光学系统、控制方法及系统、3D打印设备技术方案

本申请提供一种光学系统、控制方法及系统、3D打印设备。其中光学系统包括：光源单元，用于提供多个波段的光辐射；掩模单元，用于按照当前待制造固化层的切片图形生成至少一个掩模图像，其中每个掩模图像对应一个波段；光学模组，用于将与所述掩模图像所对应波段的光辐射照射到所述掩模单元以及将相应掩模图像照射到3D打印设备的打印基准面上。本申请提供的光学系统借助光学模组对多个波段的光辐射进行分光或过滤，并由掩模单元按照当前待制造固化层的切片图形生成至少一个掩模图像，由此实现了3D打印设备适配多种波段的光固化材料制造三维物体的需求。

Optical System, Control Method and System, 3D Printing Equipment

The application provides an optical system, a control method and a system, and a 3D printing device. The optical system includes: a light source unit for providing light radiation in multiple bands; a mask unit for generating at least one mask image according to the slice pattern of the curing layer to be manufactured, in which each mask image corresponds to a band; an optical module for irradiating light radiation in the corresponding band of the mask image to the mask unit and corresponding mask. The image is illuminated on the print datum of 3D printing equipment. The optical system provided in this application splits or filters the light radiation of multiple bands by means of optical modules, and generates at least one mask image by the mask unit according to the slice pattern of the curing layer to be manufactured at present, thus realizing the requirement of 3D printing equipment adapting to the light-curing materials of various bands to make three-dimensional objects.

