光机系统、投影方法和光固化打印机与流程

allin2025-06-03  102


本技术涉及打印,具体而言,涉及一种光机系统、投影方法和光固化打印机。


背景技术:

1、光固化打印机往往采用光机系统来实现打印材料的固化成型。相关技术中的光机系统使用单颗封装的led光源,而且通常搭配一个光阀和一个投影镜头来构成投影装置。这种结构的光机系统的性能较差,因此存在一些局限性:比如打印速度难以提升,如果需要提升打印速度则需要提高功率或者减小打印幅面,但第一种方式又会对设备的寿命、稳定性带来较大考验,第二种方式会导致打印的器件尺寸受到限制,打印设备的适用性较差。


技术实现思路

1、本技术的目的包括提供一种光机系统、投影方法和光固化打印机,其光机系统具有较佳的性能,有利于提升光固化打印机的打印速度。

2、本技术的实施例可以这样实现:

3、第一方面,本技术提供一种光机系统,包括至少两个投影装置,各投影装置均包括辐照组件以及投影镜头;辐照组件包括光源和光阀,光源能够发出依次经过光阀、投影镜头的光束;各投影装置能够在同一个目标成像面上形成投影画面。

4、在可选的实施方式中,至少一个投影装置的辐照组件还包括准直组件,准直组件设置于光源与光阀之间的光路上,用于对光束进行准直。

5、在可选的实施方式中,至少一个投影装置的辐照组件还包括中继组件,中继组件设置于光源与光阀之间的光路上,用于将光束汇聚至光阀。

6、在可选的实施方式中,至少一个投影装置的辐照组件还包括匀光组件,匀光组件设置于光源与中继组件之间的光路上,用于均匀光束。

7、在可选的实施方式中,光阀为反射式光阀,至少一个投影装置的辐照组件还包括分光组件,分光组件包括分光器件和补偿器件;其中,分光器件用于分隔光源发出的照明光束和经光阀调制得到的成像光束;补偿器件设置于分光器件与投影镜头之间,用于补偿光程差。

8、在可选的实施方式中,至少一个投影装置的辐照组件还包括透光件,透光件设置于补偿器件与投影镜头之间;透光件相对于补偿器件的偏转角度可调,以调节投影画面的分辨率。

9、在可选的实施方式中,至少一个投影装置的辐照组件还包括设置于光路中的滤光器件。

10、在可选的实施方式中,滤光器件设置于光源与光阀之间。

11、在可选的实施方式中,光源为led光源、激发光源或者宽光谱光源。

12、在可选的实施方式中,至少两个投影装置所形成的投影画面相互重叠或拼接。

13、在可选的实施方式中,投影装置的投影方向可调;

14、和/或,

15、投影装置在目标成像面上的投影画面的大小可调。

16、在可选的实施方式中,至少一个投影装置还包括镜头调节机构,用于调节投影镜头相对于辐照组件的位置;镜头调节机构包括基座和夹持组件,辐照组件安装于基座,夹持组件连接于基座,夹持组件包括:

17、框架,框架连接于基座,框架形成容纳至少一部分投影镜头的调节空间;

18、设置于框架的弹性夹持件,弹性夹持件弹性抵接位于调节空间内的投影镜头的外周面,以夹持投影镜头并维持投影镜头的光轴沿第一方向延伸;

19、调节件,调节件连接于框架,调节件抵接投影镜头的外周面,调节件在垂直于第一方向的方向上位置可调。

20、在可选的实施方式中,弹性夹持件的数量为多个;各弹性夹持件沿圆周方向间隔设置,且围绕并共同夹持投影镜头。

21、在可选的实施方式中,框架朝向调节空间的一侧设置有多个安装孔,弹性夹持件设置于安装孔;

22、调节件的数量为多个;各调节件沿圆周方向间隔设置,且从垂直于第一方向的多个方向抵接投影镜头。

23、在可选的实施方式中,框架包括固定部和锁块,固定部连接于基座,固定部和锁块可拆卸地连接,固定部与锁块共同围成调节空间。

24、在可选的实施方式中,投影镜头的轴向上的一端设置有连接部,连接部用于与辐照组件可拆卸地连接,连接部上设置有限位滑槽;框架上设置有限位凸台,限位凸台用于与限位滑槽滑动配合,以约束投影镜头沿第二方向相对于限位凸台平移,第二方向垂直于第一方向;

