本發(fā)明涉及3d打印機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置及應(yīng)用其的3d打印機(jī)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

3d打印，是增材制造的俗稱，其核心是數(shù)字化、智能化制造與材料科學(xué)的結(jié)合。與傳統(tǒng)上對(duì)原材料進(jìn)行切削的減材制造方法正相反，3d打印的過(guò)程好比用磚頭砌墻，逐層增加材料，最終形成產(chǎn)品。

3d打印不需要模具，可以直接進(jìn)行樣品原型制造，因而大大縮短了從圖紙到實(shí)物的時(shí)間。任何形狀復(fù)雜的零件，都可以被分解為一系列二維制造的疊加。這種快速制造的理念還衍生出多種不同的技術(shù)類型，除了sla，常見(jiàn)的有熔融沉積造型（fdm）、三維打?。?dp）、選擇性激光燒結(jié)（sls）等，其基本工作原理都是逐層增加材料，最終形成產(chǎn)品，因此，這些技術(shù)都被通俗地稱作3d打印。sls技術(shù)所制造的產(chǎn)品的物理性能是其中最接近最終產(chǎn)品的技術(shù)，是目前國(guó)外小批量產(chǎn)品的制造的首選技術(shù)。

3d打印中sls、sla、slm等技術(shù)均有賴于激光的掃描輸出，掃描誤差是這些技術(shù)中的常見(jiàn)問(wèn)題，制造工藝、安裝精度等原因，再掃描一個(gè)圖形位置時(shí)必定存在誤差，需要采取措施進(jìn)行位置校準(zhǔn)，達(dá)到掃描位置輸出的實(shí)際位置與圖形的實(shí)際位置保持在誤差要求方位內(nèi)。

傳統(tǒng)方法采用的步驟如下：

1、使用帶固定網(wǎng)格狀黑底白邊陣列的膠片，將其放置在激光掃描位置，且對(duì)齊位置；

2、在膠片上打固定格式的位置點(diǎn)，使黑底框膠片上呈現(xiàn)燒灼的點(diǎn)，該點(diǎn)按照陣列分布；

3、使用掃描儀掃描膠片上燒灼點(diǎn)位置，判斷是否在黑底框陣列的中心，并計(jì)算誤差位置；

4、將誤差位置列表導(dǎo)入程序中；

該方法存在以下顯而易見(jiàn)的誤差影響與不足：

1、網(wǎng)格狀黑底白邊陣列膠片的陣列誤差，圖片文件需要進(jìn)行預(yù)處理才能識(shí)別；

2、膠片放置不平整的誤差；

3、掃描儀掃描得到的尺寸誤差；

4、軟件計(jì)算誤差；

5、操作時(shí)間長(zhǎng)，至少需要3h，全程手工操作；

因而現(xiàn)有技術(shù)還有待改進(jìn)和提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置，能更快速、準(zhǔn)確的校準(zhǔn)誤差，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：

一種振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置，用于校準(zhǔn)3d打印機(jī)的打印精度，所述校準(zhǔn)裝置包括：校準(zhǔn)裝置本體，在所述校準(zhǔn)裝置本體上設(shè)置有：

激光接收感應(yīng)裝置，用于接收3d打印機(jī)激光器發(fā)射的激光光斑；

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于控制激光接收感應(yīng)裝置的坐標(biāo)位置；

通訊模塊，用于與3d打印機(jī)通訊連接，獲取3d打印機(jī)發(fā)射激光束的位置信號(hào)；

控制模塊，用于根據(jù)激光光斑計(jì)算光斑坐標(biāo)位置，并結(jié)合激光束的位置信號(hào)獲取各點(diǎn)誤差值，逐點(diǎn)取值，最終取得整個(gè)點(diǎn)陣范圍內(nèi)的位置誤差表，3d打印機(jī)的振鏡系統(tǒng)利用位置誤差程序查表計(jì)算輸出的準(zhǔn)確位置。

所述的振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置中，所述激光接收感應(yīng)裝置包括一激光束接收窗口，所述激光束接收窗口的直徑為0.1mm。

