一种3D激光快速成型系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种3D激光快速成型系统及方法,用于无模成型领域，系统包括：数据处理单元、控制芯片、三轴系统、光源、主控制板；方法步骤为：A、处理数据的立体分层、处理2.5D数据结构，转换成相应的数据调用格式；B、调用2.5D数据扫描轨迹，并转换为电脉冲信号；C、调用2.5D数据扫描轨迹，生成光源开关指令；D、执行所述电脉冲信号控制三轴系统，同时执行光源开关指令，实现逐层扫描、固化；采用本发明专利技术驱动下进行SLC分层数据的调用，可以轻松实现了对分层数据及走位的控制，配合激光源及光敏树脂即可实现更快速的3D打印/快速成型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及快速成型领域，尤其涉及一种用于无模成型的3D激光快速成型系统及方法。
技术介绍
随着快速成型/3D打印技术的革新及快速发展，完整的一套快速成型机/3D快速成型机的工作处理机制基本包括:数据处理、数据调用、信号转换、机械控制、光固化成型。其中，3D激光快速成型技术，采用液态光敏树脂为原料。其工艺过程是:首先通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动；激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面；然后升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型。3D激光快速成型技术，加工速度快、产品生产周期短、无需切削工具与模具；在传统工艺上取代了手工雕刻起版、精雕起版的第一母版制作，直接无模成型节约人力物力；但是也存在以下缺陷:1.系统造价高昂，使用和维护成本过高，难以实现普及化；2.系统是要对液体进行操作的精密设备，对工作环境要求苛刻；3.CAD数据调用过程中，各厂商都利用其捆绑的软件进行设备的研发，对数据进行多次的整合及转换，过程比较繁琐，软件系统操作复杂，入门困难；使用的文件格式不为广大设计人员熟悉；4.立体光固化成型技术被国外单一公司所垄断。
技术实现思路
本专利技术要解决的主要技术问题是，提供一种3D激光快速成型系统及方法，其可实现更快速的成型过程。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种3D激光快速成型系统，其包括: 数据处理单元，用于处理数据的立体分层、处理2.5D数据结构，转换成下一步控制芯片识别的数据调用格式； 控制芯片，用于调用机器内存中的2.5D数据扫描轨迹，生成控制各步进/伺服电机的工作路径的电脉冲信号，以及光源开关指令； 三轴系统，由分别通过步进(伺服)电机驱动的X、Y、Z三轴构成，其中XY轴构成一个平面，Z轴用于升降工作台，用于接收所述控制芯片的脉冲信号并进行工作，实现逐层扫描固化粘结； 光源，固定于所述XY平面轴上，由XY两轴带动扫描轨迹，用于执行由控制芯片发出光源开关要求； 主控制板，用于集合芯片及电路布局要求为一体，实现整机的主控模块功能。本专利技术3D激光快速成型系统，所述控制芯片还用于调用数据再次反馈到所述数据处理单元中进行参数的仿真。对应所述光源还设有二级定时/计数器。所述光源采用40mw的紫外光微型激光器。所述控制芯片采用STM32F407芯片。一种3D激光快速成型方法，其方法步骤为: A、处理数据的立体分层、处理2.5D数据结构，转换成相应的数据调用格式； B、调用2.5D数据扫描轨迹，并转换为电脉冲信号； C、调用2.5D数据扫描轨迹，生成光源开关指令； D、执行所述电脉冲信号控制三轴系统，同时执行光源开关指令，实现逐层扫描、固化。所述步骤A在快速成型机中调用CAD分层数据。所述步骤B还包括步骤:调用数据再次反馈以进行参数的仿真。所述步骤D中，根据数据的轮廓检测进行光源的真实扫描及填充，使光源通过控制系统来结合数据开关。所述光源的控制采用二级定时/计数器串联方式，在第一级的定时/计数器中发生PWM控制脉冲，第二级定时/计数器对第一级PWM进行计数，达到计数值时产生中断信号实现光源的开关控制。本专利技术的有益效果是:一种3D激光快速成型系统及方法，对应包括:数据处理单元、控制芯片、三轴系统、光源、主控制板；方法步骤为:A、处理数据的立体分层、处理2.5D数据结构，转换成相应的数据调用格式、调用2.5D数据扫描轨迹，并转换为电脉冲信号；C、调用2.5D数据扫描轨迹，生成光源开关指令；D、执行所述电脉冲信号控制三轴系统，同时执行光源开关指令，实现逐层扫描、固化；采用本专利技术驱动下进行SLC分层数据的调用，可以轻松实现了对分层数据及走位的控制，配合激光源及光敏树脂即可实现更快速的3D打印/快速成型。附图说明图1为本专利技术对应的3D激光快速成型机结构示意 图2为本专利技术3D激光快速成型系统一种实施例的系统示意 图3为本专利技术3D激光快速成型方法一种实施例的示意 图4本专利技术步进电机的曲线控制下的加减速处曲线； 图5本专利技术步进电机的曲线控制下的加减速处曲线； 图6本专利技术步进电机的曲线控制下的加减速处曲线； 图7本专利技术步进电机的曲线控制下的加减速处曲线。