25、框架上设置有导轨,导轨沿第三方向延伸,限位凸台与导轨滑动配合,第三方向垂直于第一方向和第二方向。

26、在可选的实施方式中,至少一个投影装置的投影镜头沿其光轴从物侧到像侧依次包括:

27、具有正光焦度的第一透镜;

28、具有负光焦度的第二透镜;

29、具有负光焦度的第三透镜;

30、具有正光焦度的第四透镜;

31、具有负光焦度的第五透镜;

32、具有正光焦度的第六透镜;

33、具有正光焦度的第七透镜;

34、具有正光焦度的第八透镜;

35、具有正光焦度的第九透镜;

36、第一透镜至第九透镜均为球面透镜。

37、在可选的实施方式中,第一透镜的物侧面为凸面,像侧面为凹面;

38、和/或,第二透镜的物侧面为凸面,像侧面为凹面;

39、和/或,第三透镜的物侧面和像侧面均为凹面;

40、和/或,第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面;

41、和/或,第五透镜的物侧面和像侧面均为凹面;

42、和/或,第六透镜的物侧面为凹面,像侧面为凸面;

43、和/或,第七透镜的物侧面和像侧面均为凸面;

44、和/或,第八透镜的物侧面和像侧面均为凸面;

45、和/或,第九透镜的物侧面为凸面,像侧面为凹面。

46、在可选的实施方式中,第一透镜的物侧面的曲率半径为40~50mm,像侧面的曲率半径为700~800mm;

47、和/或,第二透镜的物侧面的曲率半径为30~40mm,像侧面的曲率半径为12~18mm;

48、和/或,第三透镜的物侧面的曲率半径为-30~-40mm,像侧面的曲率半径为15~20mm;

49、和/或,第四透镜的物侧面的曲率半径为40~50mm,像侧面的曲率半径为-35~-40mm;

50、和/或,第五透镜的物侧面的曲率半径为-12~-18mm,像侧面的曲率半径为3000~5000mm;

51、和/或,第六透镜的物侧面的曲率半径为-50~-70mm,像侧面的曲率半径为-15~-20mm;

52、和/或,第七透镜的物侧面的曲率半径为80~120mm,像侧面的曲率半径为-25~-30mm;

53、和/或,第八透镜的物侧面的曲率半径为60~70mm,像侧面的曲率半径为-100~-120mm;

54、和/或,第九透镜的物侧面的曲率半径为20~30mm,像侧面的曲率半径为70~100mm。

55、在可选的实施方式中,第一透镜的厚度为5~7mm;

56、和/或,第二透镜的厚度为3.5~5mm;

57、和/或,第三透镜的厚度为1.2~1.8mm;

58、和/或,第四透镜的厚度为5~7mm;

59、和/或,第五透镜的厚度为1.2~1.8mm;

60、和/或,第六透镜的厚度为4~6mm;

61、和/或,第七透镜的厚度为4~6mm;

62、和/或,第八透镜的厚度为4~6mm;

63、和/或,第九透镜的厚度为4~6mm。

64、在可选的实施方式中,第一透镜的焦距f1与投影镜头的投影镜头焦距f满足:1≤f1/f≤8;

65、和/或,第二透镜的焦距f2与投影镜头的投影镜头焦距f满足:-7≤f2/f≤-0.5;

66、和/或,第三透镜的焦距f3与投影镜头的投影镜头焦距f满足:-7≤f3/f≤-0.5;

67、和/或,第四透镜的焦距f4与投影镜头的投影镜头焦距f满足:0.5≤f4/f≤7;

68、和/或,第五透镜的焦距f5与投影镜头的投影镜头焦距f满足:-8≤f5/f≤-0.5;

69、和/或,第六透镜的焦距f6与投影镜头的投影镜头焦距f满足:0.5≤f6/f≤9;

70、和/或,第七透镜的焦距f7与投影镜头的投影镜头焦距f满足:0.5≤f7/f≤6;

71、和/或,第八透镜的焦距f8与投影镜头的投影镜头焦距f满足:1≤f8/f≤7;

72、和/或,第九透镜的焦距f9与投影镜头的投影镜头焦距f满足:1≤f9/f≤7。

73、第二方面,本技术提供一种投影方法,应用于上述第一方面中任一实施方式的光机系统,投影方法包括:

74、根据各投影装置的投影区域,对待投影的切片图像进行分割处理,得到多个分割图像;

75、对分割图像的拼接重叠区域进行图像信息渐变处理,并将处理后的分割图像分别传输给对应的投影装置。

76、在可选的实施方式中,对分割图像的拼接重叠区域进行图像信息渐变处理,包括:

77、对任一分割图像的拼接重叠区域进行图像处理,以使拼接重叠区域根据图像信息分为若干子区域;各分割图像在子区域的图像信息叠加值落入预设范围。

78、第三方面,本技术提供一种光固化打印机,包括上述第一方面中任一实施方式的光机系统,光机系统用于使位于目标成像面处的打印材料根据投影画面固化成型。

79、在可选的实施方式中,光固化打印机还包括用于容纳打印材料的料盘,料盘的底部可透光,光机系统的目标成像面位于料盘的底部。

80、本技术实施例的光机系统和光固化打印机的有益效果包括:

81、本技术实施例提供的光机系统包括至少两个投影装置,每个投影装置均包括辐照组件、光阀以及投影镜头,辐照组件能够形成依次经过光阀、投影镜头的光束,各投影装置能够在同一个目标成像面上形成投影画面。通过两个及两个以上的辐照组件、光阀以及投影镜头,能够在目标成像面上形成两个及两个以上的投影画面,这些投影画面可以拼接或者重叠。该光机系统应用于光固化打印机时,所形成的两个及两个以上的投影画面重叠,则可以加快光固化材料的固化速度,即提升打印速度。而这种提升打印速度的方式对单个辐照组件的功率、单个光阀的性能要求则较低,因此有利于提高辐照组件、光阀的使用寿命,同时也降低了散热要求。而且采用增加投影装置数量来提高总的光功率,这种方式减小了对单个辐照组件的性能要求,使得总的光功率上限较高,提升打印速度也更为容易。此外,如果将投影画面拼接起来,可以用于打印较大体积的器件。此外,上述光机系统,可以将多套光学系统布设在一个设备内,从而可以提高精度以及一致性,并简化装配工艺,进而提高了打印速度和幅面的可拓展性。

82、本技术实施例提供的光固化打印机包括上述的光机系统,因此具备较快的打印速度,并且辐照组件、光阀具有较长的使用寿命,系统稳定性较佳。

83、本技术实施例提供的投影方法能够对多个投影装置的投影画面进行拼接,通过该投影方法进行拼接可以降低拼接错位所带来的影响,能够使整个切片图像中拼接重叠区域与其他非重叠区域保持较佳的一致性,从而提升图像质量。


技术特征:

1.一种光机系统,其特征在于,包括至少两个投影装置,各所述投影装置均包括辐照组件以及投影镜头;所述辐照组件包括光源和光阀,所述光源能够发出依次经过所述光阀、所述投影镜头的光束;各所述投影装置能够在同一个目标成像面上形成投影画面。

2.根据权利要求1所述的光机系统,其特征在于,至少一个所述投影装置的辐照组件还包括准直组件,所述准直组件设置于所述光源与所述光阀之间的光路上,用于对所述光束进行准直。

3.根据权利要求1所述的光机系统,其特征在于,至少一个所述投影装置的辐照组件还包括中继组件,所述中继组件设置于所述光源与所述光阀之间的光路上,用于将所述光束汇聚至所述光阀。

4.根据权利要求3所述的光机系统,其特征在于,至少一个所述投影装置的辐照组件还包括匀光组件,所述匀光组件设置于所述光源与所述中继组件之间的光路上,用于均匀光束。

5.根据权利要求1所述的光机系统,其特征在于,所述光阀为反射式光阀,至少一个所述投影装置的辐照组件还包括分光组件,所述分光组件包括分光器件和补偿器件;其中,所述分光器件用于分隔所述光源发出的照明光束和经所述光阀调制得到的成像光束;所述补偿器件设置于所述分光器件与所述投影镜头之间,用于补偿光程差。

6.根据权利要求5所述的光机系统,其特征在于,至少一个所述投影装置的辐照组件还包括透光件,所述透光件设置于所述补偿器件与所述投影镜头之间;所述透光件相对于所述补偿器件的偏转角度可调,以调节所述投影画面的分辨率。

