一種3d打印機(jī)熱床平衡調(diào)節(jié)裝置及調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種3D打印機(jī)熱床平衡調(diào)節(jié)裝置及調(diào)節(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印技術(shù)越來越受人們的重視，被廣泛應(yīng)用于加工制造、航空航天、醫(yī)療修復(fù)、教育科研等領(lǐng)域。目前的3D打印驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)的方式大大提高了打印的分辨率，步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角已不再是影響3D打印產(chǎn)品精度的主要因素，目前真正制約3D打印精度的是3D打印設(shè)備自身組成框架的機(jī)械基本偏差，由于3D打印機(jī)多采用拼接結(jié)構(gòu)，即使經(jīng)過精確校準(zhǔn)的3D打印設(shè)備在運(yùn)行一段時(shí)間后，機(jī)械結(jié)構(gòu)都會(huì)出現(xiàn)不同程度的偏差，尤其是3D打印機(jī)底座熱床與擠出噴頭運(yùn)動(dòng)路徑平面之間平衡度的偏差，會(huì)嚴(yán)重影響3D打印的精度。
[0003]目前常用的解決辦法是每次打印之前都要對(duì)3D打印機(jī)熱床與擠出噴頭運(yùn)動(dòng)路徑平面的機(jī)械偏差進(jìn)行人工校正，如，現(xiàn)有的校正方法是通過3D打印上位機(jī)控制軟件，控制打印噴頭分別運(yùn)行至底座熱床(以熱床表面為矩形為例)表面的四個(gè)角上方，四個(gè)角分別選取一個(gè)定位點(diǎn)，每到一個(gè)角的定位點(diǎn)，通過人工調(diào)節(jié)此處羊角螺母的方式來完成此點(diǎn)高度的校正，通過將四個(gè)角的四個(gè)定位點(diǎn)與打印噴頭距離保持一致的方式來確保3D打印機(jī)底座熱床與擠出噴頭運(yùn)動(dòng)路徑平面之間的平衡。但是現(xiàn)行的3D打印技術(shù)每層厚度最小可達(dá)0.02mm,即使對(duì)于0.3mm的打印精度，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人眼可目測(cè)的范圍，所以現(xiàn)有的使用人眼目測(cè)調(diào)平的方法不能有效的解決3D打印機(jī)底座熱床表面與擠出噴頭之間的平衡問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中3D打印機(jī)熱床需要通過人工進(jìn)行平衡度校正，從而達(dá)不到目標(biāo)精度的問題，提供一種采用微處理器結(jié)合設(shè)置在定位點(diǎn)的限位開關(guān)來進(jìn)行所述熱床平衡度校正的3D打印機(jī)熱床平衡調(diào)節(jié)裝置。
[0005]該3D打印機(jī)熱床平衡調(diào)節(jié)裝置，所述熱床上表面設(shè)置有三個(gè)以上的定位點(diǎn)，且其中至少三個(gè)定位點(diǎn)不在同一直線上；包括，
上位機(jī)，控制3D打印機(jī)擠出噴頭運(yùn)動(dòng)至指定位置；
微控制器，接收擠出噴頭位置信息及熱床定位點(diǎn)位置信息，并控制熱床定位點(diǎn)上升或下降至指定位置；
限位開關(guān)，設(shè)置在熱床定位點(diǎn)處；所述限位開關(guān)在和所述擠出噴頭接近到指定距離以內(nèi)或完全接觸時(shí)，向所述微控制器發(fā)出定位點(diǎn)位置信息。
[0006]眾所周知的，所述熱床定位點(diǎn)上下運(yùn)動(dòng)需在所述熱床定位點(diǎn)位置下方或定位點(diǎn)附近下方設(shè)置有動(dòng)力裝置及傳動(dòng)裝置，所述動(dòng)力裝置可接收所述微控制器的命令帶動(dòng)熱床定位點(diǎn)上升或下降。
