光固化设备的调平系统及方法与流程

本发明属于3d打印技术领域，具体涉及一种光固化设备的调平系统及方法。

背景技术：

3d打印技术又称为增材制造，是一种基于三维数字模型、运用加热或光固化的方式将材料逐层成型的新兴制造技术。光固化成型工艺是目前最为成熟和广泛应用的一种3d打印技术，它是以液体光敏树脂为原材料，通过外加光源使其凝固成型，在成型过程中，当完成一层树脂的固化后，承载加工件的升降工作台下降一个层厚的高度，刮刀将黏度较大的树脂液面刮平，然后再进行下一层的扫描固化。

在3d打印的最初阶段，即对首个成型面的加工过程中，其相对作业平台表面的平行度和距离的准确性是影响三维打印任务成功率的关键因素之一，因此在光固化成型前需要解决整机水平、原料液体、成型平台、液面刮刀、液面测距的相互调平匹配问题。目前还没有一种操作简单、效率高、能实现高精度调平的光固化设备的调平结构及控制方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种操作简单、效率高、能实现高精度调平的光固化设备的调平系统及方法，解决整机水平、原料液体、成型平台、液面刮刀、液面测距的相互调平匹配问题。

为解决上述问题，本发明一方面提供了一种光固化设备的调平系统，所述系统包括：刮刀，所述刮刀在水平方向移动；测距仪，所述测距仪安装在所述刮刀上；液体平面，所述测距仪测量其与所述液体平面的距离，并以所述液体平面作为基准面；框架，所述框架的上方为成型平台，所述刮刀安装在所述成型平台上，所述框架安装有分别位于不同位置的若干个可控支撑组件来支撑所述框架。

优选地，所述刮刀主要由刮刀本体、刮刀固定部件、刮刀调整部件和调节螺丝组成，所述刮刀本体通过所述刮刀调整部件与所述刮刀固定部件连接，通过调整刮刀调整部件使所述刮刀固定部件的上表面与所述刮刀本体的刀刃水平面平行。

优选地，所述成型平台上设置有导轨，所述刮刀通过刮刀移动装置在水平方向沿所述导轨移动。

优选地，所述刮刀移动装置包括步进电机、同步带和导轨，所述步进电机与所述同步带相连，所述同步带带动所述刮刀沿所述导轨移动。

优选地，所述刮刀移动装置包括伺服电机、导轨、丝杠，所述伺服电机通过所述丝杠带动所述刮刀沿所述导轨移动。

优选地，所述测距仪至少为两个。

优选地，所述液体平面为盛放在料槽内的原料的液体上表面，所述料槽位于所述框架内。

优选地，所述框架的上、下表面均是n边形，n大于等于3，所述框架下表面的每个角落的下方均由一个可控支撑组件支撑。

优选地，所述框架的上、下表面均是n边形，n大于等于3，所述框架下表面的每个角落的下方均由一个支撑组件支撑，其中一个所述支撑组件为固定组件支撑，其余n-1个为可控支撑组件支撑。

优选地，所述可控支撑组件是气动装置、液动装置或者电动装置，且所述可控支撑组件的高度调整后，其高度由电控、数控或者机械控制方式来完成锁定。

根据本发明的另一方面，提供了一种利用第一方面所述的光固化设备的调平系统进行调平的方法，所述方法包括如下步骤：

a.调节刮刀的调节螺丝，使刮刀固定部件的上表面与刮刀本体的刀刃水平面平行；

b.在刮刀上安装测距仪，测量至少两个测距仪分别到刮刀本体的刀刃水平面的绝对高度，计算出各测距仪的相对高度差，输入打印控制器进行校正；

c.开启测距仪，测量至少两个测距仪到液体平面的距离；

d.开启刮刀移动装置，移动刮刀，测量至少两个测距仪到液体平面的距离；

e.根据测距仪测量的距离液面的至少四个数据，经过算法计算出高度补偿数据；

f.根据高度补偿数据控制可控支撑组件的升降高度，并锁定；

g.重复步骤c至f直至光固化设备的水平符合要求的标准。

本发明相比于现有技术的有益效果在于：通过在刮刀上安装测距仪，以原料的液体平面为基准对光固化成型设备进行调平，该方法操作简单，控制精准，缩短了作业时间，有效实现了对光固化成型设备的调平，从而提高了成型模型的尺寸精度和表面质量。

附图说明

图1是本发明的光固化设备的调平系统的结构示意图；

图2是本发明的刮刀结构示意图；

图3是本发明的可控支撑组件结构示意图。

附图标号：

1.刮刀；101.刮刀固定部件；102.刮刀调整部件；103.刮刀本体；104.调节螺丝；2.测距仪；3.液体平面；4.料槽；5.框架；501.上部框体；502.立柱；503.底面；6.步进电机；7.同步带；8.导轨；9.成型平台；10.固定支撑组件；11.可控支撑组件；111.电机；112.升降机；113.升降轴；114.脚座。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和此外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。

如图1所示，本发明的实施例提供了一种光固化设备的调平系统，调平系统包括：刮刀1，刮刀1在水平方向移动；测距仪2，测距仪2安装在刮刀1上；液体平面3，测距仪2测量其与液体平面3的距离，并以液体平面3作为基准面；框架5，框架5的上方为成型平台9，刮刀1安装在成型平台9上，框架5底部安装有分别位于不同位置的若干个可控支撑组件11来支撑框架5。

