一种用于3D打印的高效率光机系统的制作方法

一种用于3d打印的高效率光机系统
技术领域
1.本实用新型涉及3d打印技术领域，更具体的说是涉及一种用于3d打印的高效率光机系统。


背景技术：

2.3d打印技术，作为一种快速成型技术，其特殊的生产制造方式实现了人们对高效、精细、个性化和定制化产品的追求。其中光固化3d打印技术原理为光谱中能量最高的紫外光产生的活化能，能够使不饱和聚酯树脂的c-c键断裂，产生自由基从而使树脂固化。而dlp(digital lightingprocessor)技术是一种基于dmd(digital mirror device)芯片的空间光调制技术，具有响应快，效率高和可靠性高等优势。不仅可以用于投影显示领域，在工业具有更广泛的应用。dmd芯片由一系列微米量级的反射镜阵列组成，每个像素微反射镜的切换速度达到32khz。具有很宽的光谱范围，不仅适用可见光谱范围，更可以支持紫外uv到近红外nir波段。现大多数桌面sla系统使用lcd屏幕，与dlc系统相比分辨率低，层次不够丰富、纹理不够细腻。为了填补dlc系统3d打印应用的空白。
3.本实用主要针对3d打印应用，提出了一种基于dlp技术的3d打印的高效率光机系统。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型目的在于提供一种用于3d打印的高效率光机系统，通过特定的芯片封装搭配特定光学结构和复眼透镜匀光系统实现。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于3d打印的高效率光机系统，其光机系统由光束准直系统、复眼透镜匀光系统以及dmd芯片构成，所述光束准直系统包括uv led、准直透镜a和准直透镜b，其中准直透镜a与uv led紧贴设置，准直透镜a另一侧设有准直透镜b；所述复眼透镜匀光系统包括准直透镜b、复眼透镜和场镜a，光束从复眼透镜匀光系统射出后依次经过场镜b和分光棱镜后射入dmd芯片。
6.优选的，在上述一种用于3d打印的高效率光机系统中，所述准直透镜a底部与uv led表面空气间隙不超过0.3mm。
7.优选的，在上述一种用于3d打印的高效率光机系统中，所述准直透镜b与复眼透镜之间空气间隙为0.5mm，场镜a与复眼透镜之间空气间隙为2mm。
8.优选的，在上述一种用于3d打印的高效率光机系统中，所述场镜a的有效通光孔径与准直透镜b的有效通光孔径差值为0.8mm。
9.优选的，在上述一种用于3d打印的高效率光机系统中，所述dmd芯片表面入射角度范围为25～44
°
。
10.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型提供了一种用于3d打印的高效率光机系统，该系统仅由4片透镜加匀光用的复眼透镜组成，光学器件少可使系统公差灵敏度、装配误差、功能性更为稳定，且物料成本低；照明系统入射至dmd芯片表面能量效
率高为3d打印设备提供更宽的能量梯度可选范围，同时入射至dmd芯片表面能量均匀，提升3d打印材料成型质量。
附图说明
11.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
12.图1附图为本实用新型的结构示意图。
13.图2附图为本实用新型中光束准直系统示意图。
14.图3附图为本实用新型中复眼透镜匀光系统示意图。
15.图4附图为本实用新型中dmd芯片表面照度示意图。
16.图5附图为本实用新型中dmd芯片表面照度线表图。
17.图6附图为本实用新型中dcd芯片表面入射角度极坐标图。
具体实施方式
18.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
19.请参阅附图1-6，为本实用新型公开的一种用于3d打印的高效率光机系统，其光机系统由光束准直系统、复眼透镜匀光系统以及dmd芯片构成，所述光束准直系统包括uv led1、准直透镜a2和准直透镜b3，其中准直透镜a2与uv led1紧贴设置，准直透镜a2另一侧设有准直透镜b3；所述复眼透镜匀光系统包括准直透镜b3、复眼透镜4和场镜a5，光束从复眼透镜匀光系统射出后依次经过场镜b6和分光棱镜7后射入dmd芯片8。
20.优选的，在上述一种用于3d打印的高效率光机系统中，所述准直透镜a2底部与uv led1表面空气间隙不超过0.3mm。
21.优选的，在上述一种用于3d打印的高效率光机系统中，所述准直透镜b3与复眼透镜4之间空气间隙为0.5mm，场镜a5与复眼透镜4之间空气间隙为2mm。
22.优选的，在上述一种用于3d打印的高效率光机系统中，场镜a5的有效通光孔径与准直透镜b3的有效通光孔径差值为0.8mm。
23.优选的，在上述一种用于3d打印的高效率光机系统中，所述dmd芯片8表面入射角度范围为25～44
°
。
24.原理说明：uv led，因其激发短波长、高能量光的特殊属性，导致uv led光源芯片和其余电子器件不能暴露于空气环境中，否则会使光电器件快速老化，从而导致uv led1寿命减短。准直透镜a2紧贴uv led，一是对uv led1起保护作用，防止上述加速老化的情况，从而减缓uv led的光衰现象，保证系统效率稳定性；二是能极大程度地采集uv led1发出的光束，起提升系统效率的而作用。
25.本技术实施案例，采用两片式透镜准直结构，其中准直透镜a2与uv led1紧贴(准
直透镜a2底部与uv led1表面空气间隙不超过0.3mm)，此光学结构可最大限度采集uv led发出的能量，同时极大地压缩uv led1发出的大角度光束，实现准直结构以小角度、高光强状态进入匀光结构。
26.准直透镜b3与复眼透镜4之间空气间隙为最低限度的装配间隙，在0.5mm以内。一是保证准直透镜b3出射光线能量完全被复眼透镜4收集；二是减小出射光束扩散范围，因而起减小后续光学器件尺寸作用。
27.场镜a5和准直透镜b3的有效通光孔径尺寸相近(有效通光孔径直径相差不大于1mm)，保证系统能量光束集中且被有效利用。
28.光束从复眼透镜匀光系统出射经过场镜b6与分光棱镜7后入射至dmd芯片8，该系统实现dmd有效面照度均匀度大于94％(全表面照度最小值/最大值)。
29.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
30.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。