[0007]所述上位機(jī)控制所述擠出噴頭運(yùn)動(dòng)依靠加載G-code文件的方式，通過模擬打印過程的方式，控制所述擠出噴頭的位置，G-code文件中記載有熱床定位點(diǎn)的坐標(biāo)信息，從而上位機(jī)可直接控制擠出噴頭運(yùn)動(dòng)至定位點(diǎn)上方；由于目前的3D打印機(jī)擠出噴頭運(yùn)動(dòng)多采用高精度步進(jìn)電機(jī)，其控制精度可達(dá)0.02mm，定位點(diǎn)處的限位開關(guān)的觸點(diǎn)面積約為2_*2_，因此上位機(jī)通過該方式可輕松將擠出噴頭控制運(yùn)動(dòng)至任意指定位置；另外用于平衡調(diào)節(jié)的的G-code文件(含有各個(gè)定位點(diǎn)坐標(biāo)信息)可一次編寫，多次使用。
[0008]通常，3D打印機(jī)的熱床上表面形狀為規(guī)則多邊形，如矩形、菱形等；當(dāng)3D打印機(jī)的熱床上表面形狀為規(guī)則多邊形時(shí)，所述定位點(diǎn)優(yōu)選在規(guī)則多邊形的頂點(diǎn)處，如矩形、菱形的四個(gè)頂點(diǎn)；如3D打印機(jī)熱床上表面為圓形時(shí)，所述定位點(diǎn)優(yōu)選的均勻分布在熱床圓形上表面的內(nèi)切多邊形頂點(diǎn)處；當(dāng)所述3D打印機(jī)熱床表面為不規(guī)則形狀、規(guī)則多邊形或圓形時(shí)，所述定位點(diǎn)滿足三點(diǎn)不在一條直線上同樣可以實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的。
[0009]進(jìn)一步的，所述限位開關(guān)為接觸開關(guān)；其與熱床上表面處于同一平面
進(jìn)一步的，所述微處理器與所述擠出噴頭的供料步進(jìn)電機(jī)連接，當(dāng)所述擠出噴頭的供料步進(jìn)電機(jī)作出供料動(dòng)作時(shí)，其以脈沖信號(hào)的形式向所述微處理器發(fā)出擠出噴頭位置信息；或，
所述上位機(jī)將所述擠出噴頭頭位置信息發(fā)送至所述微處理器。
[0010]優(yōu)選的，所述上位機(jī)為PC端上位機(jī)、手持觸摸屏上位機(jī)、LCD按鍵上位機(jī)或其他任何可實(shí)現(xiàn)操作擠出噴頭作出可控運(yùn)動(dòng)的裝置，一些實(shí)施例中，本發(fā)明中提到的上位機(jī)及微處理器可集成為一體。
[0011]進(jìn)一步的，所述微控制器包括至少一個(gè)接收端口及至少一個(gè)控制輸出端口 ；所述接收端口用于接收擠出噴頭位置信息和/或熱床定位點(diǎn)位置信息；所述控制輸出端口用于控制熱床定位點(diǎn)上升或下降。
[0012]進(jìn)一步的，所述微處理器包括一個(gè)脈沖接收端口、和定位點(diǎn)數(shù)量相同的定位點(diǎn)位置信息接收端口以及和定位點(diǎn)數(shù)量相同的控制輸出端口；
所述脈沖接收端口用于接收擠出噴頭發(fā)出的脈沖形式的擠出噴頭位置信息；
各個(gè)定位點(diǎn)位置信息接收端口分別與各個(gè)定位點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，并接收對(duì)應(yīng)定位點(diǎn)的定位點(diǎn)位置信息；
各個(gè)控制輸出端口分別與各個(gè)定位點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，并分別控制各個(gè)定位點(diǎn)的上升或下降。
[0013]進(jìn)一步的，所述熱床定位點(diǎn)位置下方或定位點(diǎn)位置附近下方的動(dòng)力裝置為步進(jìn)電機(jī)；所述步進(jìn)電機(jī)接受所述微處理的控制，通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)所述熱床定位點(diǎn)上升或下降；優(yōu)選的，所述傳動(dòng)裝置為傳動(dòng)螺桿；本發(fā)明中，實(shí)現(xiàn)熱床定位點(diǎn)上升或下降的步進(jìn)電機(jī)采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)方式，同時(shí)選用螺距較小的傳動(dòng)螺桿傳動(dòng)調(diào)節(jié)熱床高度，具有更高的控制精度。
[0014]但應(yīng)聲明的是，任何可實(shí)現(xiàn)定位點(diǎn)上升、下降的裝置或方法均可應(yīng)用在熱床定位點(diǎn)處以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的，因此本發(fā)明保護(hù)范圍包括但并不限定帶動(dòng)定位點(diǎn)上升或下降的裝置為步進(jìn)電機(jī)。
