CN217495218U - 液位检测装置及光固化3d打印设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液位检测装置及光固化3D打印设备，用于检测树脂槽内树脂的液面，树脂包括沉淀层及透明层，包括浮动机构、距离检测机构，浮动机构包括浮块及配重锤，配重锤连接于浮块下方，在配重锤的重力作用下，浮块能够漂浮于透明层的液面，距离检测机构用于通过检测浮块的位置以获取树脂的液位。通过设置浮块及配重锤，浮块在配重锤的作用下，能够稳定漂浮于透明层的液面，以实现对浮块的定位；通过设置距离检测机构，距离检测机构能够检测浮块的位置，进而获取透明层的稳定液位，并能够根据浮块的位置变化得出浮块在垂直于树脂液面方向上的位移量，能够实现对树脂液位的精确稳定检测。

Description

液位检测装置及光固化3D打印设备

技术领域

本实用新型涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种液位检测装置及光固化3D打印设备。

背景技术

光固化3D打印技术是最早实用化的快速成形技术，采用树脂原料，通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动，激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面；然后，升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加形成三维工件原型。

光固化3D打印机在工作时，树脂槽内的树脂液位始终保持恒定，液位恒定的作用有二：其一是保证激光光束到液面的距离不变，始终处于聚焦平面上，其二是保证每一层固化层厚度一致。在工作时树脂液位会产生变化，引起树脂液位变化的原因有很多，主要有树脂的热胀冷缩、蒸发，树脂固化的体积收缩，工作平台升降引起树脂槽容积的变化等。由于光固化3D打印机加工时的分层厚度一般是0.01mm～0.5mm，甚至更小，故保证精确的层厚，是提高制作精度的重要手段；而为了保证层厚精度，首先要保证树脂液位位置的恒定，而树脂液位位置的大多是靠传感器检测进行检测。

传感器的检测光线通常直接照射到树脂液面进行距离测量，但是当树脂发生沉淀或者测量透明树脂时，树脂上面会形成一层透明层，传感器的检测光线会透过透明层，使得传感器的检测光线实测位置是沉淀层液面，导致传感器检测的数据偏离实际数据，得出的树脂液位不准确，且无法精确检测到树脂的实际液位，容易造成测量误差。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种能够有效防止由于传感器的检测光线透过透明层，使得传感器的检测光线实测位置是沉淀层液面而导致的树脂液位测量不准确的问题，实现对树脂液位的精确检测的液位检测装置及光固化3D打印设备。

一种液位检测装置，用于检测树脂槽内树脂的液面，所述树脂包括沉淀层及叠层于所述沉淀层上的透明层，所述液位检测装置包括：

浮动机构，所述浮动机构包括浮块及配重锤，所述配重锤连接于所述浮块下方，在所述配重锤的重力作用下，所述浮块能够漂浮于所述透明层的液面上；

距离检测机构，所述距离检测机构位于所述浮块上方，用于通过检测所述浮块的位置以获取所述树脂的液位。

通过设置浮块及配重锤，浮块在配重锤的作用下，能够稳定漂浮于透明层的液面，以实现对浮块的定位；通过设置距离检测机构，距离检测机构能够检测浮块的位置，进而获取透明层的稳定液位，并能够根据浮块的位置变化得出浮块在垂直于树脂液面方向上的位移量，从而能够有效防止由于传感器的检测光线透过透明层，使得传感器的检测光线实测位置是沉淀层液面而导致的树脂液位测量不准确的问题，且能够保证传感器实测位置稳定，能够实现对树脂液位的精确稳定检测。

