[發明專利]一種線陣式激光3D打印裝置及方法

有效

• 申請號: 202110856912.9
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113579468B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 朱凡;李兵濤
• 申請（專利權）人: 杭州愛新凱科技有限公司
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09;G02B26/10
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 馬聰

1.一種線陣式激光3D打印裝置，其特征在于：其包括：

激光束整形模塊，用于將激光器發出的圓形發散激光束整形為線狀平行激光束，激光束整形模塊包括：

激光準直鏡片，用于將激光器發出的圓形發散激光束準直為圓形平行激光束；

鮑威爾棱鏡，用于將圓形平行激光束整形為長條形的線狀發散激光束；

平場鏡片，用于將線狀發散激光束準直為線狀平行激光束；

激光束調制模塊，所述的激光束調制模塊采用多通道光柵光頭裝置，其包括聲光調制器、控制電路以及與小光束一一對應的超聲波轉換器，聲光調制器用于產生超聲波并傳入聲光介質，使得線狀平行激光束透過聲光介質時產生衍射，并形成多道小光束，控制電路用于控制各超聲波轉換器的開關狀態，超聲波轉換器用于控制對應小光束的偏折，進而改變小光束穿過激光束調制模塊的通斷狀態；

動態對焦模塊，用于改變透過激光束調制模塊的小光束的折射角，進而對不同掃描位置的焦距長度的變化進行實時動態補償；

激光成像模塊，用于對小光束進行聚焦；

掃描振鏡模塊，用于反射聚焦后的小光束，使小光束照射到工作面上完成掃描；

所述的動態對焦模塊和所述的激光成像模塊之間還設有動態倍率補償模塊，用于對從激光束調制模塊射出的各小光束進行實時動態補償調節，使得經過激光成像模塊成像和掃描振鏡模塊反射后投射到工作面上不同位置處的光斑大小相同，動態倍率補償模塊還包括音圈電機和控制電路，所述的動態對焦模塊和動態倍率補償模塊均通過音圈電機驅動，音圈電機由控制電路控制。

2.根據權利要求1所述的線陣式激光3D打印裝置，其特征在于：所述的激光成像模塊采用由兩種不同的光學材料制成的成像透鏡。

3.根據權利要求1所述的線陣式激光3D打印裝置，其特征在于：所述的掃描振鏡模塊配有兩個旋轉電機，用于控制掃描振鏡模塊的反射角度。

4.一種基于權利要求1所述的線陣式激光3D打印裝置的3D打印方法，其特征在于：其包括以下步驟：

1)采用激光束整形模塊將激光器發出的發散圓形激光束整形為線狀平行激光束；

2)采用激光束調制模塊將線狀平行激光束分割成若干小光束，并對所有小光束進行獨立控制；

3)采用動態對焦模塊改變透過激光束調制模塊的小光束的折射角，進而對不同掃描位置的焦距長度的變化進行實時動態補償；

4)采用激光成像模塊對小光束進行聚焦；

5)采用掃描振鏡模塊反射聚焦后的小光束，使小光束照射到工作面上完成成像。

5.根據權利要求4所述的基于線陣式激光3D打印裝置的3D打印方法，其特征在于：所述的步驟1）的具體步驟包括：

1.1）采用激光準直鏡片將激光器發出的發散圓形激光束準直為圓形平行激光束；

1.2）采用鮑威爾棱鏡將圓形平行激光束整形為長條形的線狀發散激光束；

1.3）采用平場鏡片將線狀發散激光束準直為線狀平行激光束。

6.根據權利要求4所述的基于線陣式激光3D打印裝置的3D打印方法，其特征在于：所述的步驟3）中采用動態對焦模塊對不同掃描位置的焦距長度的變化進行實時動態補償后，還采用動態倍率補償模塊對各小光束進行實時動態補償調節，使得經過激光成像模塊成像和掃描振鏡模塊反射后投射到工作面上不同位置處的光斑大小相同。