【技术实现步骤摘要】
光学系统、控制方法及系统、3D打印设备
本申请涉及3D打印
，特别是涉及一种光学系统、控制方法及系统、3D打印设备。
技术介绍
3D打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、塑料和树脂等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印设备通过执行该种打印技术制造三维物体。3D打印设备由于成型精度高，在模具、定制商品、医疗治具、假体等领域具有广泛应用。3D打印设备利用对一定波段的光辐射敏感易发生固化反应的材料进行光辐射操作，以逐层固化的方式将数字模型制造成三维物体。随着可适用的光固化材料种类的增加，各类光固化材料被光固化的光辐射波段不完全一致。因此单一波段的光辐射无法适应不同光固化材料的固化要求。在实际使用时，需针对不同材料配置不同的3D打印设备，这对使用者来说是高成本的。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种光学系统、控制方法及系统、3D打印设备，用于解决现有技术中3D打印设备无法更换光辐射波段以自适应所使用的光固化材料的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供一种光学系统，用于3D打印设备，包括：光源单元，用于提供多个波段的光辐射；掩模单元，用于按照当前待制造固化层的切片图形生成至少一个掩模图像，其中每个掩模图像对应一个波段；光学模组，用于将与所述掩模图像所对应波段的光辐射照射到所述掩模单元以及将相应掩模图像照射到3D打印设备的打印基准面上。在第一方面的某些实施方式中，所述光源单元包括：多波段光源；所述光学模组位于所述多波段光源出射光路上以从多光谱光辐射中分离相应波段的光辐射。在第一方面的某些实施方式中，所述光学模组包含：分光模块，用于从多波段光源出射的光辐射中分离预设的多个波段的光辐射并将所分离的光辐射自单独的分光光路照射至所述掩模单元；投影模块，用于将经由掩模单元的光辐射投影至3D打印设备的打印基准面上；其中，所述分光模块位于光源单元和掩模单元之间，或者位于掩模单元和投影模块之间。在第一方面的某些实施方式中，所述分光模块包含：滤光片、光栅、分色镜中的至少一种。在第一方面的某些实施方式中，所述掩模单元包含分别位于各分光光路的掩模图像生成模块；其中，按照所述切片图形所对应的波段，至少一个所述掩模图像生成模块产生相应波段的掩模图像。在第一方面的某些实施方式中，所述光源单元包含多个光源，每个光源沿不同分光光路发出光辐射；所述光学模组将各分光光路的光辐射汇聚至所述掩模单元。在第一方面的某些实施方式中，不同光源提供不同波段的光辐射，或者多个光源协同提供多个不同波段。在第一方面的某些实施方式中，所述光学模组包括透镜、棱镜、反射镜、分光镜、聚光管中的至少一种组合。在第一方面的某些实施方式中，所述掩模单元包含掩模图像生成模块，按照所接收的光辐射的波段生成对应的掩模图像。在第一方面的某些实施方式中，所述光学模组包括：滤光模块，用于过滤并向所述掩模单元投射与待投影的掩模图像所对应的波段的光辐射；投影模块，用于将经由掩模单元的光辐射投影至3D打印设备的打印基准面上。在第一方面的某些实施方式中，所述掩模图像生成模块为基于光透射的掩模图像生成模块和/或基于光反射的掩模图像生成模块。在第一方面的某些实施方式中，所述光学系统还包括：光机控制单元，与所述掩模单元连接，用于控制所述掩模单元生成至少一个掩模图像，其中，所生成的掩模图像是基于当前待制造固化层的切片图形而产生的。在第一方面的某些实施方式中，所述光机控制单元用于按照所述切片图形及所接收的掩模属性信息控制所述掩膜单元生成至少一个掩模图像。本申请第二方面提供一种光学系统，包括：光源单元，用于提供多个波段的光辐射；掩模单元，用于生成至少一个掩模图像，其中每个掩模图像对应一个波段；光学模组，用于将与所述掩模图像所对应波段的光辐射照射到所述掩模单元以及将相应掩模图像照射到3D打印设备的打印基准面上；光机控制单元，用于按照当前待制造固化层的切片图形控制所述掩模单元同时或依时序地生成至少一个掩模图像。在第二方面的某些实施方式中，所述光机控制单元用于按照所述切片图形的像素值或所接收的掩模属性信息将所述切片图形分解成至少一个掩模图像。在第二方面的某些实施方式中，所述掩模单元中包含一个掩模图像生成模块；所述光机控制单元还控制光源单元或光学模组将与掩模图像对应波段的光辐射经由所述掩模图像生成模块照射到所述打印基准面上。在第二方面的某些实施方式中，所述光源单元包含多个光源；所述光机控制单元根据与掩模图像对应波段调节至少一个光源的光强，或者控制至少一个光源导通或断开。在第二方面的某些实施方式中，所述光源单元包含多波段光源；所述光机控制单元控制光学模组中的滤波模块提供与掩模图像对应波段的光辐射。在第二方面的某些实施方式中，所述掩模单元中包含多个掩模图像生成模块，各掩模图像生成模块位于不同波段的分光光路上；所述光机控制单元根据波段控制位于相应分光光路上的掩模图像生成模块生成相应掩模图像，以及控制其他掩模图像生成模块对所接收的光辐射进行吸光处理。本申请第三方面提供一种光学系统的控制方法，用于3D打印设备，包括：获取当前待制造固化层的切片图形及掩模属性信息；按照所述掩模属性信息控制光学系统将对应波段的光辐射经由对应掩模图像照射到打印基准面上，以得到所制造的图案固化层；其中，所述掩模图像是基于所述掩模属性信息将所述切片图形处理而形成的；按照待制造的3D模型逐层调整当前待制造固化层的切片图形并重复上述过程以使每层图案固化层累积并得到对应的三维物体。在第三方面的某些实施方式中，所述按照掩模属性信息控制光学系统将对应波段的光辐射经由对应掩模图像照射到打印基准面上的步骤包括：根据切片图形和掩模属性信息，将所述切片图形分解成至少一个掩模图像，以及控制所述光学系统生成各掩模图像。在第三方面的某些实施方式中，所述光学系统中包含一个掩模图像生成模块、光源单元和光学模组；所述按照掩模属性信息控制光学系统以将对应波段的光辐射经由对应掩模图像照射到打印基准面上的步骤包括：控制所述掩模图像生成模块生成一个掩模图像；控制所述光源单元或光学模组将与所生成的掩模图像对应波段的光辐射经由所述掩模图像生成模块照射到所述打印基准面上；根据所生成的掩模图像的数量，重复上述步骤直至完成所有掩模图像的照射。在第三方面的某些实施方式中，所述光源单元包含多个光源；所述控制光源单元或光学模组将与所生成的掩模图像对应波段的光辐射经由所述掩模图像生成模块照射到所述打印基准面上的步骤包括：根据与所生成的掩模图像对应波段调节至少一个光源的光强，或者控制至少一个光源导通或断开。在第三方面的某些实施方式中，所述光源单元包含白光光源；所述光源单元或光学模组将与所生成的掩模图像对应波段的光辐射经由所述掩模图像生成模块照射到所述打印基准面上的步骤包括：控制光学模组中的滤光模块以提供与掩模图像对应波段的光辐射。在第三方面的某些实施方式中，所述光学系统中包含多个掩模图像生成模块，各掩模图像生成模块位于不同波段的分光光路上；所述按照掩模属性信息控制光学系统以将对应波段的光辐射经由对应掩模图像照射到打印基准面上的步骤包括：控制所述掩模图像生成模块生成一个掩模图像；根据掩模属性信息控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学系统，用于3D打印设备，其特征在于，包括：光源单元，用于提供多个波段的光辐射；掩模单元，用于按照当前待制造固化层的切片图形生成至少一个掩模图像，其中每个掩模图像对应一个波段；光学模组，用于将与所述掩模图像所对应波段的光辐射照射到所述掩模单元以及将相应掩模图像照射到3D打印设备的打印基准面上。

