激光3D打印机及其振镜扫描校准系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种振镜扫描校准系统，包括校正板、控制器、CCD图像采集器以及图像处理器。所述控制器用于控制3D打印机的激光光路系统在校正板上形成方格阵标靶，其中，所述方格振标靶的整体尺寸与该3D打印机的最大成型范围相当。所述CCD图像采集器用于对该校正板上形成的方格阵标靶进行图像采集。所述图像处理器用于对该CCD图像采集器采集的方格阵标靶进行处理后输出振镜扫描校准文件。所述振镜扫描校准系统具有较好的校准精度。本发明专利技术还涉及一种振镜扫描校准方法及3D打印机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光3D打印技术，尤其涉及一种用于3D打印的振镜扫描校准系统及校准方法。
技术介绍
激光振镜，也称为激光扫描器、振镜系统，其是一种由驱动板与高速摆动电机组成的一个高精度、高速度伺服控制系统，主要用于激光打标、激光内雕、舞台灯光控制、激光打孔、三维物体的快速成型设备等。以振镜系统应用于3D打印机为例，振镜系统电参数的变化和设备的机械变形会影响三维物体的成型精度，为了提高三维物体的成型精度，需要对振镜系统的扫描精度进行校准。现有的振镜扫描精度校准方法一般只进行局部范围比例的校准，校准范围不全且精度不高，容易造成3D打印成型的三维物体成型的尺寸精度不高。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种具有较高校准精度的振镜扫描校准系统。另外，本专利技术的另一目的还在于提供一种具有较高校准精度的振镜扫描校准方法。另外，本专利技术的另一目的还在于提供一种使用所述3D打印调焦系统的激光3D打印机。一种振镜扫描校准系统，包括：校正板；控制器，用于控制3D打印机的激光光路系统在校正板上形成方格阵标靶，其中，所述方格振标靶的整体尺寸与该3D打印机的最大成型范围相当；CCD图像采集器，用于对该校正板上形成的方格阵标靶进行图像采集；以及图像处理器，用于对该CCD图像采集器采集的方格阵标靶进行处理后输出振镜扫描校准文件。进一步地，所述图像处理器包括：存储单元，用于存储一标准方格阵；定位单元，用于将CCD图像采集器采集的方格阵标靶参考一标准方格阵进行定位；计算单元，用于根据定位模块的定位结果计算出方格阵标靶与标准方格阵的偏差；以及补偿单元，用于根据所述偏差生成并输出振镜扫描校准文件。进一步地，图像处理器还包括：判断单元，用于判断该偏差是否在预设范围内；补偿单元还用于根据判断单元的判断结果决定是否重新生成并输出振镜扫描校准文件。进一步地，所述振镜扫描校准系统还包括驱动结构，该驱动结构用于承载该校正板，并使该校正板与3D打印机的工作平台共面。进一步地，所述校正板由氧化铝材料制成。一种振镜扫描校准方法，该方法包括如下步骤：控制3D打印机的激光光路系统在校正板上形成方格阵标靶，其中，所述方格振标靶的整体尺寸与该3D打印机的最大成型范围相当；对该校正板上形成的方格阵标靶进行图像采集；以及对该方格阵标靶进行处理后输出振镜扫描校准文件。进一步地，对该方格阵标靶进行处理后输出振镜扫描校准文件的步骤具体包括：将采集的该方格阵标靶参考一标准方格阵进行定位；根据定位模块的定位结果计算出方格阵标靶与标准方格阵的偏差；以及根据所述偏差生成并输出振镜扫描校准文件。进一步地，在对该方格阵标靶进行处理后输出振镜扫描校准文件的步骤之后还包括：该激光光路系统加载该振镜扫描校准文件；控制3D打印机的激光光路系统在校正板上形成方格阵标靶，其中，所述方格振标靶的整体尺寸与该3D打印机的最大成型范围相当；对该校正板上形成的方格阵标靶进行图像采集；以及判断该方格阵标靶与一标准方格阵之间的偏差是否在一预设范围，并根据判断结果决定是否重新生成并输出振镜扫描校准文件。进一步地，在控制3D打印机的激光光路系统在校正板上形成方格阵标靶的步骤之前，还包括：对激光光路系统输出的激光束进行调焦，使该激光光路系统输出的激光束的焦点位于该校正板表面。一种3D打印机，包括用于进行3D打印工作的工作平台以及所述的振镜扫描校准系统，该校正板的表面与该工作平台的表面共面。相较于现有技术，本专利技术所述的振镜扫描校准系统及方法由于形成的方格阵标靶与3D打印机的成型范围相当，能实现全成型范围的振镜扫描校准，有效提高了校准精度以及3D打印精度。附图说明图1为本专利技术较佳实施方式的3D打印机的结构示意图。图2为图1所示激光3D打印机的激光光路系统的原理示意图。图3为本专利技术第一实施方式的振镜扫描校准系统的功能模块图。图4为本专利技术第一实施方式的振镜扫描校准方法的流程图。图5为图3所示振镜扫描校准系统的校正板上形成的方格阵标靶的示意图。图6为图4所示振镜扫描校准方法的步骤S4的子流程图。图7为本专利技术第二实施方式的振镜扫描校准系统的功能模块图。图8为本专利技术第二实施方式的振镜扫描校准方法的流程图。