一种增材制造装置

本发明涉及增材制造，特别涉及一种增材制造装置。

背景技术：

1、增材制造技术是指基于离散-堆积原理，由零件三维数据驱动直接制造零件的科学技术体系。基于不同的分类原则和理解方式，增材制造技术还有快速原型、快速成形、快速制造、3d打印等多种称谓，其内涵仍在不断深化，外延也不断扩展。

2、现有的增材制造技术中，光固化是一种被广泛应用的方法，光固化方法是利用紫外线光源，将光敏物质逐层固化成固体，从而构建出三维物体。

3、然而，现有的光固化增材制造技术仍然面临一些挑战，首先，对于大幅面的工件而言，现有的光固化设备通常受到dlp（数字光处理）光机幅面尺寸的限制。传统的固定光束系统仅能处理较小的工作区域，难以满足制造大幅面工件的需求，这一局限限制了增材制造的适用性和生产效率；其次，现有的光固化增材制造技术难以快速且准确地调整光束，从而影响了打印精度，尽管通过拼接多台dlp光机可以实现大幅面高精度的打印，但这在工业生产中可能会导致打印机成本大幅上升，不利于工业推广。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种增材制造装置，旨在解决现有技术中通过设置单一的dlp光机，其难以适配大幅面的工件制造需求，且难以快速、准确的调整光束，造成打印精度下降；而设置多个dlp光机，将造成打印成本大幅上升，不利于工业推广的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下技术方案来实现的：

3、一种增材制造装置，包括支撑框体，所述支撑框体包括支撑底板、平衡顶框及设于所述支撑底板与所述平衡顶框之间的若干个支撑杆，所述支撑底板、所述平衡顶框及若干个所述支撑杆之间围合形成操作空间，所述操作空间内自上而下依次设置dlp光机、振镜、成料平台及载料盒，所述支撑底板上设置所述载料盒，所述载料盒朝向所述成料平台的一面内凹形成用于容纳固化材料的料槽，所述支撑框体上设置平面驱动组件及空间驱动组件，所述平面驱动组件用于驱动所述dlp光机于水平面上双轴移动，所述空间驱动组件用于驱动所述振镜三轴移动，所述成料平台垂向移动连接于所述振镜与所述料槽的底部之间。

4、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：在需要进行大幅面的增材打印时，将固化材料置于所述料槽内，并将所述成料平台下降至所述料槽内，此时，通过所述平面驱动组件驱动所述dlp光机沿x轴和/或y轴方向移动，所述空间驱动组件驱动所述振镜同步沿x轴和/或y轴方向移动，使所述dlp光机与所述振镜始终处于同一垂向上，进而逐步完成大幅面的打印，满足了对大幅面工件制造的需求，且仅需设置一台所述dlp光机，即可完成全部的打印工作，有效的节约了打印成本，进一步地，通过所述空间驱动组件驱动所述振镜沿z轴方向移动，进而可调节所述dlp光机与所述振镜之间的距离，以完成对所述dlp光机发射的光束的快速、准确的调节，提高了打印的精度。

5、进一步，所述平面驱动组件包括从动块、第一丝杆及第一导向杆，所述支撑框体相对的两侧均设置第一滑动机构，两所述第一滑动机构之间转动连接所述第一丝杆及所述第一导向杆，所述从动块套接于所述第一丝杆及所述第一导向杆外，且所述从动块上设置所述dlp光机。

6、更进一步，所述第一滑动机构包括第一驱动块及位于所述支撑框体相对的两端的第一限位块，两所述第一限位块之间连接第二丝杆，所述第一驱动块套接于所述第二丝杆上，所述第一驱动块通过所述第一丝杆及所述第一导向杆连接所述从动块。

