Dlp三維打印機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種快速成型裝置，具體地說涉及一種基于數字光處理技術與三維掃描技術的三維打印機。
【背景技術】
[0002]三維打印機，是一種基于三維物體的數字模型，利用塑料、液態光固化樹脂、粉末狀金屬等材料，通過逐層打印的方式構造三維物體的設備。
[0003]數字光處理技術(Digital Light Processing，簡稱DLP)是一種基于數字微鏡晶片(Digital Micromirror Device，簡稱DMD，也稱數字微器件)的新式投影技術，數字微鏡晶片為一個半導體開關，其在CMOS娃基片上集成了 50-130萬個微鏡片，每一微鏡片代表一個像素，當一個微鏡片處于“開”狀態時，入射光將被反射并通過投影鏡將影像投射至屏幕上，當一個微鏡片處于“關”狀態時，入射光將被反射至光吸收器而被吸收。DLP三維打印機是一種基于數字光處理技術，以液態光固化樹脂為成型材料的快速成型設備，其具有成型速度快及成型精度高的優點。
[0004]公布號為CN104085106A的專利文獻中公布了一種DLP三維打印機，其包括計算機、電氣控制裝置、底板可透光的成型槽、垂直升降機構及成型載物臺，成型載物臺安裝于垂直升降機構上，通過垂直升降機構來控制成型載物臺與成型槽間的垂向間距。在打印三維物體的過程中，計算機用于處理三維模型并將三維模型按順序分層處理得到一定厚度的若干剖面圖形，即三維模型的切片層，計算機還連接并控制電氣控制裝置，電氣控制裝置控制垂直升降機構驅動成型載物臺的升降，并控制DLP投影機對成型槽中的光固化樹脂液面進行照射，DLP投影機設于成型槽的下方并與計算機連接，DLP投影機投射出剖面圖形的圖形光路經成型槽的底板透射以照射并固化液態光固化樹脂，從而逐層地打印出與三維模型相對應的三維物體。
[0005]有些DLP三維打印機為了縮小整機的縱向結構尺寸，在成型槽底部的正下方設有一 45度角傾斜布置的光反射器，DLP投射機的前端為一投射鏡頭，數字微鏡晶片處理后的光束經投射鏡頭折射后形成發散的剖面圖形的圖形光路，該光路經光反射器反射后投射于成型槽的透光底板上。
[0006]此外，由于三維打印機是基于計算機輔助建模軟件等建立的三維模型進行打印，為了簡化建模過程，降低對用戶建模能力的要求及提高建模效率，尤其是逆向工程，通常使用三維掃描儀對被掃描物進行三維掃描，對掃描得到的三維模型可人工或軟件自動進行修補以得到更準確的三維模型。根據掃描所采用光束的形狀及大小，現有三維掃描儀可分為點測量式、線測量式及面測量式。激光掃描儀作為一種最常用三維掃描儀，其是通過掃描被掃描物的表面而建立被掃描物的幾何表面的點云，并將這些點云插補成物體的表面形狀，即三維物體的三維模型，掃描得到的點云越密集，創建出的三維模型更精確，該三維模型的創建過程稱為三維模型重建過程，計算機對重建出的三維模型進行分層處理，在該處理過程中，可人工進行添加支撐結構或由處理軟件自動添加支撐結構，三維打印機再根據分層處理后的三維模型成型出與被掃描物相對應的三維物體，受光源的限制，常用激光掃描儀為點測量式及線測量式；點測量式激光掃描儀掃描精度高，但是掃描速度慢，通常用于精密部件的掃描；線測量式激光掃描儀掃描精度較高，且掃描速度較快。
[0007]為了能夠進行快速進行成型，需要同時購買三維掃描儀及三維打印機，不僅要占據大量的空間，而且成本也高。此外，現有三維掃描儀所用的掃描光束的光斑的形狀及大小取決于掃描光源，無法根據掃描精度的需要進行調整。
【發明內容】
[0008]本實用新型的主要目的是提供一種基于數字光處理技術與三維掃描技術的DLP三維打印機。
