适用于三维打印模型固化的干涉纹去除装置的制作方法

1.本实用新型主要涉及三维打印领域，尤其涉及一种适用于三维打印模型固化的干涉纹去除装置。


背景技术：

2.目前三维打印通常使用阵列型光源、或使用复眼镜片等方式进行匀光来完成光固化的操作。当3d打印机采用这样的方式完成打印时，因投影光线相互干涉，光线会出现明暗相间的干涉条纹，当这样的光束照射模型时，光强较强的部分固化速度会大于光强较弱的部分，导致模型的表面出现规则的纵向或横向、明暗往复交错的纹理缺陷。具有这样缺陷的模型外观表面纹理粗糙，在接触时会有锯齿感。如此缺陷不仅造成了模型的外观瑕疵，也影响模型本身的精度以及装配精度，是领域内亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是针对光固化过程中的产生的干涉条纹做出改进，从而去除或消除模型的上表面常会出现规则的纵向或横向、明暗往复交错的纹理缺陷。
4.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种适用于三维打印模型固化的干涉纹去除装置，用于减弱或消除模型表面的干涉条纹，包括：光源，配置为发出方向性可控的光线；镜片，位于所述光源发出的光线的传播路径上，且位于所述光源与待固化的三维打印模型之间；以及与所述镜片连接的震动模组，所述震动模组在工作状态时适于带动所述镜片沿设定方向循环往复的摆动。
5.在本实用新型的一实施例中，所述震动模组包括弹性片、永磁铁和电控系统，其中，所述镜片紧贴于所述弹性片的上方，所述永磁铁与所述弹性片连接，且所述电控系统配置为控制所述永磁铁沿一方向摆动，从而带动所述弹性片以及位于所述弹性片上方的所述镜片做循环往复摆动。
6.在本实用新型的一实施例中，所述电控系统包括电磁铁和与所述电磁铁连接的电源，所述电磁铁固定位于临近所述永磁铁的位置。
7.在本实用新型的一实施例中，所述震动模组还包括联动框架，所述联动框架位于所述弹性片上，所述镜片嵌入所述联动框架中从而紧贴于所述镜片的上方。
8.在本实用新型的一实施例中，所述联动框架中还具有开孔，所述永磁铁适于通过紧固件拧紧在所述开孔中从而使所述永磁铁通过所述联动框架与所述弹性片连接。
9.在本实用新型的一实施例中，所述摆动的摆动周期根据三维打印模型每层对应的一个或多个曝光时间确定。
10.在本实用新型的一实施例中，所述摆动的摆动幅度根据多条所述干涉条纹之间的像素宽度确定。
11.在本实用新型的一实施例中，还包括定位框架和适于拧紧在所述定位框架上的多个弹簧螺栓，所述弹簧螺栓适于调节所述镜片所在平面与所述光线的传播路径之间的夹
角。
12.在本实用新型的一实施例中，所述装置适于通过支架固定位于匀光透镜阵列的一侧，所述匀光透镜阵列位于所述镜片与所述待固化的三维打印模型之间。
13.在本实用新型的一实施例中，所述装置适于位于所述匀光透镜阵列和dmd芯片的一侧，其中，所述dmd芯片位于所述光线传播路径上所述匀光透镜阵列之后的位置。
14.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
15.本技术所提供的装置能够使光线的入射角度实现微弱的偏转效果，消除光线的干涉条纹，进而消除打印模型表面的干涉纹理。并且，镜片摆动的频率和幅度都可以进行调节，进而适应不同规格的光源和打印机型号。
附图说明
16.包括附图是为提供对本技术进一步的理解，它们被收录并构成本技术的一部分，附图示出了本技术的实施例，并与本说明书一起起到解释本实用新型原理的作用。附图中：
17.图1是本实用新型一实施例的一种适用于三维打印模型固化的干涉纹去除装置的等轴测视图。
18.图2是本实用新型一实施例的一种适用于三维打印模型固化的干涉纹去除装置的侧剖面示意图。
19.图3a是本实用新型另外一实施例的一种适用于三维打印模型固化的干涉纹去除装置的俯视图。
20.图3b是本实用新型另外一实施例的一种适用于三维打印模型固化的干涉纹去除装置的侧视图。
21.图1-3b中的附图标记说明如下：
22.干涉纹去除装置
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10、20
23.支架
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100
24.光源
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110
25.镜片
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120
26.震动模组
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130
27.弹性片
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131