7、更进一步，所述空间驱动组件包括承载机构及支撑机构，所述支撑底板相对的两侧均设置所述承载机构，所述承载机构包括承载块及升降杆，所述承载块连接于所述支撑底板的一侧，所述承载块的顶部连接所述升降杆，所述升降杆外套接升降块，两所述升降块之间设置所述支撑机构，所述支撑机构用于驱动所述振镜于水平面上双轴移动。

8、更进一步，所述支撑机构包括支撑框及分别连接于两所述承载机构上的两第二滑动机构，所述第二滑动机构包括转动连接于所述支撑底板相对的两端的第三丝杆，所述第三丝杆自所述支撑底板向所述平衡顶框方向延伸，两所述第三丝杆上均套接第二驱动块，两所述第二驱动块之间转动连接第四丝杆，所述第四丝杆外套接第三驱动块，所述第三驱动块滑动连接所述升降块，两所述第三驱动块之间连接第五丝杆及第二导向杆，所述支撑框套接于所述第五丝杆及所述第二导向杆外，所述振镜转动连接于所述支撑框内。

9、更进一步，所述载料盒上设置摄像机，所述摄像机位于所述载料盒的顶部，以拍摄增材打印情况。

10、更进一步，所述增材制造装置还包括控制组件，所述控制组件电性连接所述dlp光机、所述平面驱动组件、所述空间驱动组件及所述摄像机，以通过图像处理方法完成增材制造。

11、更进一步，所述图像处理方法具体为：

12、获取待制造增材的三维图，基于预设厚度将所述三维图切分为若干个平面图，并基于预设大小将所述平面图切分为若干个细部图；

13、通过所述控制组件驱动所述成料平台置于所述料槽内，并通过所述控制组件驱动所述平面驱动组件及所述空间驱动组件，以使所述dlp光机及所述振镜移动至指定位置，通过所述控制组件驱动所述dlp光机启动，以完成若干个所述细部图的打印，并于所述成料平台上形成若干个细部结构；

14、所述摄像机拍摄所述细部结构，以形成成品图，将所述成品图传输至所述控制组件，以识别相邻的所述细部结构之间是否存在间隙；

15、若存在间隙，则所述控制组件基于融合算法生成填补图，并驱动相应部件于间隙处完成所述填补图的增材打印。

16、更进一步，所述则所述控制组件基于融合算法生成填补图的步骤具体包括：

17、所述控制组件分别对相邻的成品图进行连续降采样及高斯模糊处理，以分别形成包括若干层第一图像的第一高斯金字塔及包括若干层第二图像的第二高斯金字塔；

18、分别对若干层所述第一图像及若干层所述第二图像进行上采样处理，以将所述第一高斯金字塔及所述第二高斯金字塔分别转换为包括若干层第三图像的第一拉普拉斯金字塔及包括若干层第四图像的第二拉普拉斯金字塔；

19、基于所述第三图像及所述第四图像，对每层的所述第一拉普拉斯金字塔及所述第二拉普拉斯金字塔进行融合操作，以形成若干层基础融合图像；

20、对若干层所述基础融合图像进行上采样重建，以形成填补图。

21、再进一步，所述第三图像的获取公式为：

22、，

23、其中，表示第i层的第三图像，表示第i层的第一图像，表示上采样处理；

24、所述基础融合图像的获取公式为：

25、，

26、其中，表示第i层的基础融合图像，表示第i层的第四图像，表示融合权重；

27、所述填补图的获取公式为：

28、，

29、其中，表示填补图。

技术特征：

1.一种增材制造装置，包括支撑框体，所述支撑框体包括支撑底板、平衡顶框及设于所述支撑底板与所述平衡顶框之间的若干个支撑杆，所述支撑底板、所述平衡顶框及若干个所述支撑杆之间围合形成操作空间，其特征在于，所述操作空间内自上而下依次设置dlp光机、振镜、成料平台及载料盒，所述支撑底板上设置所述载料盒，所述载料盒朝向所述成料平台的一面内凹形成用于容纳固化材料的料槽，所述支撑框体上设置平面驱动组件及空间驱动组件，所述平面驱动组件用于驱动所述dlp光机于水平面上双轴移动，所述空间驱动组件用于驱动所述振镜三轴移动，所述成料平台垂向移动连接于所述振镜与所述料槽的底部之间。

