[发明专利]一种单侧变速脱模快速成型控制系统及快速成型方法

说明书

本发明涉及一种单侧变速脱模快速成型控制系统，通过基于模糊PID算法的单侧变速脱模方法，有效缩短了脱模时间、减少了对模型的影响，并通过对DLP光引擎的UV灯电源控制减少杂散光对成型精度的影响，同时还减少了热量的产生，另外，通过温度采集和控制功能实现了辅助散热，提高了系统的稳定性。本发明还涉及一种利用所述单侧变速脱模快速成型控制系统实现快速成型的方法。

技术领域：

本发明涉及快速成型领域，尤其涉及一种基于模糊PID算法的快速成型方法及控制系统。

背景技术：

快速成型是一项先进的制造技术，开始于20世纪80年代后期，现已广泛应用于汽车、建筑、医疗、食品和日用品等多个领域。快速成型采用逐点或者逐层的材料叠加方法，其基本思想是使用CAD构建产品的三维模型，并使用切片软件将三维模型在高度方向上进行切片得到各层截面信息，然后按照截面信息逐层进行材料叠加，最终形成模型实体。根据成型方式和使用材料的种类，快速成型可以分为四种技术类型：光固化立体成型(StereoLithography Apparatus，SLA)、熔积成型(Fused Deposition Modeling，FDM)、分层实体制造(Laminated Object Manufacturing，LOM)、选择性激光烧结(Selective LaserSintering，SLS)。其中，SLA是快速成型领域中出现最早、发展最成熟、应用最为广泛的技术。

随着快速成型技术的不断发展和成熟，其应用范围和影响力不断扩大。从应用上来看，快速成型机分为工业级和桌面级。工业级快速成型机涉及多种快速成型技术，桌面级快速成型机一般基于SLA和FDM。对于桌面级快速成型机，SLA虽然在成型速度上没有FDM快，但是在成型精度、产品表面质量、材料利用率等方面具有很大的优势。

对于光固化立体成型SLA，首先通过CAD构建三维模型并导出STL格式文件，然后使用切片软件进行分层处理获取各层切片。在成型初期，成型平台降低到光敏树脂液槽底部，并留有一个切片厚度的空隙。根据SLA的工艺，切片精度最高可达0.01mm。光敏树脂液槽底部贴了一张离型膜，离型膜便于树脂固化后的脱模。光源通过掩膜板在树脂液槽底部形成与切片一致的图像，并开始对区域内的光敏树脂进行固化，形成模型的第一层。接着成型平台上升指定的高度，并继续下一层的成型直到所有切片都固化完成，最终得到模型实体。光固化立体成型SLA的关键是生成图像掩膜，图像掩膜的生成方式有多种，比较典型的有液晶显示(Liquid Crystal Display，LCD)技术和数字光处理(Digital Light Processing，DLP)技术。

使用LCD技术的快速成型方式，需要将二维切片图像在液晶上显示，从而液晶屏幕上出现了和该层切片轮廓相对应的透明区域，轮廓以外则是非透明的。将紫外光从液晶屏的一侧射入，光线会从透明区域中穿过去，非透明区域的光线则被阻挡，穿过去的光线则形成和切片相对应的图像掩膜。使用LCD作为掩膜的快速成型机可以成型较大尺寸的产品，但是液晶屏吸收了大部分的紫外光，因此紫外光的利用率很低，影响树脂固化速度。同时因长时间照射，液晶可能发生损坏。另外，图像的分辨率和对比度低，使得产品表面很粗糙。因此基于LCD技术的快速成型的发展和研究受到了限制，而使用DLP技术的快速成型方式在应用中有着令人满意的效果。

DLP技术，就是把影像信息经过数字化处理再显示出来，该技术基于TI(德州仪器)公司开发的数字微镜元件(Digital Micromirror Device，DMD)来完成可视数字信息的显示。DMD芯片由数百万个微小镜片组成，每个镜片大小只有10.8nm*10.8nm，在数字信号的控制下通过高速翻转对入射光进行反射形成各种灰阶，再结合RGB三色光的分时照射，从而形成颜色丰富的图像。