3d打印機的打印缺陷彌補方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種3D打印機的打印缺陷彌補方法和系統(tǒng)，其中所述方法包括：監(jiān)控3D打印機的打印頭的工作狀態(tài)以確定當(dāng)前打印層是否出現(xiàn)凸點和/或凹點；且所述方法至少包括以下的一個步驟：如果出現(xiàn)凹點，則記錄每一凹點的位置，并逐一對所述每一凹點進(jìn)行補打；如果出現(xiàn)凸點，則記錄每一凸點的位置，并在打印下一打印層時在所述凸點的位置相應(yīng)降低填料量。上述方法能夠3D打印機在打印過程中可以快速進(jìn)行模型的優(yōu)化控制，大大提高打印的精度。
【專利說明】3D打印機的打印缺陷彌補方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指一種3D打印機的打印缺陷彌補方法和系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]3D打印是新型的成型技術(shù)，其中填料堆積型打印技術(shù)是最常用的3D打印技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)中的3D打印機的結(jié)構(gòu)一般都分為上下兩層，上層為打印頭及XY傳動結(jié)構(gòu)，下層為載物平臺。其中上層的XY傳動結(jié)構(gòu)包括能夠在X軸和Y軸所形成的平面能夠進(jìn)行移動的打印頭，且下層設(shè)有載物平臺。現(xiàn)有技術(shù)中的3D打印機的載物平臺可以沿Z軸方向上升或下降，從而按層打印3D工件。
[0003]在打印時，填料堆積型打印技術(shù)是利用加熱的打印頭融合填料，通過控制打印頭將熔融狀的填料堆疊在指定位置，從而將3D模型轉(zhuǎn)化成實體的3D工件。這種成型方式最大的優(yōu)點是:填料成本低、浪費少、打印機結(jié)構(gòu)簡單易于維修。但是由于打印頭的位移和熔絲量都是通過機械控制的，因此難免會出現(xiàn)移動位置和熔絲量多少不精確，從而導(dǎo)致在打印工件的當(dāng)前打印層是出現(xiàn)凸點和/或凹點。其中凸點就是指在某一預(yù)定位置的輸出的填料大于預(yù)定值，而凹點是指在某一預(yù)定位置的輸出的填料大于預(yù)定值。這種凸點和/或凹點的現(xiàn)象可能是由于打印頭位移量控制不精確導(dǎo)致在預(yù)定位置輸出的填料被輸出到了其他位置而造成了凸點和/或凹點；也可能是由于在預(yù)定位置的熔絲量大于或小于預(yù)定值而造成了凸點和/或凹點。而無論是由于位置偏差還是熔絲量錯誤，其最終結(jié)果都是在預(yù)定位置輸出的填料量不等于預(yù)期值，最終導(dǎo)致了凸點和/或凹點。
[0004]由于現(xiàn)有的填料堆積型打印技術(shù)是逐層打印的，因此一旦在當(dāng)前層出現(xiàn)凸點和/或凹點而未被解決，就會導(dǎo)致誤差被逐層累積，最終導(dǎo)致打印精度下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種3D打印機的打印缺陷彌補方法和系統(tǒng)，能夠及時對3D打印過程中的凸點和/或凹點進(jìn)行補救，以防止誤差累積導(dǎo)致的打印精度下降。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實施例提出了一種3D打印機的打印缺陷彌補方法，包括:
[0007]監(jiān)控3D打印機的打印頭的工作狀態(tài)以確定當(dāng)前打印層是否出現(xiàn)凸點和/或凹占.
