專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于光固化快速成型工藝的精度校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于快速成型技術(shù)領(lǐng)域的方法及其裝置，特別是一種用于光固化快速成型工藝的掃描器精度校正方法。
背景技術(shù)：
光固化快速成型以光敏樹(shù)脂為原料，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制紫外激光的掃描軌跡使樹(shù)脂固化成型。首先在槽中盛滿(mǎn)液態(tài)光敏樹(shù)脂，激光器發(fā)出的紫外激光束在偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的控制下按零件的分層截面信息在光敏樹(shù)脂表面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，被掃描區(qū)域的樹(shù)脂薄層因被紫外光照射而發(fā)生光聚合反應(yīng)，固化形成零件的一個(gè)薄層。此后，工作臺(tái)下移一個(gè)薄層厚度，以使在上次固化的樹(shù)脂表面敷上一層新的液態(tài)樹(shù)脂，通過(guò)對(duì)下一層的掃描加工，新固化的一層將粘結(jié)在前一層上，如此重復(fù)直至零件制造完畢，得到三維實(shí)體原型。
掃描器是光固化快速成型機(jī)的關(guān)鍵部件，用于實(shí)現(xiàn)激光束在樹(shù)脂表面的二維掃描運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由兩面反射鏡片組成，一面用于控制X方向的掃描，另一面用于控制Y方向的掃描，二者協(xié)調(diào)起來(lái)即可實(shí)現(xiàn)光點(diǎn)在平面內(nèi)的二維掃描。由于兩面鏡片之間存在偏移距離，在掃描過(guò)程中存在枕形誤差，即期望的輪廓線(xiàn)是正方形，而掃描出的輪廓線(xiàn)呈枕形。
枕形誤差是掃描器的原理性誤差，只要采用這種雙鏡片結(jié)構(gòu)，誤差不可避免。一般是通過(guò)掃描器供應(yīng)商提供的校正文件，予以矯正。掃描器供應(yīng)商提供的校正文件(.CTB)與掃描器中心到成型表面(樹(shù)脂表面)中心點(diǎn)距離有關(guān)，也就是說(shuō)，快速成型制件的精度決定于機(jī)器的裝配精度以及液面高度等因素。
在實(shí)際生產(chǎn)中，掃描器中心點(diǎn)至成型表面(樹(shù)脂表面)中心點(diǎn)的距離測(cè)量十分困難，另外，成型表面(樹(shù)脂表面)位置與樹(shù)脂槽內(nèi)樹(shù)脂量與樹(shù)脂溫度有關(guān)。因此，掃描器中心到成型表面(樹(shù)脂表面)中心點(diǎn)距離對(duì)于每臺(tái)機(jī)器是不同的，通過(guò)給定掃描器中心到成型表面(樹(shù)脂表面)中心點(diǎn)距離來(lái)確定制件精度的方法是不準(zhǔn)確的，而且是十分困難的。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明旨在提供一種用于光固化快速成型工藝的掃描器精度校正方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案一種用于光固化快速成型工藝的精度校正方法，其特征在于，該方法包括下列步驟首先制備一塊用于指示并校正光點(diǎn)位置的標(biāo)定板，標(biāo)定板上加工有刻度，刻度精度為±5μm，將該標(biāo)定板置于網(wǎng)板上，采用水平儀等工具，調(diào)整標(biāo)定板與光固化快速成型機(jī)的成型平面相重合。
在光固化快速成型機(jī)的掃描器上連接一個(gè)計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)中裝有驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制卡和校正程序，驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制卡控制激光光斑移動(dòng)，使光斑盡可能逼近標(biāo)定板上每個(gè)刻度點(diǎn)，記錄下各校正點(diǎn)的修正值，生成一實(shí)際校正文件，對(duì)掃描器掃描過(guò)程中產(chǎn)生的誤差進(jìn)行校正補(bǔ)償。
本發(fā)明的方法采用了用于指示并校正光點(diǎn)位置的標(biāo)定板，以及獨(dú)自開(kāi)發(fā)了校正程序，克服了由給定掃描器與液面高度值生成校正文件的做法，由掃描結(jié)果直接校正，可進(jìn)行實(shí)時(shí)、快捷的校正，校正精度高。


