CN104044273A - 三维打印机的校准方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三维打印机的校准方法及其装置，校准方法包括启动三维打印机，其中，校准方法还包括：向三维打印机的存储器输入具有第一校准模型数据的第一校准文件；三维打印机根据第一校准模型数据进行实体成像并打印出第一校准模型；将第一校准模型与第二校准模型相互配合或相互对比；如第一校准模型与第二校准模型完全配合或完全相同，则判断三维打印机的功能正常；如第一校准模型与第二校准模型不完全配合或不完全相同，则判断三维打印机的功能异常。校准装置包括启动模块、存储模块、第一成像模块和第二成像模块。通过对校准模型进行成像，再判断其相互配合情况，便能够方便地检测出三维打印机的状态是否正常。

Description

三维打印机的校准方法及其装置

技术领域

本发明涉及打印领域，尤其涉及一种三维打印机的校准方法和校准装置。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，是一种利用快速成型技术的机器，以数字模型文件为基础，采用成型材料，通过累积成型的方式来构造三维的实体。在打印前，需要利用计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导3D打印机逐层打印。3D打印机在产品制造业获得了广泛的应用，3D打印机的工作原理和传统打印机基本相同，由控制组件、机械组件、打印头、丝料（即成型材料）和介质等组成，打印原理也基本类似。

现阶段的3D打印技术快速发展并已逐渐进入各个领域吗，然而，3D打印机从零部件的生产，到将各个零部件的装配，再到3D打印机出厂调试，上述的步骤均需要执行严格的生产标准或检验标准才能保证出厂的3D打印机品质，才能保证3D打印机到达用户手中时是符合正常成像标准。

当用户获得3D打印机后，或者3D打印机已使用一段时间后，用户往往不清楚该3D打印机的现状如何，不清楚该3D打印机还能否正常地精确地进行成像。当用户需要获知3D打印机的现状情况时，由于现在的技术缺乏统一的对3D打印机状态的判断方法以及校准方法，使得用户无法得知3D打印机的状态，为用户在使用上带来不便。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种可方便地检测三维打印机状态的三维打印机的校准方法。

本发明的第二目的是提供一种可简便地判断三维打印机状态的三维打印机的校准方法。

本发明的第三目的是提供一种可方便地检测三维打印机状态的三维打印机的校准装置。

为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种三维打印机的校准方法，包括启动三维打印机，其中，校准方法还包括：向三维打印机的存储器输入具有第一校准模型数据的第一校准文件；三维打印机根据第一校准模型数据进行实体成像并打印出第一校准模型；将第一校准模型与第二校准模型相互配合；如第一校准模型与第二校准模型完全配合，则判断三维打印机的功能正常；如第一校准模型与第二校准模型不完全配合，则判断三维打印机的功能异常。

由上述方案可见，将预设有第一校准模型数据的第一校准文件输入到三维打印机，使三维打印机打印出第一校准模型，而第二校准模型则是标准化的测试模型，由于第一校准模型数据是根据所述第二校准模型相对应地设计的，所以通过第一校准模型和第二校准模型相互配合，便能简便地获知三维打印机现在的状态，具体地，如第一校准模型与第二校准模型完全配合，则可判断三维打印机的状态正常，用户可以放心使用，如第一校准模型与第二校准模型不完全配合，则可判断三维打印机的状态出现异常，用户则需要对三维打印机进行检修或者返厂维修，从而用户能够方便地和清晰地根据配合的情况来获知3D打印机的现状情况。

一个优选的方案是，第一校准模型包括第一底座和设置在第一底座上的凸起，第二校准模型包括第二底座和设置在第二底座中的通孔，凸起的形状尺寸与通孔的形状尺寸相对应地设置；将第一校准模型与第二校准模型相互配合的步骤为将凸起与通孔进行相互配合。

由上可见，通过三维打印机对包括有底座和凸起的第一校准模型进行成像，并通过判断凸起与通孔是否完全配合，便能简便地获知三维打印机的状态是否正常，同时由于对凸起进行成像，有利于节约成像丝料。

