台通常以位于容器内的预设打印基准面为起始位置，逐层累积在所述打印基准面上固化的各固化层，以得到相应的3D打印构件。应当理解，欲打印的3D构件可以是任意形状或结构的物体。

所述Z轴驱动机构13与构件平台12连接，用于受控地沿竖直轴向移动调整构件平台12 与打印基准面的间距以便填充待固化的光固化材料。其中，所述打印基准面是指光固化材料被照射的起始面。为了精准地对每层固化层的照射能量进行控制，Z轴驱动机构需带动构件平台移动至使得构件平台与所述打印基准面之间间距最小处为所要固化的固化层的层厚。

所述能量辐射系统14用于照射容器内的光固化材料以得到图案固化层。具体地，所述能量辐射系统根据基于欲打印3D构件的经切削处理的三维模型所生成的打印数据中各分层图像照射容器内的光固化材料以得到3D构件。在一些实施场景下，所述能量辐射系统又常被称为光学系统。对于SLA打印设备来说，其能量辐射系统包括激光发射器，激光发射器发出的激光的成像即光斑，在打印前或者打印过程中，基于打印需求需要对激光发射器的光参数进行调整。其中，所述光参数包括但不限于辐射能量、光斑大小、光束平行度等。例如，在打印前的标定作业中，需要调整激光能量大小、光斑的位置和大小等。又如，在打印作业中，同一固化层的打印过程中可能需要分别使用直径较大的光斑和直径较小的光斑扫描，又或在不同层的打印过程中也需要使用不同大小的光斑等。因此，所述能量辐射系统还包括用以调节光的光调节机构，其中，光调节的原理可参考公开号为CN106827514A中公开的内容，在此全文引用于此，故不再予以赘述。

所述控制装置15与上述的能量辐射系统14、Z轴驱动机构13相连，用于在打印作业下控制能量辐射系统14和Z轴驱动机构13，以在构件平台12上附着堆积图案固化层以得到相应三维物体。其中，所述控制装置15为包含处理器的电子设备，例如，所述控制装置为计算机设备、嵌入式设备、或集成有CPU的集成电路等。

例如，所述控制装置包括：处理单元、存储单元和多个接口单元。各所述接口单元分别连接能量辐射系统和Z轴驱动机构等3D打印设备中独立封装且通过接口传输数据的装置。所述控制装置还包括以下至少一种：提示装置、人机交互装置等。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，所述接口单元包括：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装置等，RS232接口连接检测装置和Z轴驱动机构，HDMI接口连接能量辐射系统(光学系统)。所述存储单元用于存储3D打印设备打印所需要的文件。所述文件包括：CPU运行所需的程序文件和配置文件等。

所述存储单元包含非易失性存储器和系统总线。其中，所述非易失性存储器举例为固态硬盘或U盘等。所述系统总线用于将非易失性存储器与CPU连接在一起，其中，CPU可集成在存储单元中，或与存储单元分开封装并通过系统总线与非易失性存储器连接。

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。所述处理单元还包括内存、寄存器等用于临时存储数据的存储器。

所述处理单元控制各装置依时序执行，例如，所述处理单元在控制Z轴驱动机构将构件平台移动至相距预设打印基准面的一间距位置后，向能量辐射系统传递分层图像。处理单元可控制光调节机构根据具体需要调整光参数，能量辐射系统依据分层图像向成型面辐射能量，以将打印基准面上的光固化材料固化。由此形成一图案固化层后，再控制Z轴驱动机构带动构件平台调整并移动至相距预设打印基准面的一新的间距位置，重复上述曝光过程。其中，在打印作业前，所述处理单元也可在标定作业中驱动能量辐射系统中的光调节机构以调节光斑大小和/或光束的入射角度(光平行度)等；并且，在打印过程中，处理单元可根据具体需要在每一层的打印前通过光调节机构调整光、或者在每一层的打印过程中通过光调节机构以调整光等。

在一个示例性的实施例中，请参阅图2a～图2c，其显示为本申请中的光调节机构在一实施例中的结构示意图。其中，图2b为图2a的A-A剖视图，图2c为图2a的轴测图。所述光调节机构位于光源的投射光路上，所述投射光路即包括从光源到所述光源在成型面上成像的光路路径。