28.永磁铁
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132
29.电控系统
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133
30.电磁铁
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1331
31.联动框架
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134
32.开孔
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135
33.定位框架
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140
34.弹簧螺栓
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141
35.匀光透镜阵列
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150
具体实施方式
36.为了更清楚地说明本技术的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使
用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本技术应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
37.如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
38.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
39.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
40.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
41.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。此外，尽管本技术中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本技术说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本技术。
42.应当理解，当一个部件被称为“在另一个部件上”、“连接到另一个部件”、“耦合于另一个部件”或“接触另一个部件”时，它可以直接在该另一个部件之上、连接于或耦合于、或接触该另一个部件，或者可以存在插入部件。相比之下，当一个部件被称为“直接在另一个部件上”、“直接连接于”、“直接耦合于”或“直接接触”另一个部件时，不存在插入部件。同
样的，当第一个部件被称为“电接触”或“电耦合于”第二个部件，在该第一部件和该第二部件之间存在允许电流流动的电路径。该电路径可以包括电容器、耦合的电感器和/或允许电流流动的其它部件，甚至在导电部件之间没有直接接触。
43.图1是本实用新型一实施例的一种三维打印模型的适用于三维打印模型固化的干涉纹去除装置10(以下简称“干涉纹去除装置10”)的等轴测视图。图2是该干涉纹去除装置10的侧剖面示意图。结合参考图1-2所示，本实施例提供了一种干涉纹去除装置10，用于减弱或消除模型表面的干涉条纹，包括：光源(图中并未示出)，配置为发出方向性可控的光线；镜片120，位于光源110发出的光线的传播路径上，且位于光源110与待固化的三维打印模型之间；以及与镜片120连接的震动模组130，震动模组130在工作状态时可以带动镜片120沿设定方向循环往复的摆动。可以理解的是，镜片120的摆动方向通常需与最终在模型表面造成的干涉条纹的方向相垂直，即若干涉条纹为沿一水平x方向延伸且沿垂直y方向连续排列，则震动模组130带动镜片120绕其自身平面某一沿该x方向的轴做往复摆动，以影响光线原始的传播方向，从而达到消除干涉的效果。
44.在如图1-2所示实施例中，干涉纹去除装置10呈“l”型，示例性的，光源可设置于如图1所示的a处；待固化的3d打印模型设置于如图1所示的b方向上，可以理解的是，为了实现对模型的固化，经过本实用新型的干涉纹去除装置后的光线还需要经过成像装置等最终照射到模型上以完成固化；镜片120是反光镜片且位于“l”型的夹角处且与互相垂直的两边均存在夹角，进一步的，镜片120位于光源110发出的光线的传播路径上且位于光源110与待固化的三维打印模型(b方向)之间，从而使光线从光源发出，经过镜片(反光镜片)后方向改变，延伸至待固化的3d打印模型处。在本实施例中，镜片120为反射镜，但实用新型不以此为限。