【技术特征摘要】
1.一种光学系统，用于3D打印设备，其特征在于，包括：光源单元，用于提供多个波段的光辐射；掩模单元，用于按照当前待制造固化层的切片图形生成至少一个掩模图像，其中每个掩模图像对应一个波段；光学模组，用于将与所述掩模图像所对应波段的光辐射照射到所述掩模单元以及将相应掩模图像照射到3D打印设备的打印基准面上。2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光源单元包括：多波段光源；所述光学模组位于所述多波段光源出射光路上以从多光谱光辐射中分离相应波段的光辐射。3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述光学模组包含：分光模块，用于从多波段光源出射的光辐射中分离预设的多个波段的光辐射并将所分离的光辐射自单独的分光光路照射至所述掩模单元；投影模块，用于将经由掩模单元的光辐射投影至3D打印设备的打印基准面上；其中，所述分光模块位于光源单元和掩模单元之间，或者位于掩模单元和投影模块之间。4.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述分光模块包含：滤光片、光栅、分色镜中的至少一种。5.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述掩模单元包含分别位于各分光光路的掩模图像生成模块；其中，按照所述切片图形所对应的波段，至少一个所述掩模图像生成模块产生相应波段的掩模图像。6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光源单元包含多个光源，每个光源沿不同分光光路发出光辐射；所述光学模组将各分光光路的光辐射汇聚至所述掩模单元。7.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于，不同光源提供不同波段的光辐射，或者多个光源协同提供多个不同波段。8.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于，所述光学模组包括透镜、棱镜、反射镜、分光镜、聚光管中的至少一种组合。9.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于，所述掩模单元包含掩模图像生成模块，按照所接收的光辐射的波段生成对应的掩模图像。10.根据权利要求2或6所述的光学系统，其特征在于，所述光学模组包括：滤光模块，用于过滤并向所述掩模单元投射与待投影的掩模图像所对应的波段的光辐射；投影模块，用于将经由掩模单元的光辐射投影至3D打印设备的打印基准面上。11.根据权利要求5或9所述的光学系统，其特征在于，所述掩模图像生成模块为基于光透射的掩模图像生成模块和/或基于光反射的掩模图像生成模块。12.根据权利要求1、2或6所述的光学系统，其特征在于，还包括：光机控制单元，与所述掩模单元连接，用于控制所述掩模单元生成至少一个掩模图像，其中，所生成的掩模图像是基于当前待制造固化层的切片图形而产生的。13.根据权利要求12所述的光学系统，其特征在于，所述光机控制单元用于按照所述切片图形及所接收的掩模属性信息控制所述掩膜单元生成至少一个掩模图像。14.一种光学系统，其特征在于，包括：光源单元，用于提供多个波段的光辐射；掩模单元，用于生成至少一个掩模图像，其中每个掩模图像对应一个波段；光学模组，用于将与所述掩模图像所对应波段的光辐射照射到所述掩模单元以及将相应掩模图像照射到3D打印设备的打印基准面上；光机控制单元，用于按照当前待制造固化层的切片图形控制所述掩模单元同时或依时序地生成至少一个掩模图像。15.根据权利要求14所述的光学系统，其特征在于，所述光机控制单元用于按照所述切片图形的像素值或所接收的掩模属性信息将所述切片图形分解成至少一个掩模图像。16.根据权利要求14所述的光学系统，其特征在于，所述掩模单元中包含一个掩模图像生成模块；所述光机控制单元还控制光源单元或光学模组将与掩模图像对应波段的光辐射经由所述掩模图像生成模块照射到所述打印基准面上。17.根据权利要求16所述的光学系统，其特征在于，所述光源单元包含多个光源；所述光机控制单元根据与掩模图像对应波段调节至少一个光源的光强，或者控制至少一个光源导通或断开。18.根据权利要求16所述的光学系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金成，于清晓，
申请(专利权)人：上海联泰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31