圖1是掃描器枕形誤差原理圖；圖2是標(biāo)定板平面圖；圖3是校正程序界面圖；圖4是該校正方法的系統(tǒng)圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明用于光固化快速成型工藝的精度校正方法的基本思路是，采用一標(biāo)定板，該標(biāo)定板的整個(gè)表面內(nèi)采用高精密數(shù)控機(jī)床加工刻度點(diǎn)，對(duì)于成型面積為600×600的光固化快速成型機(jī)刻度點(diǎn)為54個(gè)，350×350的光固化快速成型機(jī)刻度點(diǎn)為33個(gè)，精度保證在±5μm以?xún)?nèi)。通過(guò)水平儀等檢測(cè)方法，使標(biāo)定板與成型平面(樹(shù)脂表面)相重合，計(jì)算機(jī)控制光固化快速成型機(jī)的掃描器，控制激光光斑逐點(diǎn)盡可能逼近刻度點(diǎn)，記錄下各校正點(diǎn)的修正值，生成一實(shí)際校正文件。掃描器在工作中就可按新的校正文件對(duì)各掃描點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償校正。
圖4是采用本發(fā)明的方法的校正系統(tǒng)，包括以下幾個(gè)裝置標(biāo)定板1用于指示激光光斑位置；并將該標(biāo)定板置于網(wǎng)板上，與樹(shù)脂槽邊緣保持標(biāo)準(zhǔn)距離，通過(guò)調(diào)整，使標(biāo)定板與成型表面重合；計(jì)算機(jī)2，其中裝有驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制卡和校正程序；驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制卡控制激光光斑移動(dòng)，校正程序根據(jù)激光光斑對(duì)盡可能逼近的各刻度點(diǎn)，記錄下各校正點(diǎn)的修正值，生成一實(shí)際校正文件，控制掃描器掃描過(guò)程中產(chǎn)生的誤差進(jìn)行校正補(bǔ)償。
本實(shí)施例的上述標(biāo)定板是一塊刻有若干十字線(xiàn)的鋁合金板，用于指示激光光點(diǎn)位置。對(duì)于每一規(guī)格的光固化快速成型設(shè)備都有與其對(duì)應(yīng)的標(biāo)定板，圖2就是600型光固化快速成型標(biāo)定板的平面圖。不同標(biāo)定板上的校正點(diǎn)的數(shù)目和布局也都不一樣，與標(biāo)定板的大小有關(guān)。標(biāo)定板上十字線(xiàn)中心坐標(biāo)與校正程序中相應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)一致。
校正程序的界面如圖3所示。它的功能有1、驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制卡將激光光斑移動(dòng)，使激光光斑逐漸逼近到對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)上；2、記錄下各校正點(diǎn)的修正值；3、生成校正文件。
其具體標(biāo)定步驟如下1.標(biāo)定板的安裝工作中，首先記錄下標(biāo)定板和樹(shù)脂液面離液槽邊緣的標(biāo)準(zhǔn)距離H，將液槽中的樹(shù)脂放出一定的體積，具體數(shù)值只要保證標(biāo)定板和樹(shù)脂液面有足夠空間即可。然后將標(biāo)定板置于網(wǎng)板上，使得標(biāo)定板表面與樹(shù)脂槽邊緣距離等于標(biāo)準(zhǔn)距離H。標(biāo)定板下面有三個(gè)支腳，可以調(diào)整它們保證標(biāo)定板表面的水平，并保證標(biāo)定板表面與液面重合。
2、運(yùn)行校正程序，加載測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)文件運(yùn)行存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)2中的校正程序如圖3所示，緊接著加載待標(biāo)定機(jī)器的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)文件(.std)，對(duì)于每種機(jī)型都有對(duì)應(yīng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)文件，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)文件中記錄了各校正點(diǎn)的坐標(biāo)值。
