[实用新型]激光3D打印机及其调焦系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及3D激光打印技术，尤其涉及一种3D打印调焦系统。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，是一种利用快速成形技术，以数字模型文件为基础，采用成型材料，通过逐层打印的方式来构造三维的实体的打印设备。随着3D打印技术的快速发展，3D打印机在产品制造业获得了广泛的应用。

目前用于直接制造金属功能零件的3D打印机一般是激光3D打印机。在使用前，需要对激光3D打印机的光路系统进行调焦，以使光路系统输出的激光束能够正好聚焦到加工表面。现有的调焦方法一般是通过现场工作人员进行肉眼观察判断并手动调节，此种方法不仅无法保证调焦精度，而且调焦效率低下。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种高效且精确的3D打印调焦系统。

另外，本实用新型的另一目的还在于提供一种使用所述3D打印调焦系统的激光3D打印机。

一种3D打印调焦系统，包括：

激光光路系统，用于输出一激光束；

基准基板；

测试板，装配于该基准基板上，且该测试板的表面与该基准基板的表面共面；

控制器，用于控制该基准基板从一第一位置步进N次到达一第二位置，第一位置及第二位置相对于基板零位对称，每次步进距离相同；且基准基板每步进一次，该控制器控制该激光光路系统在该测试板上蚀刻一刻痕以形成N个刻痕，N个刻痕同心且等间距排列；其中，N为大于等于三的整数，该基板零位是指当该基准基板的表面与该激光3D打印机的工作平台的表面共面时，该基准基板的位置；以及

摄像头，用于在该基准基板完成N次步进后，对该测试板上形成的刻痕进行拍照，并将拍摄的照片输出至该控制器；

其中，该控制器还用于根据该照片中各刻痕的亮度及宽度变化的趋势，识别出一中间刻痕，根据该中间刻痕的位置确定形成该中间刻痕时基准基板与基板零位的高度差。

进一步地，所述测试板由氧化铝材料制成，颜色为灰黑色。

进一步地，每一所述刻痕的形状可以为正方形、长方形、多边形、圆形、椭圆形、弧形中的一种。

进一步地，该激光光路系统包括激光器、第一振镜、第一扫描镜、第二振镜、第二扫描镜以及场镜；所述激光器发出的激光束依次经过第一扫描镜、第二扫描镜的反射以及场镜的汇聚后聚焦到工作平台上。

进一步地，还包括第一驱动结构，设置于激光3D打印机的成型缸内；该第一驱动结构用于承载基准基板，并在该控制器的控制下驱动基准基板作步进移动。

进一步地，还包括连接至该激光光路系统的第二驱动结构，该控制器根据该高度差控制控制该第二驱动结构驱动激光光路系统移动，使该激光束的聚焦于该基板零位。

一种激光3D打印机，包括用于进行3D打印的工作平台，其特征在于：该激光3D打印机还包括上述的3D打印调焦系统。

进一步地，所述激光3D打印机还包括一成型缸，该3D打印调焦系统还包括设置于该成型缸内的第一驱动结构；该第一驱动结构用于承载基准基板，并在该控制器的控制下驱动基准基板作步进移动。

进一步地，该工作平台上开设有一通槽，该成型缸设置于工作平台下方并与该通槽相对准设置；该第一驱动结构用于驱动基准基板经由经由该通槽移至工作平台上方以及经由该通槽退回至该成型缸内。

进一步地，该激光3D打印机还包括一支撑架，该3D打印调焦系统还包括一连接至该支撑架的第二驱动结构；该激光光路系统设置于该支撑架上，该控制器控制第二驱动结构驱动该支撑架移动，从而带动该激光管路系统移动。

相较于现有技术，本实用新型所述3D打印调焦系统，通过控制器自动控制基准基板的步进移动以及激光光路系统的蚀刻，形成规律渐变的刻痕，并通过摄像头的拍照后自动识别刻痕的变化趋势，据此找出焦平面位置及该焦平面位置与基板零位的高度差，控制器自身或者操作人员可根据该高度差调节激光光路系统的位置，达到对激光束焦点调节的目的。不仅提高了调焦效率，而且避免人工肉眼观察带来的误差，提高了调焦的精度。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施方式的激光3D打印机的结构示意图。

图2为图1所示激光3D打印机的激光光路系统的原理示意图。

图3为本实用新型较佳实施方式的3D打印调焦系统的工作流程图。

图4为图1所示激光3D打印机的测试板形成的刻痕的示意图。

主要元件符号说明