激光投影系统和3D打印机的制作方法

本实用新型涉及3d打印领域，特别涉及一种激光投影系统和3d打印机。
背景技术：
：dmd芯片是一种能够应用于3d打印投影系统的芯片，dmd芯片工作时，激光照射在dmd芯片里的微小镜片上，当激光能量分布不均匀时，dmd芯片中的微小镜片容易因过热而失效。技术实现要素：本实用新型的主要目的是提出一种激光投影系统，旨在提升dmd芯片使用的安全性能以及打印质量为实现上述目的，本实用新型提出的激光投影系统，包括：平顶光光源组件，用于输出平顶光；投影组件，所述投影组件具有激光入射端和激光出射端，所述平顶光光源组件朝向所述激光入射端设置，所述投影组件包括设置在所述激光入射端和所述激光出射端之间的dmd芯片，所述dmd芯片用以将从所述激光入射端射入的激光投影；以及，控制系统，用于控制所述dmd芯片的投影形状。可选地，所述平顶光光源件包括：红外激光器；以及，均光件，用于将光束调整成平顶光，所述均光件设置在所述红外激光器与所述投影组件之间。可选地，所述均光件包括光束整形器、积分镜、空间光调制器中的任意一种或多种。可选地，所述均光件包括积分镜和光束整形器，所述光束整形器设置在所述积分镜与所述投影组件之间。可选地，所述均光件包括积分镜和空间光调制器，所述空间光调制器设置在所述积分镜与所述投影组件之间。可选地，所述激光投影系统包括：多个光束整形器，多个所述光束整形器的出射光形状互异；以及，安装架，所述安装架位于所述投影组件的光路方向的后端，所述安装架与所述光束整形器可拆卸连接。可选地，所述平顶光光源件包括：平顶光激光器，用于输出平顶光，所述平顶光激光器朝向所述激光入射端设置；以及，准直镜，设置在所述平顶光激光器和所述投影组件之间。可选地，所述平顶光光源件还包括光栏，所述光栏设置在所述准直镜与所述投影组件之间，所述光栏具有通光孔，所述平顶光激光器输出的激光通过所述通光孔射向所述投影组件，所述通光孔的尺寸小于或等于所述平顶光激光输出器输出的光束的尺寸。本实用新型还提出一种3d打印机，包括：上述的激光投影系统；以及，工作台，用于铺设粉体材料，所述工作台面向所述激光出射端设置，以使所述投影组件投影在所述工作台上。可选地，所述红外激光器为二氧化碳红外激光器。可选地，所述3d打印机包括：多个所述投影组件，朝向同一所述工作台设置；以及，多个所述光束整形器，多个所述投影组件的光路方向的后端均设有所述光束整形器。本实用新型采用带dmd芯片的投影组件将激光光束投影，实现3d面打印，能够有效提升3d打印的效率；本实用新型采用平顶光光源组件将激光束的能量分布调整得均匀，从而使得激光束照射到dmd芯片上各个微小镜片上能量的差值小，避免激光束局部能量过高而导致微小镜片过热，有利于保障dmd芯片安全工作；dmd芯片上能量分布均匀有利于使得投影形成的图形的能量分布更加均匀，使得被激光加热的各个位置的3d打印材料熔融、成型的过程更加一致，避免dmd芯片的投影的局部能量过大导致该位置的3d打印材料熔融面积和深度过大，有利于提升打印精度。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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示出的结构获得其他的附图。图1为本实用新型激光投影系统一实施例的结构示意图；图2为本实用新型激光投影系统另一实施例的结构示意图；图3为本实用新型激光投影系统又一实施例的结构示意图；图4为本实用新型激光投影系统再一实施例的结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称100均光件110光束整形器120积分镜130空间光调制器140扩束镜150安装架200投影组件210dmd芯片220激光入射端230激光出射端300控制系统400红外激光器500工作台600平顶光激光器700准直镜800光栏本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。本实用新型提出一种激光投影系统。在本实用新型实施例中，如图1、图2所示，该激光投影系统，包括：平顶光光源组件，用于输出平顶光；投影组件200，所述投影组件200具有激光入射端220和激光出射端230，所述平顶光光源组件朝向所述激光入射端220设置，所述投影组件200包括设置在所述激光入射端220和所述激光出射端230之间的dmd芯片210，所述dmd芯片210用以将从所述激光入射端220射入的激光投影；以及，控制系统300，用于控制所述dmd芯片210的投影形状。