[发明专利]一种大幅面三维打印机打印平台调平方法及其调平系统

摘要

一种大幅面三维打印机打印平台调平方法及其调平系统，打印平台固定不动，打印头和测距传感器受步进电机控制可以沿X、Y、Z三个垂直方向进行精确移动，打印头在垂直方向上受到直线电机控制可以实现Z方向伸缩，测距传感器用于测量打印平台和打印头之间的垂直距离，根据测量数据拟合出打印平台最高的理想水平面，所以在理想水平面和打印平台实际位置之间就形成了差体积；控制系统对差体积数据与模型数据结合，求构出补偿打印平台不水平度需要的部分，并通过控制打印头直线电机实现打印头的定量伸缩，以打印支撑的形式对补偿体积进行打印，从而弥补打印平台的不水平度。本发明省去了人工调节打印平台的步骤，大大减少平台调平的工作量。

主权项

1.一种大幅面三维打印机打印平台调平方法，实现该方法的系统由三维打印机机械结构、打印头运动控制部分及数据处理系统组成；三维打印机机械结构中，打印头与打印平台之间的距离通过测距传感器量测，测距传感器与数据处理系统连接，三维打印机机械结构中的打印头由打印头运动控制部分控制；三维打印机机械结构包括打印平台(8)、打印头(6)、X向导轨(1)、Y向导轨(7)和Z向导轨(5)组成，X向导轨(1)与打印平台(8)相平行，X向导轨(1)与Y向导轨(7)垂直，Z向导轨(5)与Y向导轨(7)垂直，两条Y向导轨(7)平行设置在打印平台(8)的两侧，X向导轨(1)、Y向导轨(7)和Z向导轨(5)共同组成打印头(6)的X、Y、Z三向调节结构，打印头(6)在直线电机的驱动下能够完成沿X、Y、Z三向运动；打印头(6)、测距传感器(4)均设置在X向导轨(1)上，打印头(6)与测距传感器(4)相平行；直线电机(2)安装在X向导轨(1)上，直线电机(2)的输出轴与打印头安装上固定件(3)通过固定螺钉(11)和T型螺母(12)相配合完成；打印头安装下固定件(15)与打印头安装上固定件(3)之间设有散热片(16)；喉管(14)与打印头安装下固定件(15)的底部连接，加热块(13)与喉管(14)连接，打印头(6)设置在加热块(13)的底部；打印头(6)能够在直线电机(2)的驱动下在Z方向上进行精确位移的伸缩运动；其特征在于：在靠近打印平台(8)四个端点的位置处分别标定为A、B、C、D点，首先使打印头按从A到B到C到D的指定路线运动；当打印头移动到打印平台上标定点的正上方位置处时，测距传感器测量打印头与打印平台之间的垂直距离，以a、b、c、d分别表示，采集得到拟合打印平台理想水平面的数据基础；测距传感器的数据输出端与数据处理系统(10)中的控制器数据输入端相连，测距传感器将测量数据传递到控制器中，控制器根据控制算法对数据进行处理；数据处理器首先判断四个测量值a、b、c、d之间的差值是否在平台允许的误差范围内，如果四个测量值之间的差值在打印平台允许的误差范围内，则不必经过补偿过程即可打印；如果四点测量值的差值大于调平误差所允许的范围，进一步求出四个测量值中的最小值；当a最小的时候，根据前文所述A、B、C、D点为实际打印平台的边缘点，分别以(b‑a)、(c‑a)、(d‑a)为长度在B、C、D点的垂直正上方建立点B’、C’、D’点，此时A、B’、C’、D’点所在的平面AB’C’D’即为拟合出的打印平台的理想水平面；这时，在打印平台理想水平面和打印平台实际平面之间形成了空间六面体，这里称之为打印平台实际位置与理想位置的差体积；将差体积数据与实际打印工件相结合，求出在打印工件时对应位置的差体积，这部分体积即为补偿打印平台不水平度的补偿体积，对补偿体积进行打印即完成了打印平台的不水平度的补偿；过程如下：以打印工件V为例进行说明，打印工件V与打印平台理想水平面的交截面为L’，其中L’为已知截面，差体积六面体ABCD‑AB’C’D’已经在上述过程中求得；根据截面L’和差体积六面体ABCD‑AB’C’D’即可求得截面L’在打印平台实际位置上的投影L；而截面L’与L之间的截得差体积六面体ABCD‑AB’C’D’的体积即为所求的补偿体积。