一种3D扫描打印一体化的激光模组、使用方法及设备与流程

本申请属于3d打印设备，尤其涉及一种3d扫描打印一体化的激光模组。

背景技术：

1、3d打印市场中，在光固化的方式中，主要有振镜扫描分层图形、数字光处理(digital light processing，dlp)方式反射图形图案和线性扫描图形3种方式进行打印，但是这3种方式均是将3d打印与3d扫描分系统设置，导致仪器设备的体积大，成本高。

2、现有技术中，在同一台3d激光打印设备中同时采用不同种类、不同功率、不同模式的激光器作为激光光源，扫描系统和打印系统分开设置，需要设置光路切换系统将相应的激光光束切换到扫描输出系统。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种3d扫描打印一体化的激光模组、使用方法及设备，能够将扫描与打印激光模组进行一体化，激光模组既可以作为扫描结构使用，也可以作为3d打印头进行打印，减小了仪器设备的体积，大大的节省了购置仪器设备的成本。

2、本申请是通过如下技术方案实现的：

3、第一方面，本申请实施例提供了一种基于3d扫描打印一体化的激光模组，包括半导体激光器、准直镜片、旋转棱镜、聚焦透镜组和测量镜头组；

4、半导体激光器作为3d打印和3d结构扫描的光源；

5、准直镜片设置在半导体激光器与旋转棱镜之间，用于将半导体激光器的出射光进行准直，形成点光斑；

6、旋转棱镜用于将点光斑扫描成一条线性光斑，并将线性光斑对准聚焦透镜组；

7、聚焦透镜组设置在与半导体激光器的出射光的出射方向垂直的方向上，用于将线性光斑压缩至激光模组的整体结构的竖直方向上的中心线上；

8、测量镜头组距离聚焦透镜组预设距离，用于测量被测物体的表面结构。

9、在第一方面的一种可能的实施方式中，聚焦透镜组包括至少一组第一聚焦透镜和第二聚焦透镜；

10、第一聚焦透镜设置在旋转棱镜与第二聚焦透镜之间。

11、在第一方面的一种可能的实施方式中，测量镜头组在聚焦透镜组所在的水平方向上与聚焦透镜组具有预设距离，在竖直方向上，测量镜头组的设置高度小于或等于聚焦透镜组的设置高度。

12、在第一方面的一种可能的实施方式中，测量镜头组包括第一测量镜头和第二测量镜头；

13、第一测量镜头和第二测量镜头分别设置在第二聚焦透镜的两侧。

14、在第一方面的一种可能的实施方式中，旋转棱镜、聚焦透镜组的中心线形成激光模组的整体结构的竖直方向上的中心线；旋转棱镜、半导体激光器、准直镜片的中心线形成整体结构的水平方向上的中心线。

