[发明专利]用于3D打印模型后处理的自动喷墨上色系统及上色方法

摘要

本发明提供一种用于3D打印模型后处理的自动喷墨上色系统及上色方法，用于3D打印模型后处理的自动喷墨上色系统包括：主体支架(1)、工作台单元(2)、压电喷墨单元(3)、X向移动导轨组件(4)、Z向移动导轨组件(5)和总控制器。优点为：具有结构简单、操作方便、上色速率快以及上色精确的优点，可有效保证3D打印模型的上色品质，提高用户的打印体验。 1

主权项

1.一种用于3D打印模型后处理的自动喷墨上色系统，其特征在于，包括：主体支架(1)、工作台单元(2)、压电喷墨单元(3)、X向移动导轨组件(4)、Z向移动导轨组件(5)和总控制器；

所述主体支架(1)包括相互垂直设置的水平支座(1.1)和立柱(1.2)；

所述工作台单元(2)包括工作台(2.1)、驱动螺杆(2.2)、工作台底座(2.3)以及工作台伺服电机(2.4)；所述工作台底座(2.3)与所述水平支座(1.1)的一端一体成型设置；所述工作台(2.1)置于所述工作台底座(2.3)的上方；所述驱动螺杆(2.2)的底部与所述工作台底座(2.3)可转动连接，所述驱动螺杆(2.2)的顶部与所述工作台(2.1)固定连接；所述驱动螺杆(2.2)还通过传动件与所述工作台伺服电机(2.4)连接，所述工作台伺服电机(2.4)驱动所述驱动螺杆(2.2)转动，进而带动所述工作台(2.1)转动；

所述Z向移动导轨组件(5)包括Z轴伺服电机(5.1)以及Z轴导轨(5.2)；所述Z轴导轨(5.2)固定于所述立柱(1.2)上；所述压电喷墨单元(3)安装于所述Z轴导轨(5.2)上，在所述Z轴伺服电机(5.1)的驱动下，所述压电喷墨单元(3)沿所述Z轴导轨(5.2)进行Z向的升降运动；

所述X向移动导轨组件(4)包括X轴伺服电机(4.1)以及X轴导轨(4.2)；所述X轴导轨(4.2)固定于所述水平支座(1.1)上；所述立柱(1.2)的底端安装于所述X轴导轨(4.2)上，在所述X轴伺服电机(4.1)的驱动下，所述立柱(1.2)沿所述X轴导轨(4.2)进行X向的移动，进而带动所述压电喷墨单元(3)进行X向的移动；

所述总控制器分别与所述压电喷墨单元(3)、所述工作台伺服电机(2.4)、所述Z轴伺服电机(5.1)以及所述X轴伺服电机(4.1)电连接。

2.根据权利要求1所述的用于3D打印模型后处理的自动喷墨上色系统，其特征在于，所述压电喷墨单元(3)包括墨水仓(3.1)、墨水输送管(3.2)以及喷头组件(3.3)；

所述墨水仓(3.1)的内部安装有n个墨盒，n为自然数；所述墨水仓(3.1)的外部具有n个墨水输出口；每个所述墨水输出口均与对应的一个所述墨盒连通；

所述喷头组件(3.3)包括外置喷头(3.3.1)以及集束喷头组件(3.3.2)；所述集束喷头组件(3.3.2)包括：集束喷头基座(3.3.2.1)，所述集束喷头基座(3.3.2.1)的内部形成有n个独立的墨水腔(3.3.2.2)；所述集束喷头基座(3.3.2.1)的底部具有与各个所述墨水腔(3.3.2.2)分别连通的喷头输出口，各个所述喷头输出口均与所述外置喷头(3.3.1)连通；

在所述集束喷头基座(3.3.2.1)的顶部固定安装有压电陶瓷板(3.3.2.3)，所述压电陶瓷板(3.3.2.3)的表面固定有n个压电驱动单元(3.3.2.4)；每个所述压电驱动单元(3.3.2.4)的中心开设有喷头输入口(3.3.2.5)，每个所述喷头输入口(3.3.2.5)的一端通过独立的一个墨水输送管(3.2)与对应的一个所述墨水仓(3.1)的墨水输出口连通；每个所述喷头输入口(3.3.2.5)的另一端与对应的一个所述墨水腔(3.3.2.2)连通；