本实施例中，所述平顶光光源组件具有将激光光束调整成的能量分布调整均匀的平顶光的作用，所述激光光束以平顶光的形式射入所述dmd芯片210上。所述dmd芯片210上的微小镜片用于反射激光，所述控制系统300使得若干的微小镜片配合，从而将激光投影成平面的图形，实现面打印，采用dmd芯片210的激光面打印的工作效率远高于现有的点打印和线打印的方式。dmd芯片210的微小镜片在接收功率较大的激光束容易过热，从而导致该微小镜片失效。本实用新型采用带dmd芯片210的投影组件200将激光光束投影，实现3d面打印，能够有效提升3d打印的效率；本实用新型采用平顶光光源组件将激光束的能量分布调整得均匀，从而使得激光束照射到dmd芯片210上各个微小镜片上能量的差值小，避免激光束局部能量过高而导致微小镜片过热，有利于保障dmd芯片210安全工作；dmd芯片210上能量分布均匀有利于使得投影形成的图形的能量分布更加均匀，使得被激光加热的各个位置的3d打印材料熔融、成型的过程更加一致，避免dmd芯片210的投影的局部能量过大导致该位置的3d打印材料熔融面积和深度过大，有利于提升打印精度。进一步地，在本实施例中，如图1所示，所述平顶光光源件包括：红外激光器400；以及，均光件100，用于将光束调整成平顶光，所述均光件100设置在所述红外激光器400与所述投影组件200之间。本实用新型利用均光件100配合通用的红外激光器400就能实现将输出的光束调整成平顶光，方便现有的3d打印机进行改造，具有适用范围广的优点。进一步地，在本实用新型中，如图1所示，所述均光件100包括光束整形器110。所述光束整形器110具有调整入射光的形状，同时使得激光能量分布均匀，激光光束经过光束整形器110处理后，再进入到所述投影组件200中，能够有效地保护dmd芯片210，同时使得dmd芯片210的投影能量分布均匀，从而提升3d打印精度，打印出的产品质量好。本实用新型所述均光件100不仅限于上述技术方案，在其他实施例中，也可以是，所述光束整形器包括积分镜，所述积分镜能够将入射激光的能量分布调整得更加均匀，从而保护dmd芯片，并提升3d打印精度；或者是，所述光束整形器包括空间光调制器，该所述空间光调制器用于将激光光束调制成能量分布更加均匀的光束，具体地，所述空间光调制器能够改变空间上光分布的振幅或强度、相位、偏振态以及波长，能够准确地控制光束的能量分布，从而保障dmd芯片工作的安全性以及3d打印的精度。本实施例所述均光件100在其他实施中，也可以是，如图3所示，所述均光件100包括积分镜120和光束整形器110，所述光束整形器110设置在所述积分镜120与所述投影组件200之间。激光光束先经过所述积分镜120，然后经过所述光束整形器110，再进入到所述投影组件200中。激光束经过积分镜120调整能量分布后，再被光束整形器110进一步均化能量分布，同时调整光束的出射形状，有利于使得光束更加接近投影形状，从而提升激光的能量利用效率。例如，当投影的形状接近为正方形时，所述光束整形器110将出射光调整为正方形，然后照入所述投影组件200中，从而使得投影组件200入射光中被利用的面积大，以提升激光利用率。本实施例所述均光件100在其他实施中，还可以是，如图4所示，所述均光件100包括积分镜120和空间光调制器130，所述空间光调制器130设置在所述积分镜120与所述投影组件200之间。激光光束先经过所述积分镜120，然后经过所述空间光调制器130，再进入到所述投影组件200中。激光束经过积分镜120调整能量分布后，再被空间光调制器130进一步均化能量分布，空间光调制器130还能调整光束的出射图案，且出射图案能根据实际需要变化，有利于使得光束更加接近投影图案，从而提升激光的能量利用效率。在本实施例所述激光投影系统不仅限于上述技术方案，在其他实施中，还可以是，如图3所示，所述激光投影系统包括：多个光束整形器110，多个所述光束整形器110的出射光形状互异；以及，安装架150，所述安装架150位于所述投影组件200的光路方向的后端，所述安装架150与所述光束整形器110可拆卸连接。所述光束整形的出射光形状通常为固定形状，难以变化，因此，当需要投影的图案与光束整形器110的出射光图案相差甚远时，光束的能量利用率无法有效提升。