[0008]且所述方法至少包括以下的一個步驟:
[0009]如果出現(xiàn)凹點，則記錄每一凹點的位置，并逐一對所述每一凹點進(jìn)行補打；
[0010]如果出現(xiàn)凸點，則記錄每一凸點的位置，并在打印下一打印層時在所述凸點的位置相應(yīng)降低填料量。
[0011]其中，所述監(jiān)控3D打印機的打印頭的工作狀態(tài)以確定當(dāng)前打印層是否出現(xiàn)凸點和/或凹點，具體包括:
[0012]確定當(dāng)前打印層的N個打印位置中的每個位置的預(yù)期熔絲量3 = (qvq2,...,qN)',
[0013]確定當(dāng)前打印層的層N個打印位置中的每個位置的實際熔絲量
Qi=W1AWn);
[0014]計算預(yù)期熔絲量&與實際熔絲量&之間的差值
[0015]Q'-Q = (q'j—q,，q'2 — q2 ,..-,q'N - qN )
[0016]針對每一個打印位置i，如果q, ^qi < - δ 2，則打印位置i的熔絲量較少成為凹點；如果q' -Qi > δ2，則打印位置i的熔絲量較多成為凸點；其中δ2為預(yù)設(shè)的誤差門限值。
[0017]其中，所述如果出現(xiàn)凹點，則記錄每一凹點的位置，并逐一對所述每一凹點進(jìn)行補打，具體包括:
[0018]確定當(dāng)前打印層的凹點位置；確定當(dāng)前打印層打印完畢后打印頭的位置S ;確定下一打印層開始打印時預(yù)定的打印頭的位置T ；
[0019]根據(jù)當(dāng)前打印層打印完畢后打印頭的位置S、每一凹點位置、下一打印層開始打印時預(yù)定的打印頭的位置Τ，生成打印頭補打的移動路徑。
[0020]其中，根據(jù)最短路徑算法生成打印頭補打的移動路徑。
[0021]其中，所述在打印下一打印層時在所述凸點的位置相應(yīng)降低填料量，具體包括:
[0022]在打印下一打印層的與所述凸點相對于的位置的時候，降低熔絲量，且所述減低的熔絲量為q’
[0023]其中，所述方法還包括:
[0024]實時監(jiān)測打印頭的打印位置，當(dāng)所述打印位置不等于預(yù)定位置時，對所述打印頭的位置進(jìn)行調(diào)整。
[0025]同時，本發(fā)明實施例還提出了一種3D打印機的打印缺陷彌補系統(tǒng)，包括:
[0026]監(jiān)控模塊，用于監(jiān)控3D打印機的打印頭的工作狀態(tài)以確定當(dāng)前打印層是否出現(xiàn)凸點和/或凹點；
[0027]控制模塊，用于控制對凸點和/或凹點的調(diào)整；即如果出現(xiàn)凹點，則記錄每一凹點的位置，并逐一對所述每一凹點進(jìn)行補打；如果出現(xiàn)凸點，則記錄每一凸點的位置，并在打印下一打印層時在所述凸點的位置相應(yīng)降低填料量。
[0028]同時，本發(fā)明實施例還提出了一種3D打印機的打印頭，其特征在于，包括打印頭本體和設(shè)置在所述打印頭本體上的設(shè)有用于檢測實際熔絲量的傳感器。
[0029]其中，所述傳感器為紅外表面?zhèn)鞲衅?，以通過檢測熔絲的移動方向和距離來確定實際熔絲量。
[0030]其中，所述打印頭本體上還設(shè)有用于檢測打印頭位移量的位移傳感器。
[0031]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0032]上述方法能夠3D打印機在打印過程中可以快速進(jìn)行模型的優(yōu)化控制，大大提高打印的精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為進(jìn)行凹點補打時生成打印頭補打的移動路徑的不意圖；
[0034]圖2為形成凸點的原理圖。

【具體實施方式】
[0035]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0036]本發(fā)明實施例提出了一種3D打印機的打印缺陷彌補方法，包括:
[0037]監(jiān)控3D打印機的打印頭的工作狀態(tài)以確定當(dāng)前打印層是否出現(xiàn)凸點和/或凹占.