所述的振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置中，所述激光器包括依次設(shè)置的分束鏡和擴(kuò)束鏡，使激光束衰減與整形，便于激光接收感應(yīng)裝置的檢測(cè)識(shí)別。

所述的振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括兩根平行的y軸導(dǎo)軌和連接兩y軸導(dǎo)軌的x軸導(dǎo)軌，所述兩y軸導(dǎo)軌上均設(shè)置有第一滑塊，所述x軸導(dǎo)軌設(shè)置有第二滑塊，所述x軸導(dǎo)軌的兩端分別固定在第一滑塊上，所述激光接收感應(yīng)裝置設(shè)置于第二滑塊上；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括用于驅(qū)動(dòng)第一滑塊沿y軸導(dǎo)軌滑動(dòng)的第一電機(jī)和用于驅(qū)動(dòng)第二滑塊沿x軸導(dǎo)軌滑動(dòng)的第二電機(jī)，所述第一電機(jī)和第二電機(jī)與控制模塊連接，由控制模塊根據(jù)所述誤差值調(diào)節(jié)激光接收感應(yīng)裝置的坐標(biāo)來(lái)校準(zhǔn)誤差。

所述的振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置中，所述校準(zhǔn)裝置本體上設(shè)置有用于手動(dòng)控制激光接收感應(yīng)裝置移動(dòng)的按鈕和用于顯示激光接收感應(yīng)裝置的坐標(biāo)的顯示屏，所述按鈕和顯示屏均與控制模塊連接。

所述的振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)的激光感應(yīng)裝置所運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)與振鏡所要掃描的點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)。

所述的振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)的激光感應(yīng)裝置所運(yùn)動(dòng)的部分點(diǎn)是檢測(cè)裝置默認(rèn)的，如中心點(diǎn)、指定的最外側(cè)點(diǎn)、按指定點(diǎn)陣位置的點(diǎn)。

所述的振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置中，所述激光接收感應(yīng)裝置為ccd鏡頭、或者光電池。

所述的振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置中，所述校準(zhǔn)裝置本體的底座上設(shè)有三個(gè)圓錐形定位點(diǎn)，用于不經(jīng)過(guò)精確測(cè)量即可將校準(zhǔn)裝置準(zhǔn)確放置在待檢驗(yàn)的3d打印機(jī)檢測(cè)位置上。

一種3d打印機(jī)系統(tǒng)，包括3d打印機(jī)和上述任意一項(xiàng)所述的振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置，所述3d打印機(jī)與所述校準(zhǔn)裝置通訊連接。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置，包括校準(zhǔn)裝置本體，所述校準(zhǔn)裝置本體上設(shè)置有激光接收感應(yīng)裝置、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、通訊模塊和控制模塊，3d打印機(jī)上的激光按照點(diǎn)陣位置逐點(diǎn)輸出激光，通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使激光接收感應(yīng)裝置移動(dòng)至激光束的位置上，并檢測(cè)激光束信號(hào)，此時(shí)有可能并未能檢測(cè)到該信號(hào)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)激光接收器延監(jiān)測(cè)點(diǎn)做規(guī)則運(yùn)動(dòng)，直至檢測(cè)到該信號(hào)，通過(guò)控制模塊根據(jù)該信號(hào)所處坐標(biāo)計(jì)算光斑該點(diǎn)位置坐標(biāo)，并獲取該點(diǎn)誤差值，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將激光接收感應(yīng)裝置移動(dòng)至激光束輸出的下一個(gè)點(diǎn)上，循環(huán)以上步驟，逐點(diǎn)取得誤差值，最終取得整個(gè)點(diǎn)陣范圍內(nèi)的位置誤差表，校準(zhǔn)系統(tǒng)將該誤差表傳輸至3d打印機(jī)的振鏡控制系統(tǒng)中，振鏡控制系統(tǒng)利用位置誤差查表程序即可快速計(jì)算激光輸出的準(zhǔn)確位置。本發(fā)明全程無(wú)需人工操作，且大大節(jié)省了校準(zhǔn)時(shí)間，有效提高了振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)精度及3d打印機(jī)的打印精度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置的示意圖。

