一种可调打印光斑大小的SLA型三维打印机的制作方法

本实用新型涉及一种SLA型三维打印机，尤其是指一种可调打印光斑大小的SLA型三维打印机。

背景技术：

快速成型是20 世纪80 年代末期产生和发展起来的一种新型制造技术，是计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机数字控制(CNN)、激光、新材料、精密伺服等多项技术的发展和综合。已知的RP(Rapid Prototyping ：快速成型) 方法包括SLA(Stereo Lithography Apparatus ：立体光固化造型)、LOM(Laminated Object Manufacturing ：分层实体制造)、SLS(Selective Laser Sintering ：选择性激光烧结)、FDM(Fused Deposition Modeling ：熔融沉积造型)、3DP(Three Dimension Printing ：三维打印)、和SGC(Solid Ground Curing ：固基光敏液相)。

在以上RP(Rapid Prototyping) 方法中，发展较快、应用较广的是SLA。SLA 的光固化成型的原理是：光源发出的光线向上方穿过液晶面板上的二维图像( 透光区域)，照射光敏材料，利用流体状态的光敏树脂在光照下发生光聚合反应的特点，使流体状态的光敏树脂固化成型。当一层曝光完成固化后，再进行下一层的曝光，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕。

就目前而言，现有的SLA型三维打印机在其向光敏材料投射光线中，光斑的大小预先设定好的，并且在进行快速成型过程中是恒定不变的，因而无法在使用时候根据需要的成型精密度要求进行灵活调整，因此，当产品仅需要局部进行高精度打印时，就要求光斑初始设定要细，导致不需要高精度打印的部分打印次数增多，能耗增大、成型时间变长，不利于提高成型效率和降低成本，因此现有SLA型三维打印机无法兼顾减少打印时间和提高打印精度。

技术实现要素：

本实用新型提供一种可调打印光斑大小的SLA型三维打印机，其主要目的在于克服现有SLA型三维打印机无法兼顾减少打印时间和提高打印精度的缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种可调打印光斑大小的SLA型三维打印机，包括用于容纳光敏树脂的承载体、可上下移位地设置于该承载体敞开口上方的固化面板、用于向固化面板所对应的区域投射光线以使所述光敏树脂固化的光源装置、用于控制该光源装置进行XY轴平面移动的行走装置、驱动已固化有光敏树脂的固化面板升降的升降部件以及用于控制所述光源装置、行走装置及所述升降部件动作的控制单元，所述光源装置包括光投射单元、用于控制该光投射单元向固化面板投射的光斑大小的光斑调整单元以及用于检测固化面板上光斑大小的光斑检测单元，所述光斑检测单元的输出端连接于所述控制单元的使能端，所述光斑调整单元的使能端连接于所述控制单元的输出端。

进一步的，所述光斑调整单元为一用于驱动光投射单元沿Z轴平面上进行上下移位的升降单元。

进一步的，所述光斑检测单元为一用于拍摄固化面板上光线的摄像头。

进一步的，所述光投射单元包括一散热架、安装于该散热架内的激光源以及开设于散热架底面中部并与激光源相通的激光孔，所述升降单元包括一第一固定架、一与所述散热架侧部固定连接的第一滑动架、一第一丝杆、一驱动该第一丝杆转动的第一电机以及至少一第一导杆，所述第一滑动架上开设有沿Z轴走向的第一螺纹孔和至少一第一导向孔，所述第一丝杆旋合于该第一螺纹孔上，并且其上端和下端各通过一第一轴承安装于所述第一固定架上，每个第一导杆均对应套设于对其位置相对应的第一导向孔。

进一步的，所述摄像头布置于所述散热架底面，并且其位于所述激光孔的一侧。

进一步的，还包括一自动调平框架，该自动调平框架包括一用于安装所述承载体的调平底座、由该调平底座侧角位置向上延伸设置的复数根支撑柱以及用于连接各支撑柱上端的复数根顶梁，所述行走装置安装于顶梁上。

进一步的，所述调平底座外周缘的至少两个位置设置有调平单元，每个调平单元均包括一用于带动调平底座在其位置上进行局部升降的调平丝杆、用于带动该调平丝杆转动的调平电机以及一用于安装和支撑该调平丝杆末端的调平垫块，所述自动调平框架内设置有至少一陀螺仪，该陀螺仪的输出端连接于所述控制单元的使能端，各调平电机的使能端连接于所述控制单元的输出端。

进一步的，所述行走装置包括Y轴运动架以及滑动安装于该Y轴运动架上的X轴运动架、一同步带、在XY轴平面上呈现四边形且沿逆时针走向布置的第一主驱动轮、第一从导向轮、第二从导向轮、第二主驱动轮以及用于驱动所述第一主驱动轮转动的第一行走电机、用于驱动所述第二主驱动轮转动的第二行走电机，所述行走装置在所述X轴运动架安装位置的两侧还设置有第一张紧轮和第二张紧轮，所述同步带的第一端由第一主驱动轮依次固定到所述Y轴运动架的第一端、绕过第一从导向轮、绕过第二从导向轮、固定到所述Y轴运动架的第二端、绕过第二主驱动轮、绕过第二张紧轮后固定到所述X轴运动架的第一端，所述同步带的第二端由第一主驱动轮绕过第一张紧轮后固定到所述X轴运动架的第二端。

