SLA精度标定系统的制作方法

本实用新型涉及3D打印技术中精度标定系统，特别是涉及一种SLA精度标定系统。

背景技术：

立体光固化成型法(Stereo Lithography Appearance，SLA)是最早被提出并商业化应用的快速成型技术，经过了近20年的发展，该技术已成为应用最为广泛的3D打印技术。其用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面，这样层层叠加构成一个三维实体。SLA系统的工作过程如下：首先设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动；激光光束通过数控装置控制的扫描模块，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面；然后升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维原型。将原型从树脂中取出后，进行最终固化，再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的三维实体。

SLA系统中的扫描模块通常采用双电机扫描模块，设置在激光光束的会聚光路中。这种双电机扫描模块存在两种缺陷：一是焦斑扫描轨迹构成球面像场，与工作平面不重合，称为系统的聚焦误差或Z轴误差；二是由于双电机在光路中前后布置的结构特点，将在X轴方向出现“枕形”畸变。另外，光学透镜自身存在一定的畸变。

为克服上述缺陷，提高打印的三维实体的精度，通常设置有一SLA精度标定系统进行精度标定，在该标定系统中，传统标定板为在一铝板上雕刻由多个规则排列的十字形标志点组成的图案。在标定时，将该标定板致于液态光敏树脂表面进行扫描，每扫描到该一个十字形标志点时，对其进行记录，通过记录的信息，调整电机的比特位，从而实现精度标定。

然而，使用上述标定系统标定时需要人为进行激光移动，增加了人为操作，使得操作时间变长，自动化程度降低，大大降低标定效率。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种SLA精度标定系统，其即可省去人为操作，提高标定自动化程度，提高标定效率。

一种SLA精度标定系统，用于SLA精度标定，包括：

SLA精度标定板，用于在受到激光光束扫描时，显示标定图案；

激光扫描仪，用于产生激光光束并照射到所述SLA精度标定板；

图像获取装置，用于获取所述SLA精度标定板上显示的标定图案；

控制系统，用于根据预先存储的标准模型与所述标定图案进行对比校正，调整电机的比特位。

在其中一个实施例中，所述SLA精度标定板包括刚性平板和光敏纸，所述光敏纸贴设在所述刚性平板的上表面，用于在受到激光光束扫描时，显示标定图案。

在其中一个实施例中，所述刚性平板的下表面设置在液态光敏树脂上，且与所述液态光敏树脂的水平面保持平行。

在其中一个实施例中，所述SLA精度标定板包括至少三个调平机构，所述调平机构包括调平螺丝和螺孔，所述调平螺丝与所述螺孔相配合，所述螺孔设置于所述刚性平板上。

在其中一个实施例中，所述图像获取装置包括摄像装置。

在其中一个实施例中，所述摄像装置为与所述控制系统集成的摄像头。

在其中一个实施例中，所述图像获取装置通过有线网络或无线网络向所述控制系统传输数据。

相较于现有技术，本实用新型提供的SLA精度标定系统通过将SLA精度标定板设置为刚性平板和光敏纸的组合，将光敏纸贴设于刚性平板的上表面，当激光扫描仪产生的激光光束照射到光敏纸上，光敏纸可显示出标定图案，图像获取装置将获取到的标定图案发送至控制系统，使得控制系统根据预先存储的标准模型与接收到的标定图案对比校正，调整电机的比特位，而无需人为进行激光移动，提高精度标定自动化程度，节约标定时间和成本，提高精度标定效率。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1为本实用新型一示例性实施例示出的一种SLA精度标定系统示意图；