所述光调节机构141包括：第一透镜组3和运动机构2，所述第一透镜组包括至少一镜片，从而通过各镜片调节光。所述运动机构2与第一透镜组3相连接从而可通过运动机构2带动第一透镜组3运动，并且，为尽量避免运动机构在运动过程中所挥发的油脂沾染至第一透镜组，所述第一透镜组与运动机构通过分隔机构隔离设置，以在空间上相互隔离。

所述光源为提供光能量的来源，例如在SLA打印设备中，光源包括激光发射器。在一些情况下，光调节机构中的镜片所接收的光直接为光源发出的光，在另一些情况下，光调节机构中的镜片所接收的光直接为经反射后的光，即光源发出的光经反射装置反射后进入光调节机构中，所述反射装置举例包括反射镜等。

在此，所述光调节机构141通过镜片的数量和/或镜片在光路上位置控制来调整光参数以实现对光的调节，所述光参数包括但不限于光斑大小、光束平行度等。其中，所述光斑大小即按照光束垂直投射到目标固化平面时的光斑直径而确定，所述光束平行度即光束与成型面之间的夹角。应当理解，光束垂直照射到目标固化平面和光束倾斜照射到目标固化平面时光斑的尺寸略有不同，通常当光束垂直照射到目标固化平面时，光斑为圆形，打印精度更高，当光束倾斜照射到目标固化平面时，光斑为椭圆形，打印精度相对较低。所述镜片包括不限于凸透镜、凹透镜等光学镜片，从而通过一种或多种镜片的透光后改变光参数。

当第一透镜组中的镜片数量为一个时，即可通过一个运动机构驱动该镜片运动。当第一透镜组中的镜片数量为多个时，可根据具体需要而配置运动机构的数量。

在一实施例中，请参阅图7，其显示为本申请中的光调节机构在另一实施例中的结构示意图，如图所示，多个镜片31均连接于同一运动机构2，由此通过一个运动机构2同时驱动多个镜片31运动。

在另一实施例中，请参阅图8，其显示为本申请中的光调节机构在又一实施例中的结构示意图，如图所示，在光调节机构中，通过多个运动机构2分别驱动各自对应的镜片31运动，即运动机构的数量与镜片的数量一致，且各运动机构分别与各自对应的镜片连接以驱动各镜片运动，从而可通过多个镜片对光进行多重调节，例如分别调节光的光斑大小以及光束平行度。

为便于描述，本文将以第一透镜组包括一个镜片为例进行说明，但本领域技术人员在理解如何通过运动机构驱动单个镜片运动后，结合本段描述亦可得出多个镜片如何运动的结构和原理，在此不予以赘述。

所述分隔机构即将镜片与运动机构隔开的机构，以避免运动机构挥发的油脂污染镜片，因此所述分隔机构可包括隔板，从而使镜片与运动机构在物理空间上分隔。其中，在一些实施方式中，可以将运动机构设置在分隔机构中、将镜片设置在分隔机构外，以使运动机构挥发的油脂停留在分隔机构中避免扩散；在另一些实施例中，也可以将镜片设计在分隔机构中、将运动机构设置在分隔机构外，以使运动机构所挥发的油脂无法进入分隔机构从而避免镜片污染。

在一个示例性的实施例中，所述分隔机构包括一中空腔室，以将运动机构或者镜片中的一者设置在中空腔室内且另一者设置在中空腔室外，从而避免油脂挥发对镜片的污染。同时，为了使运动机构能够驱动镜片运动，所述镜片通过安装部与运动机构连接，且所述分隔机构上开设有用以使安装部穿过的通道。

其中，所述通道包括但不限于开设在所述分隔机构上的开口或导槽等。例如，请参阅图3，其显示为本申请中分隔机构的通道在一实施例中的结构示意图，如图所示，在分隔机构4 上设有一开口作为通道41以使安装部通过，由于开口设置较大，因此不影响运动机构带动镜片的运动范围；又如，请参阅图4，其显示为本申请中分隔机构的通道在另一实施例中的结构示意图，如图所示，在分隔机构4上设有二导槽作为通道41，所述安装部上也具有适配该导槽形状的结构，安装部穿过导槽与运动机构连接，运动机构在驱动镜片运动时在该导槽内滑动。