[0038]且所述方法至少包括以下的一個步驟:
[0039]如果出現(xiàn)凹點，則記錄每一凹點的位置，并逐一對所述每一凹點進(jìn)行補打；
[0040]如果出現(xiàn)凸點，則記錄每一凸點的位置，并在打印下一打印層時在所述凸點的位置相應(yīng)降低填料量。
[0041]其中，形成凹點和凸點的原因在此不再復(fù)述。而解決的方法可以包括以上的凹點解決方法和/或凸點解決方法進(jìn)行處理。其中凹點解決方法具體為:記錄每一凹點的位置，并逐一對所述每一凹點進(jìn)行補打。而凸點解決方法具體為:記錄每一凸點的位置，并在打印下一打印層時在所述凸點的位置相應(yīng)降低填料量。
[0042]在上述方法中，可以通過傳感器檢測實際熔絲量，并與預(yù)設(shè)的熔絲量進(jìn)行比對，來確定是否發(fā)生了凹點和/或凸點。具體的，可以利用紅外表面?zhèn)鞲衅鱽頇z測融絲的移動方向和距離，以確定實際熔絲量。
[0043]具體的，所述監(jiān)控3D打印機的打印頭的工作狀態(tài)以確定當(dāng)前打印層是否出現(xiàn)凸點和/或凹點，具體包括:
[0044]確定當(dāng)前打印層的N個打印位置中的每個位置的預(yù)期熔絲量》={qx, Ch,…，qN)；
[0045]確定當(dāng)前打印層的層N個打印位置中的每個位置的實際熔絲量Q'=(q'1,q'2,---,q'N);
[0046]計算預(yù)期熔絲量&與實際熔絲量&之間的差值
[0047]Q^Q = (q、_ q,，q'2 _ q2 ,..-,q'N _ qN )
[0048]針對每一個打印位置i,如果q' ^qi < _ δ 2,則打印位置i的熔絲量較少成為凹點；如果q' -Qi > δ2，則打印位置i的熔絲量較多成為凸點；其中δ2為預(yù)設(shè)的誤差門限值。
[0049]其中，所述如果出現(xiàn)凹點，則記錄每一凹點的位置，并逐一對所述每一凹點進(jìn)行補打，具體包括:
[0050]確定當(dāng)前打印層的凹點位置；確定當(dāng)前打印層打印完畢后打印頭的位置S ;確定下一打印層開始打印時預(yù)定的打印頭的位置T ；
[0051]根據(jù)當(dāng)前打印層打印完畢后打印頭的位置S、每一凹點位置、下一打印層開始打印時預(yù)定的打印頭的位置Τ，生成打印頭補打的移動路徑。
[0052]這是由于:在打印對精確度要求不是很高的工件時可以忽略該誤差，即可以將δ 2調(diào)整為比較大。而當(dāng)打印對精確度要求很高的工件時，則可以將S2調(diào)整為比較小，甚至調(diào)整為O，以確保打印精度。
[0053]在本發(fā)明的一個【具體實施方式】中，可以根據(jù)最短路徑算法生成打印頭補打的移動路徑。即如圖1所示的，圖中A，B, C，D為當(dāng)前打印層出現(xiàn)的四個凹點，其中S點為完成該打印層時打印頭所處的位置，T點為下一個打印層的開始打印的位置。采用最短路徑算法，設(shè)計從S點出發(fā)經(jīng)過A，B, C，D四個點并到達(dá)T點的路徑。如圖1所示，S- > A- > B- >C- > D- > T為該最短路徑?？刂茊卧刂拼蛴☆^按照這個路徑移動，當(dāng)經(jīng)過其中凹點A，B，C，D時，打印頭根據(jù)當(dāng)前位置熔絲量繼續(xù)打印，補充熔絲。
[0054]其中，所述在打印下一打印層時在所述凸點的位置相應(yīng)降低填料量，具體包括:
[0055]在打印下一打印層的與所述凸點相對于的位置的時候，降低熔絲量，且所述減低的熔絲量為q’1-Ι。這樣，可以簡單地解決凸點問題。當(dāng)打印頭運行到下一打印層對應(yīng)前一打印層凸點的位置時，根據(jù)該層凸點的熔絲量q’1-l，重新計算該位置的預(yù)期熔絲量(顯然重新計算過后的熔絲量比原預(yù)期熔絲量小)，然后繼續(xù)完成打印。
[0056]其中，所述方法還包括:
[0057]實時監(jiān)測打印頭的打印位置，當(dāng)所述打印位置不等于預(yù)定位置時，對所述打印頭的位置進(jìn)行調(diào)整。
[0058]同時，本發(fā)明實施例還提出了一種3D打印機的打印缺陷彌補系統(tǒng)，包括:
[0059]監(jiān)控模塊，用于監(jiān)控3D打印機的打印頭的工作狀態(tài)以確定當(dāng)前打印層是否出現(xiàn)凸點和/或凹點；
[0060]控制模塊，用于控制對凸點和/或凹點的調(diào)整；即如果出現(xiàn)凹點，則記錄每一凹點的位置，并逐一對所述每一凹點進(jìn)行補打；如果出現(xiàn)凸點，則記錄每一凸點的位置，并在打印下一打印層時在所述凸點的位置相應(yīng)降低填料量。
[0061]監(jiān)控3D打印機的打印頭的工作狀態(tài)以確定當(dāng)前打印層是否出現(xiàn)凸點和/或凹占.
