基于位置及速度的3D打印同步曝光系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于位置及速度的3D打印同步曝光系统，包括光源、光源开关、光源运动系统、光源曝光持续时间定时器和光源图像刷新控制系统；所述光源包括多个沿y轴方向并排设置的子光源；所述光源运动系统，用于带动所述光源沿x轴方向进行匀速运动；所述光源图像刷新控制系统，用于控制各个所述子光源开始刷新对应像素点的图像的时刻。本实用新型专利技术采用机器运动与光源图像刷新相结合的方法，控制光源对超大图像进行单次连续推扫曝光，可以大幅度提高打印工件成品效率。本实用新型专利技术使用控制机器运动速度与光源图像刷新结合的方法，使图像各部位曝光效果一致，同样的，曝光面各部位的固化效果也一致，因此极大的提升最终打印件成品的各项性能。品的各项性能。品的各项性能。

【技术实现步骤摘要】
基于位置及速度的3D打印同步曝光系统


[0001]本技术属于3D打印
，具体涉及一种基于位置及速度的3D打印同步曝光系统。

技术介绍

[0002]光源投光在增材3D打印制造技术中的光固化成型技术中十分重要，在实际的增材制造过程中，光源投影图像的精度、光源投影范围的大小以及光源投影时间长短对打印工件的成型效果以及成型效率有着重要影响。
[0003]现有的光固化成型技术在面对超大体积的工件时，需要将同层的大图像切割分为若干个小图像，再通过机器控制光源分别移动到各个小图像对应的位置，在对应位置使光源运动停止并进行持续投影，由此实现对各个小图像的投影；若干个小图像的投影完成后，得到完整的单层图像。
[0004]此种3D打印曝光方法，具有成型效率低以及成型精度较低的问题，无法满足目前对超大体积工件的成型需求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的缺陷，本技术提供一种基于位置及速度的3D打印同步曝光系统，可有效解决上述问题。
[0006]本技术采用的技术方案如下：
[0007]本技术提供一种基于位置及速度的3D打印同步曝光系统，包括光源、光源开关、光源运动系统、光源曝光持续时间定时器和光源图像刷新控制系统；
[0008]所述光源包括多排子光源组，每排子光源组包括多个沿y轴方向并排设置的子光源；
[0009]所述光源开关，用于对每排所述子光源组的亮灭进行统一控制；
[0010]所述光源运动系统，用于带动所述光源沿x轴方向进行匀速运动；
[0011]所述光源曝光持续时间定时器，用于每次统一打开每排所述子光源组进行曝光开始计时，当达到定时时间长度T时，同时关闭每排所述子光源组，结束本次曝光；
[0012]所述光源图像刷新控制系统，用于控制每排所述子光源组开始刷新对应像素点的图像的时刻。
[0013]优选的，所述光源图像刷新控制系统包括图像刷新控制器、x轴方向位移传感器、第一脉冲接收单元、脉冲发送单元和第二脉冲接收单元；
[0014]所述x轴方向位移传感器，用于检测所述光源沿x轴方向进行匀速运动的位移，所述x轴方向位移传感器的输出端与所述第一脉冲接收单元连接；所述第一脉冲接收单元的输出端与所述图像刷新控制器连接；所述图像刷新控制器的输出端与所述第二脉冲接收单元连接；所述第二脉冲接收单元的输出端与所述光源连接。
[0015]本技术提供的基于位置及速度的3D打印同步曝光系统具有以下优点：
[0016]1、本技术采用机器运动与光源图像刷新相结合的方法，控制光源对超大图像进行单次连续推扫曝光，可以大幅度提高打印工件成品效率。
[0017]2、本技术使用控制机器运动速度与光源图像刷新结合的方法，使图像各部位曝光效果一致，同样的，曝光面各部位的固化效果也一致，因此极大的提升最终打印件成品的各项性能。
附图说明
[0018]图1为本技术提供的基于位置及速度的3D打印同步曝光系统的结构连接示意图；
[0019]图2为本技术提供的基于位置及速度的3D打印同步曝光方法的原理图。
[0020]图3为本技术提供的基于位置及速度的3D打印同步曝光方法的实施例图。
具体实施方式