在一实施例中，请参阅图5，其显示为本申请中的运动机构和第一透镜组中的镜片设置位置在一实施例中的结构示意图。如图所示，所述运动机构2设置在分隔机构4外，第一透镜组中的镜片(未予以图示)位于分隔机构4内，镜片通过安装座32与运动机构2连接，运动机构2可带动镜片沿图中实线箭头方向运动。其中，为使光能够穿过分隔腔室，所述分隔腔室上还开设有光路出入口。其中，所述光路出入口举例包括但不限于开设在分隔机构上的开孔，所述光路出入口包括光路入口和光路出口，光从图5所示的虚线方向通过光路入口进入分隔机构4，经位于分隔机构内的镜片调光后，从光路出口离开所述分隔机构4。

需要说明的是，在一些实施例中，由于光路出入口的存在，使得仍存在极少量的油脂可通过光路出入口进入分隔机构而对镜片造成污染，但可以理解的是，即使有少量的油脂进入，分隔机构的设置仍可大大减少镜片上附着的油脂，从而保证打印质量。

在一个示例性的实施例中，为避免从光路出入口进入的油脂污染镜片，在光路出入口处可设有第一密封机构。例如，所述第一密封机构可位于分隔机构与光路上的上级机构之间、以及分隔机构与光路上的下级机构之间，以将光路出入口密封在内；或者所述第一密封机构可仅位于分隔机构与光路上的上级机构之间并将光路入口密封在内，又或所述第一密封机构仅位于分隔机构与光路上的下级机构之间并将光路出口密封在内。所述上级机构包括不限于光路反射装置、光源等。例如，当光调节机构所接收的光直接为光源所辐射的光时，则光源为上级机构，在光源与所述分隔机构之间设有第一密封机构以将光路入口密封在内；当光调节机构所接收的光直接为经光路反射装置反射后的光时，则光路反射装置与所述分隔机构之间设有第一密封机构以将光路入口密封在内。所述下级机构包括不限于振镜、反射镜等。例如，当从光调节机构输出的光直接进入振镜装置，所述振镜装置与分隔机构之间设有第一密封机构以将光路出口密封在内；又如，当从光调节机构输出的光需要进入反射镜进一步反射时，所述反射镜与分隔机构之间设有第一密封机构以将光路出口密封在内。

请参阅图9，其显示为本申请中的能量辐射系统在一实施例中的结构示意图。如图所示，能量辐射系统包括激光发射器142、反射镜143、光调节机构、以及振镜(未予以图示)，其中，激光发射器142发出的激光通过反射镜143的反射后，由光路入口44进入光调节机构的分隔机构4中。在光路入口处设有第一密封机构42，从而通过第一密封机构将反射镜处的出口与分隔机构的光路入口处密封，在不影响光路通过的同时避免油脂对镜片的污染。光在经分隔机构4调节后，再由光路出口输出至振镜，在此由于角度关系未示出振镜及光路出口的位置，但本领域技术人员通过描述和附图的结合应当能够理解本实施例中的结构和原理，在此不予以赘述。

当然，在一些实施例中，当分隔机构与光路上的上级机构和下级机构之间为直接衔接装配时，也可不设置第一密封机构，直接将分隔机构的光路出入口与上下级机构的光路出入口对准无缝衔接即可。

在另一实施例中，请参阅图6，其显示为本申请中的运动机构和第一透镜组中的镜片设置位置在另一实施例中的结构示意图。如图所示，所述运动机构2设置在分隔机构4内，第一透镜组中的镜片31位于分隔机构4外。镜片31通过安装座32与运动机构2连接，光从虚线箭头方向入射后，通过运动机构2可带动镜片31沿图中实线箭头方向运动以调整光。

需要说明的是，在一些实施例中，第一透镜组可与运动机构通过分隔机构实现密封隔离；在另一些实施例中，考虑到运动机构的散热等问题，仍存在一些例如散热孔的缝隙，使油脂可能从缝隙中挥发出来，但可以理解的是，即使有少量的油脂挥发出来，分隔机构的设置仍可大大减少镜片上附着的油脂，从而保证打印质量。