进一步的，所述行走装置还包括呈Y轴向平行间隔布置的两导轨，所述Y轴运动架的两侧分别安装于对应位置导轨的滑座上。

进一步的，所述行走装置还包括第三张紧轮和第四张紧轮，所述同步带的第一端由第一主驱动轮依次固定到所述Y轴运动架的第一端、绕过第一从导向轮、绕过第三张紧轮、绕过第四张紧轮、绕过第二从导向轮、固定到所述Y轴运动架的第二端、绕过第二主驱动轮、绕过第二张紧轮后固定到所述X轴运动架的第一端。

和现有技术相比，本实用新型产生的有益效果在于:

1、本实用新型结构简单、实用性强，通过设置光斑调整单元，可以实现对打印光斑的精准调整，当使用者导入3D模型后，控制单元可以预先划定产品各部位需要的打印精度，从而对应该打印精度设定光斑大小，当产品局部需要高精度时，则光源装置可以投射较细的光斑，适当地增长打印时间，从而提高打印质量，当产品局部需要的精度不高时，则光源装置可以投射较粗的光斑，适当地提高打印速度，减少能耗和成本。

2、在本实用新型中，通过设置光斑检测单元，当光斑调整单元投射光斑时，可以及时向控制单元反馈光斑大小，从而促使控制单元重新发出调整命令，使得实际投射的光斑大小与控制指令发出的光斑大小趋于一致，这样不仅有利于减少误差，提高产品质量，而且可以简化设备精度要求，使得简易的光斑调整单元能够得以适用。

3、在本实用新型中，通过设置所述自动调平框架，可以避免SLA型三维打印机因放置位置不平而导致光敏树脂的液面与光源装置投射角度出现倾斜，降低不良产品出现概率，而且整个过程均自动完成，不要人工调平，从而既可以减少人为操作误差，又可以减少人工调平所带来的劳动强度。

4、在本实用新型中，光斑调整单元是通过第一丝杆带动第一滑动架来使得激光孔与光敏树脂的液面处于不同高度，从而实现光斑调节，整体机构为纯机械结构，不仅成本较低，而且无需依赖电子元器件和高精度光学元件，容易实现。

5、在本实用新型中，光斑检测单元是一摄像头，不仅元件便宜、容易采购，而且安装方便，能够与上述光斑调整单元完美配合。

6、在本实用新型中，所述行走装置是由H形状布置的一条同步带配置上两主驱动轮、两从导向轮以及多个张紧轮即可实现控制X轴运动架沿Y轴运动架滑动以及整个Y轴运动架滑动，使用尽量少的部件实现控制光源装置X轴向行走和Y轴向行走两大重要功能，结构巧妙、容易实现且成本较低。

附图说明

图1为实施例中SLA型三维打印机的结构示意图。

图2为实施例中所述自动调平框架的结构示意图。

图3为实施例中所述行走装置的结构示意图。

图4为实施例中所述行走装置的工作示意图。

图5为实施例中所述光源装置的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本实用新型的具体实施方式。

参照图1、图2、图3、图4和图5。一种可调打印光斑大小的SLA型三维打印机1，包括用于容纳光敏树脂的承载体2、可上下移位地设置于该承载体2敞开口上方的固化面板3、用于向固化面板3所对应的区域投射光线以使所述光敏树脂固化的光源装置4、用于控制该光源装置4进行XY轴平面移动的行走装置5、驱动已固化有光敏树脂的固化面板3升降的升降部件6以及用于控制所述光源装置4、行走装置5及所述升降部件6动作的控制单元（图中未示出），所述光源装置4包括光投射单元9、用于控制该光投射单元9向固化面板3投射的光斑大小的光斑调整单元7以及用于检测固化面板3上光斑大小的光斑检测单元8，所述光斑检测单元8的输出端连接于所述控制单元（图中未示出）的使能端，所述光斑调整单元7的使能端连接于所述控制单元（图中未示出）的输出端。

参照图1、图2、图3、图4和图5。所述光斑调整单元7为一用于驱动光投射单元9沿Z轴平面上进行上下移位的升降单元70。

参照图1、图2、图3、图4和图5。所述光斑检测单元8为一用于拍摄固化面板3上光线的摄像头80。

参照图1、图2、图3、图4和图5。所述光投射单元9包括一散热架90、安装于该散热架90内的激光源以及开设于散热架90底面中部并与激光源相通的激光孔91，所述升降单元70包括一第一固定架71、一与所述散热架90侧部固定连接的第一滑动架72、一第一丝杆73、一驱动该第一丝杆73转动的第一电机74以及至少一第一导杆75，所述第一滑动架72上开设有沿Z轴走向的第一螺纹孔和至少一第一导向孔76，所述第一丝杆73旋合于该第一螺纹孔上，并且其上端和下端各通过一第一轴承77安装于所述第一固定架71上，每个第一导杆75均对应套设于对其位置相对应的第一导向孔76。