主要元件符号说明3D打印机100机架10本体11工作平台12通槽121成型缸13驱动结构131支撑架14激光光路系统20光路模块21激光器211X振镜212X扫描镜213Y振镜214Y扫描镜215场镜216激光束217控制模块22调焦系统30振镜扫描校准系统40、40’控制器41校正板42CCD图像采集器43图像处理器44存储单元441定位单元442计算单元443补偿单元444判断单元445如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式请参阅图1，本专利技术较佳实施方式的激光3D打印机100包括机架10、激光光路系统20、调焦系统30以及振镜扫描校准系统40。激光光路系统20、调焦系统30以及振镜扫描系统40均设置于机架10上。调焦系统30用于对激光光路系统20进行调焦；振镜扫描校准系统40用于校准激光光路系统20的扫描精度。机架10包括本体11、工作平台12、成型缸13以及支撑架14。工作平台12固定于本体11上。工作平台12上贯通开设有通槽121，成型缸13设置于工作平台12下方并与通槽121相对准设置。成型缸13内设置有驱动结构131。支撑架14可装配于本体11上，用于安装激光光路系统20。请参阅图2，在本实施方式中，激光光路系统20包括光路模块21及控制模块22。光路模块21包括激光器211、X振镜212、X扫描镜213、Y振镜214、Y扫描镜215以及场镜216。激光器211发出的激光束217依次经过X扫描镜213、Y扫描镜215的反射以及场镜216的汇聚后聚焦到工作平台12上。控制模块22用于控制X振镜212及Y振镜214的转动相应控制X扫描镜213及Y扫镜215的扫描角度，以控制激光束217在工作平台12上的移动，从而形成激光加工路径。请参阅图3，本专利技术第一实施方式的振镜扫描校准系统40包括控制器41、校正板42、CCD图像采集器43以及图像处理器44。图像处理器44包括存储单元441、定位单元442、计算单元443以及补偿单元444。控制器41及图像处理器44均设置于支撑架14上（如图1所示），校正板42设置于驱动结构131上并位于该通槽121内，且校正板42的表面与工作平台12共面。校正板42由氧化铝材料制成，且颜色大致为灰黑色。可以理解，在另一可选择的实施方式中，该振镜扫描校准系统40还可包括一标准基板，该标准基板设置于该驱动结构上131上，该校正板42装配于该标准基板内并与该标准基板共面。此时该校正板42的尺寸可等于或略大于3D打印机的成型范围。振镜扫描校准系统40的控制器41、校正板42、CCD图像采集器43以及图像处理器44的功能将在图4中进行详细描述。请参阅图4，本专利技术第一实施方式的振镜扫描校准方法包括如下步骤：步骤S1：调焦系统30对激光光路系统20输出的激光束217进行调焦，使该激光光路系统20输出的激光束217的焦点位于该校正板42表面。步骤S2：控制器41驱动控制模块22控制激光束217在校正板42上形成方格阵标靶（如图5所示）。所述方格振标靶的整体尺寸与激光3D打本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振镜扫描校准系统，其特征在于，所述振镜扫描校准系统包括：校正板；控制器，用于控制3D打印机的激光光路系统在校正板上形成方格阵标靶，其中，所述方格振标靶的整体尺寸与该3D打印机的最大成型范围相当；CCD图像采集器，用于对该校正板上形成的方格阵标靶进行图像采集；以及图像处理器，用于对该CCD图像采集器采集的方格阵标靶进行处理后输出振镜扫描校准文件。

【技术特征摘要】
1.一种振镜扫描校准系统，其特征在于，所述振镜扫描校准系统包括：校正板；控制器，用于控制3D打印机的激光光路系统在校正板上形成方格阵标靶，其中，所述方格振标靶的整体尺寸与该3D打印机的最大成型范围相当；CCD图像采集器，用于对该校正板上形成的方格阵标靶进行图像采集；以及图像处理器，用于对该CCD图像采集器采集的方格阵标靶进行处理后输出振镜扫描校准文件。2.如权利要求1所述的振镜扫描校准系统，其特征在于，所述图像处理器包括：存储单元，用于存储一标准方格阵；定位单元，用于将CCD图像采集器采集的方格阵标靶参考一标准方格阵进行定位；计算单元，用于根据定位模块的定位结果计算出方格阵标靶与标准方格阵的偏差；以及补偿单元，用于根据所述偏差生成并输出振镜扫描校准文件。3.如权利要求2所述的振镜扫描校准系统，其特征在于，所述图像处理器还包括：判断单元，用于判断该偏差是否在预设范围内；补偿单元还用于根据判断单元的判断结果决定是否重新生成并输出振镜扫描校准文件。4.如权利要求1所述的振镜扫描校准系统，其特征在于：所述振镜扫描校准系统还包括驱动结构，该驱动结构用于承载该校正板，并使该校正板与3D打印机的工作平台共面。5.如权利要求1所述的振镜扫描校准系统，其特征在于：所述校正板由氧化铝材料制成。6.一种振镜扫描校准方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：控制3D打印机的激光光路系统在校正板上形成方格阵标靶，其中，所述方格...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建业，胡高峰，梁崇智，徐卡里，高文华，
申请(专利权)人：广东汉邦激光科技有限公司，刘建业，
类型：发明
国别省市：广东;44