在一实施例中，为避免从缝隙中挥发出的少量油脂污染镜片，可将第一透镜组的镜片也通过另一分隔机构隔开，例如将运动机构设置在第一分隔机构中，将第一透镜组的镜片设置在第二分隔机构中，并第二分隔机构上开设光路出入口，在光路出入口处可设有第一密封机构，所述第一密封机构的结构与前文中的第一密封机构结构相似，故在此不再赘述。或者，也可以将分隔机构配置为具有两个腔室，且两个腔室之间通过隔板分隔并在隔板上开设通道以便于镜片与运动机构的连接，并在镜片所在腔室的壁面上开设光路出入口，在光路出入口处可设有第一密封机构，所述第一密封机构的结构与前文中的第一密封机构结构相似，故在此不再赘述。

在一个示例性的实施例中，由于运动机构与镜片的连接需要通过分隔机构的通道，而通道中还要为运动机构的运动空间提供条件，因此为避免通道开设的长度或宽度较大使运动机构在运动过程中油脂从通道中通过而污染镜片，在所述通道处还设有第二密封机构。所述第二密封机构可以包括密封条、密封刷等机构。其中，所述密封条即长条型的密封结构，可采用橡胶、硅胶、金属的、塑料等多种材质；所述密封刷即包括若干毛刷阵列排列而成，可通过刷毛减少摩擦力的同时起到密封作用。

如图10所示，其显示为本申请中的光调节机构在再一实施例中的结构示意图，如图所示，在分隔机构的通道处设置有第二密封机构43，用以对运动机构、第一透镜组3、以及分隔机构4安装后，在通道处形成的缝隙进行密封处理，从而避免使用过程中从缝隙处透过挥发的油脂。

在另一个示例性的实施例中，也可将镜片的安装座与分隔机构上的通道配置为相适应的尺寸，从而使得当运动机构驱动镜片运动时，安装座的底面始终能覆盖住通道。

请参阅图11，其显示为本申请中的分隔机构的局部结构在一实施例中的俯视图，如图所示，所述分隔机构4上开设有一近似矩形的开口作为通道41。请参阅图12a、图12b，其显示为本申请中的光调节机构在一实施例中的运动过程状态示意图，如图所示，镜片通过安装座 32连接于运动机构2，运动机构2位于分隔机构4内从而与镜片相隔离。其中，安装座的面积大于通道的面积，因此如图12a所示，当运动机构将镜片驱动到如图的靠左侧位置时，安装座仍能覆盖住通道，同理如图12b所示，当运动机构将镜片往右侧驱动时，安装座也仍能覆盖住通道，从而避免安装座与通道之间产生缝隙。

在再一个示例性的实施例中，请参阅图13、图14，其显示为本申请中的第二密封机构在另一实施例中的结构示意图，如图13所示，运动机构2设置在分隔机构4内，分隔机构4的通道41为一长型导槽，安装座32穿过通道41并与运动机构2连接，运动机构2可驱动安装座32沿通道运动，从而带动镜片(未予以图示)运动，在安装座32两侧开设有两个连接部321。如图14所示，在此，所述第二密封机构43为密封片，所述密封片43穿过安装座32两侧的连接部321，并且一端固定在分隔机构4上，从而可使安装座32可沿密封片滑动但密封片始终覆盖住通道41，起到密封作用。

在一个示例性的实施例中，所述光调节机构还包括第二透镜组，所述第二透镜组亦设置在光源的投射光路上，用以与第一透镜组共同配合调整光。例如，通过第一透镜组调整光斑大小，并通过第二透镜组调整光线平行度。或者，诚如图10所示，第一透镜组为可移动式(通过运动机构驱动)的凹透镜，第二透镜组5为固定式的凸透镜。所述第二透镜组可以位于第一透镜组的光路前端，也可以位于第一透镜组的光路后端，在此不予以限制，只要能够配合共同调整光即可。

