3d打印裝置及其振鏡掃描控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印領(lǐng)域，具體而言，涉及3D打印裝置及其振鏡掃描控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]振鏡掃描系統(tǒng)是3D打印機的重要組成部分。一般振鏡的夾角是固定的，如果振鏡的焦距較短，則在焦平面的掃描范圍較小，激光在焦平面上的光斑也較小，打印的精度較高；如果振鏡的焦距較長，則在焦平面的掃描范圍較大，激光在焦平面上的光斑也較大，打印的精度比較差。
[0003]隨著3D打印技術(shù)的越來越成熟化，3D打印機會逐漸向大尺寸方向發(fā)展的趨勢。然而為了使打印精度較高，就要選擇焦距比較短的振鏡，這樣就抑制著3D打印機向大尺寸的邁進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供3D打印裝置及其振鏡掃描控制方法，以解決上述的問題。
[0005]在本發(fā)明的實施例中，提供了一種3D打印裝置，其包括3D打印裝置臺、激光器和振鏡，3D打印裝置臺的工作臺面處于振鏡的焦平面，激光器的光纖頭安裝在振鏡的通光口，還包括:X/Y軸運動平臺，振鏡安裝在Χ/Υ軸運動平臺上，振鏡的掃描范圍小于3D打印裝置臺的打印平面，Χ/Υ軸運動平臺的XY平面平行且覆蓋3D打印裝置臺的打印平面，Χ/Υ軸運動平臺用于帶動振鏡在XY平面內(nèi)移動。
[0006]在本發(fā)明的實施例中，還提供了上述3D打印裝置的振鏡掃描方法，包括以下步驟:確定要掃描的位置是否處于振鏡的掃描范圍內(nèi)；根據(jù)確定結(jié)果控制振鏡的掃描。
[0007]本發(fā)明上述實施例增加了 Χ/Υ軸運動平臺，使得振鏡可以移動，從而振鏡既能縮小掃描范圍以保持較高的打印精度，又能通過移動來打印較大的尺寸。
【附圖說明】
[0008]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的3D打印裝置的簡圖。
[0009]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的振鏡掃描系統(tǒng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖。
[0010]圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的3D打印裝置臺區(qū)分區(qū)域示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面通過具體的實施例子并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述。
[0012]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的3D打印裝置的簡圖，其包括3D打印裝置臺5、激光器和振鏡3，3D打印裝置臺5的工作臺面處于振鏡3的焦平面，激光器的光纖頭4安裝在振鏡3的通光口，還包括:Χ/Υ軸運動平臺2，振鏡3安裝在Χ/Υ軸運動平臺2上，振鏡3的掃描范圍小于3D打印裝置臺5的打印平面，Χ/Υ軸運動平臺2的XY平面平行且覆蓋3D打印裝置臺5的打印平面，Χ/Υ軸運動平臺2用于帶動振鏡3在XY平面內(nèi)移動。圖中的I是用于固定X/Y軸運動平臺的底板。運動平臺的底板I上固定著Χ/Υ軸運動平臺2，Χ/Υ軸運動平臺2上朝正下方固定著掃描振鏡3，使Χ/Υ軸運動平臺2、掃描振鏡3、3D打印裝置臺5和光纖激光器所輸出激光的光斑的中心點在同一垂直線上。
[0013]相關(guān)技術(shù)要么為了提高打印尺寸而降低打印精度，要么為了保持打印精度而減少打印尺寸。而本實施例增加了 X/Y軸運動平臺，使得振鏡可以移動，從而振鏡既能縮小掃描范圍以保持較高的打印精度，又能通過移動來打印較大的尺寸。
[0014]優(yōu)選地，本3D打印裝置還包括控制系統(tǒng)，其包括X/Y軸運動平臺控制子系統(tǒng)，用于控制X/Y軸運動平臺。通過增加控制系統(tǒng)，使得可以實現(xiàn)自動控制，進一步提高3D打印的效率和精度。
[0015]優(yōu)選地，控制系統(tǒng)還包括振鏡控制子系統(tǒng)，用于控制振鏡掃描。
