一种光固化3D打印调平装置

技术领域

本发明属于3D打印机技术领域，具体的说是一种光固化3D打印调平装置。

背景技术

光固化3D打印机是一种利用光源照射光敏树脂，使得光敏树脂在成型面上固化成型，最终形成3D模型的立体打印机，光固化3D打印机相较于传统的FDM 3D打印机具有模型表面精细度更加精细的优点，更加适合制作手办、玩具等模型的制作打印。

在使用面曝光来进行3D模型快速成型的过程中，由于投影仪本身以及设备安装的误差，很难使得光源板投射出来的光与成型台之间保持平行，光源板与投射面之间的不平行，很容易导致最终成品产生梯形畸变，且梯形畸变的方向是不确定的，这就导致了最终面曝光成型的数据以及成型的模型，同原始数据有偏差。

由于光的形状很难以直接被测量的，使用传统的方格矫正，即让投影投射出一个网格，这个网格同提前准备好的纸张上的网格进行比较，来标定光是否发生形变，或是通过在成型面与光源板之间放置一张A4纸，通过成型面与A4之间的摩擦力判断调平结果，均是通过肉眼观察或经验判断，这样的结果仍然容易出现较大的误差。

为此，本发明提供一种光固化3D打印调平装置。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决背景技术中所提出的至少一个技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种光固化D打印调平装置，包括打印机柜(1)；所述打印机柜(1)的侧壁上安装有柜门(2)；所述打印机柜(1)的内部安装有树脂槽(3)；所述打印机柜(1)的内部固接有滑动轨(4)；所述滑动轨(4)设置在对应树脂槽(3)侧壁的位置处；所述滑动轨(4)的内部转动连接有螺纹杆(5)；所述滑动轨(4)的内部滑动连接有滑动臂(6)；所述螺纹杆(5)与滑动臂(6)呈螺纹连接；所述滑动臂(6)的端部固接有第一转动架(7)；所述第一转动架(7)的内部转动连接有第二转动架(8)；所述第二转动架(8)的内部转动连接有转动盘(9)；所述第二转动架(8)与转动盘(9)的转动方向呈垂直设置；所述转动盘(9)的底部固接有连接杆(10)；所述连接杆(10)的底部安装有成型平台(11)；所述打印机柜(1)的内部安装有光源；所述第二转动架(8)、转动盘(9)的转动均通过驱动组件驱动，且驱动组件的驱动均通过矫正算法进行控制；可使得对成型平台的调平更加方便。

优选的，所述成型平台的顶部固接有固定块；所述固定块滑动配合在连接杆的内部；所述固定块与连接杆的内部滑动配合有固定销；可使得成型平台的取出更加方便。

优选的，所述成型平台的边角处设有滑动架，且滑动架在对应成型平台的死角的位置处均有设置；所述滑动架的侧壁上固接有插块；所述插块滑动连接在成型平台的内部位置处；所述成型平台与插块的内部开设有螺纹孔，且螺纹孔的内部安装有固定螺栓；所述滑动架的内部滑动连接有滑动杆；所述滑动杆的底部固接有浮球；可使得模型更加方便的取出。

优选的，所述固定螺栓的头部呈顶部宽底部窄的倾斜设置；所述固定螺栓与固定块、固定销之间设有支撑龙骨块；可使得固定块与固定销对成型平台进行固定时更加的稳定。

优选的，所述支撑龙骨块的底部固接有第一磁块；所述成型平台的顶部固接有第二磁块；所述第一磁块与第二磁块呈相对应设置；使得在成型平台的顶部放置的更加稳定。

优选的，所述滑动杆的侧壁上开设有刻度线；所述刻度线开设在滑动杆对应滑动架的位置处；可更加精确的对滑动杆的高度进行观察，对成型平台的调平结果进行判断时更加的方便。

优选的，所述滑动杆的侧壁上固接有定位块；所述定位块滑动连接在滑动架的内部位置处；使得滑动杆的滑动更加的稳定。

优选的，所述第二转动架的转动轴与第一转动架之间设有多个滚珠；所述滚珠的侧壁与第一转动架以及第二转动架的转动轴的侧壁均接触；使得第一转动架与第二转动架的转动轴之间的磨损更少。