图2为本实用新型一示例性实施例示出的一种SLA精度标定板示意图；

图3为本实用新型一示例性实施例示出的一种图像处理装置结构示意图；

图4所示为本实用新型一示例性实施例示出的一种标准模型示意图；

图5所示为本实用新型一示例性实施例示出的另一种标准模型示意图；

图6为本实用新型一示例性实施例示出的一种调平机构示意图；

图7为本实用新型一示例性实施例示出的一种调平螺丝结构示意图；

图8为本实用新型一示例性实施例示出的一种SLA精度标定方法流程图；

图9为本实用新型一示例性实施例示出的另一种SLA精度标定方法流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1为本实用新型一示例性实施例示出的一种SLA(Stereo Lithography Appearance，立体化光固化成型)精度标定系统示意图，如图1所示，本实用新型的SLA精度标定系统100包括：激光扫描仪10、SLA精度标定板20、图像获取装置30及控制系统40。

所述激光扫描仪10用于产生激光光束，该激光束照射到SLA精度标定板20或液态光敏纸树脂50。具体的，所述激光扫描仪10包括双电机扫描模组，所产生的激光光束通过该双电机扫描模组照射到所述SLA精度标定板20。

所述SLA精度标定板20用于在受到激光光束扫描时，显示标定图案。优选地，所述SLA精度标定板20的结构示意图如图2所示，SLA精度标定板20包括光敏纸21和刚性平板22。所述光敏纸21设置在刚性平板22的上表面，当光敏纸21受到激光光束扫描时，可以显示标定图案。所述光敏纸21是一种根据物理光学原理实用新型的特殊纸张，当其在受到激光照射时，能显示出图案或标志点。所述光敏纸21的种类或制备方式不限，任何通过激光扫描可以显示图案的纸都可以作为本实施例中的光敏纸21，本实用新型对此并不进行限制，另外，本实用新型使用的光敏纸价格便宜，采购方便，节约成本。

所述刚性平板22是一种硬质平板，用于承载所述光敏纸21，即使多张刚性平板22堆叠放置时也不会发生变形，所述刚性平板22可以是金属板、陶瓷板或者是塑料板等其他刚性平板，本实用新型对此并不进行限制。进一步地，所述刚性平板22为铝板，从而使得所述刚性平板22具有质地轻、硬度适中以及容易加工等优点。

在立体化光固化成型技术中，液态光敏纸树脂是模具成型的原料，因此，当SLA精度标定的环境中存在液态光敏树脂时，在标定时，可以将本实用新型的SLA精度标定板放置在液态光敏树脂50上，即使得刚性平板22的下表面设置在液态光敏树脂50上，且与该液态光敏树脂50的水平面保持平行。

所述图像获取装置30，用于获取光敏纸21上显示的标定图案。所述图像获取装置30的结构不限，只要能满足获取所述标定图案并将所述标定图案发送给控制系统即可。所述图像获取装置30可包括摄像装置，例如数码相机、摄像机、手机等可以完成图像采集的装置都属于本实用新型保护的范围之内，本实用新型对此并不进行限制。

所述图像获取装置30可通过有线网络或无线网络将获取到的标定图案传输至控制系统40，例如可以通过数据线将标定图案传输至控制系统40，带有WIFI功能的打印机可通过无线网络传输标定图案，带有蓝牙功能的移动设备可以通过蓝牙信号传输标定图案，手机也可以通过4G网络传输标定图案，当然，能够实现将标定图案从图像获取装置30传输至控制系统40的通信方式都在本实用新型保护的范围之内，本实用新型对此并不进行限制。