在一个示例性的实施例中，所述光调节机构中的镜片可以通过改变在光路上的位置来调整光，也可以通过在光路上的切入切出来调整光。其中，所述改变在光路上的位置包括但不限于镜片沿光路方向的位移；所述在光路上的切入切出包括但不限于通过平移、翻转、旋转的方式将镜片从光路外位移到光路内，或者从光路内位移到光路外。

在一实施例中，所述光调节机构通过镜片沿光路方向的位移来调整光，则运动机构的行程运动方向与光路方向一致，所述运动机构可以包括导轨组件和位移组件，导轨组件的设置方向即与光路方向一致。所述位移组件设置在导轨组件上，所述镜片通过安装座设置在位移组件上，从而通过位移组件驱动镜片沿导轨即光路方向上运动。

在另一实施例中，所述光调节机构采用平移的方式使镜片在光路外与光路内切入或切出，则所述运动机构的行程运动方向与光路方向相垂直，所述运动机构可以包括导轨组件和位移组件，导轨组件的设置方向即与光路方向垂直。所述位移组件设置在导轨组件上，所述镜片通过安装座设置在位移组件上，从而通过位移组件驱动镜片沿导轨即与光路垂直的方向上运动。

在再一实施例中，所述光调节机构采用旋转的方式将镜片在光路外与光路内切换，在此，旋转的轴心点可以采用偏心设计，从而在不使用该镜片调整光时(切出光路)，镜片不会对光路造成阻挡。请参阅图15a、图15b，其显示为本申请中的镜片运动过程在一实施例中的结构示意图。如图所示，虚线为光路，图15a显示为镜片31在光路内(切入光路)的状态，当将镜片31通过从光路中切出后，由于采用了偏心旋转设计，例如将图15a中的A点作为旋转轴心点，则请参阅图15b，旋转后的镜片从光路切出，不会对光路造成阻挡。

在再一实施例中，所述光调节机构采用翻转的方式将镜片在光路外与光路内切换，其中，所述翻转指的是以光路为轴心的转动。在此，所述运动机构可包括导轨组件和翻转组件，所述翻转组件设置在导轨组件上，镜片通过安装座设置在翻转组件上，从而通过翻转组件驱动镜片翻转。

在一个示例性的实施例中，所述运动机构可基于镜片的运动方式来确定结构，例如如图 10所示，所述运动机构可以包括导轨组件21和位移组件22，所述位移组件22设置在导轨组件21上，所述镜片通过安装座32设置在位移组件22上，从而通过位移组件22驱动镜片31 沿导轨组件21运动。或者，所述运动机构可包括导轨组件和转动组件，在此，所述转动包括但不限于翻转或旋转，所述转动组件设置在导轨组件上，镜片通过安装座设置在转动组件上，从而通过转动组件驱动镜片翻转或旋转等。

在可能的实施方式中，所述光调节机构还包括第一驱动装置，从而通过第一驱动装置带动运动机构运动。所述第一驱动装置包括但不限于电机，例如直线电机、步进电机等。在一实施例中，可如图10所示将第一驱动装置23设置在分隔机构内；在另一实施方式中，为利于散热，可将第一驱动装置设置在分隔机构外部，并通过第一驱动装置的输出轴与运动机构连接以提供驱动力。

需要说明的是，虽然在此以运动机构包括导轨组件和位移组件、或者包括导轨组件和转动组件为例进行说明，但并不以此为限，在实际的应用中，所述运动机构也可以为其他结构，只要能驱动镜片在既定方向上运动即可，例如，所述运动机构也可以通过直线电机直接驱动镜片运动；又如，所述运动机构可以通过电机输出轴的旋转配合偏心轮结构而带动镜片运动等，在此不予以赘述。

在一实施例中，所述运动机构上设有注油口以便于添加润滑油，所述注油口可设置在摩擦较多的位置处。例如，当所述运动机构包括导轨组件和位移组件时，为了减少摩擦力及便于添加润滑油，在所述导轨组件和位移组件上分别设有注油口。又如，当所述运动机构包括导轨组件和转动组件时，为了减少摩擦力及便于添加润滑油，在所述导轨组件和转动组件上分别设有注油口。