各个所述压电驱动单元(3.3.2.4)均连接到所述总控制器。

3.根据权利要求2所述的用于3D打印模型后处理的自动喷墨上色系统，其特征在于，所述墨水腔(3.3.2.2)按从喷头输入口(3.3.2.5)到喷头输出口的方向，其直径逐渐变小，形成上粗下细结构。

4.根据权利要求2所述的用于3D打印模型后处理的自动喷墨上色系统，其特征在于，所述外置喷头(3.3.1)的直径在0.05mm‑0.1mm之间。

5.根据权利要求2所述的用于3D打印模型后处理的自动喷墨上色系统，其特征在于，所述外置喷头(3.3.1)采用铝合金材质。

6.根据权利要求2所述的用于3D打印模型后处理的自动喷墨上色系统，其特征在于，所述喷头组件(3.3)为可拆卸结构。

7.根据权利要求2所述的用于3D打印模型后处理的自动喷墨上色系统，其特征在于，所述墨水仓(3.1)为可拆卸结构。

8.根据权利要求2所述的用于3D打印模型后处理的自动喷墨上色系统，其特征在于，所述墨水输送管(3.2)采用PU软管。

9.根据权利要求1所述的用于3D打印模型后处理的自动喷墨上色系统，其特征在于，所述主体支架(1)采用空腔结构，所述空腔用于穿过线缆；在所述主体支架(1)安装有计算机接口(6)和电源接口(7)；所述总控制器与所述计算机接口(6)连接；所述计算机接口(6)通过线缆分别与所述压电喷墨单元(3)、所述工作台伺服电机(2.4)、所述Z轴伺服电机(5.1)以及所述X轴伺服电机(4.1)连接；

外部电源与所述电源接口(7)连接；所述电源接口(7)通过供电线缆分别与所述压电喷墨单元(3)、所述工作台伺服电机(2.4)、所述Z轴伺服电机(5.1)以及所述X轴伺服电机(4.1)连接。

10.一种用于3D打印模型后处理的自动喷墨上色方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，采用3D打印机打印得到未上色的3D打印模型；

步骤2，将未上色的所述3D打印模型固定于工作台(2.1)的表面；其中，固定方式为：采用水溶性胶进行粘合固定；

步骤3，总控制器接收模型颜色文件；然后，所述总控制器根据所述模型颜色文件，执行以下控制过程：

当所述总控制器需要对所述3D打印模型的某个特定位置A进行上色时，所述总控制器对工作台伺服电机(2.4)进行控制，工作台伺服电机(2.4)通过驱动螺杆(2.2)带动工作台(2.1)转动到特定的最佳上色位置；

同时，所述总控制器根据3D打印模型的高度以及特定位置A，对X轴伺服电机(4.1)进行控制，在X轴伺服电机(4.1)的驱动下，立柱(1.2)沿X轴导轨(4.2)进行X向的移动，进而带动压电喷墨单元(3)进行X向的移动；同时，所述总控制器根据3D打印模型的高度以及特定位置A，对Z轴伺服电机(5.1)进行控制，在Z轴伺服电机(5.1)的驱动下，压电喷墨单元(3)沿Z轴导轨(5.2)进行Z向的升降运动；最终将压电喷墨单元(3)移动到与特定位置A对应的最佳喷墨位置；

步骤4，所述总控制器根据特定位置A需要上色的颜色值，向与对应颜色墨盒连接的压电驱动单元(3.3.2.4)发送喷墨指令，压电驱动单元(3.3.2.4)使压电陶瓷板(3.3.2.3)的对应位置产生形变，从而使对应的墨水腔(3.3.2.2)的体积收缩，因此，对应颜色墨盒内的墨水通过墨水输送管进入对应的墨水腔，最后通过外置喷头喷射在3D打印模型的特定位置A的表面，实现对3D打印模型的特定位置进行特定颜色的上色的结果。