参照图1、图2、图3、图4和图5。所述摄像头80布置于所述散热架90底面，并且其位于所述激光孔91的一侧。

参照图1、图2、图3、图4和图5。还包括一自动调平框架10，该自动调平框架10包括一用于安装所述承载体2的调平底座11、由该调平底座11侧角位置向上延伸设置的复数根支撑柱12以及用于连接各支撑柱12上端的复数根顶梁13，所述行走装置5安装于顶梁13上。

参照图1、图2、图3、图4和图5。所述调平底座11外周缘的至少两个位置设置有调平单元15，每个调平单元15均包括一用于带动调平底座11在其位置上进行局部升降的调平丝杆（图中未示出）、用于带动该调平丝杆（图中未示出）转动的调平电机152以及一用于安装和支撑该调平丝杆（图中未示出）末端的调平垫块153，所述自动调平框架10内设置有至少一陀螺仪154，该陀螺仪154的输出端连接于所述控制单元（图中未示出）的使能端，各调平电机152的使能端连接于所述控制单元（图中未示出）的输出端。

参照图1、图2、图3、图4和图5。所述行走装置5包括Y轴运动架50以及滑动安装于该Y轴运动架50上的X轴运动架51、一同步带52、在XY轴平面上呈现四边形且沿逆时针走向布置的第一主驱动轮53、第一从导向轮54、第二从导向轮55、第二主驱动轮56以及用于驱动所述第一主驱动轮53转动的第一行走电机530、用于驱动所述第二主驱动轮56转动的第二行走电机560，所述行走装置5在所述X轴运动架51安装位置的两侧还设置有第一张紧轮570和第二张紧轮571，所述同步带52的第一端由第一主驱动轮53依次固定到所述Y轴运动架50的第一端、绕过第一从导向轮54、绕过第二从导向轮55、固定到所述Y轴运动架50的第二端、绕过第二主驱动轮56、绕过第二张紧轮571后固定到所述X轴运动架51的第一端，所述同步带52的第二端由第一主驱动轮53绕过第一张紧轮570后固定到所述X轴运动架51的第二端。

参照图1、图2、图3、图4和图5。所述行走装置5还包括呈Y轴向平行间隔布置的两导轨58，所述Y轴运动架50的两侧分别安装于对应位置导轨58的滑座59上。

参照图1、图2、图3、图4和图5。所述行走装置5还包括第三张紧轮572和第四张紧轮573，所述同步带52的第一端由第一主驱动轮53依次固定到所述Y轴运动架50的第一端、绕过第一从导向轮54、绕过第三张紧轮572、绕过第四张紧轮573、绕过第二从导向轮55、固定到所述Y轴运动架50的第二端、绕过第二主驱动轮56、绕过第二张紧轮571后固定到所述X轴运动架51的第一端。

和现有技术相比，本实用新型产生的有益效果在于:

1、本实用新型结构简单、实用性强，通过设置光斑调整单元7，可以实现对打印光斑的精准调整，当使用者导入3D模型后，控制单元（图中未示出）可以预先划定产品各部位需要的打印精度，从而对应该打印精度设定光斑大小，当产品局部需要高精度时，则光源装置4可以投射较细的光斑，适当地增长打印时间，从而提高打印质量，当产品局部需要的精度不高时，则光源装置4可以投射较粗的光斑，适当地提高打印速度，减少能耗和成本。

2、在本实用新型中，通过设置光斑检测单元8，当光斑调整单元7投射光斑时，可以及时向控制单元（图中未示出）反馈光斑大小，从而促使控制单元（图中未示出）重新发出调整命令，使得实际投射的光斑大小与控制指令发出的光斑大小趋于一致，这样不仅有利于减少误差，提高产品质量，而且可以简化设备精度要求，使得简易的光斑调整单元7能够得以适用。

3、在本实用新型中，通过设置所述自动调平框架10，可以避免SLA型三维打印机因放置位置不平而导致光敏树脂的液面与光源装置4投射角度出现倾斜，降低不良产品出现概率，而且整个过程均自动完成，不要人工调平，从而既可以减少人为操作误差，又可以减少人工调平所带来的劳动强度。

4、在本实用新型中，光斑调整单元7是通过第一丝杆73带动第一滑动架72来使得激光孔91与光敏树脂的液面处于不同高度，从而实现光斑调节，整体机构为纯机械结构，不仅成本较低，而且无需依赖电子元器件和高精度光学元件，容易实现。

5、在本实用新型中，光斑检测单元8是一摄像头80，不仅元件便宜、容易采购，而且安装方便，能够与上述光斑调整单元7完美配合。

6、在本实用新型中，所述行走装置5是由H形状布置的一条同步带52配置上两主驱动轮、两从导向轮以及多个张紧轮即可实现控制X轴运动架51沿Y轴运动架50滑动以及整个Y轴运动架50滑动，使用尽量少的部件实现控制光源装置4X轴向行走和Y轴向行走两大重要功能，结构巧妙、容易实现且成本较低。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。