[0062]且所述方法至少包括以下的一個步驟:
[0063]如果出現(xiàn)凹點，則記錄每一凹點的位置，并逐一對所述每一凹點進(jìn)行補打；
[0064]如果出現(xiàn)凸點，則記錄每一凸點的位置，并在打印下一打印層時在所述凸點的位置相應(yīng)降低填料量。
[0065]其中，可以通過傳感器檢測實際熔絲量，并與預(yù)設(shè)的熔絲量進(jìn)行比對，來確定是否發(fā)生了凹點和/或凸點。具體的，可以利用紅外表面?zhèn)鞲衅鱽頇z測融絲的移動方向和距離，以確定實際熔絲量。
[0066]具體的，所述監(jiān)控3D打印機的打印頭的工作狀態(tài)以確定當(dāng)前打印層是否出現(xiàn)凸點和/或凹點，具體包括:
[0067]確定當(dāng)前打印層的N個打印位置中的每個位置的預(yù)期熔絲量& = (qv g2,…，qN)；
[0068]確定當(dāng)前打印層的層N個打印位置中的每個位置的實際熔絲量QKqVq’v.’q'N);
[0069]計算預(yù)期熔絲量&與實際熔絲量$之間的差值
[0070]Qt-Q=(q\—q!，q'2—q2，...，q'N—qN )
[0071]針對每一個打印位置i，如果q' ^qi < - δ 2，則打印位置i的熔絲量較少成為凹點；如果q' -Qi > δ2，則打印位置i的熔絲量較多成為凸點；其中δ2為預(yù)設(shè)的誤差門限值。
[0072]其中，所述如果出現(xiàn)凹點，則記錄每一凹點的位置，并逐一對所述每一凹點進(jìn)行補打，具體包括:
[0073]確定當(dāng)前打印層的凹點位置；確定當(dāng)前打印層打印完畢后打印頭的位置S ;確定下一打印層開始打印時預(yù)定的打印頭的位置T ；
[0074]根據(jù)當(dāng)前打印層打印完畢后打印頭的位置S、每一凹點位置、下一打印層開始打印時預(yù)定的打印頭的位置Τ，生成打印頭補打的移動路徑。
[0075]這是由于:在打印對精確度要求不是很高的工件時可以忽略該誤差，即可以將δ 2調(diào)整為比較大。而當(dāng)打印對精確度要求很高的工件時，則可以將S2調(diào)整為比較小，甚至調(diào)整為O，以確保打印精度。
[0076]在本發(fā)明的一個【具體實施方式】中，可以根據(jù)最短路徑算法生成打印頭補打的移動路徑。即如圖1所示的，圖中Α，B, C，D為當(dāng)前打印層出現(xiàn)的四個凹點，其中S點為完成該打印層時打印頭所處的位置，T點為下一個打印層的開始打印的位置。采用最短路徑算法，設(shè)計從S點出發(fā)經(jīng)過Α，B, C，D四個點并到達(dá)T點的路徑。如圖1所示，S- > A- > B- >C- > D- > T為該最短路徑?？刂茊卧刂拼蛴☆^按照這個路徑移動，當(dāng)經(jīng)過其中凹點Α，B，C，D時，打印頭根據(jù)當(dāng)前位置熔絲量繼續(xù)打印，補充熔絲。
[0077]其中，所述在打印下一打印層時在所述凸點的位置相應(yīng)降低填料量，具體包括:
[0078]在打印下一打印層的與所述凸點相對于的位置的時候，降低熔絲量，且所述減低的熔絲量為q’1-Ι。這樣，可以簡單地解決凸點問題。當(dāng)打印頭運行到下一打印層對應(yīng)前一打印層凸點的位置時，根據(jù)該層凸點的熔絲量q’1-l，重新計算該位置的預(yù)期熔絲量(顯然重新計算過后的熔絲量比原預(yù)期熔絲量小)，然后繼續(xù)完成打印。
[0079]其中，所述系統(tǒng)還包括:
[0080]實時監(jiān)測模塊，用于實時監(jiān)測打印頭的打印位置，當(dāng)所述打印位置不等于預(yù)定位置時，對所述打印頭的位置進(jìn)行調(diào)整。
[0081]為了實現(xiàn)監(jiān)測熔絲量，本發(fā)明實施例提出了一種3D打印機的打印頭，包括打印頭本體和設(shè)置在所述打印頭本體上的設(shè)有用于檢測實際熔絲量的傳感器。所述傳感器為紅外表面?zhèn)鞲衅?，以通過檢測熔絲的移動方向和距離來確定實際熔絲量。所述打印頭本體上還設(shè)有用于檢測打印頭位移量的位移傳感器。