3、對(duì)各校正點(diǎn)逐一進(jìn)行校正在校正程序右邊窗口中點(diǎn)擊需要校正的點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制卡(RTC3)就會(huì)將激光光斑定位于與校正點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置。這時(shí)從標(biāo)定板上可以發(fā)現(xiàn)淡紫色的光斑與相應(yīng)的十字線(xiàn)中心有一定的偏差，這就是由掃描器的誤差所致。接著點(diǎn)擊程序面板上的上下左右四個(gè)箭頭控制光斑在標(biāo)定板上移動(dòng)，讓其逐漸逼近十字線(xiàn)中心位置，當(dāng)它與中心重合時(shí)點(diǎn)OK按鈕，這時(shí)程序就自動(dòng)記錄下光斑實(shí)際位置與理想位置之間的偏差值，也就是要得到的修正值。對(duì)標(biāo)定板上其它的點(diǎn)重復(fù)這樣的操作，這樣就可得到關(guān)于所有點(diǎn)的校正數(shù)據(jù)表格——校正表(.dat)，并點(diǎn)擊“保存DAT”按鈕，將DAT文件保存。
4、生成校正文件點(diǎn)擊校正程序中“裝載DAT”按鈕將將步驟3中生成的DAT文件載入，然后點(diǎn)擊“校正CTB”按鈕進(jìn)入校正CTB界面，再點(diǎn)擊“Calculate CTB”按鈕生成校正文件(.CTB)，最后點(diǎn)擊“Save CTB”按鈕將校正文件存放在指定目錄下即可。
權(quán)利要求
1.一種用于光固化快速成型工藝的精度校正方法，其特征在于，該方法包括下列步驟首先制備一塊用于指示并校正光點(diǎn)位置的標(biāo)定板，標(biāo)定平板上分布有刻度點(diǎn)，并將該標(biāo)定平板置于網(wǎng)板上，與樹(shù)脂槽邊緣保持標(biāo)準(zhǔn)距離，通過(guò)調(diào)整，使標(biāo)定板與光固化快速成型機(jī)的成型平面相重合。在光固化快速成型機(jī)的掃描器上連接一個(gè)計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)中裝有驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制卡和校正程序，驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制卡控制激光光斑移動(dòng)，校正程序控制激光光斑盡可能逼近各刻度點(diǎn)，記錄下各校正點(diǎn)的修正值，生成一實(shí)際校正文件，控制掃描器掃描過(guò)程中產(chǎn)生的誤差進(jìn)行校正補(bǔ)償。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的標(biāo)定板表面加工有刻度，刻度點(diǎn)的精度在±5μm以?xún)?nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的標(biāo)定平板有三個(gè)支腳，用于調(diào)節(jié)水平。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于光固化快速成型工藝的精度校正方法，采用標(biāo)定板，并將該標(biāo)定平板置于網(wǎng)板上，與樹(shù)脂槽邊緣保持標(biāo)準(zhǔn)距離，并與光固化快速成型機(jī)的成型平面相重合，標(biāo)定平板上分布有刻度點(diǎn)；計(jì)算機(jī)控制光固化快速成型機(jī)的掃描器，對(duì)各校正點(diǎn)逐一進(jìn)行校正；在光固化快速成型機(jī)的掃描器上連接一個(gè)計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)中裝有驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制卡和校正程序，驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制卡控制激光光斑移動(dòng)，校正程序根據(jù)激光光斑盡可能逼近的各刻度點(diǎn)，記錄下各校正點(diǎn)的修正值，生成一實(shí)際校正文件，對(duì)掃描器掃描過(guò)程中產(chǎn)生的誤差進(jìn)行校正補(bǔ)償。本發(fā)明克服了給定掃描器與液面高度值生成校正文件的做法，可進(jìn)行實(shí)時(shí)、快捷的校正，且校正精度高。
文檔編號(hào)B29C67/00GK1895875SQ20061004304
公開(kāi)日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2006年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者王伊卿, 盧秉恒, 周宏志, 趙萬(wàn)華, 李滌塵, 丁玉成 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)