光固化成形系统中树脂液位检测与控制的研究

摘要

激光固化快速成形技术是上世纪80年代后期发展起来的一种新型制造技术，它高度集成了数控技术、CAD/CAM、计算机、激光技术及材料科学与工程等多学科的最新成果。它可以实现直接从CAD模型到三维实体模型的制作，而不需要任何的刀具、夹具，这大大缩短了新产品的研制和开发周期。如今，该项技术已是国内外应用最广泛的快速成形技术之一，在产品设计与评估、功能测试和快速制模等方面起到了越来越重要的作用。树脂液位检测与控制技术是激光固化快速成形中的一项非常重要的技术，它对设备的可靠性、成形效率以及成形精度有着至关重要的作用。这里，基于国内外液位检测和控制系统研究的现状，本文提出了以激光非接触反射测量的方式检测并控制液位的方法，而后完成了液位检测和控制系统的功能设计和硬件总体框架的设计，并且详细描述了液位检测和控制的整个过程。本文还系统的分析了快速成形过程中影响树脂液位波动的各种因素及其影响机理，分析了影响液位检测和控制精度的各种因素，并提出了相应的解决方案。为了测试液位检测与控制系统的性能，本文对液位检测系统进行了标定，并对树脂升降槽系统的运动精度和液位控制系统的精度进行了测试。最后，通过大量实际加工原型的实验表明，这种液位控制的方法是十分可靠的。