进一步的方案是，凸起的数量为多个，通孔的数量与凸起的数量相等。

更进一步的方案是，多个凸起中任意两个的尺寸均不相同。

由上可见，通过多个凸起或者将多个凸起设置成不同尺寸，从而可以多方面地对三维打印机进行检测，有利于提高校准准确度。

更进一步的方案是，凸起的形状为圆柱体，通孔的形状为与圆柱体相对应的圆孔。

由上可见，将凸起设置成圆柱体、长方体、三棱柱等形状，将通孔也随之设置呈相对应的圆孔、方孔、三角孔，通过将凸起插入通孔中，便可以方便地得知配合情况，从而判断三维打印机的状况。

更进一步的方案是，在三维打印机根据第一校准模型数据进行实体成像并打印出第一校准模型后，校准方法还包括：向三维打印机的存储器输入具有第二校准模型数据的第二校准文件；三维打印机根据第二校准模型数据进行实体成像并打印出第二校准模型。

由上可见，第二校准模型还可以是通过该三维打印机打印出来的实体模型，通过由同一台三维打印机出来的第一校准模型和第二校准模型进行相互配合，通过判断其两是否能够完全配合，从而能够更加精确地判断该三维打印机的状态是否正常。

更进一步的方案是，在向三维打印机的存储器输入具有第一校准模型数据的第一校准文件之前，校准方法还包括：向三维打印机的存储器输入具有三维直角坐标系校准模型数据的第三校准文件；三维打印机根据三维直角坐标系校准模型数据进行实体成像并打印出三维直角坐标系校准模型； 根据三维直角坐标系校准模型判断三维打印机的打印头在三维方向上的移动是否正常。

由上可见，在对第一校准模型进行成像前，还可以通过对三维直角坐标系校准模型进行成像，用于检测三维打印机的打印头在三维方向上的移动是否正常，有利于用户快速地获知三维打印机的打印头在三维方向上是否存在问题，为往后的成像提供稳定的机械运作环境。

更进一步的方案是，如三维打印机的功能异常，则校准方法还包括：检查三维打印机的打印头是否堵塞；检查三维打印机的预设加热温度参数是否正确；检查三维打印机的预设打印速度参数是否正确；检查三维打印机的丝料规格是否与三维打印机适配。

由上可见，如三维打印机的功能出现异常，由于三维打印机的成像问题主要出现在打印头或丝料上，所以用户可对打印头的堵塞、温度参数、速度参数以及打印用的丝料是否配合进行检查，用户通过上述的自检可快速排除问题，能够自行解决的问题便可以使得三维打印机迅速返回正常状态，如不能够自行解决的问题，便可早日返厂送检维修。

为了实现本发明的第二目的，本发明提供一种三维打印机的校准方法，包括启动三维打印机，其中，校准方法还包括：向三维打印机的存储器输入具有第一校准模型数据的第一校准文件；三维打印机根据第一校准模型数据进行实体成像并打印出第一校准模型；将第一校准模型与第二校准模型相互对比；如第一校准模型与第二校准模型完全相同，则判断三维打印机的功能正常；如第一校准模型与第二校准模型不完全相同，则判断三维打印机的功能异常。

由上可见，用户还可将第一校准模型设置成与第二校准模型相同的模型，通过三维打印机打印出的第一校准模型与第二校准模型相同的模型进行仔细对比，如相同则三维打印机的状态正常，如不相同则三维打印机的状态出现异常，实现了简易方便地判断三维打印机的状态。

为了实现本发明的第三目的，本发明提供一种三维打印机的校准装置，包括用于启动三维打印机的启动模块，其中，校准装置还包括存储模块、第一成像模块和第二成像模块，存储模块用于存储具有第一校准模型数据的第一校准文件，并存储有具有第二校准模型数据的第二校准文件，第一成像模块用于根据第一校准模型数据进行实体成像并打印出第一校准模型，第二成像模块用于根据第二校准模型数据进行实体成像并打印出第二校准模型，第二校准模型与第一校准模型相互配合。

由上述方案可见，由第一成像模块打印出第一校准模型，第二成像模块打印出第二校准模型，由于第一校准模型和第二校准模型是相对应地设计的，再通过配合模块对两校准模型相互配合，便能简便地获知三维打印机现在的状态。