在其中一个实施例中，所述液位检测装置还包括隔离机构，所述隔离机构设置于所述树脂槽内，且罩设在所述浮动机构外部。

在其中一个实施例中，所述浮块的上表面高于所述透明层的液面。

在其中一个实施例中，所述配重锤的大小可调。

在其中一个实施例中，所述浮块通过连接绳与所述配重锤相连接。

在其中一个实施例中，所述配重锤的材质为铅，所述连接绳的材质为尼龙。

在其中一个实施例中，所述隔离机构固定连接所述树脂槽内，或者，所述隔离机构可拆卸连接连接于所述树脂槽内。

在其中一个实施例中，所述距离检测机构包括激光位移传感器、红外测距传感器、超声波测距传感器中的其中一个。

在其中一个实施例中，所述浮块为实心结构或者所述浮块具有空腔。

本申请还公开了一种光固化3D打印设备，包括上述的液位检测装置。

上述方案中，通过设置浮块及配重锤，浮块在配重锤的作用下，能够稳定漂浮于透明层的液面，以实现对浮块的定位；通过设置距离检测机构，距离检测机构能够检测浮块的位置，进而获取透明层的稳定液位，并能够根据浮块的位置变化得出浮块在垂直于树脂液面方向上的位移量，从而能够有效防止由于传感器的检测光线透过透明层，使得传感器的检测光线实测位置是沉淀层液面而导致的树脂液位测量不准确的问题，且能够保证传感器实测位置稳定，能够实现对树脂液位的精确稳定检测。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例所示的液位检测装置的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例所示的浮动机构及隔离机构的结构示意图。

附图标记说明

10、液位检测装置；100、树脂槽；200、树脂；210、沉淀层；220、透明层；300、浮动机构；310、重心；320、浮心；330、浮块；340、配重锤；350、连接绳；400、距离检测机构；500、隔离机构。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参见图1及图2所示，本实用新型的实施例涉及了一种液位检测装置10，用于检测树脂槽100内树脂200的液面。液位检测装置10包括浮动机构300及距离检测机构400，浮动机构300用以漂浮于树脂槽100内树脂200的液面上。距离检测机构400用于通过检测浮动机构300的位置，以获取树脂槽100内树脂200的液位。

参见图1所示，树脂200包括沉淀层210及叠层于沉淀层210上的透明层220。具体地，透明层220至少部分叠层于沉淀层210上。也就是说，树脂200发生沉淀后，树脂200分为了上下两层。其中，下层为沉淀层210，而上层为透明层220，且沉淀层210及透明层220均具有一定厚度。树脂200采用液态光敏树脂。

参见图1及图2所示，浮动机构300具有重心310及浮心320，浮动机构300的重心310低于浮动机构300的浮心320，能够使得浮动机构300更加稳定平衡地漂浮于树脂200中，进而可提高距离检测机构400的测量精度。需要理解的是，当浮动机构300放入树脂200中时，由于与树脂200的上下接触面受到树脂200的压强不等，上小下大，故产生压强差，进而浮动机构300会受到树脂200竖直向上的压力，即受到树脂200的浮力。依据阿基米德定律，可得出浮动机构300受浮力大小为浮动机构300排开那部分树脂200所受到的重力。而浮心320的位置，就是那部分被排开树脂200的重心的位置。

参见图1及图2所示，浮动机构300包括浮块330及配重锤340。配重锤340连接于浮块330下方，在配重锤340的重力作用下，浮块330能够漂浮于透明层220的液面。在本实施例中，浮块330为倒三角结构。在其他的实施例中，浮块330可以为长方体结构、倒圆锥结构、圆柱结构或棱柱状结构。

浮块330的材料可以采用泡沫板、塑料板、橡胶或木材等，只要能够实现漂浮于透明层220的液面即可。在本实施例中，浮块330具有空腔，可最大程度上降低浮块330的体积密度。需要理解的是，体积密度为浮块330的质量与整个浮块330体积的比值，当浮块330的质量减小时，浮块330的体积密度也相对应的减小。浮块330的体积密度越小越能够保证浮块330漂浮于透明层220的液面，能够避免浮块330下沉。在其他的实施例中，浮块330为实心结构。

参见图1及图2所示，浮块330通过连接绳350与配重锤340相连接。配重锤340的材质为铅，连接绳350的材质为尼龙。配重锤的大小可调，且配重锤340能够为浮块330的下移提供动力，通过选择相配适大小的配重锤340，能够将浮块330的位置调整至透明层220的液面。

