[发明专利]一种高性价比的光固化3D打印控制系统

说明书

本发明公开了一种高性价比的光固化3D打印控制系统，包括基于DLP 3D打印机的控制系统及与其连接的云端服务器、PC机和3D打印机，控制系统内设有一个驻留有控制程序的STM32 ARM主控芯片，并由该主控芯片实现3D打印主控制程序、多灰度控制程序和FPGA控制程序。对3D数字文件打印支持一层多切、表面灰度平滑处理进行抗锯齿补偿，提高DLP、LCD类光固化3D打印机的打印精度，可以媲美SLA类光固化3D打印机；可以直接应用于市面上大多数消费级DLP 3D打印机，市面上常见的DLP、LCD光固化3D打印机的控制系统可以使用本发明快速、方便地替换，降低了设备升级的难度和成本。

技术领域

本发明属于3D打印领域，涉及一种使用高性价比方案达到理想打印效果的光固化3D打印机控制系统，该控制系统主要用于DLP 3D打印机。

背景技术

3D打印又称为增材制造，它是基于三维数字模型文件对合适的材料进行逐层打印堆积实现物体制造，与传统的基于减材技术、基于形变技术的制造方式相比，3D打印在设计模型到成品制造的流程中省去了开模试产、后期组装等的成本和时间。现代意义的3D打印技术最早于上世纪80年代提出，发展至今，根据成型材料的不同，已经有多种应用较成熟的3D成型技术，包括熔融沉积成形（FDM）、光固化立体成形（SLA）、数字光处理技术（DLP）、金属激光熔融沉积（LDMD）等。

光固化成型的基本原理都是利用光敏树脂在特定波长紫外线的照射下树脂中的光引发剂吸收光子能量发生聚合反应，从而实现光固化效果。目前，光固化成型的两种主要方案是光固化立体成型（SLA）3D打印技术和数字光处理技术（DLP）。SLA最早出现于上世纪80年代，是最早研发成功的增材制造技术之一；相对于SLA，较晚出现DLP技术打印速度更快。采用光敏树脂进行光固化3D打印，具有成本低、精度高、成型快的优点，广泛运用于对产品精度要求高的制造领域，再加上光敏树脂刺激性成分较低、成型后表面光滑，在医疗、动漫手办、首饰制作等领域应用广泛。

SLA 3D打印机通过激光器发射激光到反射系统，反射系统从快速移动的反射镜检测器偏转，再通过X和Y轴方向的移动，将光束照射到适当的点，定点对树脂单体聚合。将XY平面上的图像固化完成之后，成型平台会将激光器在Z轴方向上移动一层高度，从而继续下一层的固化，逐层实现三维打印成型。

与SLA的点状投射不同，DLP 3D打印机可投射并固化一整层，它一次性将单个XY平面上期望形状的光线投射到光敏树脂上，从而实现整层一次性打印成型，然后再在Z轴上平移实现逐层打印成型。单层投影期望形状的图像通过由数字微镜原件（DMD）实现的，它是一种动态掩膜，由一系列微米级尺寸旋转反射镜组成，这允许液态树脂在层内的不同位置处被差异照射和聚合。现代DLP投影仪通常具有数千个微米尺寸的LED作为光源，它们的。“开”和“关”状态是单独控制的，可以提高XY分辨率。近年也出现了一些DLP 3D打印机，使用LCD液晶屏代替DMD，显著降低了设备价格。

目前，DLP 3D打印机控制系统主要存在以下3点不足：

（1）3D打印控制器成本太高，制约了DLP 3D打印机的普及。一方面，由于技术壁垒，目前采用的光固化3D打印控制器多采用进口器件，使得整体成本较高；另外，由于整体设计缺陷，使得器件的性能发挥不够充分，为满足同样的打印效果必须使用更高价格的元器件。

（2）Z轴上的分辨率不高，消费级SLA可以实现25微米级的分辨率，而DLP 3D打印机的Z轴分辨率大多在50微米以上。

（3）DLP 3D打印成型的过程中存在伪影，具体表现为每一层的边缘处有像“阶梯台阶”一样的锯齿，特别是在弯曲的表面这一问题较为突出。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种高性价比的光固化3D打印控制系统，能有效的解决背景技术提出的问题。