[發明專利]帶有視覺功能的3D打印裝置及其工作方法

在審

• 申請號: 201711029168.5
• 申請日: 2017-10-29
• 公開（公告）號: CN107718544A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 王小緒;王力;李秋盛
• 申請（專利權）人: 南京中高知識產權股份有限公司
• 主分類號: B29C64/20
• 分類號: B29C64/20;B29C64/393;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 常州市權航專利代理有限公司32280
• 代理人: 袁興隆

1.一種3D打印裝置，其特征在于，包括：控制模塊、六自由度并聯平臺、位于六自由度并聯平臺上方的打印裝置，以及

所述打印裝置連接在六自由度機械臂上；

位于六自由度并聯平臺的四周設有圖像采集裝置，以采集打印3D物件的多角度圖像數據；

所述控制模塊適于根據多角度圖像數據控制六自由度并聯平臺調整平臺傾角，以及控制六自由度機械臂調整打印裝置的打印角度。

2.根據權利要求1所述的3D打印裝置，其特征在于，

所述圖像采集裝置包括成像鏡頭模組，所述成像鏡頭模組包括：沿著光軸從物側至像側依次排列有：

具有負屈折力的第一透鏡，其物側表面為凸面；

具有正屈折力的第二透鏡，其物側表面和像側表面均為凸面；

具有正屈折力的第三透鏡，其物側表面為凸面；

具有負屈折力的第四透鏡，其呈彎月狀；

光闌，其大小可調節；

具有負屈折力的第五透鏡；

具有正屈折力的第六透鏡，第五透鏡和第六透鏡為復合透鏡；以及

具有正屈折力的第七透鏡，由塑料材質所制成，其物側表面為凹面，且物側表面與像側光學面皆為非球面，以及在物側表面設有至少一個拐點；

其中，所述成像鏡頭模組的焦距為f，所述第二透鏡的焦距為f₂，所述第三透鏡的焦距為f₃，第五透鏡和第六透鏡的復合焦距為f₅，滿足下列關系式：

3.3＜|f/f₂|+|f/f₃|＜4.5，

10.8< f/f₅＜13.5；以及

還滿足下列關系式：0.65<T_d/TTL<0.75，其中，T_d為第四透鏡的像側表面至第七透鏡的物側表面在光軸上的間距；TTL為整個透鏡系統的總長。

3.根據權利要求2所述的3D打印裝置，其特征在于，

f_t為第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡的組合焦距；

D_u為第五透鏡的物側表面至第七透鏡的像側表面在光軸上的間距，并且

滿足下列關系式： 0.6<D_u/f_t<1。

4.根據權利要求3所述的3D打印裝置，其特征在于，

在所述第七透鏡的物側表面的切線上設置一切點，所述切線垂直于光軸，且所述切點不位于光軸上，Y_C為所述切點與光軸的垂直距離，并且

滿足下列關系式：0.1＜Y_C/f＜0.8。

5.根據權利要求4所述的3D打印裝置，其特征在于，

還建立下列關系式1.8＜|R6a/f|＜3.0，其中

R6a表示的所述第六透鏡的物體側表面的曲率半徑。

6.根據權利要求2或3所述的3D打印裝置，其特征在于，

設定SAG7為第七透鏡的物側表面與光軸的交點至成像表面的最大有效徑位置于光軸上的水平位移距離；CT7為第七透鏡在光軸上的中心厚度，滿足下列關系式：1.8<SAG7/CT7<3.0。

7.根據權利要求6所述的3D打印裝置，其特征在于，

所述第一透鏡在光軸上的厚度為CT₁，所述第二透鏡在光軸上的厚度為CT₂，所述第三透鏡在光軸上的厚度為CT₃，所述第四透鏡在光軸上的厚度為CT₄，滿足下列關系式：0.3＜(CT₁+CT₂+CT₃+CT₄)/f＜0.6。

8.根據權利要求2所述的3D打印裝置，其特征在于，

所述第一透鏡的色散系數為v₁，所述第二透鏡的色散系數為v₂，滿足下列關系式：15＜v₁-v₂＜30；以及

所述第二透鏡和第三透鏡之間的空氣間隔為3.75~5.15mm，

所述第六透鏡和第七透鏡之間的空氣間隔為5.55~7.70mm。

9.一種3D打印裝置的工作方法，其特征在于，

包括：控制模塊、六自由度并聯平臺、位于六自由度并聯平臺上方的打印裝置，以及

所述打印裝置連接在六自由度機械臂上；

位于六自由度并聯平臺的四周設有圖像采集裝置，以采集打印3D物件的多角度圖像數據；

所述控制模塊適于根據多角度圖像數據控制六自由度并聯平臺調整平臺傾角，以及控制六自由度機械臂調整打印裝置的打印角度。