在一个示例性的实施例中，为便于为运动机构添加润滑油，所述光调节机构还包括供油系统。所述供油系统包括注油管道和第二驱动装置，从而通过所述第二驱动装置将注油管道内的油脂输送至运动机构。其中，所述第二驱动装置举例包括但不限于电机、输送泵等，例如，电机运转挤压注油管道内的油脂从而将润滑油挤出，实现注油。又如，输送泵通过气压将润滑油输送至各注油口。

在可能的实施方式中，所述供油系统还包括控制模块，所述控制模块可控制所述第二驱动装置基于预设的供油参数向所述运动机构供油。其中，所述供油参数可包括供油时段、供油频率、供油量中的一个或多个。例如，所述控制模块可预设在何时向运动机构注油，包括不限于某个固定时间段；又如，所述控制模块可预设供油的时间间隔，例如每间隔一时长向运动机构输送油脂；再如，所述控制模块还可预设向运动机构供油的油量，在此，注油管道中可设置流量传感器以监测油量，并反馈给控制模块。当控制模块向第二驱动装置发送信号时，第二驱动装置接收信号并运转，以向各注油口供油。所述供油机构的放置位置在此不作限定，只要能正常工作且不影响其他装置和机构的使用并保证安全性即可，例如可设置在第一透镜组的上部或分隔机构的周围等。

在此，3D打印设备中的控制装置也可与供油系统连接。例如，当供油系统中未包括控制模块时，3D打印设备中的控制装置可与供油系统的第二驱动装置信号连接或电连接等，当3D 打印设备工作时，控制装置可向第二驱动装置发送信号以驱动其基于预设的供油参数向所述运动机构供油。或者，当供油系统中包括控制模块时，所述3D打印设备中的控制装置可连接供油系统的控制模块，以向其提供工作信号，从而可实现在3D打印设备的工作状态下，使控制模块控制第二驱动装置基于预设的供油参数向所述运动机构供油。

在一个示例性的实施例中，请参阅图16，其显示为本申请中具有供油系统的光调节机构在一实施例中的结构示意图。如图所示，所述光调节机构包括供油系统6、第一透镜组、以及运动机构。其中，第一透镜组的镜片位于分隔机构4内，运动机构位于一安装腔室24内。由于第一透镜组位于运动机构的上部，因此在分隔机构4的底板上开设有通道(未予以图示)，镜片通过安装座与运动机构连接，从而通过运动机构带动镜片在实线所示的方向上位移，而通道即为安装座提供安装和位移空间。在此，光路方向为虚线箭头所示方向，运动机构带动镜片在光路上切入切出从而调整光。因此，所述运动机构可以包括导轨组件及位移组件，导轨组件的设置方向垂直于光路，并通过第一驱动装置23带动位移组件移动从而驱动镜片沿导轨组件方向移动。在分隔机构4上设有光路出入口，其中光路出口在图示角度被遮挡故未予以示出，光路入口处设置有第一密封机构42，所述第一密封机构42可与光路上的上级机构实现密封连接，以避免运动机构中挥发出的油脂从光路入口处进入分隔机构而污染镜片。所述供油系统通过安装架设置在分隔机构4的上部，供油系统6包括控制模块、注油管道和第二驱动装置，所述控制模块控制第二驱动装置在预设的供油时段中，以预设的供油量并依据预设的供油频率通过注油管道向运动机构供油，例如在a点到b点的时段内，以每小时c克的供油量向运动机构供油。在此，在导轨组件和位移组件上分别设有注油口，所述供油系统通过注油管道向各注油口提供润滑油。

在使用过程中，运动机构驱动镜片切入或切出光路，从而对光进行调整，例如调整光斑的大小。而在运动机构的驱动过程中，运动机构中的油脂会挥发，此时由于隔离机构将镜片与运动机构隔开，因此挥发的油脂不会污染镜片，从而保证了镜片清洁度以确保正常聚焦，进而保障做件质量。并且注油机构按时向运动机构提供油脂，维持了运行时有足够的润滑油供应，减少磨损，延长寿命。

综上所述，本申请中的光调节机构通过将用以调节光的镜片与用于驱动镜片运动的运动机构隔离设置，使得运动机构中的油脂挥发时不会污染到镜片，从而保证了镜片能够正常聚焦，进而保障做件质量。

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 (19)

