[發(fā)明專利]一種用于3D打印的自動(dòng)式可調(diào)聚焦平面的光路裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710792043.1
• 申請(qǐng)日: 2017-09-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107498049A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢波;張劍睿;周少波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 洛陽(yáng)華理研究院科技有限公司
• 主分類號(hào): B22F3/105
• 分類號(hào): B22F3/105;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于3D打印的自動(dòng)式可調(diào)聚焦平面的光路裝置。

背景技術(shù)

1995年，德國(guó)Fraunhofer激光器研究所（Fraunhofer Institute for Laser Technology，ILT）最早提出了選擇性激光熔融技術(shù)（Selective Laser Melting，SLM），用它能直接成型出接近完全致密度的金屬零件。SLM是利用金屬粉末在激光束的熱作用下完全熔化、經(jīng)冷卻凝固而成型的一種技術(shù)。目前，國(guó)外應(yīng)用SLM技術(shù)可制造模具、工具、生物移植物等金屬零件。但技術(shù)仍不夠成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域還不夠廣泛。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種用于3D打印的自動(dòng)式可調(diào)聚焦平面的光路裝置，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、科學(xué)合理，使用方便；將整套光路系統(tǒng)放置在一套自動(dòng)式升降機(jī)構(gòu)上，根據(jù)激光聚焦平面的實(shí)時(shí)檢測(cè)，計(jì)算出光斑大小，根據(jù)反饋函數(shù)再計(jì)算出升降距離，然后通過(guò)升降機(jī)構(gòu)的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了激光光路的聚焦平面的自動(dòng)調(diào)整，保證了激光通過(guò)光路系統(tǒng)后焦平面始終在工件表面，達(dá)到了能量集中的目的。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種用于3D打印的自動(dòng)式可調(diào)聚焦平面的光路裝置，包括密封罩、升降機(jī)構(gòu)和二維振鏡，密封罩上平面設(shè)置有升降機(jī)構(gòu)；升降機(jī)構(gòu)包括底座、墊高板、減速器、電機(jī)、導(dǎo)軌和滑塊，底座安裝在密封罩的上表面，底座工作面的頂部和底部位置分別安裝有墊高板，墊高板上設(shè)置有減速器安裝板，減速器安裝板表面設(shè)置有減速器，減速器輸出軸上連接有旋轉(zhuǎn)齒輪，減速器的輸入軸與電機(jī)相連，底座工作面的中部位置設(shè)置有兩根相互平行的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上滑動(dòng)設(shè)置有滑塊，滑塊表面連接有振鏡固定板，振鏡固定板另外一面安裝有固定式齒條，固定式齒條豎直安裝在振鏡固定板上且與旋轉(zhuǎn)齒輪相嚙合；振鏡固定板安裝固定式齒條一側(cè)的另一半位置安裝有二維振鏡，二維振鏡的端部連接有振鏡前置安裝夾，二維振鏡與振鏡前置安裝夾的連接部設(shè)置有一振鏡前置安裝上固定橫條，二維振鏡底部安裝有激光出射場(chǎng)鏡，振鏡固定板上與安裝二維振鏡位置相對(duì)應(yīng)的另外一側(cè)面設(shè)置有擴(kuò)束鏡安裝座；密封罩內(nèi)部設(shè)置有一工作平面，工作平面上嵌入安裝有激光功率計(jì)。

所述減速器為蝸輪蝸桿減速器，減速器固定安裝在減速器安裝板表面，減速器輸出軸與旋轉(zhuǎn)齒輪通過(guò)鍵條相連接，可以利用蝸輪蝸桿減速器的自鎖功能和二維振鏡自身重力作用保證二維振鏡不會(huì)在某一位置自動(dòng)下滑或上升，提高工作的穩(wěn)定性。

所述電機(jī)為伺服電機(jī)，電機(jī)輸出軸與減速器輸入端相連接，電機(jī)固定連接在減速器上。

所述導(dǎo)軌為直線導(dǎo)軌，滑塊為直線滑塊，滑塊可沿導(dǎo)軌進(jìn)行直線滑動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)二維振鏡上下運(yùn)動(dòng)的精確性。

這種用于3D打印的自動(dòng)式可調(diào)聚焦平面的光路裝置的使用過(guò)程為：激光沿著擴(kuò)束鏡安裝座入射后，在二維振鏡的控制下，光束從激光出射場(chǎng)鏡進(jìn)行聚焦，照射到工作平面上的激光功率機(jī)上，通過(guò)激光功率計(jì)進(jìn)行功率的采樣，采樣后的數(shù)據(jù)和理論值進(jìn)行比對(duì)，若比對(duì)的數(shù)值低于理論數(shù)值，則判定出射激光不在聚焦平面上，此時(shí)，可以驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，電機(jī)帶動(dòng)減速器工作，減速器輸出軸端的旋轉(zhuǎn)齒輪驅(qū)動(dòng)安裝在振鏡固定板上的固定式齒條進(jìn)行上下移動(dòng)，從而達(dá)到整套光路高度的目的，激光出射場(chǎng)鏡高度的變化會(huì)實(shí)現(xiàn)聚焦平面的變化，不斷微量調(diào)整聚焦平面上升或下降并通過(guò)計(jì)算機(jī)的計(jì)算模型從而最終找到最理想的聚焦平面。

所述底座工作面的頂部和底部位置分別安裝有墊高板，墊高板上設(shè)置有減速器安裝板，這樣設(shè)置的目的是：利用墊高板將減速器安裝板與底座工作側(cè)面之間留出適當(dāng)?shù)目障叮梢允拐耒R固定板、旋轉(zhuǎn)齒輪和固定式齒條在該空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的轉(zhuǎn)換。

所述減速器安裝板表面設(shè)置有減速器，減速器輸出軸上連接有旋轉(zhuǎn)齒輪，減速器的輸入軸與電機(jī)相連，底座工作面的中部位置設(shè)置有兩根相互平行的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上滑動(dòng)設(shè)置有滑塊，滑塊表面連接有振鏡固定板，振鏡固定板另外一面安裝有固定式齒條，固定式齒條豎直安裝在振鏡固定板上且與旋轉(zhuǎn)齒輪相嚙合，這樣設(shè)置的目的是：可以在電機(jī)和減速器的驅(qū)動(dòng)作用下，利用旋轉(zhuǎn)齒輪和固定式齒條實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞，導(dǎo)軌和滑塊可以實(shí)現(xiàn)振鏡固定板沿著導(dǎo)軌進(jìn)行上下直線移動(dòng)，保證調(diào)整的精確性。

所述密封罩內(nèi)部設(shè)置有一工作平面，工作平面上嵌入安裝有激光功率計(jì)，這樣設(shè)置的目的是：可以將從激光出射場(chǎng)鏡射出的光束進(jìn)行聚焦后，利用激光功率計(jì)進(jìn)行光束功率的采樣，得到的數(shù)據(jù)和理論值進(jìn)行比對(duì)，則判定出出射激光是否在聚焦平面上。