[0015]進(jìn)一步的，所述微處理器接收到擠出噴頭位置信息后，根據(jù)擠出噴頭的位置信息，控制對(duì)應(yīng)位置的熱床定位點(diǎn)上升，直至所述限位開關(guān)與所述擠出噴頭接近到指定距離或完全接觸。
[0016]進(jìn)一步的，微處理器接收到定位點(diǎn)位置信息后，停止該定位點(diǎn)上升操作，并控制該定位點(diǎn)下降至指定位置或下降指定距離。
[0017]本發(fā)明同時(shí)提供一種3D打印機(jī)熱床平衡調(diào)節(jié)方法，
上位機(jī)控制擠出噴頭移動(dòng)至指定位置；
擠出噴頭到達(dá)指定位置后，微處理器獲取擠出噴頭位置信息；
微處理器控制與擠出噴頭位置相對(duì)應(yīng)的熱床定位點(diǎn)上升，直至設(shè)置在定位點(diǎn)的限位開關(guān)和所述擠出噴頭接近到指定距離以內(nèi)或完全接觸時(shí)，所述限位開關(guān)向所述微控制器發(fā)出定位點(diǎn)位置信息；
微處理器控制該熱床定位點(diǎn)下降指定距離。
[0018]進(jìn)一步的，所述擠出噴頭先上升指定高度(如校正開始時(shí)，先上升3mm)后，再在一平面內(nèi)移動(dòng)至指定位置。這種先上升一定高度再在一平面內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)的方式，可有效避免在自動(dòng)調(diào)節(jié)過程中發(fā)生擠出噴頭與熱床的非控制性機(jī)械碰撞。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
I)對(duì)于現(xiàn)有的3D打印機(jī)熱床調(diào)節(jié)方式，本發(fā)明通過加載G-code文件的方式，模擬打印過程，直接使用自動(dòng)調(diào)平的方式進(jìn)行熱床平衡度的調(diào)節(jié)，具有調(diào)節(jié)速度快、操作簡(jiǎn)潔的優(yōu)點(diǎn)。且G-code文件一次編寫，多次使用。
[0020]2)與現(xiàn)有的人眼目測(cè)方式相比，本發(fā)明優(yōu)選方案中使用步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)及選用螺距較小傳動(dòng)螺桿調(diào)節(jié)熱床定位點(diǎn)高度，結(jié)合高精度限位開關(guān)，實(shí)現(xiàn)3D打印機(jī)底座熱床與擠出噴頭運(yùn)動(dòng)路徑平面之間平衡度的精確調(diào)節(jié)，較現(xiàn)有的人眼目測(cè)調(diào)節(jié)方式，具有較高的精確度。
[0021]3)使用單獨(dú)的微控制器對(duì)熱床平衡調(diào)節(jié)裝置進(jìn)行控制，模塊化設(shè)計(jì)，更方便裝置的調(diào)試及維護(hù)。
[0022]4)G-code代碼可通過定點(diǎn)、逐條發(fā)送語(yǔ)句的形式進(jìn)行自定義編程。通過路徑設(shè)定的方式，有效避免了自動(dòng)調(diào)節(jié)過程中的機(jī)械碰撞。
[0023]5)直接以打印噴頭的運(yùn)功平面為參照(而不是水平面)，確保了 3D打印機(jī)熱床與擠出噴頭運(yùn)動(dòng)路徑平面之間的平衡。
[0024]與現(xiàn)有人工手動(dòng)調(diào)節(jié)方法相比，本發(fā)明采用微控制的方式，自動(dòng)完成3D打印機(jī)底座熱床與擠出噴頭運(yùn)動(dòng)路徑平面之間平衡度的校正。具有速度快，精度高，操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
[0025]【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中3D打印機(jī)熱床平衡調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)框圖圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中微處理器結(jié)構(gòu)框圖。
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