优选的，控制所述转动盘的驱动组件的侧壁上固接有防磨轮；所述防磨轮的侧壁与第一转动架的侧壁接触；可有效的减少转动盘的驱动组件与第一转动架之间的摩擦力。

优选的，该3D打印机的矫正算法具体步骤如下：

S1：首先在成型平台的底部对应原成型平台边角处、边界中点处以及中心点处、各打印出一个原始的模型，即未经矫正过的模型数据，共九个模型；

S2：取矫正模型中的各项数据，以得到各模型相对于中心点的坐标值；

S3：量取此时模型的长和宽，取出最大的长和宽；

S4：根据测量出来的四个点，使用透视矫正原理，对畸变图形进行矫正；

S5：对上述S1-S4步骤重复操作多次，以保证纠正的准确性。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种光固化3D打印调平装置，通过算法对成型平台的偏斜角度进行计算，之后控制驱动组件带动第二转动架与转动盘转动，进而对连接杆进行多角度调节的结构设计，实现了可使得对连接杆与成型平台的调平更加方便准确的功能，有效的解决了通过A4纸对成型平台的偏斜角度进行判断，容易导致调平结果出现较大误差的问题。

2.本发明所述的一种光固化3D打印调平装置，通过在成型平台的边角处设置滑动杆与浮球，进而通过光固化树脂的浮力对浮球进行推动，进而可使得成型平台的调平更加方便，同时将插杆插入固定螺栓的螺孔内部，进而将模型推出的结构设计，实现了可使得对成型平台的调平更加方便的观察的功能，同时可使得模型更加方便的取出。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的立体图；

图2是本发明中滑动轨的局部结构示意图；

图3是本发明中滑动臂的局部结构示意图；

图4是本发明中滑动臂的剖视图；

图5是本发明中成型平台的局部结构示意图；

图6是本发明中滑动架的局部结构示意图；

图7是本发明中支撑龙骨块的局部结构示意图；

图8是本发明中3D打印机矫正算法的方法流程图；

图9是本发明中算法S1中的打印位置示意图；

图10是本发明中算法S2的数据采集示意图。

图中：1、打印机柜；2、柜门；3、树脂槽；4、滑动轨；5、螺纹杆；6、滑动臂；7、第一转动架；8、第二转动架；9、转动盘；10、连接杆；11、成型平台；12、固定块；13、固定销；14、滑动架；15、插块；16、固定螺栓；17、滑动杆；18、浮球；19、支撑龙骨块；20、第一磁块；21、第二磁块；22、刻度线；23、定位块；24、滚珠；25、防磨轮。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图4所示，本发明实施例所述的一种光固化3D打印调平装置，包括打印机柜1；所述打印机柜1的侧壁上安装有柜门2；所述打印机柜1的内部安装有树脂槽3；所述打印机柜1的内部固接有滑动轨4；所述滑动轨4设置在对应树脂槽3侧壁的位置处；所述滑动轨4的内部转动连接有螺纹杆5；所述滑动轨4的内部滑动连接有滑动臂6；所述螺纹杆5与滑动臂6呈螺纹连接；所述滑动臂6的端部固接有第一转动架7；所述第一转动架7的内部转动连接有第二转动架8；所述第二转动架8的内部转动连接有转动盘9；所述第二转动架8与转动盘9的转动方向呈垂直设置；所述转动盘9的底部固接有连接杆10；所述连接杆10的底部安装有成型平台11；所述打印机柜1的内部安装有光源；所述第二转动架8、转动盘9的转动均通过驱动组件驱动，该驱动组件可采用伺服电机设置，且驱动组件的驱动均通过矫正算法进行控制；在工作时，当需要对成型平台11进行调平时，可通过矫正算法对成型平台11的偏斜角度进行计算，计算完毕后，控制驱动组件带动第二转动架8转动，对转动盘9的角度进行调节，之后可控制驱动组件带动转动盘9转动，进而带动连接杆10进行转动，使得连接杆10带动成型平台11进行转动，进而可对成型平台11与光源之间的位置进行调平，从而可使得对成型平台11的调平更加方便，同时通过算法对成型平台11的偏斜角度进行计算，之后控制驱动组件带动第二转动架8与转动盘9转动，进而对连接杆10进行多角度调节的结构设计，实现了可使得对连接杆10与成型平台11的调平更加方便准确的功能，有效的解决了通过A4纸对成型平台11的偏斜角度进行判断，容易导致调平结果出现较大误差的问题。