本实施例采用光束整形器110与安装架150拆卸连接，当安装架150上的光束整形器110与需要投影的图案匹配度太差时，将该光束整形器110从所述安装架150上拆卸下来，然后从多个所述光束整形器110中，挑选出与需要投影的图案更加相似的光束整形器110，并安装在所述安装架150上，从而提升所述激光光束的能量利用率。激光投影系统不仅限于上述技术方案，在其他实施例中，还可以是，如图3所示，所述激光投影系统还包括扩束镜140，所述扩束镜140设置所述投影组件200与所述均光件100之间，扩束镜140能够使得激光光束的能量密度降低，避免激光光束被均化后，光束的单位面积内的能量还是大于dmd芯片210的承受能力，此时采用所述扩束镜140，使得光束的单位面积内的能量降低至dmd芯片210的承受能力内，从而使得dmd芯片210正常工作；也可以是，所述均光件设置在所述扩束镜与所述投影组件之间，激光光束经过扩束后降低能量密度，然后再经过均光件均化能量，保障激光组件的入射光线能量分布均，且能量密度适宜。在其他实施中，还可以是，所述激光投影系统还包括两个扩束镜，其中一者设置在所述投影组件与所述均光件之间，所述均光件设置在两所述扩束镜之间，通过两级扩束镜扩束，降低激光能量密度，通过均光件之间均化能量分布，使得投影组件的入射光线能量分布均，同时避免能量密度过大而超dmd芯片运行负荷的上限。本实施例所述平顶光光源件不仅限于上述技术方案，在其他实施中，如图2所示，也可以是，所述平顶光光源件包括：平顶光激光器600，用于输出平顶光，所述平顶光激光器600朝向所述激光入射端220设置；以及，准直镜700，设置在所述平顶光激光器与所述投影组件200之间。所述平光激光器600输出平顶光，该平顶光经过准直镜700准直，使得平顶光的光线的发散角的更小，从而使得平顶光的光束能量分布更加的均匀，有利于使得dmd芯片210上的能量分布更加均匀，从而避免dmd芯片210局部过热，还能提升打印质量。具体地，所述平顶光光源件还包括光栏800，所述光栏800设置在所述准直镜700与所述投影组件200之间，所述光栏800具有通光孔，所述平顶光激光器600输出的激光通过所述通光孔射向所述投影组件，所述通光孔的尺寸小于或等于所述平顶光激光输出器600输出的光束的尺寸。所述通光孔的形状为与需要投影的形状接近的形状，当通光孔的尺寸小于光束的尺寸时，光栏800会拦截部分光束，使得光束的形状通过所述通光孔后发生变化，实现对光束进行整形。对光束进行整形能够减少dmd芯片210的工作负荷，保障dmd芯片210激光投影成像的前提下，减少了dmd芯片210上激光的能量，有利于降低dmd芯片210整体的工作温度，以保障dmd芯片210安全工作。本实用新型还提出一种3d打印机，该3d打印机包括激光投影系统，该激光投影系统的具体结构参照上述实施例，由于本3d打印机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，所述3d打印机还包括红外激光器400，设置在所述均光件100远离所述投影组件200的一侧，且所述红外激光器400朝向所述均光件100设置；以及，工作台500，用于铺设粉体材料，所述工作台500面向所述激光出射端230设置，以使所述投影组件200投影在所述工作台500上。所述红外激光器400产生的激光通过所述均光件100均化能量分布后，进入到投影组件200中，投影组件200将激光以图形的模式投影在所述工作台500上，工作台500上的粉体材料被投影照射加热，然后熔融粘结，投影结束后再凝固成型，具有打印效率高、打印效果好、dmd芯片210不易过热的优点，进一步地，在本实施例中，所述红外激光器400为二氧化碳红外激光器400，所述dmd芯片210对二氧化碳红外激光器400发射出的激光更加敏感，因此对二氧化碳红外激光器400发射出的激光利用率更高。在其他实施例中，所述3d打印机包括：多个所述投影组件200，朝向同一所述工作台500设置；以及，多个所述光束整形器110，多个所述投影组件200的光路方向的后端均设有所述光束整形器110。本实用新型技术方案采用多个所述投影组件200叠加投影打印，能够有效减小每个投影组件200的负荷，从而降低dmd芯片210过热的风险，具有提升dmd芯片210使用安全性的作用。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页12