[发明专利]模拟树脂光学性质的传感器

说明书

一种用于校准三维打印系统(2)的方法和系统，包括专用传感器(48)。三维打印系统通过逐层过程形成三维制品。层通过光引擎(10)选择性地将光固化树脂固化到三维制品的面上的操作形成。该传感器包括由光学元件(54，55，56)覆盖的光检测器(52)。光学元件模拟光引擎与正在形成的三维制品的面之间的光路的“密集部”。光路的“密集部”包括设置在光引擎与三维制品的面之间的光固化树脂层。

相关应用的交叉引用

此非临时专利申请要求由Guthrie Cooper 在2016年12月29日提交的、名称为“SENSOR THAT SIMULATES RESIN OPTICAL PROPERTIES”的美国临时申请序列号62/440,168的优先权，根据U.S.C. 119(e)的权益，该申请以引用的方式并入到本文中。

技术领域

本公开涉及一种通过液态光子可固化(光固化)树脂的凝固来数字化制作三维制品的设备和方法。更具体地，本公开涉及校准用于使光固化树脂固化的基于投影的系统的有利方法。

背景技术

三维打印机被广泛使用。三维打印机技术的示例包括立体平版印刷术、选择性激光烧结和熔融沉积建模等，仅给出几个例子。基于立体平版印刷术的打印机利用可控光引擎使液态光固化树脂选择性地硬化或凝固。在一些实施例中，光引擎是将像素化图像映射投射到构建平面的投影仪。当像素“开启”时，该位置的液体在构建过程中硬化。

这种投影系统的一个挑战是校准。需要表征光学器件和光引擎的变化，使得光引擎的控制可以为每个像素提供期望的能量水平。例如，如果一个像素是“弱的”，那么可以控制光源来增加该像素的开启时间的持续时间，以便提供期望的能量。这种系统的一个挑战是光通过树脂的衰减。在树脂中到达构建平面的能量密度分布不同于在没有树脂的情况下直接从光源接收的能量密度分布，即使在所涉及的距离相同的情况下。需要提供一种准确的方式来校准这种系统。

附图说明

图1是通过液态光固化树脂的凝固来数字化制作三维制品的三维打印系统的示意框图。

图2是三维打印系统的放大部分，以示出从光引擎到构建平面的光路的固体部分。

图3描绘了在恒定Z值下在X和Y中的像素化侧向构建平面。

图4是描绘图1的三维打印系统的操作方法的流程图。

图5示出具有校准设备的三维打印系统的一部分的示意性框图。

图6是表示利用类似于图5或图7所描绘的校准设备的校准设备的校准过程的流程图。

图7是并入了校准设备的三维打印系统的示意框图。

图8是描绘利用诸如图5、图7中描绘的校准设备或者用于具有顶部照明的系统(例如，用于固化树脂的激光器)的替代校准过程的流程图。

具体实施方式

摘要

在本发明的第一方面，一种用于三维打印系统的校准系统包括至少一个传感器、定位设备和控制器。三维打印系统通过逐层过程形成三维制品。层通过光引擎将光固化树脂选择性地固化到三维制品的面上的操作而形成。该至少一个传感器包括由光学元件覆盖的光检测器。光学元件模拟光引擎与正在形成的三维制品的面之间的光路的“密集部”。光路的“密集部”是指光路的液体和/或固体(非气体)部分，其包括设置在光引擎与三维制品的面之间的光固化树脂层。定位设备被配置成定位至少一个传感器，以提供对光引擎的侧向构建平面(限定侧向范围)的覆盖。控制器被配置成:(a)启动光引擎以在侧向位置照射构建平面；(b)响应于从光引擎接收的光，从至少一个传感器接收信号；(c)重复(a)-(b)直到定义了映射光引擎构建平面的校准值集合；以及(d)存储光引擎的校准值集合，校准值补偿作为构建平面中的侧向位置的函数的光路变化。