圖2為本發(fā)明提供的振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置，能更快速、準(zhǔn)確的校準(zhǔn)誤差，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請(qǐng)參閱圖1和圖2，本發(fā)明提供的振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置，用于校準(zhǔn)3d打印機(jī)的打印精度，所述校準(zhǔn)裝置包括：校準(zhǔn)裝置本體1，所述校準(zhǔn)裝置本體1上設(shè)置有用于開(kāi)啟和關(guān)閉的開(kāi)關(guān)按鈕11，在所述校準(zhǔn)裝置本體1上設(shè)置有：

激光接收感應(yīng)裝置10，用于接收3d打印機(jī)激光器50發(fā)射的激光光斑；

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)20，用于控制激光接收感應(yīng)裝置10的坐標(biāo)位置；

通訊模塊60，用于與3d打印機(jī)通訊連接，獲取3d打印機(jī)的激光器50發(fā)射激光束501的位置信號(hào)；

控制模塊70，用于根據(jù)激光光斑計(jì)算光斑坐標(biāo)位置，并結(jié)合激光束501的位置信號(hào)獲取誤差值，逐點(diǎn)取值，最終取得整個(gè)點(diǎn)陣范圍內(nèi)的位置誤差表，3d打印機(jī)的振鏡系統(tǒng)（圖中未示出）利用位置誤差程序查表即可計(jì)算輸出的準(zhǔn)確位置。

具體的，所述激光接收感應(yīng)裝置10包括一激光束接收窗口（圖中未示出），所述激光束接收窗口的直徑為0.1mm，該規(guī)格的激光束接收窗口可以更精確激光光斑的顯示位置點(diǎn)，而且反應(yīng)靈敏度好。

所述激光器50包括依次設(shè)置的分束鏡（圖中未示出）和擴(kuò)束鏡（圖中未示出），使激光束501依次聚焦與擴(kuò)束，使激光束衰減與整形，便于激光接收感應(yīng)裝置10的檢測(cè)識(shí)別，更進(jìn)一步提高校準(zhǔn)精度，確保打印質(zhì)量。

請(qǐng)繼續(xù)參閱圖1，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)20包括兩根平行的y軸導(dǎo)軌201和連接兩y軸導(dǎo)軌201的x軸導(dǎo)軌202，所述兩y軸導(dǎo)軌201上均設(shè)置有第一滑塊203，所述x軸導(dǎo)軌202設(shè)置有第二滑塊204，所述x軸導(dǎo)軌202的兩端分別固定在第一滑塊203上，所述激光接收感應(yīng)裝置10設(shè)置于第二滑塊204上；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)20還包括用于驅(qū)動(dòng)第一滑塊203沿y軸導(dǎo)軌201滑動(dòng)的第一電機(jī)（圖中未示出）和用于驅(qū)動(dòng)第二滑塊204沿x軸導(dǎo)軌202滑動(dòng)的第二電機(jī)（圖中未示出），所述第一電機(jī)和第二電機(jī)與控制模塊連接，由控制模塊根據(jù)所述誤差值調(diào)節(jié)激光接收感應(yīng)裝置10的坐標(biāo)來(lái)校準(zhǔn)誤差，具體的，所述第二滑塊204的運(yùn)動(dòng)位置依據(jù)激光輸出要求的準(zhǔn)確位置，所述激光接收感應(yīng)裝置10按照該位置進(jìn)行一個(gè)范圍內(nèi)的掃描，所述激光接收感應(yīng)裝置10接收到激光束501的位置點(diǎn)后，激光束501進(jìn)行位置點(diǎn)陣列，所述激光接收感應(yīng)裝置10逐次讀取陣列的所有點(diǎn)的誤差，運(yùn)算后得到一個(gè)誤差坐標(biāo)系統(tǒng)文件，所述3d打印機(jī)自動(dòng)讀取坐標(biāo)系統(tǒng)文件，得到校準(zhǔn)誤差。

進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)20帶動(dòng)的激光接收感應(yīng)裝置10所運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)與3d打印機(jī)的振鏡(圖中未示出)所要掃描的點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)。