刮刀1的结构示意图如图2所示，刮刀1主要由刮刀固定部件101、刮刀调整部件102、刮刀本体103和调节螺丝104组成。刮刀本体103通过刮刀调整部件102与刮刀固定部件101连接。刮刀固定部件101的上表面设置有调节螺丝104，通过调节螺丝104调整刮刀调整部件102，从而使刮刀固定部件101的上表面(图2中的a面)与刮刀本体103的刀刃水平面(图2中的b面)平行。

如图1所示，框架5的成型平台9上设置有导轨8，导轨8为两个，位于同一水平面并且相互平行。刮刀1通过刮刀移动装置在水平方向移动，刮刀移动装置与打印控制器连接，实现对刮刀1的控制。刮刀移动装置包括步进电机6、同步带7和导轨8，步进电机6与同步带7相连，同步带7带动刮刀1沿导轨8移动。通过装配保证刮刀1和成型平台9的平行度。

需要注意的是，实现本发明技术方案的刮刀移动装置并不局限于上述刮刀移动装置的结构，上述刮刀移动装置的结构只是最优实现方式，而任何能够实现刮刀可控移动的构件也都可以作为本发明的刮刀移动装置使用，例如刮刀移动装置也可主要由伺服电机、导轨、丝杠组成，伺服电机通过丝杠带动刮刀1沿导轨8移动。

测距仪2用于测量测距仪2的测距口到液体平面3的距离。测距仪2至少为两个，如果测距仪2为两个，分布在刮刀1靠近导轨8的两端，如果测距仪2的数量多于两个，测距仪2均匀分布在刮刀1上，其目的是使测量数据具有代表性。测距仪2与打印控制器连接，实现液面测距的控制和反馈。两个或多个测距仪2在刮刀1上的安装高度并不要求一致，可以通过校正测距仪2的误差排除其影响，在不影响测距仪2测量精度的前提下使测距仪2的安装更方便，减少了一个需要调平的部件，简化了调平步骤。

液体平面3为盛放在料槽4内的原料的液体上表面，原料为用于光固化成型的光敏树脂，料槽4位于框架5内。

框架5主要由上部框体501、立柱502、底面503、成型平台9和支撑组件组成。上部框体501和底面503通过立柱502相连，成型平台9安装在上部框体501的上表面，并且与上部框体501通过一体安装和加工精度的方式保证平整度。为了简化也可使用上部框体501的上表面作为成型平台。

框架5的上部框体501和底面503均是n边形，n大于等于3。框架5底面的每个角落的下方均由一个可控支撑组件11支撑，每个可控支撑组件11分别与打印控制器连接。为了简化结构，减少调节步骤，可以把其中一个可控支撑组件11变为固定支撑组件10。

如图1所示，本实施例中框架5的上部框体501和底面503均是四边形，框架5的底面503的四个角落的下方分别由三个可控支撑组件11和一个固定支撑组件10支撑，每个可控支撑组件11分别与打印控制器连接。可控支撑组件11的结构如图3所示，可控支撑组件11包括电机111、升降机112、升降轴113和脚座114。电机111与升降机112连接，升降机112与升降轴113连接，升降轴113与脚座114连接，在进行高度调整的时候，电机111带动升降机112使升降轴113上下运动。

需要指出的是，实现本发明技术方案的支撑组件11并不局限于上述可控支撑组件的结构，上述可控支撑组件11的结构只是最优实现方式，而任何能够实现高度可调，并在调节完毕后可以锁定高度的构件也都可以作为本发明的可控支撑组件使用，可控支撑组件11可以是气动装置、液动装置或者电动装置，且可控支撑组件11的高度调整后，其高度由电控、数控或者机械控制方式来完成锁定。

成型平台9与框架5通过一体安装和加工精度的方式保证平整度，因此成型平台9与液体平面3调平后，框架5整体与液体平面3即可调平，因此只需要调整成型平台9与液体平面3的水平即可实现光固化设备整机的调平。

根据本发明的另一方面，提供了一种利用光固化设备的调平系统进行调平的方法，所述方法包括如下步骤：

a.调节刮刀的调节螺丝，使刮刀固定部件101的上表面与刮刀本体103的刀刃水平面平行；

b.在刮刀1上安装测距仪2，取下安装有测距仪2的刮刀1，在一个平台上测量至少两个测距仪2分别到刮刀本体103的刀刃水平面的绝对高度，计算出各测距仪2的相对高度差，输入打印控制器进行校正；

c.开启测距仪2，测量至少两个测距仪2到液体平面3的距离；

d开启刮刀移动装置，移动刮刀1，测量至少两个测距仪2到液体平面3的距离；

e.根据测距仪2测量的距离液面3的至少四个数据，经过算法计算出高度补偿数据；

f.根据高度补偿数据控制可控支撑组件10的升降高度，并锁定；

g.重复步骤c至f直至光固化设备的水平符合要求的标准。

通过本发明的技术方案，可获得以下技术效果：本发明通过在刮刀上安装测距仪，以原料的液体平面为基准面对光固化成型设备进行调平，通过测距仪误差补偿的方法减少了液面测距的调平问题，减少了调平步骤，缩短了作业时间。该方法操作简单，控制精准，有效实现了对光固化成型设备的调平，提高了成型模型的尺寸精度和表面质量。本发明仅需对刮刀进行简单的微调和整体框架的调平，就可实现光固化成型前整机水平、原料液体、成型平台、液面刮刀、液面测距方面的相互调平匹配问题。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述的仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。