[0016]優(yōu)選地，控制系統(tǒng)還包括激光器控制子系統(tǒng)，用于控制激光器。
[0017]優(yōu)選地，控制系統(tǒng)還包括上位機圖形界面操作子系統(tǒng)，用于提供圖形界面來接受用戶的操作。通過提供圖形界面，可以方便用戶非常直觀地操作3D打印。
[0018]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的振鏡掃描系統(tǒng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖，包含有振鏡控制子系統(tǒng)、X/Y軸運動平臺控制子系統(tǒng)、光纖激光器控制子系統(tǒng)、上位機圖形界面操作子系統(tǒng)和用于控制各種外圍設(shè)備的外圍設(shè)備控制子系統(tǒng)。其主要工作方式為在工控機的總線插槽上插入控制卡，使控制卡分別控制各個子系統(tǒng)。然后通過工控機軟件的上位機圖形界面操作子系統(tǒng)操作振鏡控制子系統(tǒng)和X/Y軸運動平臺控制子系統(tǒng)使輸出的激光可以到達3D打印裝置臺5的各個地方；也可以操作著激光器控制子系統(tǒng)使激光工作的時候輸出激光，振鏡跳轉(zhuǎn)的時候關(guān)閉激光；或者聯(lián)動操作各個子系統(tǒng)完成大尺寸3D打印功能；也可以在上位機圖形界面操作子系統(tǒng)上顯示各個控制子系統(tǒng)的狀態(tài)等相關(guān)標志；還可以在上位機圖形界面操作子系統(tǒng)上操作、監(jiān)控3D打印機的其他外圍設(shè)備。其中的X/Y軸運動平臺控制子系統(tǒng)、掃描振鏡控制子系統(tǒng)、光纖激光器控制子系統(tǒng)可以在上位機圖形界面操作子系統(tǒng)中單獨控制，也可以聯(lián)動控制。
[0019]本發(fā)明實施例的上述3D打印裝置的振鏡掃描方法，包括以下步驟:確定要掃描的位置是否處于振鏡的掃描范圍內(nèi)；根據(jù)確定結(jié)果控制振鏡的掃描。
[0020]優(yōu)選地，當確定要掃描的位置處于振鏡的掃描范圍內(nèi)時，控制振鏡掃描該要掃描的位置。
[0021 ] 優(yōu)選地，本方法還包括:在控制振鏡掃描該位置時，控制激光器啟動；跳轉(zhuǎn)該要掃描的位置時，控制激光器關(guān)閉。即，在振鏡的掃描范圍內(nèi)，如果掃描其中一條線時要打開激光器，掃描完后要跳轉(zhuǎn)到另一條線時，就要關(guān)閉激光器，等跳轉(zhuǎn)到該條線時再打開激光器繼續(xù)掃描。
[0022]優(yōu)選地，當確定要掃描的位置不處于振鏡的掃描范圍內(nèi)時，控制X/Y軸運動平臺移動，使得要掃描的位置處于振鏡的掃描范圍內(nèi)，然后控制振鏡掃描該要掃描的位置。
[0023]優(yōu)選地，本方法還包括:在控制X/Y軸運動平臺移動時，控制激光器關(guān)閉。
[0024]本方法控制振鏡可以移動，使振鏡可以掃描到3D打印裝置臺的各個位置，從而振鏡既能縮小掃描范圍以保持較高的打印精度，又能通過移動來打印較大的尺寸。雖然X/Y軸運動平臺使得打印尺寸增大了，但是系統(tǒng)掃描精度仍以掃描振鏡的精度為準。
[0025]以下將結(jié)合圖3來具體說明該振鏡掃描系統(tǒng)的工作方式。當掃描范圍在圖3的e范圍內(nèi)，上位機控制軟件只控制掃描振鏡3使輸出激光在該范圍內(nèi)掃描；當掃描范圍在圖3的d、f范圍內(nèi)，上位機控制軟件同時控制著掃描振鏡3和X/Y軸運動平臺2的X軸運動，使輸出激光在該范圍內(nèi)掃描；當掃描范圍在圖3的b、i范圍內(nèi)，上位機控制軟件同時控制著掃描振鏡3和X/Y軸運動平臺2的Y軸運動，使輸出激光在該范圍內(nèi)掃描；當掃描范圍在圖3的a、c、h、j范圍內(nèi)，上位機控制軟件同時控制著掃描振鏡3和X/Y軸運動平臺2的兩軸同時運動，使輸出激光在該范圍內(nèi)掃描。并且根據(jù)相關(guān)的參數(shù)在激光工作的時候輸出激光、在跳轉(zhuǎn)的時候關(guān)閉激光，完成大尺寸的3D打印振鏡掃描控制功能。
[0026]在本方法中，采用短焦距振鏡在較小范圍內(nèi)純掃描，在較大范圍內(nèi)邊平移振鏡邊掃描，這不但解決了 3D打印的大尺寸問題，也不會有采用長焦距振鏡會出現(xiàn)的打印精度差問題，具有很大的優(yōu)勢。