2.根据权利要求1所述的增材制造装置，其特征在于，所述平面驱动组件包括从动块、第一丝杆及第一导向杆，所述支撑框体相对的两侧均设置第一滑动机构，两所述第一滑动机构之间转动连接所述第一丝杆及所述第一导向杆，所述从动块套接于所述第一丝杆及所述第一导向杆外，且所述从动块上设置所述dlp光机。

3.根据权利要求2所述的增材制造装置，其特征在于，所述第一滑动机构包括第一驱动块及位于所述支撑框体相对的两端的第一限位块，两所述第一限位块之间连接第二丝杆，所述第一驱动块套接于所述第二丝杆上，所述第一驱动块通过所述第一丝杆及所述第一导向杆连接所述从动块。

4.根据权利要求1所述的增材制造装置，其特征在于，所述空间驱动组件包括承载机构及支撑机构，所述支撑底板相对的两侧均设置所述承载机构，所述承载机构包括承载块及升降杆，所述承载块连接于所述支撑底板的一侧，所述承载块的顶部连接所述升降杆，所述升降杆外套接升降块，两所述升降块之间设置所述支撑机构，所述支撑机构用于驱动所述振镜于水平面上双轴移动。

5.根据权利要求4所述的增材制造装置，其特征在于，所述支撑机构包括支撑框及分别连接于两所述承载机构上的两第二滑动机构，所述第二滑动机构包括转动连接于所述支撑底板相对的两端的第三丝杆，所述第三丝杆自所述支撑底板向所述平衡顶框方向延伸，两所述第三丝杆上均套接第二驱动块，两所述第二驱动块之间转动连接第四丝杆，所述第四丝杆外套接第三驱动块，所述第三驱动块滑动连接所述升降块，两所述第三驱动块之间连接第五丝杆及第二导向杆，所述支撑框套接于所述第五丝杆及所述第二导向杆外，所述振镜转动连接于所述支撑框内。

6.根据权利要求1所述的增材制造装置，其特征在于，所述载料盒上设置摄像机，所述摄像机位于所述载料盒的顶部，以拍摄增材打印情况。

7.根据权利要求6所述的增材制造装置，其特征在于，所述增材制造装置还包括控制组件，所述控制组件电性连接所述dlp光机、所述平面驱动组件、所述空间驱动组件及所述摄像机，以通过图像处理方法完成增材制造。

8.根据权利要求7所述的增材制造装置，其特征在于，所述图像处理方法具体为：

9.根据权利要求8所述的增材制造装置，其特征在于，所述则所述控制组件基于融合算法生成填补图的步骤具体包括：

10.根据权利要求9所述的增材制造装置，其特征在于，所述第三图像的获取公式为：

技术总结
本发明提供一种增材制造装置，包括支撑框体，支撑框体内形成操作空间，操作空间内设置DLP光机、振镜、成料平台及载料盒，载料盒朝向成料平台的一面内凹形成用于容纳固化材料的料槽，支撑框体上设置平面驱动组件及空间驱动组件，平面驱动组件用于驱动DLP光机于水平面上双轴移动，空间驱动组件用于驱动振镜三轴移动，成料平台垂向移动连接于振镜与料槽的底部之间。通过平面驱动组件驱动DLP光机沿x轴和/或y轴方向移动，空间驱动组件驱动振镜同步沿x轴和/或y轴方向移动，实现了一台光机完成大幅面打印的需求，节约了打印成本，通过空间驱动组件驱动振镜沿z轴方向移动，以完成对光束的强度调节，提高了打印的精度。

技术研发人员：涂海洋,付婧斐,朱小宝,王亚超
受保护的技术使用者：南昌航空大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15