附图说明

图1是本发明三维打印机的结构图。

图2是本发明三维打印机校准方法第一实施例的流程图。

图3是本发明三维打印机校准方法第一实施例中的检测移动性能的流程图。

图4是本发明三维直角坐标系校准模型的结构图。

图5是本发明三维打印机校准方法第一实施例中的成像及校验的流程图。

图6是本发明柱状校准模型和孔状校准模型的结构图。

图7是本发明三维打印机校准方法第一实施例中的故障排查的流程图。

图8是本发明三维打印机校准装置实施例的系统框图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

三维打印机校准方法第一实施例：

参照图1，图1是三维打印机1的结构图。三维打印机1包括壳体11，壳体11围成用于实体成像的密闭空间，该空间安装有托盘移动支架12、托盘13、左右移动导杆14、驱动头2和前后移动电机15、前后移动导杆(未标示)。托盘13安装在托盘移动支架12上，托盘移动支架12通过电机的带动可沿上下方向上移动，而托盘13也随之托盘移动支架12的上下移动而移动。前后移动电机15安装在前后移动导杆上，前后移动电机15可沿着前后移动导杆进行前后移动。由于左右移动导杆14固定安装在前后移动电机15上，驱动头2安装在左右移动导杆14上，所以左右移动导杆14和驱动头2可随着前后移动电机15的前后移动而进行前后移动，而驱动头2则可沿着左右移动导杆14进行左右移动。驱动头2上安装有打印头23，打印头23与丝料21连接，驱动头2与数据线22连接并接收驱动信号。

进行实体模型成像时，通过托盘移动支架12、驱动头2和前后移动电机15之间在三维方向上的移动配合，使得打印头2喷出的熔融状态下的丝料21可在托盘13上进行实体成像，从而实现实体模型的成像。

参照图2，图2是对三维打印机1进行校准的校准方法流程图。首先执行步骤S1，启动三维打印机1，随后执行步骤S2，对打印头23在三维方向上的移动性能进行检测。

参照图3，图3是对打印头23的移动性能进行检测的流程图。对移动性能进行检测时，首先执行步骤S21，向三维打印机的存储器输入校准文件，该校准文件具有三维直角坐标系校准模型数据，随后执行步骤S22，三维打印机根据三维直角坐标系校准模型数据，通过打印头23在托盘13上进行喷出并累积成像，从而形成如图4所示的三维直角坐标系校准模型4的实体模型。

三维直角坐标系校准模型4由肋条41、肋条42和肋条43组成，肋条41沿X轴方向延伸，肋条42沿Y轴方向延伸，肋条43沿Z轴方向延伸，肋条41与肋条42之间形成夹角α1，肋条42与肋条43之间形成夹角α2，肋条41与肋条43之间形成夹角α3。随后执行步骤S23，等待三维直角坐标系校准模型4固化后并将其从三维打印机1取出，然后再执行步骤S24，对三维直角坐标系校准模型4进行测量，具体地，测量α1、α2和α3的角度大小。然后再执行步骤S25，判断是α1、α2和α3是否均为90°，如否，则执行步骤S26，确认三维打印机1的打印头23在三维方向上的移动出现故障，用户需要进一步的对托盘移动支架12、驱动头2和前后移动电机15的移动性能进行检查，或者返厂检修。如果α1、α2和α3均为90°，则执行步骤S27，可确认三维打印机1的打印头23在三维方向上的移动性能正常，可进行下一步的校准。

参照图2，对打印头23的移动性能检测完毕后，随后执行步骤S3，向三维打印机的存储器输入校准文件，该校准文件包括了打印成型具有柱状结构的校准模型数据的第一校准文件和打印成型具有孔状结构的校准模型数据的第二校准文件。

然后执行步骤S4，即三维打印机1将根据的第一校准文件和第二校准文件进行成像。参照图5，图5是三维打印机的成像和校验的流程图，首先执行步骤S41, 三维打印机1根据第一校准文件进行实体成像，参照图6，图6是柱状校准模型6和孔状校准模型7的结构图，即三维打印机1根据具有柱状结构的校准模型数据进行实体成像，并打印成如图6所示的柱状校准模型6的实体模型。柱状校准模型6包括底座61，在底座61上形成有多个凸起62，多个凸起62均为圆柱体，且每一个凸起62的半径均互不相等，多个凸起62整齐地排出三排设置在底座61上。随后执行步骤S42,即等待完成成型的柱状校准模型6固化后，并将其从三维打印机1中取出。

