[发明专利]基于反射型液晶光阀的光固化快速成型装置及成型方法

权利要求书

1.一种基于反射型液晶光阀的光固化快速成型装置，包括计算机(2)，其特征在于，计算机(2)分别与图形发生器(1)和蠕动泵(3)相连，蠕动泵(3)与树脂槽(4)相通，树脂槽(4)内设置有升降工作台(5)，升降工作台(5)可沿树脂槽(4)的内壁移动，图形发生器(1)位于升降工作台(5)的上方，所述的图形发生器(1)包括沿同一轴线依次设置的光源(1-1)、光阑(1-3)、准直透镜(1-4)、滤光镜(1-5)、偏振转换系统PCS(1-6)、匀光器(1-7)和偏振分束器PBS(1-9)，光源(1-1)的外围设置有反射罩(1-2)，反射罩(1-2)的开口朝向光阑(1-3)，光阑(1-3)位于反射罩(1-2)反射光源光束形成的像点处，偏振分束器PBS(1-9)的上方设置有反射型液晶光阀LCoS(1-8)，偏振分束器PBS(1-9)的下方设置有汇聚透镜(1-10)。

2.一种利用权利要求1所述装置进行快速光固化成型的方法，其特征在于，该方法采用一种光固化快速成型装置，该装置的结构为：包括计算机(2)，计算机(2)分别与图形发生器(1)和蠕动泵(3)相连，蠕动泵(3)与树脂槽(4)相通，树脂槽(4)内设置有升降工作台(5)，升降工作台(5)可沿树脂槽(4)的内壁移动，图形发生器(1)位于升降工作台(5)的上方，所述的图形发生器(1)包括沿同一轴线依次设置的光源(1-1)、光阑(1-3)、准直透镜(1-4)、滤光镜(1-5)、偏振转换系统PCS(1-6)、匀光器(1-7)和偏振分束器PBS(1-9)，光源(1-1)的外围设置有反射罩(1-2)，反射罩(1-2)的开口朝向光阑(1-3)，光阑(1-3)位于反射罩(1-2)反射光源光束形成的像点处，偏振分束器PBS(1-9)的上方设置有反射型液晶光阀LCoS(1-8)，偏振分束器PBS(1-9)的下方设置有汇聚透镜(1-10)，该方法具体按以下步骤进行：

步骤1：采用计算机(2)将所需成型零件(6)的3D模型分层处理，得到零件(6)模型各分层截面数据，并将该数据发送给与计算机(2)相连的图形发生器(1)；

步骤2：采用计算机(2)控制设置于树脂槽(4)内的升降工作台(5)下降，同时，利用计算机(2)控制蠕动泵(3)，由蠕动泵(3)将液态光敏树脂输送至通过管道与其相通的升降工作台(5)的上表面，在升降工作台(5)的表面形成一层一定厚度的液态光敏树脂层(7)；

步骤3：图形发生器(1)依据计算机(2)提供的零件(6)模型的截面数据，生成零件(6)各分层截面的光学数字视图，并将该光学数字视图投射到位于图形发生器(1)下方的升降工作台(5)上表面的铺设的液态光敏树脂层(7)，对液态光敏树脂(7)进行曝光固化，形成零件(6)当前截面的光固化树脂层；

步骤4：设置于树脂槽(4)内的升降工作台(5)下降一层液态光敏树脂层(7)的厚度的距离；

步骤5：蠕动泵(3)给位于升降工作台(5)上正在制作的零件(6)已固化的树脂层表面敷设一层新的液态光敏树脂层(7)，并保证该液态光敏树脂层(7)的厚度均匀，表面平整；

步骤6：重复步骤3至步骤5，直至计算机(2)对需成型零件的所有分层截面在光敏树脂上得以固化，即完成整个零件(6)的光固化快速成型。

3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述图形发生器(1)的工作方法，按以下步骤进行：

a.采用一所述光源(1-1)，该光源(1-1)发出光束，光束投射到光源(1-1)外围设置的反射罩(1-2)的内壁，经反射罩(1-2)内壁反射收集后，汇聚于反射罩(1-2)的成像点；

b.反射罩(1-2)的成像点处设置有光阑(1-3)，光阑(1-3)将反射罩(1-2)汇聚的光束中的部分杂光滤除后，光束由光阑(1-3)射出，进入光阑(1-3)后端设置的准直透镜(1-4)，准直透镜(1-4)将入射的光束转化为平行光，并从准直透镜(1-4)中射出，进入准直透镜(1-4)后设置的滤光镜(1-5)，滤光镜(1-5)将射入光束中不需要的光谱线滤除后，由滤光镜(1-5)射出，射入滤光镜(1-5)后端设置的偏振转换系统PCS(1-6)；

c.偏振转换系统PCS(1-6)将入射光束转化为具有同一偏振态的S偏振光，并由偏振转换系统PCS(1-6)射出，进入偏振转换系统PCS(1-6)后端设置的匀光器(1-7)；

d.匀光器(1-7)将射入的光束均匀分布后，由匀光器(1-7)射出，进入匀光器(1-7)后端设置的偏振分束器PBS(1-9)，射入偏振分束器PBS(1-9)的光束，经偏振分束器PBS(1-9)反射，投射到偏振分束器PBS(1-9)上方设置的反射型液晶光阀LCoS(1-8)；

e.进入反射型液晶光阀LCoS(1-8)的光束，通过反射型液晶光阀LCoS(1-8)调制后，反射回偏振分束器PBS(1-9)，经反射型液晶光阀LCoS(1-8)调制后的S偏振光，只有其中的P偏振光再次通过偏振分束器PBS(1-9)并由偏振分束器PBS(1-9)中射出，投射到偏振分束器PBS(1-9)下方设置的汇聚透镜(1-10)上，反射型液晶光阀LCoS(1-8)中的控制器根据与之相连的计算机(2)传送的零件(6)的模型分层截面图形数据，生成相应的指令并驱动反射型液晶光阀LCoS(1-8)的各个像素单元动作，生成零件(6)的分层截面图形，该图形随同P偏振光，穿过偏振分束器PBS(1-9)投射到汇聚透镜(1-10)，再通过汇聚透镜(1-10)，投射到设置于汇聚透镜(1-10)下方的视图成像平面(1-11)上，在视图成像平面(1-11)生成零件(6)当前分层截面的光学数字视图。