[0082]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種3D打印機的打印缺陷彌補方法，其特征在于，包括: 監(jiān)控3D打印機的打印頭的工作狀態(tài)以確定當(dāng)前打印層是否出現(xiàn)凸點和/或凹點； 且所述方法至少包括以下的一個步驟: 如果出現(xiàn)凹點，則記錄每一凹點的位置，并逐一對所述每一凹點進(jìn)行補打； 如果出現(xiàn)凸點，則記錄每一凸點的位置，并在打印下一打印層時在所述凸點的位置相應(yīng)降低填料量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印機的打印缺陷彌補方法，其特征在于，所述監(jiān)控3D打印機的打印頭的工作狀態(tài)以確定當(dāng)前打印層是否出現(xiàn)凸點和/或凹點，具體包括: 確定當(dāng)前打印層的N個打印位置中的每個位置的預(yù)期熔絲量& = (Ql, q2,-,qn); 確定當(dāng)前打印層的層N個打印位置中的每個位置的實際熔絲量泛=(q'1,q'2,…，q’N)； 計算預(yù)期熔絲量&與實際熔絲量&之間的差值
Q1-Q=(q\—qi，q’2—q2，..? _ qN) 針對每一個打印位置i，如果V ^qi < - δ 2，則打印位置i的熔絲量較少成為凹點；如果q' -Qi > δ2，則打印位置i的熔絲量較多成為凸點；其中62為預(yù)設(shè)的誤差門限值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印機的打印缺陷彌補方法，其特征在于，所述如果出現(xiàn)凹點，則記錄每一凹點的位置，并逐一對所述每一凹點進(jìn)行補打，具體包括: 確定當(dāng)前打印層的凹點位置；確定當(dāng)前打印層打印完畢后打印頭的位置S ;確定下一打印層開始打印時預(yù)定的打印頭的位置T ； 根據(jù)當(dāng)前打印層打印完畢后打印頭的位置S、每一凹點位置、下一打印層開始打印時預(yù)定的打印頭的位置T，生成打印頭補打的移動路徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的3D打印機的打印缺陷彌補方法，其特征在于，根據(jù)最短路徑算法生成打印頭補打的移動路徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印機的打印缺陷彌補方法，其特征在于，所述在打印下一打印層時在所述凸點的位置相應(yīng)降低填料量，具體包括: 在打印下一打印層的與所述凸點相對于的位置的時候，降低熔絲量，且所述減低的熔絲量為q’ 1-Q1
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印機的打印缺陷彌補方法，其特征在于，所述方法還包括: 實時監(jiān)測打印頭的打印位置，當(dāng)所述打印位置不等于預(yù)定位置時，對所述打印頭的位置進(jìn)行調(diào)整。
7.一種3D打印機的打印缺陷彌補系統(tǒng)，其特征在于，包括: 監(jiān)控模塊，用于監(jiān)控3D打印機的打印頭的工作狀態(tài)以確定當(dāng)前打印層是否出現(xiàn)凸點和/或凹點； 控制模塊，用于控制對凸點和/或凹點的調(diào)整；即如果出現(xiàn)凹點，則記錄每一凹點的位置，并逐一對所述每一凹點進(jìn)行補打；如果出現(xiàn)凸點，則記錄每一凸點的位置，并在打印下一打印層時在所述凸點的位置相應(yīng)降低填料量。
8.一種3D打印機的打印頭，其特征在于，包括打印頭本體和設(shè)置在所述打印頭本體上的設(shè)有用于檢測實際熔絲量的傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的3D打印機的打印頭，其特征在于，所述傳感器為紅外表面?zhèn)鞲衅?，以通過檢測熔絲的移動方向和距離來確定實際熔絲量。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的3D打印機的打印頭，其特征在于，所述打印頭本體上還設(shè)有用于檢測打印頭位移量的位移傳感器。
【文檔編號】B29C67/02GK104210108SQ201410466074
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】王躍宣 申請人:王躍宣