【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增材制造领域，更具体地说是一种sla与dlp增材制造光学对准与液面监测方法。
技术介绍
1、增材制造技术中，光固化成型制造技术由于其精度高、成型效率高、材料利用率高等优势得到了广泛应用。其工作原理为使用紫外光照射于光敏树脂上，使其发生固化反应完成单层的固化，再通过位移平台的升降，逐步完成各层的固化从而成型三维模型实体。目前主要的光固化增材制造技术包括sla立体光固化技术与dlp面成型快速成形技术，其中，sla立体光固化技术的光学系统为激光振镜系统，通过振镜的偏转实现激光的扫描；dlp面成型技术的光学系统为dmd数字微镜原件，通过dlp光机投影实现固化成型。
2、目前，大幅面光固化成型技术很难兼顾大幅面与高精度的工艺需求。可移动dlp光机的拼接投影技术可以扩大成型幅面，但单个光机的打印精度不足；sla通过减少光斑直径以获得更高的打印精度，但会牺牲成型效率。因此结合dlp与sla技术的混合光固化技术成为研究热点，其中dlp光机投影工作幅面大，sla激光光斑直径较小，二者安装于位移机械机构上同步移动，以实现大尺寸工作幅面和高精度固化成型的工艺需求。由于二者光学系统工作原理不同，混合光固化成型系统的光路难以对准。同时对于成型层厚一致性的保证，缺少对光敏树脂液面的监测和补偿方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种sla与dlp增材制造光学对准与液面监测方法，可以解决dlp与sla混合工艺成型设备光路系统不同工作基准与打印层厚精度低的问题。
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3、一种sla与dlp增材制造光学对准与液面监测方法，该方法包括以下步骤：
4、s1：驱动sla激光振镜系统沿x轴方向和y轴方向移动，通过紫外光cmos相机使sla激光振镜系统的sla激光对焦于成型平面；
5、s2：在紫外光cmos相机可视范围内投射三个sla激光光斑，记录对应偏角，计算得到sla激光振镜系统扫描工作幅面的坐标系基准；
6、s3：利用图像处理技术，记录s2中的sla光斑图像；
7、s4：驱动dlp光机投影系统沿x轴方向和y轴方向移动，通过紫外光cmos相机使dlp光机投影系统的投影对焦于成型平面；
8、s5：基于s3记录的sla光斑图像，调整dlp光机投影系统投影下的像素，使得投影像素和sla光斑图像中心重合，实现成型平面、sla扫描工作幅面、dlp投影工作幅面三者坐标系的重合；
9、s6：读取切片数据开始成型，固化单层切片；
10、s7：成型平台下降一个单层切片层厚，借助可见光cmos相机判断树脂池内光敏树脂的液面高度是否变化，微调成型平台的高度；
11、通过龙门位移机构驱动sla激光振镜系统和dlp光机投影系统沿x轴方向和y轴方向的移动；
12、所述s1中，驱动sla激光振镜系统沿x轴方向和y轴方向移动到于分光镜上方，sla激光入射并穿透分光镜，照射到成型平台上并反射回分光镜，由分光镜的分光效果将一部分光折射到紫外光cmos相机中，观察紫外光cmos相机显示的光斑图像，微调sla激光振镜系统的上下位置进行对焦；
13、所述sla激光振镜系统中激光振镜的光斑直径为10μm；
14、所述s2中，在紫外光cmos相机可视范围，在彼此sla激光光斑互不干涉的情况下，通过改变sla激光振镜系统中激光振镜的偏角，分三次投下任意不共线的三个sla激光光斑，记录此时的偏角信息，建立由偏角信息到工作面投影位置的映射关系，从而得到sla扫描工作幅面的基准坐标系，完成sla扫描工作幅面坐标系与成型面坐标系的重合；
15、所述s3中，利用opencv，记录s2中的sla光斑图像，并将sla光斑图像的灰度进行处理，找到sla光斑图像中心像素点；
16、所述s4中，驱动dlp光机投影系统移动于分光镜正上方，校准所用的切片测试图像为单像素位于dlp光机投影系统中心的测试切片图像，dlp光机投影系统投影入射并穿透分光镜，照射到成型平台上并反射回分光镜，由分光镜的分光效果将一部分光折射到紫外光cmos相机中，从而根据紫外光cmos相机中的图像对dlp光机投影系统进行对焦；
17、所述dlp光机投影系统的投影像素大小为78μm×78μm；
18、所述s6中，读取切片数据开始成型，固化单层切片，切片数据划分sla工作区域与dlp工作区域，由于所述步骤s5中成型平面、sla扫描幅面和dlp投影幅面三者坐标系的重合，根据切片数据，sla激光振镜系统与dlp光机投影系统相互配合工作，完成单层固化；
19、所述紫外光cmos相机的工作幅面为6.4mm×6.4mm，像素大小为4.65μm×4.65μm。
20、本专利技术的有益效果为：
21、基于紫外光cmos相机，解决了混合工艺成型工作基准坐标系的不同问题，保证了不同光路混合成型过程中的高精度配合，以满足高精度与跨尺度的工艺要求；基于可见光cmos相机，对树脂池中光敏树脂的液面进行监测，通过保证成型基准面高度的不变，对固化层厚进行高精度控制，进一步满足跨尺度和高精度混合工艺成型的要求。