优选地，所述图像获取装置为摄像装置，用于获取标定图案，然后将存储的数据传送到控制系统进行标定。

所述控制系统40，用于根据预先存储的标准模型与标定图案进行对比校正，调整电机的比特位。具体地，所述控制系统40接收到图像获取装置30发送的标定图案，确定组成标定图案的每个标志点的位置，逐个比较组成标定图案的标志点的位置和该标志点对应于组成标准模型的标志点的位置之间的偏差，汇总成校正文件并保存在控制系统40中。举例而言，如图4所示为本实用新型一示例性实施例示出的一种标准模型示意图，如图4所示，可将第八行第七列画圈的标志点作为坐标原点，以原点为基准分别画两条相互垂直的直线，其中，水平方向作为X轴，竖直方向作为Y轴，则将图中第四行第四列画圈的标志点记为A₁(x₁，y₁)，将在光敏纸21上显示的标定图案中与点A₁(x₁，y₁)相对应的点记为B₁(a₁，b₁)，那么可以计算出A₁(x₁，y₁)与B₁(a₁，b₁)之间的位置关系K₁，通过该位置关系K₁可以将点A₁(x₁，y₁)校准到点B₁(a₁，b₁)，可以通过平移、缩放或者其他线性或非线性变换等方法校准。按照同样的方式，逐个将光敏纸21上显示的标定图案中的标志点位置与标准模型中的标志点的位置之间的偏差进行记录，可以汇总形成校正文件。当然，标准模型的图案可以为任何有规则的、易于识别的图案，例如图5中的棋盘格图案，本实用新型对此并不进行限制。

在另一个实施例中，SLA精度标定板20还包括至少三个调平机构60，用于调节SLA精度标定板的水平面。其中，所述调平机构60设置于刚性平板上，由于至少三个调平机构60可以构成一个平面，当SLA精度标定板至少包括三个调平机构60时，可以保证SLA精度标定板处于同一个平面，当然，上述调平机构60的数量也可以为四个、五个或六个等，本实用新型对此并不进行限制。举例而言，如图6所示，图6为本实用新型一示例性实施例示出的一种调平机构示意图，图中的刚性平板22上设置有四个调平机构60，上述调平机构60可以包括螺孔61和调平螺丝62，螺孔61分别设置于刚性平板22的四个角，螺孔61与调平螺丝62相配合。调平螺丝62的结构示意图请参见图7，如图7所示，调平螺丝62包括头部621、杆部622、调平旋钮623和设置有等间距螺纹的螺丝624，其中，杆部622套设在螺丝624上，可通过旋转调平旋钮623来改变螺丝624插入杆部622的长度，从而实现调平，具体地，例如，当需要将该调平机构60的高度降低时，顺时针旋转调平旋钮623使得部分螺丝624缩入杆部622，当需要将该调平机构的高度升高时，则逆时针旋转调平旋钮使得部分螺丝624伸出杆部622。

与上述SLA精度标定系统相对应，本实用新型还提供了一种SLA精度标定方法，应用于SLA精度标定系统中，如图8所示包括以下步骤：

在步骤801中，控制激光扫描仪向SLA精度标定板发射激光光束，直到在SLA精度标定板上形成标定图案。

在步骤802中，控制图像获取装置获取SLA精度标定板上显示的标定图案，并将所述标定图案发送至控制系统。

可以控制摄像装置拍摄SLA精度标定板上显示的标定图案，当然，摄像装置不局限于数码相机、摄像机、手机等可以实现拍摄照片的设备。

在步骤803中，根据所述控制系统中预先存储的标准模型与所述标定图案进行对比校正，调整电机的比特位。

在本步骤中，可以确定组成标定图案的标志点位置；将所述标定图案的标志点位置与所述标准模型的标志点位置进行对比，逐个分析组成标定图案的标志点的位置和该标志点对应于组成标准模型的标志点的位置之间的偏差，汇总成校正文件，根据校正文件调整电机的比特位。

请参见图9，图9是本实用新型一示例性实施例示出的另一种SLA精度标定方法，应用于SLA精度标定系统中，包括以下步骤：

在步骤901中，控制激光扫描仪向SLA精度标定板发射激光光束，直到在所述SLA精度标定板上的光敏纸上形成标定图案。

在步骤902中，控制图像获取装置获取所述光敏纸上显示的标定图案，并将标定图案发送至控制系统。

在本步骤中，可以控制复印机扫描光敏纸上显示的标定图案，也可以控制摄像装置拍摄光敏纸上显示的标定图案，当然，摄像装置不局限于数码相机、摄像机、手机等可以实现拍摄照片的设备。