如图4至图5所示，所述成型平台11的顶部固接有固定块12；所述固定块12滑动配合在连接杆10的内部；所述固定块12与连接杆10的内部滑动配合有固定销13；在工作时，当需要对成型平台11进行固定时，可首先将固定块12插入连接杆10的内部，之后将固定销13插入连接杆10与固定块12之间，通过榫卯的方式，对成型平台11进行固定，当打印机柜1的内部3D打印完成后，需要将模型取出时，可将固定销13推出，之后将固定块12由连接杆10的内部抽出，即可将成型平台11与模型取出，从而可使得成型平台11的取出更加方便。

如图4至图6所示，所述成型平台11的边角处设有滑动架14，且滑动架14在对应成型平台11的死角的位置处均有设置；所述滑动架14的侧壁上固接有插块15；所述插块15滑动连接在成型平台11的内部位置处；所述成型平台11与插块15的内部开设有螺纹孔，且螺纹孔的内部安装有固定螺栓16；所述滑动架14的内部滑动连接有滑动杆17；所述滑动杆17的底部固接有浮球18；在工作时，当对成型平台11进行调平后，可控制螺纹杆5转动，进而使得螺纹杆5与滑动臂6的螺纹配合，使得滑动臂6下降，进而使得滑动臂6带动成型平台11下降，进而使得浮球18浸入树脂槽3内部的光固化树脂内部，进而通过树脂的浮力带动浮球18浮起，操作人员可通过对滑动杆17的高度进行观察，从而可对调平结果进行观察，若出现调平不够精确的情况时，控制驱动组件对成型平台11的偏斜角度进行微调，从而可对成型平台11进行手动微调，从而可使得对成型平台11的调平更加精确，待调平完毕后，可将固定螺栓16旋出，之后将滑动架14取出，再将固定螺栓16旋回，通过底面与成型平台11平齐的固定螺栓16，对成型平台11的底面进行铺平，从而可使得固定螺栓16的螺孔不会影响3D打印的成果，同时当3D打印完毕后，可将固定螺栓16旋出，之后可使用插杆插入固定螺栓16的螺孔内部，将打印完成的模型推出，从而可使得模型更加方便的取出。

如图4至图5所示，所述固定螺栓16的头部呈顶部宽底部窄的倾斜设置；所述固定螺栓16与固定块12、固定销13之间设有支撑龙骨块19；在工作时，当通过固定销13插入固定块12的内部，对成型平台11进行固定时，可将支撑龙骨块19放置在对应连接杆10边角的位置处，进而使得支撑龙骨块19与固定块12、固定销13接触，之后将固定螺栓16旋入螺孔的内部，对支撑龙骨块19进行推动，进而可通过支撑龙骨块19对固定块12、固定销13进行推动固定，从而可使得固定块12与固定销13对成型平台11进行固定时更加的稳定。

如图7所示，所述支撑龙骨块19的底部固接有第一磁块20；所述成型平台11的顶部固接有第二磁块21；所述第一磁块20与第二磁块21呈相对应设置；在工作时，当支撑龙骨块19放置在成型平台11的顶部，并通过固定螺栓16对固定块12、固定销13进行推动固定时，通过在支撑龙骨块19的底部设置第一磁块20，并在成型平台11的顶部设置第二磁块21，可使得支撑龙骨块19在成型平台11的顶部时，通过第一磁块20与第二磁块21的相互吸附，使得在成型平台11的顶部放置的更加稳定。