[0009]為了實現上述主要目的，本實用新型提供一種DLP三維打印機，其包括機架及安裝于機架上的控制單元、掃描投影單元、掃描成型載物單元及用于盛裝光固化樹脂溶液的成型槽；掃描投影單元包括掃描投影裝置，掃描投影裝置包括掃描光源、成型光源、數字微鏡晶片及掃描反射光接收器；掃描成型載物單元用于承載被掃描物及在上述成型槽中成型出的三維物體；數字微鏡晶片受控制單元控制地對掃描光源或成型光源產生的光進行處理，對應地形成用于對物體進行三維掃描的掃描光或用于固化成型槽中的光固化樹脂溶液的成型光。
[0010]由以上方案可見，充分地利用數字微鏡晶片對光的處理能力，使經過數字微鏡晶片處理后的掃描光束光斑的形狀及大小不再受限于掃描光源，而是可以根據掃描精度的需要進行調整掃描光束光斑的形狀及大小，從而可達到更好地掃描效果。此外，本DLP三維打印機集成了三維打印技術及三維掃描技術，可在該DLP三維打印機上完成物體的掃描及根據該掃描結果進行打印與該物體相對應的三維物體。
[0011]一個具體的方案為掃描成型載物單元為一掃描成型載物臺，該掃描成型載物臺可繞軸線垂直于其載物面的旋轉軸旋轉。該DLP三維打印機可在完成三維物體的成型之后，對成型出的三維物體進行掃描。
[0012]另一個具體的方案為掃描成型載物單元包括用于承載三維物體的成型載物臺及用于承載被掃描物的掃描載物臺，掃描載物臺可繞軸線垂直于其載物面的旋轉軸旋轉。
[0013]一個更具體的方案為成型載物臺可繞軸線垂直于其載物面的旋轉軸旋轉，且成型載物臺的旋轉軸與掃描載物臺的旋轉軸共軸線。該DLP三維打印機可在完成三維物體的成型之后，對成型出的三維物體進行掃描。
[0014]另一個更具體的方案為上述DLP三維打印機還包括安裝于機架上的承載臺，該承載臺相對機架可繞軸線垂直于其臺面的旋轉軸旋轉；成型槽及掃描載物臺沿該承載臺的旋轉軸的周向布置地固定于承載臺的臺面上。
[0015]優選的方案為掃描投影裝置受控制單元控制地相對機架可沿垂向移動；掃描成型載物臺或成型載物臺受控制單元控制地相對機架可沿垂向移動。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型第一實施例對被掃描物進行三維掃描過程的示意圖；
[0017]圖2是使用本實用新型第一實施例進行打印三維物體的方法的流程圖；
[0018]圖3是本實用新型第一實施例進行三維物體成型過程的示意圖；
[0019]圖4是本實用新型第二實施例對成型出的三維物體進行三維掃描過程的示意圖；
[0020]圖5是使用本實用新型第二實施例進行打印三維物體的方法的流程圖；
[0021]圖6是本實用新型第三實施例對被掃描物進行三維掃描過程的示意圖；
[0022]圖7是使用本實用新型第三實施例進行打印三維物體的方法的流程圖；
[0023]圖8是本實用新型第四實施例中成型槽、掃描載物臺及承載臺間相對位置關系示意圖；
[0024]圖9是本實用新型第五實施例對被掃描物進行三維掃描過程的示意圖；
[0025]圖10是本實用新型第五實施例進行三維物體成型過程的示意圖。
[0026]以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
【具體實施方式】
[0027]第一實施例
[0028]參見圖1，DLP三維打印機I由機架及安裝于機架上的控制單元、掃描投影單元、掃描成型載物單元、承載臺13與成型槽14構成。掃描投影單元由掃描投影裝置111、第一升降裝置112、光反射器113及投射鏡頭114構成，掃描投影裝置111受第一升降裝置112驅動地相對承載臺13在Z軸方向上移動；掃描成型載物單元由成型載物臺121、第二升降裝置122及掃描載物臺123構成，成型載物臺121受第二升降裝置122驅動地相對承載臺13在Z軸方向上移動；承載臺13的臺面沿水平的X-Y平面布置，相對機架可繞沿Z軸方向布置的旋轉軸Zll旋轉，成型槽14與掃描載物臺123的中心關于旋轉軸Zll中心對稱地固定于承載臺13的臺面上；成型槽14的底部及承載臺13位于成型槽14底部正下方的透光部分131均由透光材料制成；光反射器113與承載臺13的臺面相夾45度地設于承載臺113的下方且位于成型載物臺121的正下方；成型槽14用于盛