[发明专利]光学系统、照射控制方法及所适用的3D打印设备

说明书

本申请提供一种光学系统、照射控制方法及所适用的3D打印设备。其中，所述光学系统包括：投影装置，用于将光辐射以面投射方式照射至预设打印基准面；控制装置，用于：基于经捕捉并检测所述投影装置的光辐射强度和所对应的照射参数，补偿地控制所述投影装置，以使所述投影装置所固化的光固化层的实际特性与对应的预期特性相匹配。本申请能够通过检测投影装置在使用期间的正常光辐射强度衰减来补偿控制相应投影装置的功率、照射时长、灰度等，有效减少了由于设备老化而带来的固化层厚不足、断件等产品质量问题，同时明显延长了投影装置的使用寿命以及提高了在使用寿命内固化各固化层的稳定性。

技术领域

本申请涉及基于光固化的立体物体制造领域，尤其涉及一种光学系统、照射控制方法及所适用的3D打印设备。

背景技术

3D打印是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属、塑料和树脂等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印设备通过执行该种打印技术制造3D物体。3D打印设备由于成型精度高在模具、定制商品、医疗治具、假体等领域具有广泛应用。

目前在市面上的各种3D打印设备中，一种基于立体光固化成型法的打印设备采用将光固化材料逐层固化累积的方式制造立体物体，由于其具有更精细的分层设计和更精准的打印控制过程，使得所打印出的立体物体在精度和精准度方面具有更高品质并受到很多个性产品制造者的追宠。

其中，基于立体光固化成型法的打印设备中包含用于使光固化材料固化的光辐射源（或光辐射源阵列），技术人员经长期监测发现，光辐射源/源阵列所投射的光辐射随着使用时长的增加会有所衰减，其衰减趋势如图1所示，这使得实际打印出的3D构件因照射不足而产生硬度不够、易断件、精度下降等问题。

发明内容

本申请提供一种光学系统、照射控制方法及所适用的3D打印设备，用于解决因3D打印设备中因照射不足而产生的产品不合格等问题。

为实现上述目的及其他目的，本申请第一方面提供一种用于3D打印设备的光学系统，包括：投影装置，用于将光辐射以面投射方式照射至预设打印基准面；控制装置，用于：基于经捕捉并检测所述投影装置的光辐射强度和所对应的照射参数，补偿地控制所述投影装置，以使所述投影装置所固化的光固化层的实际特性与对应的预期特性相匹配。

在第一方面的某些实施方式中，所述投影装置包括：光源；光源驱动单元，与所述光源相连，用于驱动所述光源中各光源发出光辐射；图像投射单元，位于所述光源的出光侧，用于利用所述光源所发出的光辐射输出用于将光固化材料固化成图案式光固化层的分层图像。

在第一方面的某些实施方式中，所述控制装置与所述光源驱动单元连接；所述控制装置基于经捕捉并检测的光辐射强度及所对应的照射参数补偿调整所述光源驱动单元向光源的功率控制信号和/或供电时长。

在第一方面的某些实施方式中，所述控制装置与所述图像投射单元连接；所述控制装置基于经捕捉并检测的所述光辐射强度及所述图像投射单元对应所检测的光辐射强度的照射参数补偿调整所述图像投射单元照射分层图像的像素灰度。

在第一方面的某些实施方式中，所述光学系统还包括：包含光感应器的光检测装置，与所述控制装置连接，用于检测所述光感应器捕捉的光辐射强度；照射参数检测装置，用于配合所述光检测装置检测投影装置的照射参数。

在第一方面的某些实施方式中，所述光检测装置还包括：光路改变单元，位于所述光感应器之前的光路上，用于自所述投影装置的以面投射方式照射出的光辐射中捕捉部分光辐射并改变所捕捉的光辐射的光路；和/或移动机构，装配有相应的光感应器和/或光路改变单元并受所述控制装置控制，用于：在所述光感应器检测时将所装配的光感应器和/或光路改变单元移动至相应光路上，以及在所述光感应器检测后将所装配的光感应器和/或光路改变单元移动至相应光路之外。