在步骤903中，根据控制系统中预先存储的标准模型与标定图案进行对比校正，调整电机的比特位。

在本步骤中，可以确定组成标定图案的标志点位置；将所述标定图案的标志点位置与所述标准模型的标志点位置进行对比，逐个分析组成标定图案的标志点的位置和该标志点对应于组成标准模型的标志点的位置之间的偏差，汇总成校正文件，根据校正文件调整电机的比特位。

为进一步阐述本实用新型的SLA精度标定系统及方法，下面结合具体的实施例给予说明。

请参见图1，图1为本实用新型SLA精度标定系统示意图。如上述介绍，SLA精度标定系统包括激光扫描仪10、SLA精度标定板20、图像获取装置30以及控制系统40。具体标定步骤如下：

SLA精度标定板安装。在进行SLA精度标定之前，首先需要对SLA精度标定板20进行安装，如图2所示，SLA精度标定板20包括光敏纸21和刚性平板22，光敏纸21设置在刚性平板22的上表面，刚性平板22设置在液态光敏树脂50上，且与液态光敏树脂50的水平面保持平行，在安装SLA精度标定板的过程中，可以使用如图6-7所示的调平机构调节所述SLA精度标定板的高低，也可以使用调平机构使SLA精度标定板处于水平状态。

在另一个实施例中，可以将上述光敏纸21粘贴在上述刚性平板22的上表面，粘贴光敏纸可以使用胶水或者其他易移除、不具腐蚀性的粘性物质，优选地，可以使用类似双面胶的粘贴方式使光敏纸完全贴合所述刚性平板，本实用新型对此并不进行限制。

当然，本实用新型对于光敏纸21和刚性平板22的固定方式不限，任何可以将光敏纸固定在刚性平板上的固定方式都属于本实用新型的保护范围之内。

激光扫描仪发射激光光束。控制系统40控制激光扫描仪10按照预先存储在控制系统40中的标准模型发射激光光束，从而在SLA精度标定板20的光敏纸上形成标定图案。但是在SLA精度标定板20的光敏纸上的标定图案是通过双电机模块发出激光照射后显现的图案，而双电机由于在光路中前后布置的结构特点，会出现“枕形”畸变。所以光敏纸21上显示出的标定图案为标准模型发生“枕型”畸变后的畸变图案。

图像获取装置获取图像。图像获取装置30获取所述标定图案并将该标定图案传输至控制系统40中。可以理解，所述获取的标定图案亦即光敏纸21上显现出来的畸变图案。该标定图案可以使用数码相机、摄像机以及手机等能够完成拍摄，并将拍摄的标定图案/畸变图案通过有线网络或无线网络传输至控制系统40中。

控制系统进行偏差计算。控制系统40确定组成标定图案的每个标志点的位置，比较组成标定图案的标志点的位置和该标志点对应于组成标准模型的标志点的位置之间的偏差，汇总成校正文件并保存在控制系统40中，以便根据校正文件调整电机的比特位。

在本实用新型提供的SLA精度标定系统及标定方法中，通过将SLA精度标定板设置为刚性平板和光敏纸的组合，并通过激光光束照射到光敏纸上显示出标定图案。有图像获取装置将获取到的标定图案发送至控制系统，使得控制系统根据预先存储的标准模型与接收到的标定图案对比校正，调整电机的比特位。该SLA精度标定系统相较于传统的标定系统具有如下优点：1、无需在SLA精度标定板或刚性平板上进行雕刻而获得标定图案，从而使得所述标定板可多次循环使用，而不会因标定板雕刻上的标定图案受损而导致标定板损坏；2、因无需精度雕刻，还可节省成本，降低造价；3、无需人为进行激光移动，提高精度标定自动化程度，节约标定时间和成本，提高精度标定效率。4、拍摄装置只需要较低成本相机或者类似可以进行拍照的手机等，拍摄范围大，价格低廉，大大降低SLA精度标定系统的成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。