45.具体的，在本实施例中震动模组130包括弹性片131、永磁铁和电控系统133，其中，镜片120紧贴于弹性片131的上方，永磁铁与弹性片131连接，且电控系统133配置为控制永磁铁沿一方向摆动，从而带动弹性片131以及位于弹性片131上方的镜片120做循环往复摆动。参考图1-2所示，优选的，在本实用新型的一实施例中，震动模组130还包括联动框架134，联动框架134位于弹性片131上，镜片120嵌入联动框架134中从而紧贴于弹性片131的上方。进一步的，在一些实施例中，联动框架134中还具有开孔135，永磁铁(图中并未示出)适于通过紧固件(图中并未示出)拧紧在开孔135中从而使永磁铁通过联动框架134与弹性片131连接。在安装过程中，永磁铁通过紧固件固定在开孔135中，从而固定在联动框架134上；与此同时，镜片120设置于联动框架134中，即在此实施例中，联动框架134为一空心矩形框架，其内部固定有镜片120，且弹性片131紧贴于镜片20下表面，由此永磁铁与弹性片131同样相连接。
46.在本实用新型的一实施例中，电控系统133包括电磁铁1331和与电磁铁1331连接的电源，电磁铁1331固定位于临近永磁铁的位置。具体的，使用可控电流强度和频率的交流电，反复变换电磁铁的极性，从而变换方向推拉永磁铁。示例性的，电磁铁1331设置于永磁铁上表面附近，二者之间互相接触，当电源控制电磁铁1331与永磁铁互相排斥时，弹性片131可以发生弹性形变使电磁铁1331远离永磁铁，从而在二者之间产生一距离。在其他一些实施例中，电磁铁1331设置于永磁铁上表面附近，二者之间存在一距离，并不发生接触，但是当电源控制电磁铁1331与永磁铁互相吸引时，弹性片131可以发生弹性形变使电磁铁
1331靠近永磁铁。
47.如图1-2所示实施例中的镜片120震动原理具体如下：镜片120安装在联动框架134中，其下表面紧贴于弹性片131的上方，从而使镜片120可以上下摆动。联动框架134上存在一开孔135，永磁铁(图中并未示出)通过紧固件136(图中并未示出)拧紧在开孔135中，从而与弹性片131相连接。当电源开始工作，向电磁铁1331中输入一可调的交流电，使电磁铁1331的磁极不断发生变化，从而与永磁铁发生周期性的相互吸引与排斥，通过变换电磁铁的极性，从而在空间上变换方向推拉永磁铁。进一步的，永磁铁安装于联动框架的一端，因此镜片120可以随着永磁铁的周期性位移产生震动。
48.在实际操作过程中，全反射的镜片120摆动的频率和幅度都可以通过电控系统调节，进而来适应不同规格的阵列光源和打印机型号。
49.在一些实施例中，镜片120的摆动周期可以通过改变交流电的周期变化进行控制。
50.在一些实施例中，镜片120的摆动幅度可以通过改变交流电的电流强度进行控制。在其他一些实施例中，镜片120的摆动幅度可以通过改变弹性片131的厚度、形状等进行控制。
51.在本实用新型的其他一些实施例中，可以无需电控系统133，通过曲轴、凸轮等旋转部件接触推动使弹性片131带动镜片120震动。
52.优选的，在本实用新型的一些实施例中，干涉纹去除装置10还包括定位框架140和适于拧紧在定位框架140上的多个弹簧螺栓141，弹簧螺栓141适于调节镜片120所在平面与光线的传播路径之间的夹角。如图1所示，通过对弹簧螺栓141进行调节，可以改变定位框架140的倾斜角度，从而调整镜片120的倾斜角度，达到调节光路的技术效果，从而让反射的光准确的射入后面的匀光镜片组。具体的，在如图1所示实施例中，定位框架140上具有3个弹簧螺栓141。在其他一些实施例中，弹簧螺栓141的数量可以为更多个，本技术在此不做具体限制。
53.在本实用新型的一实施例中，摆动的摆动周期根据三维打印模型每层对应的一个或多个曝光时间确定。
54.在本实用新型的一实施例中，摆动的摆动幅度根据多条干涉条纹之间的像素宽度确定。
55.具体的，在本实用新型的一实施例中，干涉条纹沿一方向延伸，宽度大约为2-3个像素，干涉纹去除装置10中镜片120的摆动周期略小于模型的曝光时间，摆动幅度为2
°±
0.5
°
。需要强调的是，此处摆动幅度指的是镜片120位移最大时与中线，即镜片120初始位置之间的夹角，进一步的，摆动幅度为2
°±
0.5
°
意为：镜片120位移最大时的位置与其初始位置的夹角位于1.5
°‑
2.5
°
的区间内。具体的，在本实用新型的一些实施例中，震动模组130与成像部件之间的距离越近，消除干涉条纹所需要的振动幅度越小。
56.进一步的，干涉纹的像素宽度取决于产生干涉光的因素距离成像部件的距离。具体来讲，在一些实施例中，光源与液晶之间的距离决定了干涉纹的像素宽度。
57.参考图1-2所示，干涉纹去除装置10还通过支架100固定-匀光透镜阵列150。匀光透镜阵列150是干涉纹去除装置10所应用的干涉纹去除装置中的一部分，匀光透镜阵列150位于镜片120与待固化的三维打印模型之间，可以理解的是，为了实现固化，在匀光透镜阵列150和待固化的打印模型之间还有成像装置。