更進(jìn)一步的，所述激接收感應(yīng)裝置10所運(yùn)動(dòng)的部分點(diǎn)是控制模塊70默認(rèn)的，如中心點(diǎn)、指定的最外側(cè)點(diǎn)、按指定點(diǎn)陣位置的點(diǎn)。

所述校準(zhǔn)裝置本體1上設(shè)置有用于手動(dòng)控制激光接收感應(yīng)裝置10移動(dòng)的按鈕30和用于顯示激光接收感應(yīng)裝置10的坐標(biāo)的顯示屏40，所述按鈕30和顯示屏40均與控制模塊連接，可以通過(guò)按鈕30手動(dòng)控制檢測(cè)頭的移動(dòng)位置，所述控制模塊可以通過(guò)二次元做自身的位置校準(zhǔn)。

進(jìn)一步的，所述激光接收感應(yīng)裝置10為ccd鏡頭、或者光電池，可根據(jù)實(shí)際需要自行選擇。

所述校準(zhǔn)裝置本體1的底座上有三個(gè)圓錐形定位點(diǎn)（圖中未示出），用于不經(jīng)過(guò)精確測(cè)量即可將校準(zhǔn)裝置準(zhǔn)確放置在待檢驗(yàn)的3d打印機(jī)檢測(cè)位置上，進(jìn)一步的節(jié)省了校準(zhǔn)所用時(shí)間，提高了工作效率。

本發(fā)明還提供一種3d打印機(jī)系統(tǒng)，包括3d打印機(jī)和上述的振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置，所述3d打印機(jī)與所述校準(zhǔn)裝置通訊連接。

所述的振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置的操作方法，包括以下步驟：

1)校準(zhǔn)裝置開(kāi)機(jī)后位置初始化，與被3d打印機(jī)之間的通訊初始化，也可采用wifi無(wú)線連接；

2)3d打印機(jī)進(jìn)入檢測(cè)流程，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)激光接收感應(yīng)裝置運(yùn)動(dòng)；

3)激光器輸出低功率，使用分束鏡與擴(kuò)束鏡將光束進(jìn)一步衰減與整形，便于檢測(cè)元件的檢測(cè)識(shí)別；

4)采用ccd鏡頭讀取光斑形狀，軟件計(jì)算光斑中心點(diǎn)，得到光斑坐標(biāo)位置，并向3d打印機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

綜上所述，本發(fā)明提供的振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)裝置，包括校準(zhǔn)裝置本體，所述校準(zhǔn)裝置本體上設(shè)置有激光接收感應(yīng)裝置、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、通訊模塊和控制模塊，3d打印機(jī)上的激光按照點(diǎn)陣位置逐點(diǎn)輸出激光，通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使激光接收感應(yīng)裝置移動(dòng)至激光束的位置上，并檢測(cè)激光束信號(hào)，如未能檢測(cè)到該信號(hào)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)激光接收感應(yīng)裝置做規(guī)則運(yùn)動(dòng)，直至檢測(cè)到該信號(hào)，通過(guò)控制模塊根據(jù)該信號(hào)所處坐標(biāo)計(jì)算光斑該點(diǎn)位置坐標(biāo)，并獲取該點(diǎn)誤差值，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將激光接收感應(yīng)裝置移動(dòng)至激光束輸出的下一個(gè)點(diǎn)上，循環(huán)以上步驟，逐點(diǎn)取得誤差值，最終取得整個(gè)點(diǎn)陣范圍內(nèi)的位置誤差表，校準(zhǔn)系統(tǒng)將該誤差表傳輸至3d打印機(jī)的振鏡控制系統(tǒng)中，振鏡控制系統(tǒng)利用位置誤差查表程序即可快速計(jì)算激光輸出的準(zhǔn)確位置。本發(fā)明全程無(wú)需人工操作，且大大節(jié)省了校準(zhǔn)時(shí)間，有效提高了振鏡掃描系統(tǒng)的校準(zhǔn)精度及3d打印機(jī)的打印精度。

可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。