[0021]为了使本技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0022]传统方案中，完成超大图像的投影方式分为三步：首先对超大图像进行切割，获取若干与光源尺寸匹配的子图；然后机器运动控制光源依次移动至与每个子图对应的指定位置并停止运动；最后光源投影出与指定位置对应的子图并持续一段时间，实现对指定位置的光固化成型。当每个子图均投影完成后，完成超大图像的投影。因此，当图像越大时，切割完成后的子图数量越多，最终需要更多次的机器运动和停止以及等待投影时间结束，在这个过程中，易出现由于机器运动精度问题导致光源投影位置有误差，不断累加会导致最终制造完成的工件精度达不到要求，甚至制造失败；其次，过多的机器运动与光源投影占用大量时间，降低超大工件的制造效率。
[0023]为解决传统光固化成型技术中机械运动与光源投光分步执行导致的成型效率低以及成型精度低的问题，本技术通过控制模块与光源模块的配合，将光源投光与机械运动联系起来，实现光源基于位置及速度的3D打印同步推扫曝光控制，在光源进行匀速运动的过程中，不需要光源运动停止，即可完成连续的超大图像的高精度持续曝光，可有效提高成型效率以及成型精度，且打印制造工件性能也有极大的提升。
[0024]参考图1，本技术提供的基于位置及速度的3D打印同步曝光系统，包括光源、光源开关、光源运动系统、光源曝光持续时间定时器和光源图像刷新控制系统；
[0025]所述光源包括多排子光源组，每排子光源组包括多个沿y轴方向并排设置的子光源；
[0026]所述光源开关，用于对每排所述子光源组的亮灭进行统一控制；
[0027]所述光源运动系统，用于带动所述光源沿x轴方向进行匀速运动；
[0028]所述光源曝光持续时间定时器，用于每次统一打开每排所述子光源组进行曝光开始计时，当达到定时时间长度T时，同时关闭每排所述子光源组，结束本次曝光；
[0029]所述光源图像刷新控制系统，用于控制每排所述子光源组开始刷新对应像素点的图像的时刻。
[0030]作为一种具体实现方式，所述光源图像刷新控制系统包括图像刷新控制器、x轴方向位移传感器、第一脉冲接收单元、脉冲发送单元和第二脉冲接收单元；
[0031]所述x轴方向位移传感器，用于检测所述光源沿x轴方向进行匀速运动的位移，所述x轴方向位移传感器的输出端与所述第一脉冲接收单元连接；所述第一脉冲接收单元的输出端与所述图像刷新控制器连接；所述图像刷新控制器的输出端与所述第二脉冲接收单元连接；所述第二脉冲接收单元的输出端与所述光源连接。
[0032]参考图2，本技术还提供一种基于位置及速度的3D打印同步曝光系统的方法，包括以下步骤：
[0033]步骤1，对于需要进行3D打印的图像投影区域，以图像投影区域的左上角为坐标原点，建立平面直角坐标系xy，其中，x方向为推扫方向，y方向为横向方向；
[0034]需要进行3D打印的图像大小为c*d，c为x方向像素点数量，d为y方向像素点数量，因此，具有c行d列个像素点；
[0035]步骤2，搭建基于位置及速度的3D打印同步曝光系统，其中，光源包括a排子光源组，每组子光源组包括b个沿y轴方向并排设置的子光源，光源运动系统使a排子光源组经过图像投影区域的上方；并且，a小于c，b小于d；
[0036]对于需要3D打印的图像，沿y方向划分为多个图像投影子区域，控制光源依次对每个图像投影子区域进行3D打印同步曝光；
[0037]对于任意一个图像投本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于位置及速度的3D打印同步曝光系统，其特征在于，包括光源、光源开关、光源运动系统、光源曝光持续时间定时器和光源图像刷新控制系统；所述光源包括多排子光源组，每排子光源组包括多个沿y轴方向并排设置的子光源；所述光源开关，用于对每排所述子光源组的亮灭进行统一控制；所述光源运动系统，用于带动所述光源沿x轴方向进行匀速运动；所述光源曝光持续时间定时器，用于每次统一打开每排所述子光源组进行曝光开始计时，当达到定时时间长度T时，同时关闭每排所述子光源组，结束本次曝光；所述光源图像刷新控制系统，用于控制每排所述子光源...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鑫，王功，刘兵山，刘晓冬，杨晨，
申请(专利权)人：中国科学院空间应用工程与技术中心，
类型：新型
国别省市：