参见图1所示，距离检测机构400位于浮块330上方，用于通过检测浮块330的位置以获取透明层220的液位。具体地，距离检测机构400垂直设置于浮块330的正上方，距离检测机构400与浮块330之间具有间距，且距离检测机构400与浮块330相对设置。距离检测机构400可以采用激光位移传感器、红外测距传感器、超声波测距传感器等，只要能够实现检测浮块330的位置即可。

需要理解的是，在本实施例中，距离检测机构400为固定设置于浮块330上方的某一固定位置，可通过调整距离检测机构400的位置以设定距离检测机构400与浮块330之间的距离，并能够根据距离检测机构400检测到的距离及距离检测机构400与浮块330之间设定的距离，能够获取透明层220的液位，并能够得出浮块330在垂直于树脂200液面方向上的位移量。

参见图1及图2所示，在本实施例中，浮块330的上表面高于透明层220的液面。也就是说，在树脂槽100内树脂200液位调整过程中，浮块330上表面的升降值与透明层220液面的升降值始终保持一致，以便于距离检测机构400检测浮块330上表面的升降值，进而获取透明层220液面的位移量，从而对透明层220的液位实现精确测量。

参见图1及图2所示，液位检测装置10还包括隔离机构500，隔离机构500设置于树脂槽100内，且罩设在浮动机构300外部。隔离机构500与树脂槽100内部相连通，能够使得隔离机构500内的液位与树脂槽100内的液位相同。浮动机构300设置于隔离机构500的内部，当隔离机构500外部的液面有波动时，隔离机构500能够会很好的保证隔离机构500内部的液面处于稳定状态。具体地，隔离机构500为一套筒，浮动机构300套设于套筒内，且套筒与浮动机构300之间具有间距。需要理解的是，套筒与浮动机构300之间的间距为浮动机构300左右漂移的范围。

在本实施例中，隔离机构500可拆卸连接连接于树脂槽100内。隔离机构500可与树脂槽100卡接，例如，隔离机构500与树脂槽100内壁通过卡接组件连接，具体地，卡接组件包括设置于树脂槽100内壁上的卡块及设置于隔离机构500外壁上的与卡块相配合的卡槽。在其他的实施例中，隔离机构500固定连接连接于树脂槽100内。例如，隔离机构500焊接于树脂槽100内壁上。

本实用新型还提供了一种光固化3D打印设备，包括上述的液位检测装置10。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种液位检测装置，其特征在于，用于检测树脂槽内树脂的液面，所述树脂包括沉淀层及叠层于所述沉淀层上的透明层，所述液位检测装置包括：

浮动机构，所述浮动机构包括浮块及配重锤，所述配重锤连接于所述浮块下方，在所述配重锤的重力作用下，所述浮块能够漂浮于所述透明层的液面；

距离检测机构，所述距离检测机构位于所述浮块上方，用于通过检测所述浮块的位置以获取所述树脂的液位。

2.根据权利要求1所述的液位检测装置，其特征在于，还包括隔离机构，所述隔离机构设置于所述树脂槽内，且罩设在所述浮动机构外部。

3.根据权利要求1所述的液位检测装置，其特征在于，所述浮块的上表面高于所述透明层的液面。

4.根据权利要求1所述的液位检测装置，其特征在于，所述配重锤的大小可调。

5.根据权利要求1所述的液位检测装置，其特征在于，所述浮块通过连接绳与所述配重锤相连接。

6.根据权利要求5所述的液位检测装置，其特征在于，所述配重锤的材质为铅，所述连接绳的材质为尼龙。

7.根据权利要求2所述的液位检测装置，其特征在于，所述隔离机构固定连接所述树脂槽内，或者，所述隔离机构可拆卸连接于所述树脂槽内。

8.根据权利要求1所述的液位检测装置，其特征在于，所述距离检测机构包括激光位移传感器、红外测距传感器、超声波测距传感器中的其中一个。

9.根据权利要求1所述的液位检测装置，其特征在于，所述浮块为实心结构或者所述浮块具有空腔。

10.一种光固化3D打印设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的液位检测装置。

Images