激光3d打印机及其调焦系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及3D激光打印技术，尤其设及一种3D打印调焦系统。
【背景技术】
[0002] 3D打印机又称Ξ维打印机，是一种利用快速成形技术，W数字模型文件为基础，采 用成型材料，通过逐层打印的方式来构造 Ξ维的实体的打印设备。随着3D打印技术的快速 发展，3D打印机在产品制造业获得了广泛的应用。
[0003] 目前用于直接制造金属功能零件的3D打印机一般是激光3D打印机。在使用前， 需要对激光3D打印机的光路系统进行调焦，W使光路系统输出的激光束能够正好聚焦到 加工表面。现有的调焦方法一般是通过现场工作人员进行肉眼观察判断并手动调节，此种 方法不仅无法保证调焦精度，而且调焦效率低下。 【实用新型内容】
[0004] 针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种高效且精确的3D打印调焦系统。 阳0化]另外，本实用新型的另一目的还在于提供一种使用所述3D打印调焦系统的激光 3D打印机。
[0006] 一种3D打印调焦系统，包括：
[0007] 激光光路系统，用于输出一激光束；
[000引 基准基板；
[0009] 测试板，装配于该基准基板上，且该测试板的表面与该基准基板的表面共面；
[0010] 控制器，用于控制该基准基板从一第一位置步进N次到达一第二位置，第一位置 及第二位置相对于基板零位对称，每次步进距离相同；且基准基板每步进一次，该控制器控 制该激光光路系统在该测试板上蚀刻一刻痕W形成N个刻痕，N个刻痕同屯、且等间距排列； 其中，N为大于等于Ξ的整数，该基板零位是指当该基准基板的表面与该激光3D打印机的 工作平台的表面共面时，该基准基板的位置；W及
[0011] 摄像头，用于在该基准基板完成N次步进后，对该测试板上形成的刻痕进行拍照， 并将拍摄的照片输出至该控制器；
[0012] 其中，该控制器还用于根据该照片中各刻痕的亮度及宽度变化的趋势，识别出一 中间刻痕，根据该中间刻痕的位置确定形成该中间刻痕时基准基板与基板零位的高度差。
[0013] 进一步地，所述测试板由氧化侣材料制成，颜色为灰黑色。
[0014] 进一步地，每一所述刻痕的形状可W为正方形、长方形、多边形、圆形、楠圆形、弧 形中的一种。
[0015] 进一步地，该激光光路系统包括激光器、第一振镜、第一扫描镜、第二振镜、第二扫 描镜W及场镜；所述激光器发出的激光束依次经过第一扫描镜、第二扫描镜的反射W及场 镜的汇聚后聚焦到工作平台上。
[0016] 进一步地，还包括第一驱动结构，设置于激光3D打印机的成型缸内；该第一驱动 结构用于承载基准基板，并在该控制器的控制下驱动基准基板作步进移动。
[0017] 进一步地，还包括连接至该激光光路系统的第二驱动结构，该控制器根据该高度 差控制控制该第二驱动结构驱动激光光路系统移动，使该激光束的聚焦于该基板零位。
[0018] 一种激光3D打印机，包括用于进行3D打印的工作平台，其特征在于：该激光3D打 印机还包括上述的3D打印调焦系统。
[0019] 进一步地，所述激光3D打印机还包括一成型缸，该3D打印调焦系统还包括设置于 该成型缸内的第一驱动结构；该第一驱动结构用于承载基准基板，并在该控制器的控制下 驱动基准基板作步进移动。
[0020] 进一步地，该工作平台上开设有一通槽，该成型缸设置于工作平台下方并与该通 槽相对准设置；该第一驱动结构用于驱动基准基板经由经由该通槽移至工作平台上方W及 经由该通槽退回至该成型缸内。
[0021] 进一步地，该激光3D打印机还包括一支撑架，该3D打印调焦系统还包括一连接至 该支撑架的第二驱动结构；该激光光路系统设置于该支撑架上，该控制器控制第二驱动结 构驱动该支撑架移动，从而带动该激光管路系统移动。
[0022] 相较于现有技术，本实用新型所述3D打印调焦系统，通过控制器自动控制基准基 板的步进移动W及激光光路系统的蚀刻，形成规律渐变的刻痕，并通过摄像头的拍照后自 动识别刻痕的变化趋势，据此找出焦平面位置及该焦平面位置与基板零位的高度差，控制 器自身或者操作人员可根据该高度差调节激光光路系统的位置，达到对激光束焦点调节的 目的。不仅提高了调焦效率，而且避免人工肉眼观察带来的误差，提高了调焦的精度。
【附图说明】
[0023] 图1为本实用新型较佳实施方式的激光3D打印机的结构示意图。