1.一种光调节机构，其特征在于，位于光源的投射光路上，所述光调节机构包括：

第一透镜组，包括至少一镜片，用以调节光；

运动机构，连接所述至少一镜片，并与所述至少一镜片通过分隔机构隔离设置，用以驱动所述至少一镜片运动。

2.根据权利要求1所述的光调节机构，其特征在于，所述分隔机构包括一中空腔室，用以容纳所述至少一镜片，所述分隔机构上开设有通道和光路出入口，所述运动机构位于中空腔室之外并通过安装部穿过所述通道从而与所述至少一镜片连接。

3.根据权利要求2所述的光调节机构，其特征在于，所述光路出入口包括光路入口和光路出口，所述光路入口和/或光路出口处设有第一密封机构。

4.根据权利要求1所述的光调节机构，其特征在于，所述分隔机构包括一中空腔室，用以容纳所述运动机构，所述分隔机构上开设有通道，所述至少一镜片位于中空腔室之外并通过安装部穿过所述通道从而与所述运动机构连接。

5.根据权利要求2～4任一所述的光调节机构，其特征在于，所述通道处设有第二密封机构。

6.根据权利要求1所述的光调节机构，其特征在于，所述运动机构的数量与镜片的数量一致，且各运动机构分别与各自对应的镜片连接以驱动各镜片运动。

7.根据权利要求1所述的光调节机构，其特征在于，还包括第二透镜组，固定设置于所述投射光路上。

8.根据权利要求1所述的光调节机构，其特征在于，所述运动机构的行程运动方向与光路方向一致。

9.根据权利要求1所述的光调节机构，其特征在于，所述运动机构的行程运动方向与光路方向相垂直。

10.根据权利要求1所述的光调节机构，其特征在于，所述运动机构包括：

导轨组件；

位移组件，设置在所述导轨组件上，连接所述至少一镜片，用以驱动所述至少一镜片沿所述导轨组件移动。

11.根据权利要求10所述的光调节机构，其特征在于，所述导轨组件和位移组件上均分别设有注油口。

12.根据权利要求1所述的光调节机构，其特征在于，所述运动机构包括：

导轨组件；

转动组件，设置在所述导轨组件上，连接所述至少一镜片，用以驱动所述至少一镜片翻转或旋转运动。

13.根据权利要求12所述的光调节机构，其特征在于，所述导轨组件和转动组件上均分别设有注油口。

14.根据权利要求1或10或11或12或13所述的光调节机构，其特征在于，还包括第一驱动装置，位于所述分隔机构外部，连接所述运动机构以提供驱动力。

15.根据权利要求1所述的光调节机构，其特征在于，还包括供油系统，包括注油管道和第二驱动装置，用以通过所述第二驱动装置将注油管道内的油脂输送至运动机构。

16.根据权利要求15所述的光调节机构，其特征在于，所述供油系统还包括控制模块，用以控制所述第二驱动装置基于预设的供油参数向所述运动机构供油。

17.根据权利要求16所述的光调节机构，其特征在于，所述的供油参数包括以下中的一个或多个：供油时段、供油频率、供油量。

18.一种3D打印设备，其特征在于，包括：

容器，用于盛放打印材料；

能量辐射系统，包括光源以及如权利要求1～17任一所述的光调节机构，用以提供能使所述打印材料固化成型的辐射源；

构件平台，用于附着经能量辐射系统照射逐层固化成型的3D构件；

Z轴驱动机构，连接所述构件平台，用于受控地沿竖直轴向移动以调整所述构件平台与打印基准面之间的间距；

控制装置，与所述能量辐射系统、Z轴驱动机构相连，用以在标定作业或打印作业下控制所述光源辐射能量并控制所述光调节机构中的运动机构带动所述光调节机构中第一透镜组的至少一镜片运动以调节光，以及在打印作业下控制所述Z轴驱动机构沿竖直轴向移动，以在所述构件平台上附着堆积图案固化层以得到相应3D构件。

19.根据权利要求18所述的3D打印设备，其特征在于，所述控制装置连接光调节机构的供油系统，用以控制装置所述供油系统中的第二驱动装置向所述光调节机构的运动机构供油。

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