15、第二方面，本申请实施例提供了一种3d扫描打印一体化的激光模组的使用方法，应用如第一方面的3d扫描打印一体化的激光模组，包括：

16、光固化过程：

17、利用半导体激光器发出打印出射光；

18、利用准直镜片将打印出射光的光斑进行准直，形成打印点光斑；

19、利用旋转棱镜将打印点光斑扫描成一条第一线性光斑，并第一线性光斑对准聚焦透镜组；

20、利用聚焦透镜组将第一线性光斑压缩至激光模组的整体结构的竖直方向上的中心线，对3d打印材料进行光固化，以实现3d打印；

21、3d结构扫描过程：

22、利用半导体激光器发出扫描出射光；

23、利用准直镜片对扫描出射光进行准直，形成扫描点光斑；

24、利用旋转棱镜将扫描点光斑扫描成第二线性光斑，并将第二线性光斑对准聚焦透镜组；

25、利用聚焦透镜组将第二线性光斑压缩至激光模组的整体结构的竖直方向上的中心线上，照射被测物的表面结构；

26、在照射被测物的表面结构时，利用测量镜头组测量被测物体的表面结构，完成扫描过程。

27、在第二方面的一种可能的实施方式中，利用旋转棱镜将打印点光斑扫描成一条第一线性光斑，包括：

28、利用旋转棱镜通过预设旋转速度将打印点光斑扫描成一条第一线性光斑；第一线性光斑与激光模组的整体结构的竖直方向上的中心线具有第一预设角度。

29、在第二方面的一种可能的实施方式中，利用旋转棱镜将扫描点光斑扫描成第二线性光斑，包括：

30、利用旋转棱镜通过预设旋转速度将扫描点光斑扫描成第二线性光斑；第二线性光斑具有预设尺寸；预设尺寸小于被测物的被测特征的尺寸的25％。

31、在第二方面的一种可能的实施方式中，测量镜头组包括第一测量镜头和第二测量镜头；第一测量镜头和第二测量镜头分别设置在聚焦透镜组的两侧；

32、利用测量镜头组测量被测物体的表面结构，包括：

33、在对被测物进行扫描时，利用第一测量镜头在第一预设角度下测量被测物体，得到被测物体的表面结构的第一测量图像；

34、同时，在对被测物进行扫描时，利用第二测量镜头在第二预设角度下测量被测物体，得到被测物体的表面结构的第二测量图像；

35、在三角测量的方式基础上，将第一测量图像和第二测量图像进行拼接，得到被测物体的表面结构的总体测量图像。

36、第三方面，本申请实施例提供了一种3d扫描打印一体化设备，设置有如第一方面的3d扫描打印一体化的激光模组。

37、本申请实施例与相关技术相比存在的有益效果是：

38、本申请实施例的3d扫描打印一体化的激光模组、使用方法及设备，通过导体激光器、准直镜片、旋转棱镜、聚焦透镜和测量镜头的组合，将扫描与打印激光模组进行一体化，一体化形成的激光模组既可以作为扫描结构使用，同时也可以作为3d打印头进行打印，大大的节省了购置仪器设备的成本，便于操作。

技术特征：

1.一种3d扫描打印一体化的激光模组，其特征在于，包括半导体激光器、准直镜片、旋转棱镜、聚焦透镜组和测量镜头组；

2.如权利要求1所述的3d扫描打印一体化的激光模组，其特征在于，所述聚焦透镜组包括至少一组第一聚焦透镜和第二聚焦透镜；

3.如权利要求1所述的3d扫描打印一体化的激光模组，其特征在于，所述测量镜头组在所述聚焦透镜组所在的水平方向上与所述聚焦透镜组具有预设距离，在竖直方向上，所述测量镜头组的设置高度小于或等于所述聚焦透镜组的设置高度。

4.如权利要求2所述的3d扫描打印一体化的激光模组，其特征在于，所述测量镜头组包括第一测量镜头和第二测量镜头；

5.如权利要求1所述的3d扫描打印一体化的激光模组，其特征在于，所述旋转棱镜、聚焦透镜组的中心线形成激光模组的整体结构的竖直方向上的中心线；所述旋转棱镜、半导体激光器、准直镜片的中心线形成整体结构的水平方向上的中心线。

6.一种3d扫描打印一体化的激光模组的使用方法，应用如权利要求1-5任一项所述的3d扫描打印一体化的激光模组，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的3d扫描打印一体化的激光模组的使用方法，其特征在于，所述利用所述旋转棱镜将所述打印点光斑扫描成一条第一线性光斑，包括：

8.如权利要求6所述的3d扫描打印一体化的激光模组的使用方法，其特征在于，所述利用所述旋转棱镜将所述扫描点光斑扫描成第二线性光斑，包括：

9.如权利要求6所述的3d扫描打印一体化的激光模组的使用方法，其特征在于，所述测量镜头组包括第一测量镜头和第二测量镜头；所述第一测量镜头和所述第二测量镜头分别设置在所述聚焦透镜组的两侧；

10.一种3d扫描打印一体化设备，其特征在于，设置有如权利要求1-5所述的3d扫描打印一体化的激光模组。

技术总结本申请适用于3D打印设备技术领域，提供了一种3D扫描打印一体化的激光模组、使用方法及设备，该模组包括：半导体激光器作为3D打印和3D结构扫描的光源；准直镜片设置在半导体激光器与旋转棱镜之间，用于将半导体激光器的出射光进行准直，形成点光斑；旋转棱镜用于将点光斑扫描成一条线性光斑，并将线性光斑对准聚焦透镜组；聚焦透镜组设置在与半导体激光器的出射光的出射方向垂直的方向上，用于将线性光斑压缩；测量镜头组距离聚焦透镜组预设距离，用于测量被测物体的表面结构。本申请能够将扫描与打印激光模组进行一体化，激光模组既可作为扫描结构使用，也可作为3D打印头进行打印，减小了仪器设备的体积，节省了购置仪器设备的成本。技术研发人员：黄柏良受保护的技术使用者：湖南阿秒光学科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9