[0024] 图2为图1所示激光3D打印机的激光光路系统的原理示意图。
[00巧]图3为本实用新型较佳实施方式的3D打印调焦系统的工作流程图。
[0026] 图4为图1所示激光3D打印机的测试板形成的刻痕的示意图。
[0027] 主要元件符号说明
[0028]
阳0巧]如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步说明本实用新型。
【具体实施方式】
[0030] 请参阅图1，本实用新型较佳实施方式的激光3D打印机100包括机架10、激光光 路系统20 W及调焦系统。激光光路系统20及调焦系统（图未标）均设置于机架10上。调 焦系统用于对激光光路系统20进行调焦。
[0031] 机架10包括本体11、工作平台12、成型缸13 W及支撑架14。工作平台12固定于 本体11上。工作平台12上贯通开设有通槽121，成型缸13设置于工作平台12下方并与通 槽121相对准设置。支撑架14可移动地装配于本体11上，用于安装激光光路系统20。
[0032] 请参阅图2,在本实施方式中，激光光路系统20为振镜式激光光路系统，其包括激 光器21、X振镜22、X扫描镜23、Y振镜24、Y扫描镜25 W及场镜26。激光器21发出的激 光束27依次经过X扫描镜23、Υ扫描镜25的反射W及场镜26的汇聚后聚焦到工作平台12 上。通过控制X振镜22及Υ振镜24的转动可W控制激光束27在工作平台12上的移动， 从而形成激光加工路径。
[0033] 请复参阅图1，调焦系统包括基准基板31、测试板32、第一驱动结构33、第二驱动 结构34、控制器35 W及摄像头36。
[0034] 基准基板31用于装配测试板32并带动测试板32移动。当测试板32装配于基准 基板31后，测试板32的表面与基准基板31的表面共面。在本实施方式中，基准基板31开 设有装配槽（图未示)，测试板32装配于该装配槽内。基准基板31的尺寸与通槽121的尺 寸相当。基准基板31具有一基板零位，基板零位是指当基准基板31的表面与工作平台12 的表面共面时，基准基板31的位置。 阳03引巧喊板32的尺寸与激光3D打印机100的成型范围相当或略大约成型范围。在本 实施方式中，测试板32由氧化侣或其他光敏感材料制成，其颜色优选为大致灰黑色。
[0036] 第一驱动结构33用于驱动基准基板31上下移动。第一驱动结构33包括一承载 板331，用于承载基准基板31。在本实施方式中，第一驱动结构31设置于成型缸13内，如 此，基准基板31及装配于其上的测试板32可在第一驱动结构33的驱动下经由通槽121移 至工作平台12上方W及经由通槽121退回至成型缸13内。第一驱动结构33优选为步进 电机。
[0037] 第二驱动结构34用于驱动激光光路系统20朝向或远离工作平台12移动，从而调 节激光光路系统20输出的激光束27的焦点。在本实施方式中，第二驱动结构34设置于机 架10上并连接至支撑架14。第二驱动结构34通过驱动支撑架14的移动而带动激光光路 系统20整体移动。
[0038] 控制器35用于控制第一驱动结构33、第二驱动结构34、摄像头36及激光光路系 统20的作动。控制器35对第一驱动结构33、第二驱动结构34、摄像头36 W及激光光路系 统20的控制过程将在图3中进行详细描述。
[0039] 请参阅图3,所述3D打印调焦系统的具体工作流程如下：
[0040] 步骤S1 :提供一基准基板31及一测试板32。基准基板31具有一基板零位，该基 板零位是指当该基准基板的表面与该激光3D打印机100的工作平台12的表面共面时，基 准基板31的位置。测试板32装配于基准基板31上，且测试板32的表面与基准基板31的 表面共面。
[0041] 步骤S2 :第一驱动结构33在控制器35控制下驱动基准基板31移动至第一位置。
[0042] 步骤S3 :第一驱动结构33在控制器35的控制下驱动基准基板31从第一位置步 进N次到达第二位置，第一位置及第二位置相对于基板零位对称，每次步进距离相同；且基 准基板31每步进一次，控制器35控制激光光路系统20在测试板32上蚀刻一刻痕W形成 N个刻痕，且N个刻痕同屯、且等间距排列。N为大于等于3的整数。
[0043] 例如，第一位置为相对于基板零位+3mm高度的位置，第二位置为相对于基板零 位-3mm高度的位置。当基准基板31位于第一位置时，控制器35控制激光光路系统20 W 50W功率的激光束27在测试板32上烧