然后再执行步骤S43，三维打印机1根据第二校准文件进行实体成像，即三维打印机1根据具有孔状结构的校准模型数据进行实体成像，并打印成如图6所示的孔状校准模型7的实体模型。孔状校准模型7包括底座71，在底座71上形成有多个通孔72，多个通孔72均为贯穿底座71设置的圆孔，多个凸起72整齐地排出三排设置在底座71上，每一个通孔72的半径均互不相等，每一个通孔72的半径与对应位置上的凸起62的半径相等。随后执行步骤S44,即等待完成成型的孔状校准模型7固化后，并将其从三维打印机1中取出。

将柱状校准模型6和孔状校准模型7完成成型后，随后执行步骤S5，对校准模型进行配对校验，具体地为，首先执行步骤S51，将带有柱状结构的校准模型6与带有孔状结构的校准模型7进行相互配合，即将每一个凸起62插入到一个通孔72中进行配合，然后再执行步骤S52，对柱状校准模型6和孔状校准模型7配合情况进行检查，检查凸起62与通孔72的配合情况，查看是否存在凸起62的半径小于或大于通孔72的半径的情况，查看底座61和底座71的大小是否相等。

完成上述的配合情况检查后，然后执行步骤S6，判断柱状校准模型6和孔状校准模型7是否完成配合，如柱状校准模型6和孔状校准模型7完全配合，则执行步骤S9，可判断三维打印机1的各项功能均正常，能够正常地对三维实体进行成像。如柱状校准模型6和孔状校准模型7不完全配合，则执行步骤S7，可判断三维打印机1的功能存在异常状态，其不能正常地进行实体成像，需要对三维打印机1进行故障排除，即执行步骤S8。

参照图7，三维打印机1的故障排查流程图。执行故障排除S8时，首先执行步骤S81，对打印头23进行检查，检查其是否存在堵塞，随后再执行步骤S82，对打印头预设的加热温度进行检测，检查其加热温度参数是否正确，然后再执行步骤S83，对打印头预设的打印速度进行检测，检查其打印速度参数是否正确，最后执行步骤S84，检测丝料的粗细以及材料是否与三维打印机适配。对三维打印机的故障进行排查后，用户可自行进行解决的，即可将三维打印机1返回正常成像状态，如不可自行解决的，则可将三维打印机返厂检修。

由上述方案可见，通过打印柱状校准模型6和孔状校准模型7，并将其相互配合后进行检查，便能简便地获知三维打印机现在的状态，如两个校准模型完全配合，则可判断三维打印机的状态正常，用户可以放心使用，如两个校准模型不完全配合，则可判断三维打印机的状态出现异常，用户则需要对三维打印机进行检修或者返厂维修，从而用户能够方便地和清晰地根据配合的情况来获知3D打印机的现状情况。

三维打印机校准方法第二实施例：

另外，上述实施例的第一校准模型与第二校准模型设置成具有相配合的结构，除此之外，用户还可将第一校准模型设置成与第二校准模型相同的模型，即第一校准模型和第二校准模型均设置成如图6所示的柱状校准模型6，通过三维打印机打印出的第一校准模型，再与第二校准模型相同的模型进行仔细对比，如两校准模型一模一样则三维打印机的状态正常，如不相同则三维打印机的状态出现异常。

三维打印机校准装置实施例：

参照图8，图8是三维打印机校准装置1的系统框图，三维打印机包括启动模块11、存储模块12、成像模块13和成像模块14。启动模块11用于启动三维打印机，启动三维打印机后，存储模块12可对由外部输入的第一校准文件和第二校准文件进行存储，第一校准文件包括第一校准模型数据，该第一校准模型的结构如图6所示的柱状校准模块6，第二校准文件包括第二校准模型数据，该第二校准模型的结构如图6所示的孔状校准模块7。成像模块13在存储模块12中读取第一校准模型数据后，根据该第一校准模型数据进行实体成像并打印出柱状校准模型6。成像模块14在存储模块12中读取第二校准模型数据后，根据该第二校准模型数据进行实体成像并打印出孔状校准模型7。