如图6所示，所述滑动杆17的侧壁上开设有刻度线22；所述刻度线22开设在滑动杆17对应滑动架14的位置处；在工作时，当操作人员通过对滑动杆17的高度进行观察，并对成型平台11进行手动微调时，通过在滑动杆17的侧壁上开设刻度线22，可使得操作人员对滑动杆17的高度进行观察时，可更加精确的对滑动杆17的高度进行观察，对成型平台11的调平结果进行判断时更加的方便。

如图6所示，所述滑动杆17的侧壁上固接有定位块23；所述定位块23滑动连接在滑动架14的内部位置处；在工作时，当滑动杆17在滑动架14的内部滑动时，通过滑动架14对定位块23的限制，可使得滑动杆17在滑动的过程中更少的出现倾斜的情况，使得滑动杆17的滑动更加的稳定。

如图4所示，所述第二转动架8的转动轴与第一转动架7之间设有多个滚珠24；所述滚珠24的侧壁与第一转动架7以及第二转动架8的转动轴的侧壁均接触；在工作时，当第二转动架8在第一转动架7的内部转动时，通过在第一转动架7与第二转动架8的转动轴之间设置滚珠24，可使得第一转动架7与第二转动架8的转动轴之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而可使得第一转动架7与第二转动架8的转动轴之间的摩擦力更小，使得第一转动架7与第二转动架8的转动轴之间的磨损更少。

如图4所示，控制所述转动盘9的驱动组件的侧壁上固接有防磨轮25；所述防磨轮25的侧壁与第一转动架7的侧壁接触；在工作时，当第二转动架8在转动的过程中，会带动转动盘9的驱动组件随第二转动架8一同转动，为避免转动盘9的驱动组件与第一转动架7之间的磨损过大，通过在转动盘9的驱动组件与第一转动架7之间设置防磨轮25，可有效的减少转动盘9的驱动组件与第一转动架7之间的摩擦力。

如图8至图10所示，该3D打印机的矫正算法具体步骤如下：

S1：首先在成型平台11的底部对应原成型平台11边角处、边界中点处以及中心点处、各打印出一个原始的模型，即未经矫正过的模型数据，共九个模型；

S2：取矫正模型中的各项数据，以得到各模型相对于中心点的坐标值，上述数据的量取，是为了获得R1、R2、R3、R4四个点相对于几何中点的坐标，中间位置的正方形，变形是最小的，利用他来作为参考点，并按照R1.x＝TH1-(TM(1)/2)R1.y＝LH1-(LM(1)/2)的公式计算，可以非常精确的计算到各个点的坐标值；

S3：量取此时模型的长和宽，取出最大的长和宽，这一步的目的是为了获得到在发生畸变时，每个像素之间的距离值u，目前这个值是有一点个误差的，但是这个会在后面的继续矫正中被一步步的矫正回来，假设当前我们投影仪的分辨率为1920x1080,量取到的长和宽数据为w和h,计算出对应的像素值:p1＝1920/w,p2＝1080/h,取p1和p2中更大的那个，作为计算的像素距离值，记为p；

S4：根据测量出来的四个点，使用透视矫正原理，对畸变图形进行矫正，我们测量出来的是长度单位mm，但是要转换为像素单位，此时，我们一步骤计算出来的像素距离值即可用上，比如R1的像素坐标为R1p.x＝R1.x/p依次计算出四个点的坐标，即可得到第一转动架7、第二转动架8的驱动组件的偏转角度，进而对成型平台11的角度进行调平矫正；

S5：对上述S1-S4步骤重复操作多次，以保证纠正的准确性。

工作时，当需要对成型平台11进行调平时，可通过矫正算法对成型平台11的偏斜角度进行计算，计算完毕后，控制驱动组件带动第二转动架8转动，对转动盘9的角度进行调节，之后可控制驱动组件带动转动盘9转动，进而带动连接杆10进行转动，使得连接杆10带动成型平台11进行转动，进而可对成型平台11与光源之间的位置进行调平，从而可使得对成型平台11的调平更加方便，同时通过算法对成型平台11的偏斜角度进行计算，之后控制驱动组件带动第二转动架8与转动盘9转动，进而对连接杆10进行多角度调节的结构设计，实现了可使得对连接杆10与成型平台11的调平更加方便准确的功能，有效的解决了通过A4纸对成型平台11的偏斜角度进行判断，容易导致调平结果出现较大误差的问题。

