[发明专利]激光3D打印机及其调焦系统及方法

说明书

一种3D打印调焦系统，包括激光光路系统、基准基板、测试板、摄像头以及控制器。该激光光路系统用于输出一激光束。该测试板装配于该基准基板上。该控制器用于控制该基准基板从一第一位置步进N次到达一第二位置；且基准基板每步进一次，该控制器控制该激光光路系统在该测试板上蚀刻一刻痕以形成N个刻痕。该摄像头用于对该测试板上形成的刻痕进行拍照。该控制器还用于根据该照片中各刻痕变化的趋势，确定该基准基板与基板零位的高度差，并根据该高度差相应调整该激光光路系统的位置，以调整该激光束的焦点位置。所述3D打印调焦系统具有较高的调焦效率及精确度。本发明还涉及一种3D打印调焦方法及激光3D打印机。

技术领域

本发明涉及激光3D打印技术，尤其涉及一种3D打印调焦系统及调焦方法。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，是一种利用快速成形技术，以数字模型文件为基础，采用成型材料，通过逐层打印的方式来构造三维的实体的打印设备。随着3D打印技术的快速发展，3D打印机在产品制造业获得了广泛的应用。

目前用于直接制造金属功能零件的3D打印机一般是激光3D打印机。在使用前，需要对激光3D打印机的光路系统进行调焦，以使光路系统输出的激光束能够正好聚焦到加工表面。现有的调焦方法一般是通过现场工作人员进行肉眼观察判断并手动调节，此种方法不仅无法保证调焦精度，而且调焦效率低下。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种高效且精确的3D打印调焦系统。

另外，本发明的另一目的还在于提供一种高效且精确的3D打印调焦方法。

另外，本发明的另一目的还在于提供一种使用所述3D打印调焦系统的激光 3D打印机。

一种3D打印调焦系统，包括：

激光光路系统，用于输出一激光束；

基准基板；

测试板，装配于该基准基板上，且该测试板的表面与该基准基板的表面共面；

控制器，用于控制该基准基板从一第一位置步进N次到达一第二位置，第一位置及第二位置相对于基板零位对称，每次步进距离相同；且基准基板每步进一次，该控制器控制该激光光路系统在该测试板上蚀刻一刻痕以形成N个刻痕，且N个刻痕同心且等间距排列；其中，N为大于等于三的整数，该基板零位是指当该基准基板的表面与该激光3D打印机的工作平台的表面共面时，该基准基板的位置；以及

摄像头，用于在该基准基板完成N次步进后，对该测试板上形成的刻痕进行拍照，并将拍摄的照片输出至控制器；

其中，该控制器还用于根据该照片中各刻痕变化的趋势，识别出一中间刻痕，根据该中间刻痕的位置确定形成该中间刻痕时基准基板的位置以及此时基准基板与基板零位的高度差。

进一步地，所述测试板由氧化铝材料制成，颜色为灰黑色。

进一步地，每一所述刻痕的形状可以为正方形、长方形、多边形、圆形、椭圆形、弧形中的一种。

进一步地，还包括第一驱动结构，设置于激光3D打印机的成型缸内；该第一驱动结构用于承载基准基板，并在该控制器的控制下驱动基准基板作步进移动。

进一步地，还包括连接至该激光光路系统的第二驱动结构，该控制器根据该高度差控制该第二驱动结构驱动激光光路系统移动，使该激光束聚焦于该基板零位。

进一步地，该控制器根据各所述刻痕的亮度以及宽度变化趋势，识别出该中间刻痕。

一种3D打印调焦方法，用于对激光3D打印机的激光光路系统输出的激光束进行调焦，该方法包括如下步骤：

提供一基准基板及一测试板，该测试板装配于该基准基板上，且该测试板的表面与该基准基板的表面共面；