[发明专利]一种位置随动的3D打印防翘曲温度补偿系统及补偿方法

说明书

一种位置随动的3D打印防翘边温度补偿系统及补偿方法，系统包括视觉机器模块、线性滑台、标志物、温度补偿模块和控制器，标志物设置在打印模型中心位置一段固定距离的平面上，视觉机器模块设置在线性滑台中心位置，温度补偿模块与视觉机器模块随动，视觉机器模块采集打印模型图像，标志物用于提供定点位置给视觉机器模块建立图像坐标系，视觉机器模块得到的图像坐标信息输入控制器，控制器用于根据采集的3D打印过程的图像坐标变化发出控制信号，驱动视觉机器模块移动，保持与打印进程的同步移动，温度补偿模块检测3D模型温度，通过热吹方式，对3D打印模型温度进行补偿。本发明易于实现，可以改善3D打印效果。

技术领域

本发明属于三维打印技术领域，涉及3D打印机领域，本尤其涉及一种解决3D打印时模型出现翘边和不规则形变等问题的3D打印防翘边的加热系统。

技术背景

3D打印机的模型翘边原因：翘边是因为PLA/abs等材料打印中,冷卻收缩引起的，打印中新打印的部分温度较高收缩较快，靠近打印底板部分的打印模型，因打印时间较长形收缩较慢，所以整个模型打印中因收缩形变有不一致，造成边沿起翘或不规则形变。另外3D打印机喷头与模型相对运动以提高打印速度，因此模型空间位置不固定，因此不能采用固定式防翘曲装置。若装置固定，随着3D模型在空间移动，同样会出现模型翘曲现象。

现有技术通过热床防止打印的时候物体翘边的，但效果并不理想。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种随动式3D打印防翘边的加热系统，若温度补偿装置能与模型随动，且保证一定的距离不变，即可以有效减小模型的整体温差，同时也可减小热吹的功率。

本发明采取的技术方案为：一种位置随动的3D打印防翘边温度补偿系统，包括视觉机器模块、线性滑台、标志物、温度补偿模块和控制器，标志物设置在打印模型中心位置一段固定距离的平面上，视觉机器模块设置在线性滑台中心位置，温度补偿模块和视觉机器模块位于同一垂直线上并与视觉机器模块随动，线性滑台沿水平垂直方向自由移动，视觉机器模块采集打印模型图像，标志物用于提供定点位置给视觉机器模块建立图像坐标系，视觉机器模块得到的图像坐标信息输入控制器，控制器用于根据采集的3D打印过程的图像坐标变化判断打印过程，并根据图像坐标变化发出控制信号，驱动视觉机器模块移动，保持与打印进程的同步移动，同时温度补偿模块随动，温度补偿模块包括红外温度传感器和热风吹风单元，用于检测3D模型温度，所述检测温度传输至控制器，控制器根据检测温度与预设温度，判断发出温补控制信号给温度补偿单元的热风吹风单元，通过热吹方式，对3D打印模型温度进行补偿。

作为优选方式，所述标志物为二维码贴纸。

本发明在上述系统的基础上还提出一种位置随动的3D打印防翘边温度补偿系统的补偿方法，包括如下步骤：

1)首先在距离打印模型中心位置一段固定距离设置标志物，并将视觉机器模块安装在线性滑台中心位置，同时将温度补偿模块和视觉机器模块安装在同一垂直线上，其中线性滑台沿(x，y)方向自由移动，机器视觉模块采集包含标志物和打印模型的图像，以标志物为中心建立图像坐标系，并输出给控制器；

2)开始3D打印之前，通过机器视觉模块捕捉标志物的空间坐标位置，计算打印机底板中心坐标位置，并通过串口将采集的图像和坐标位置传送至控制器，控制器读取标志物坐标和打印模型位置的误差数据；

3)打印开始后，控制器根据底板中心坐标位置，调整线性滑台沿(X,Y)方向移动，带动机器视觉模块和温度补偿模块移动，使得始终保持底板中心位置处于机器视觉模块采集图像的固定坐标位置，实现位置随动系统；

4)位置随动系统工作中，温度补偿单元的红外温度传感器检测3D模型温度，控制器模块计算检测温度与预设温度误差，若误差温度大于2℃，温度补偿单元通过热吹方式，对3D打印模型温度持续补偿，减小模型温度与预设温度差值，当误差温度减小至小于2℃则降低吹风单元功率，减小热吹风量，保证模型温度在预设温度±2℃以内。