58.示例性的，在附图未示出的本实用新型的其他一些实施例中，干涉纹去除装置10所应用的干涉纹去除装置包括数字微镜晶片(digital micromirror device，后文中简称dmd芯片)，dmd芯片位于如图1所示的匀光透镜阵列150之后，并配合其他投影透镜等元件，实现对模型的固化。
59.以上的说明表示，本实用新型的干涉纹去除装置10可以用于采用不同成像装置的三维打印模型的干涉纹去除装置中，从而最终去除或消除模型的上表面常会出现规则的纵向或横向、明暗往复交错的纹理缺陷。
60.图3a是本实用新型另外一实施例的一种三维打印模型的干涉纹去除装置20(以下简称“干涉纹去除装置20”)的俯视图。图3b是该干涉纹去除装置20的侧视图。结合参考图3a-3b所示，本实用新型所提出的三维打印模型的干涉纹去除装置除上文中所提到的“l”形，在另外一些实施例中还可以为直线型。需要说明的是，在图3a和图3b中，与上述参考图1～2说明的干涉纹去除装置10相比相同的部件采用了相同的标号。如图3a-3b所示实施例中，干涉纹去除装置20包括：光源110，配置为发出方向性可控的光线；镜片120，位于光源110发出的光线的传播路径上，且位于光源110与待固化的三维打印模型之间；以及与镜片120连接的震动模组130，震动模组130在工作状态时可以带动镜片120(在本实施例中是透射镜片)沿设定方向循环往复的摆动。具体的，镜片120的摆动方向与干涉条纹的方向相垂直，即若干涉条纹为沿x方向延伸，则震动模组130带动镜片120以x方向为轴摆动；若干涉条纹为沿y方向延伸，则震动模组130带动镜片120以y方向为轴摆动。具体的，光源110设置于如图所示干涉纹去除装置20一端；待固化的3d打印模型设置于如图所示b’处；镜片120位于干涉纹去除装置20的中部，进一步的，镜片120位于光源110发出的光线的传播路径上且位于光源110与待固化的三维打印模型之间，从而使光线从光源发出，经过镜片120后延伸至待固化的3d打印模型处。需要强调的是，在本实施例中镜片120为透射镜，光线穿过镜片120时方向不发生改变，但是镜片内的光线因为折射发生了平行偏移，从而可以起到消除或去除干涉的效果。
61.在实际操作过程中，透视镜镜片120摆动的频率和幅度都可以通过电控系统调节，进而来适应不同规格的阵列光源和打印机型号。
62.其他关于干涉纹去除装置20的细节，可以参考上述参照图1～2对干涉纹去除装置10的说明，在此不再赘述。
63.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述实用新型披露仅仅作为示例，而并不构成对本技术的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本技术进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本技术中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本技术示范实施例的精神和范围。
64.同时，本技术使用了特定词语来描述本技术的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本技术至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
65.同理，应当注意的是，为了简化本技术披露的表述，从而帮助对一个或多个实用新型实施例的理解，前文对本技术实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附
图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本技术对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
66.一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有
±
20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本技术一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
67.虽然本技术已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本技术，在没有脱离本技术精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本技术的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本技术的权利要求书的范围内。