[发明专利]基于位置及速度的3D打印同步曝光系统及方法

说明书

本发明提供一种基于位置及速度的3D打印同步曝光系统及方法，包括光源、光源开关、光源运动系统、光源曝光持续时间定时器和光源图像刷新控制系统；所述光源包括多个沿y轴方向并排设置的子光源；所述光源运动系统，用于带动所述光源沿x轴方向进行匀速运动；所述光源图像刷新控制系统，用于控制各个所述子光源开始刷新对应像素点的图像的时刻。本发明采用机器运动与光源图像刷新相结合的方法，控制光源对超大图像进行单次连续推扫曝光，可以大幅度提高打印工件成品效率。本发明使用控制机器运动速度与光源图像刷新结合的方法，使图像各部位曝光效果一致，同样的，曝光面各部位的固化效果也一致，因此极大的提升最终打印件成品的各项性能。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种基于位置及速度的3D打印同步曝光系统及方法。

背景技术

光源投光在增材3D打印制造技术中的光固化成型技术中十分重要，在实际的增材制造过程中，光源投影图像的精度、光源投影范围的大小以及光源投影时间长短对打印工件的成型效果以及成型效率有着重要影响。

现有的光固化成型技术在面对超大体积的工件时，需要将同层的大图像切割分为若干个小图像，再通过机器控制光源分别移动到各个小图像对应的位置，在对应位置使光源运动停止并进行持续投影，由此实现对各个小图像的投影；若干个小图像的投影完成后，得到完整的单层图像。

此种3D打印曝光方法，具有成型效率低以及成型精度较低的问题，无法满足目前对超大体积工件的成型需求。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于位置及速度的3D打印同步曝光系统及方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种基于位置及速度的3D打印同步曝光系统，包括光源、光源开关、光源运动系统、光源曝光持续时间定时器和光源图像刷新控制系统；

所述光源包括多排子光源组，每排子光源组包括多个沿y轴方向并排设置的子光源；

所述光源开关，用于对每排所述子光源组的亮灭进行统一控制；

所述光源运动系统，用于带动所述光源沿x轴方向进行匀速运动；

所述光源曝光持续时间定时器，用于每次统一打开每排所述子光源组进行曝光开始计时，当达到定时时间长度T时，同时关闭每排所述子光源组，结束本次曝光；

所述光源图像刷新控制系统，用于控制每排所述子光源组开始刷新对应像素点的图像的时刻。

优选的，所述光源图像刷新控制系统包括图像刷新控制器、x轴方向位移传感器、第一脉冲接收单元、脉冲发送单元和第二脉冲接收单元；

所述x轴方向位移传感器，用于检测所述光源沿x轴方向进行匀速运动的位移，所述x轴方向位移传感器的输出端与所述第一脉冲接收单元连接；所述第一脉冲接收单元的输出端与所述图像刷新控制器连接；所述图像刷新控制器的输出端与所述第二脉冲接收单元连接；所述第二脉冲接收单元的输出端与所述光源连接。

本发明还提供一种基于位置及速度的3D打印同步曝光系统的方法，包括以下步骤：

步骤1，对于需要进行3D打印的图像投影区域，以图像投影区域的左上角为坐标原点，建立平面直角坐标系xy，其中，x方向为推扫方向，y方向为横向方向；

需要进行3D打印的图像大小为c*d，c为x方向像素点数量，d为y方向像素点数量，因此，具有c行d列个像素点；

步骤2，搭建基于位置及速度的3D打印同步曝光系统，其中，光源包括a排子光源组，每组子光源组包括b个沿y轴方向并排设置的子光源，光源运动系统使a排子光源组经过图像投影区域的上方；并且，a小于c，b小于d；