当需要对成型平台11进行固定时，可首先将固定块12插入连接杆10的内部，之后将固定销13插入连接杆10与固定块12之间，通过榫卯的方式，对成型平台11进行固定，当打印机柜1的内部3D打印完成后，需要将模型取出时，可将固定销13推出，之后将固定块12由连接杆10的内部抽出，即可将成型平台11与模型取出，从而可使得成型平台11的取出更加方便。

当对成型平台11进行调平后，可控制螺纹杆5转动，进而使得螺纹杆5与滑动臂6的螺纹配合，使得滑动臂6下降，进而使得滑动臂6带动成型平台11下降，进而使得浮球18浸入树脂槽3内部的光固化树脂内部，进而通过树脂的浮力带动浮球18浮起，操作人员可通过对滑动杆17的高度进行观察，从而可对调平结果进行观察，若出现调平不够精确的情况时，控制驱动组件对成型平台11的偏斜角度进行微调，从而可对成型平台11进行手动微调，从而可使得对成型平台11的调平更加精确，待调平完毕后，可将固定螺栓16旋出，之后将滑动架14取出，再将固定螺栓16旋回，通过底面与成型平台11平齐的固定螺栓16，对成型平台11的底面进行铺平，从而可使得固定螺栓16的螺孔不会影响3D打印的成果，同时当3D打印完毕后，可将固定螺栓16旋出，之后可使用插杆插入固定螺栓16的螺孔内部，将打印完成的模型推出，从而可使得模型更加方便的取出。

当通过固定销13插入固定块12的内部，对成型平台11进行固定时，可将支撑龙骨块19放置在对应连接杆10边角的位置处，进而使得支撑龙骨块19与固定块12、固定销13接触，之后将固定螺栓16旋入螺孔的内部，对支撑龙骨块19进行推动，进而可通过支撑龙骨块19对固定块12、固定销13进行推动固定，从而可使得固定块12与固定销13对成型平台11进行固定时更加的稳定。

当支撑龙骨块19放置在成型平台11的顶部，并通过固定螺栓16对固定块12、固定销13进行推动固定时，通过在支撑龙骨块19的底部设置第一磁块20，并在成型平台11的顶部设置第二磁块21，可使得支撑龙骨块19在成型平台11的顶部时，通过第一磁块20与第二磁块21的相互吸附，使得在成型平台11的顶部放置的更加稳定。

当操作人员通过对滑动杆17的高度进行观察，并对成型平台11进行手动微调时，通过在滑动杆17的侧壁上开设刻度线22，可使得操作人员对滑动杆17的高度进行观察时，可更加精确的对滑动杆17的高度进行观察，对成型平台11的调平结果进行判断时更加的方便。

当滑动杆17在滑动架14的内部滑动时，通过滑动架14对定位块23的限制，可使得滑动杆17在滑动的过程中更少的出现倾斜的情况，使得滑动杆17的滑动更加的稳定。

当第二转动架8在第一转动架7的内部转动时，通过在第一转动架7与第二转动架8的转动轴之间设置滚珠24，可使得第一转动架7与第二转动架8的转动轴之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而可使得第一转动架7与第二转动架8的转动轴之间的摩擦力更小，使得第一转动架7与第二转动架8的转动轴之间的磨损更少。

当第二转动架8在转动的过程中，会带动转动盘9的驱动组件随第二转动架8一同转动，为避免转动盘9的驱动组件与第一转动架7之间的磨损过大，通过在转动盘9的驱动组件与第一转动架7之间设置防磨轮25，可有效的减少转动盘9的驱动组件与第一转动架7之间的摩擦力。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。