具体实施例方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术利用三轴原理，精确的控制系统控制一个光源，对CAD软件制的分层进用调用，固定于三轴上的光源发出的光点对光敏树脂进行扫描填充，逐层实现固化，从而实现3D打印/快速成型的设备。该设备属于低功耗、高精度、易学习操作的无模成型技术。本系统适用于65*65mm、120*120mm规格，及不同的大小规格。如图1所示本专利技术对应的3D激光快速成型机，包括:用于容置光敏树脂的物料盘4、底面用于连接成型工件I的工作台7、用于驱使光敏树脂固化的光源8、用于驱动所述工作台7升降的竖直升降机构I (Z轴)，以及用于驱动所述光源8水平横向和纵向移动的水平横向移动机构2 (Y轴)，和水平纵向移动机构3 (X轴)；所述工作台7位于所述物料盘4正上方，所述光源8位于所述物料盘4正下方，所述水平纵向移动机构3连接在所述水平横向移动机构2上部，所述光源8连接在水平纵向移动机构3上部所述竖直升降机构1、水平横向移动机构2、水平纵向移动机构3均通过步进电机驱动。3D激光快速成型机还包括平行设置的机座6与平衡托板5,所述平衡托板5位于机座6上方,平衡托板5上设有加热所述物料盘4的加热板，平衡托板5中部设有与所述物料盘4形状适配的圆形缺口。所述水平横向移动机构2和水平纵向移动机构3设置在机座6上，以减少震动安装维护方便。所述物料盘4及加热板设置在平衡托板5上，减少光敏树脂低温凝固。参照图2所示，执行动、引导三轴结合原理在一套装置内，XY轴带动光源进行扫描固化，Z轴位于上方，把中间透明物料盘内光固化树脂由XY轴固化后成型于Z轴工作台7上，分层固化直至工作制作完成。本专利技术利用三轴原理，精确的控制系统控制一个光源，对CAD软件制的分层进用调用，固定于三轴上的光源发出的光点对光敏树脂进行扫描填充。具体的，如图2所示实施例，一种3D激光快速成型系统，其包括:数据处理单元、控制芯片、三轴系统、光源及主控制板。其中，数据处理单元，用于处理数据的立体分层、处理2.5D数据结构，转换成下一步控制芯片识别的数据调用格式。控制芯片，用于调用机器内存中的2.数据扫描轨迹，生成控制各步进/伺服电机的工作路径的电脉冲信号，以及光源开关指令；控制芯片在整机中起到CPU的作用。三轴系统，由分别通过步进/伺服电机驱动的X、Y、Z三轴构成，其中XY轴构成一个平面，Z轴用于升降工作台，用于接收所述控制芯片的脉冲信号并进行工作，实现逐层扫描固化粘结。光源，固定于所述XY平面轴上，由XY两轴带动扫描轨迹，用于执行由控制芯片发出光源开关要求。主控制板，用于集合芯片及电路布局要求为一体，实现整机的主控模块功能。实施时，本专利技术3D激光快速成型系统，所述控制芯片还用于调用数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D激光快速成型系统,其特征在于，包括：数据处理单元，用于处理数据的立体分层、处理2.5D数据结构，转换成下一步控制芯片识别的数据调用格式；控制芯片，用于调用机器内存中的2.5D数据扫描轨迹，生成控制各步进电机的工作路径的电脉冲信号，以及光源开关指令；三轴系统，由分别通过步进/伺服电机驱动的X、Y、Z三轴构成，其中XY轴构成一个平面，Z轴用于升降工作台，用于接收所述控制芯片的脉冲信号并进行工作，实现逐层扫描固化粘结；光源，固定于所述XY平面轴上，由XY两轴带动扫描轨迹，用于执行由控制芯片发出光源开关要求；主控制板，用于集合芯片及电路布局要求为一体，实现整机的主控模块功能。

【技术特征摘要】
1.一种3D激光快速成型系统，其特征在于，包括: 数据处理单元，用于处理数据的立体分层、处理2.5D数据结构，转换成下一步控制芯片识别的数据调用格式； 控制芯片，用于调用机器内存中的2.5D数据扫描轨迹，生成控制各步进电机的工作路径的电脉冲信号，以及光源开关指令； 三轴系统，由分别通过步进/伺服电机驱动的X、Y、Z三轴构成，其中XY轴构成一个平面，Z轴用于升降工作台，用于接收所述控制芯片的脉冲信号并进行工作，实现逐层扫描固化粘结； 光源，固定于所述XY平面轴上，由XY两轴带动扫描轨迹，用于执行由控制芯片发出光源开关要求； 主控制板，用于集合芯片及电路布局要求为一体，实现整机的主控模块功能。2.如权利要求1所述的3D激光快速成型系统，其特征在于，所述控制芯片还用于调用数据再次反馈到所述数据处理单元中进行参数的仿真。3.如权利要求1所述的3D激光快速成型系统，其特征在于，对应所述光源还设有二级定时/计数器。4.如权利要求1所述的3D激光快速成型系统，其特征在于，所述光源采用40mw的紫外光微型激光器。5.如权利要求1所述的3D激光快速成型系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建中，
申请(专利权)人：深圳诚一信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：