[发明专利]一种FDM3D打印机及其自动调平打印方法和系统

权利要求书

1.一种FDM3D打印机的自动调平打印方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、采集打印平台上3个点的坐标；

b、通过所述3个点的坐标确定打印平台所在平面的法向量；

c、通过所述打印平台所在平面的法向量与水平面的单位法向量计算两者的夹角向量；

d、缓存GCODE文件并提取GCODE文件中点的三维坐标；

e、根据所述夹角向量计算出所述GCODE文件中所述三维坐标的修正系数矩阵；

f、将所述GCODE文件中点的三维坐标乘以所述修正系数矩阵后得到新的坐标，对该新的坐标进行坐标解码实现坐标补偿；

g、将所述实现坐标补偿后的坐标输出进行打印。

2.如权利要求1所述的FDM3D打印机的自动调平打印方法，其特征在于：还包括对打印路径进行平滑优化的步骤。

3.如权利要求2所述的FDM3D打印机的自动调平打印方法，其特征在于，步骤a中，包括获取一水平面上任意3个点的三维坐标，将所述3个点投影到打印平台所在平面上获得对应的3个投影点的三维坐标。

4.如权利要求3所述的FDM3D打印机的自动调平打印方法，其特征在于，步骤d中，所述提取GCODE文件中点的三维坐标是提取预生成的GCODE命令中至少一个点的三维坐标。

5.如权利要求4所述的FDM3D打印机的自动调平打印方法，其特征在于：步骤e中，通过角度换算公式计算得到所述修正系数矩阵。

6.如权利要求5所述的FDM3D打印机的自动调平打印方法，其特征在于，步骤f中：根据连续的至少4个点的三维坐标构建待修正坐标阵列；所述待修正坐标阵列乘以所述修正系数矩阵得到修正坐标阵列，将所述修正坐标阵列替换所述待修正坐标阵列作为打印解码的参考坐标阵列，以实现坐标补偿。

7.如权利要求6所述的FDM3D打印机的自动调平打印方法，其特征在于，所述平滑优化包括提取所述参考坐标阵列中连续的3个点，所述连续的3个点的第一点与第二点间具有第一中点，所述第二点与第三点间具有第二中点，所述第一点与第一中点间构成第一段路径，所述第一中点与所述第二点间构成第二段路径，所述第二点与所述第二中点间构成第三段路径，所述第二中点与第三点间构成第四段路径，对所述第一段路径和所述第三段路径采取运动加速，对所述第二段路径和所述第四段路径采取运动减速，所述平滑优化采用如下步骤：

S1、所述第一点与所述第二点连线为第一直线，所述第二点与所述第三点连线为第二直线，计算所述第一直线与所述第二直线的夹角；

S2、根据所述夹角和加速度函数计算运动加速度；

S3、将所述运动加速度纳入至所述第一段路径、第二段路径、第三段路径和第四段路径的运动控制之中。

8.一种FDM3D打印机的自动调平打印系统，其特征在于包括：

a、坐标采集单元，用于采集打印平台上3个点的坐标；

b、法向量确定单元，通过所述3个点的坐标确定打印平台所在平面的法向量；

c、夹角向量确定单元，通过所述打印平台所在平面的法向量与水平面的单位法向量计算两者的夹角向量；

d、GCODE文件缓存及三维坐标提取单元，用于缓存GCODE文件并提取GCODE文件中点的三维坐标；

e、修正系数矩阵计算单元，根据所述夹角向量计算出所述GCODE文件中所述三维坐标的修正系数矩阵；

f、坐标补偿单元，用于将所述GCODE文件中点的三维坐标乘以所述修正系数矩阵后得到新的坐标，对该新的坐标进行坐标解码实现坐标补偿；

g、补偿后的坐标输出单元，用于将所述实现坐标补偿后的坐标输出进行打印。

9.如权利要求8所述的FDM3D打印机的自动调平打印系统，其特征在于：还包括对打印路径进行平滑优化的平滑优化单元。

10.一种具有自动调平功能的FDM3D打印机，包括主机架、打印头、打印平台、位移调节机构、送料机构和控制器，其特征在于，打印头上设有用于采点的传感器，还设有分别与所述控制器和所述传感器相连接的如权利要求8或9所述的自动调平打印系统。