[0027]本發(fā)明簡單易于實現(xiàn)，具有兼顧高精度和大尺寸的優(yōu)點。可滿足精度和尺寸的要求。
[0028]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種3D打印裝置，其包括3D打印裝置臺、激光器和振鏡，所述3D打印裝置臺的工作臺面處于所述振鏡的焦平面，所述激光器的光纖頭安裝在所述振鏡的通光口，其特征在于，還包括:X/Y軸運動平臺，所述振鏡安裝在所述Χ/Υ軸運動平臺上，所述振鏡的掃描范圍小于所述3D打印裝置臺的打印平面，所述Χ/Υ軸運動平臺的XY平面平行且覆蓋所述3D打印裝置臺的打印平面，所述Χ/Υ軸運動平臺用于帶動所述振鏡在所述XY平面內(nèi)移動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括控制系統(tǒng)，其包括Χ/Υ軸運動平臺控制子系統(tǒng)，用于控制所述Χ/Υ軸運動平臺。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括振鏡控制子系統(tǒng)，用于控制所述振鏡。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括激光器控制子系統(tǒng)，用于控制所述激光器。5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一項所述的裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括上位機圖形界面操作子系統(tǒng)，用于提供圖形界面來接受用戶的操作。6.權(quán)利要求1-5任一項所述的3D打印裝置的振鏡掃描方法，其特征在于，包括以下步驟: 確定要掃描的位置是否處于所述振鏡的掃描范圍內(nèi)； 根據(jù)確定結(jié)果控制所述振鏡的掃描。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，當確定要掃描的位置處于所述振鏡的掃描范圍內(nèi)時，控制所述振鏡掃描所述要掃描的位置。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括:在控制所述振鏡掃描所述要掃描的位置時，控制所述激光器啟動；跳轉(zhuǎn)所述要掃描的位置時，控制所述激光器關(guān)閉。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，當確定要掃描的位置不處于所述振鏡的掃描范圍內(nèi)時，控制所述Χ/Υ軸運動平臺移動，使得要掃描的位置處于所述振鏡的掃描范圍內(nèi)，然后控制所述振鏡掃描所述要掃描的位置。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括:在控制所述Χ/Υ軸運動平臺移動時，控制所述激光器關(guān)閉。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種3D打印裝置，其包括3D打印裝置臺、激光器和振鏡，3D打印裝置臺的工作臺面處于振鏡的焦平面，激光器的光纖頭安裝在振鏡的通光口，還包括：X/Y軸運動平臺，振鏡安裝在X/Y軸運動平臺上，振鏡的掃描范圍小于3D打印裝置臺的打印平面，X/Y軸運動平臺的XY平面平行且覆蓋3D打印裝置臺的打印平面，X/Y軸運動平臺用于帶動振鏡在XY平面內(nèi)移動。本發(fā)明還提供了上述3D打印裝置的振鏡掃描方法，包括以下步驟：確定要掃描的位置是否處于振鏡的掃描范圍內(nèi)；根據(jù)確定結(jié)果控制振鏡的掃描。本發(fā)明既能縮小掃描范圍以保持較高的打印精度，又能通過移動來打印較大的尺寸。<pb pnum="1" />
【IPC分類】B29C67/00
【公開號】CN105014961
【申請?zhí)枴緾N201410180517
【發(fā)明人】阮開明, 楊健, 劉華剛, 張志 , 全戰(zhàn), 黃見洪, 陳金明, 史斐, 李錦輝, 鄭暉, 戴殊韜, 翁文, 吳鴻春, 葛燕, 鄧晶, 吳麗霞, 林文雄
【申請人】中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2014年4月29日