[发明专利]DLP光固化3D打印机光辐照度补偿的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种DLP光固化3D打印机光辐照度补偿的装置及方法，属于3D打印技术领域。

背景技术

DLP光固化3D打印技术是采用数字光处理(DLP)技术，使用DLP投影机逐层固化液态树脂来制造实体零件的技术。该技术可快速的制造出非常精细的零件。在诸多领域有广阔的应用前景，如工业产品概念设计，快速模具制造，医学应用等方面。

DLP光固化3D打印机硬件部分主要包括Z轴滑台、成型件托板、树脂槽、工作台、DLP投影机。打印机具体工作中投影机安装在工作台下方，Z轴滑台及树脂槽固定在工作台上，成型件托板位于树脂槽内部。所述Z轴滑台是一种可沿竖直方向进行精确移动的平台，用来在竖直方向上移动成型件托板。所述树脂槽是一个装有液态光敏树脂的料槽。所述工作台是用来固定Z轴滑台、树脂槽及成型件托板的台面。所述成型件托板是一种黏附成型件的装置。软件部分将图像信息传递给投影机产生投影光，投影光透过树脂槽照射到液态树脂表面，液态树脂吸收的光能量E达到固化所需的能量阈值E_c时会聚合为固态。树脂所吸收的光能量大小将会影响树脂的固化精度。

上述光能量与投影光的照射时间t和辐照度I成正比。当照射时间给定时，光能量的大小与辐照度成正比。考虑到目前DLP投影机经过长时间工作后辐照度会衰减，同时DLP光固化打印机是通过逐层固化树脂的方式来构造物体，因此如果每层树脂固化时投影机的辐照度不同，将会影响制件的加工精度，甚至导致制件成型失败。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种DLP光固化3D打印机光辐照度补偿的装置及方法，它具有能保证每层树脂固化时的辐照度维持在给定值的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

DLP光固化3D打印机光辐照度补偿的装置，包括：

安装在工作台下方的DLP投影机，DLP投影机向上投影，所述DLP投影机与控制板卡连接，控制板卡分别与辐照计和用于实现DLP投影机光路通断的旋转装置连接；在工作台的上方固定有树脂槽，树脂槽内装有树脂，工作台上还固定Z轴滑台，Z轴滑台上固定设有成型件托板，成型件托板位于树脂槽内部，成型件托板能在树脂槽内部沿着竖直方向上下移动；DLP投影机的投影光透过树脂槽照射到树脂表面，当投影光的辐照度值等于设定值时，树脂在投影光的照射下完成一层一层的固化；

当旋转装置旋转到设定角度时，DLP投影机的投影光路照射到辐照计上，辐照计对投影光的辐照度进行数据采集；在每层树脂固化前，辐照计测量DLP投影机的投影光的辐照度值，并将辐照度值反馈给控制板卡进行处理，如果辐照度值等于设定值，控制板卡控制旋转装置移开，使光线透过树脂槽照射到树脂表面；如果辐照度值小于设定值，控制板卡提高投影机的光线亮度，直到辐照度值等于设定值。

所述旋转装置包括：步进电机和遮光片；所述步进电机由控制板卡控制，所述步进电机与遮光片连接，所述步进电机控制遮光片旋转；所述遮光片上设有开孔。

所述开孔的尺寸大于辐照计的有效测量区域。

所述控制板卡包括投影机控制模块、步进电机控制模块、辐照计数据采集模块、主控模块。投影机控制模块用于设定投影机的亮度，步进电机控制模块用于控制步进电机的旋转，辐照计数据采集模块用于对辐照计反馈的辐照度值数据进行处理，主控模块分别控制投影机控制模块、步进电机控制模块、辐照计数据采集模块，使三个模块协同工作。

所述辐照计固定在遮光片上。

当旋转装置旋转到设定角度时，DLP投影机的投影光路通过遮光片的开孔照射到辐照计上。

所述树脂是液态光敏树脂。

所述步进电机和遮光片组成快门。

所述遮光片是表面进行过喷塑处理的铁片。

为防止投影机光线照射到遮光片表面发生反射，遮光片表面通过喷塑处理，处理为黑色。遮光片大小根据投影机镜头而定，需完全覆盖住投影机镜头。

所述控制板卡可实现快门的控制，辐照计数据的采集，DLP投影机亮度的调节。

DLP光固化3D打印机光辐照度补偿的方法，包括如下步骤：

步骤(1)：将旋转装置旋转到设定角度，DLP投影机的投影光路照射到辐照计上，辐照计对投影光的辐照度进行数据采集；

步骤(2)：在树脂槽内的每层树脂固化前，辐照计测量DLP投影机的投影光的辐照度值，并将辐照度值反馈给控制板卡进行处理：

如果辐照度值等于设定值，控制板卡控制旋转装置移开，使光线透过树脂槽照射到树脂表面；