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1.一种SLA与DLP增材制造光学对准与液面监测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种SLA与DLP增材制造光学对准与液面监测方法，其特征在于：通过龙门位移机构(7)驱动SLA激光振镜系统(1)和DLP光机投影系统(2)沿X轴方向和Y轴方向的移动。
3.根据权利要求1所述的一种SLA与DLP增材制造光学对准与液面监测方法，其特征在于：所述S1中，驱动SLA激光振镜系统(1)沿X轴方向和Y轴方向移动到于分光镜(8)上方，SLA激光入射并穿透分光镜(8)，照射到成型平台(5)上并反射回分光镜(8)，由分光镜(8)的分光效果将一部分光折射到紫外光CMOS相机(3)中，观察紫外光CMOS相机(3)显示的光斑图像，微调SLA激光振镜系统(1)的上下位置进行对焦。
4.根据权利要求3所述的一种SLA与DLP增材制造光学对准与液面监测方法，其特征在于：所述SLA激光振镜系统(1)中激光振镜的光斑直径为10μm。
5.根据权利要求1所述的一种SLA与DLP增材制造光学对准与液面监测方法，其特征在于：所述S2中，在紫外光
6.根据权利要求1所述的一种SLA与DLP增材制造光学对准与液面监测方法，其特征在于：所述S3中，利用OpenCV，记录S2中的SLA光斑图像，并将SLA光斑图像的灰度进行处理，找到SLA光斑图像中心像素点。
7.根据权利要求1所述的一种SLA与DLP增材制造光学对准与液面监测方法，其特征在于：所述S4中，驱动DLP光机投影系统(2)移动于分光镜(8)正上方，校准所用的切片测试图像为单像素位于DLP光机投影系统(2)中心的测试切片图像，DLP光机投影系统(2)投影入射并穿透分光镜(8)，照射到成型平台(5)上并反射回分光镜(8)，由分光镜(8)的分光效果将一部分光折射到紫外光CMOS相机(3)中，从而根据紫外光CMOS相机(3)中的图像对DLP光机投影系统(2)进行对焦。
8.根据权利要求7所述的一种SLA与DLP增材制造光学对准与液面监测方法，其特征在于：所述DLP光机投影系统(2)的投影像素大小为78μm×78μm。
9.根据权利要求1所述的一种SLA与DLP增材制造光学对准与液面监测方法，其特征在于：所述S6中，读取切片数据开始成型，固化单层切片，切片数据划分SLA工作区域与DLP工作区域，由于所述步骤S5中成型平面、SLA扫描幅面和DLP投影幅面三者坐标系的重合，根据切片数据，SLA激光振镜系统(1)与DLP光机投影系统(2)相互配合工作，完成单层固化。
10.根据权利要求3或者7所述的一种SLA与DLP增材制造光学对准与液面监测方法，其特征在于：所述紫外光CMOS相机(3)的工作幅面为6.4mm×6.4mm，像素大小为4.65μm×4.65μm。
...【技术特征摘要】
1.一种sla与dlp增材制造光学对准与液面监测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种sla与dlp增材制造光学对准与液面监测方法，其特征在于：通过龙门位移机构(7)驱动sla激光振镜系统(1)和dlp光机投影系统(2)沿x轴方向和y轴方向的移动。
3.根据权利要求1所述的一种sla与dlp增材制造光学对准与液面监测方法，其特征在于：所述s1中，驱动sla激光振镜系统(1)沿x轴方向和y轴方向移动到于分光镜(8)上方，sla激光入射并穿透分光镜(8)，照射到成型平台(5)上并反射回分光镜(8)，由分光镜(8)的分光效果将一部分光折射到紫外光cmos相机(3)中，观察紫外光cmos相机(3)显示的光斑图像，微调sla激光振镜系统(1)的上下位置进行对焦。
4.根据权利要求3所述的一种sla与dlp增材制造光学对准与液面监测方法，其特征在于：所述sla激光振镜系统(1)中激光振镜的光斑直径为10μm。
5.根据权利要求1所述的一种sla与dlp增材制造光学对准与液面监测方法，其特征在于：所述s2中，在紫外光cmos相机(3)可视范围，在彼此sla激光光斑互不干涉的情况下，通过改变sla激光振镜系统(1)中激光振镜的偏角，分三次投下任意不共线的三个sla激光光斑，记录此时的偏角信息，建立由偏角信息到工作面投影位置的映射关系，从而得到sla扫描工作幅面的基准坐标系，完成sla扫描工作幅面坐标系与成型面坐标系的重合。
6.根据权利要求1所述的一种sla与dlp增材制造光学...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔菁，张粟，常晓丛，周德开，崔生乐，林曾颢，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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