7.根据权利要求1所述的光机系统,其特征在于,至少一个所述投影装置的辐照组件还包括设置于光路中的滤光器件。

8.根据权利要求7所述的光机系统,其特征在于,所述滤光器件设置于所述光源与所述光阀之间。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的光机系统,其特征在于,所述光源为led光源、激发光源或者宽光谱光源。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的光机系统,其特征在于,至少两个所述投影装置所形成的所述投影画面相互重叠或拼接。

11.根据权利要求1-8中任一项所述的光机系统,其特征在于,所述投影装置的投影方向可调;

12.根据权利要求1-8中任一项所述的光机系统,其特征在于,至少一个所述投影装置还包括镜头调节机构,用于调节所述投影镜头相对于所述辐照组件的位置;所述镜头调节机构包括基座和夹持组件,所述辐照组件安装于所述基座,所述夹持组件连接于所述基座,所述夹持组件包括:

13.根据权利要求12所述的光机系统,其特征在于,所述弹性夹持件的数量为多个;各所述弹性夹持件沿圆周方向间隔设置,且围绕并共同夹持所述投影镜头。

14.根据权利要求13所述的光机系统,其特征在于,所述框架朝向所述调节空间的一侧设置有多个安装孔,所述弹性夹持件设置于所述安装孔;

15.根据权利要求12所述的光机系统,其特征在于,所述框架包括固定部和锁块,所述固定部连接于所述基座,所述固定部和锁块可拆卸地连接,所述固定部与所述锁块共同围成所述调节空间。

16.根据权利要求12所述的光机系统,其特征在于,所述投影镜头的轴向上的一端设置有连接部,所述连接部用于与所述辐照组件可拆卸地连接,所述连接部上设置有限位滑槽;所述框架上设置有限位凸台,所述限位凸台用于与所述限位滑槽滑动配合,以约束所述投影镜头沿第二方向相对于所述限位凸台平移,所述第二方向垂直于所述第一方向;

17.根据权利要求12所述的光机系统,其特征在于,至少一个所述投影装置的所述投影镜头沿其光轴从物侧到像侧依次包括:

18.根据权利要求17所述的光机系统,其特征在于,所述第一透镜的物侧面为凸面,像侧面为凹面;

19.根据权利要求18所述的光机系统,其特征在于,所述第一透镜的物侧面的曲率半径为40~50mm,像侧面的曲率半径为700~800mm;

20.根据权利要求17所述的光机系统,其特征在于,所述第一透镜的厚度为5~7mm;

21.根据权利要求17所述的光机系统,其特征在于,所述第一透镜的焦距f1与所述投影镜头的投影镜头焦距f满足:1≤f1/f≤8;

22.一种投影方法,其特征在于,应用于权利要求1-21中任一项所述的光机系统,所述方法包括:

23.根据权利要求22所述的投影方法,其特征在于,对分割图像的拼接重叠区域进行图像信息渐变处理,包括:

24.一种光固化打印机,其特征在于,包括权利要求1-21中任一项所述的光机系统,所述光机系统用于使位于所述目标成像面处的打印材料根据所述投影画面固化成型。

25.根据权利要求24所述的光固化打印机,其特征在于,所述光固化打印机还包括用于容纳所述打印材料的料盘,所述料盘的底部可透光,所述光机系统的所述目标成像面位于所述料盘的底部。


技术总结
本申请提供了一种光机系统、投影方法和光固化打印机,涉及打印技术领域。本申请的光机系统包括至少两个投影装置,每个投影装置均包括辐照组件以及投影镜头,辐照组件包括光源和光阀,光源能够形成依次经过光阀、投影镜头的光束,各投影装置能够在同一个目标成像面上形成投影画面。通过两个及两个以上的辐照组件以及投影镜头,能够在目标成像面上形成两个及两个以上的投影画面,这些投影画面可以拼接或者重叠。该光机系统所形成的两个及两个以上的投影画面可拼接或重叠,可以用于打印较大体积的器件或提升打印速度。将多套投影装置都集成到同一个设备中,不仅提高了精度以及一致性,也简化了装配工艺。

技术研发人员:邢永锋
受保护的技术使用者:广州黑格智造信息科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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