柱状校准模型6在其底座61上形成有多个凸起62，对应地，孔状校准模型7在底座71上形成有多个通孔72，柱状结构的校准模型6与带有孔状结构的校准模型7可相互配合，即凸起62可与通孔72进行配合。通过判断柱状校准模型6与孔状校准模型7的配合情况是否完全配合，如柱状校准模型6和孔状校准模型7完全配合，可判断三维打印机1的各项功能均正常，能够正常地对三维实体进行成像。如柱状校准模型6和孔状校准模型7不完全配合，可判断三维打印机1的功能存在异常状态，其不能正常地进行实体成像，需要对三维打印机1进行故障排除。可见，通过该三维打印机校准装置1便可方便地获知三维打印机的状态是否正常。

然而，上述实施例只是本发明的一个较佳实施例，本发明的实现方式还可以将凸起设置成长方体或三棱柱，对应地，将通孔设置成方孔或三角孔与之相配合，这样亦可同样实现本发明的目的。另外，两个校准模型还可以设计成两个具有梳状凹槽的模型，并且将多个凹槽设置成不同深度和宽度，通过将该两个具有梳状凹槽的模型相配合，根据其配合情况，也可获知3D打印机的现状情况。再者，可将两个校准模型设置成：一个具有外螺纹的螺钉，另一个具有内螺纹的螺母，通过螺钉与螺母的配合情况，亦可实现本发明的目的。

为了节省丝料，降低用户的校准成本，本发明的孔状校准模型可以是用户在购买三维打印机时附送的，这样，用户在校准时可只对柱状的校准模型进行成像，通过将打印的柱状校准模型和附送的孔状校准模型配合，也可获知三维打印机的状态是否正常，从而不再需要浪费丝料对孔状校准模型进行打印。当然，购买三维打印机时附送的还可以是梳状凹槽的模型或螺母等，用户根据实际需求对相应的校准模型进行成像即可。

由上可见，只要将两个校准模型设置成具有相对应或相同的结构并且能够相互配合的结构，就能够检测出三维打印机的状态是否正常。上述这些均应该在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1. 三维打印机的校准方法，包括启动所述三维打印机；

其特征在于：

所述校准方法还包括

向所述三维打印机的存储器输入具有第一校准模型数据的第一校准文件；

所述三维打印机根据所述第一校准模型数据进行实体成像并打印出第一校准模型；

将所述第一校准模型与第二校准模型相互配合；

如所述第一校准模型与所述第二校准模型完全配合，则判断所述三维打印机的功能正常；

如所述第一校准模型与所述第二校准模型不完全配合，则判断所述三维打印机的功能异常。

2. 根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于：

所述第一校准模型包括第一底座和设置在所述第一底座上的凸起，所述第二校准模型包括第二底座和设置在所述第二底座中的通孔，所述凸起的形状尺寸与所述通孔的形状尺寸相对应地设置；

将所述第一校准模型与所述第二校准模型相互配合的步骤为将所述凸起与所述通孔进行相互配合。

3. 根据权利要求2所述的校准方法，其特征在于：

所述凸起的数量为多个，所述通孔的数量与所述凸起的数量相等。

4. 根据权利要求3所述的校准方法，其特征在于：

多个所述凸起中任意两个的尺寸均不相同。

5. 根据权利要求2至4任一项所述的校准方法，其特征在于：

所述凸起的形状为圆柱体，所述通孔的形状为与所述圆柱体相对应的圆孔。

6. 根据权利要求1至4任一项所述的校准方法，其特征在于：

在所述三维打印机根据所述第一校准模型数据进行实体成像并打印出第一校准模型后；

所述校准方法还包括

向所述三维打印机的存储器输入具有第二校准模型数据的第二校准文件；

所述三维打印机根据所述第二校准模型数据进行实体成像并打印出所述第二校准模型。

7. 根据权利要求1至4任一项所述的校准方法，其特征在于：

在向所述三维打印机的存储器输入具有第一校准模型数据的第一校准文件之前；

所述校准方法还包括

向所述三维打印机的存储器输入具有三维直角坐标系校准模型数据的第三校准文件；

所述三维打印机根据所述三维直角坐标系校准模型数据进行实体成像并打印出三维直角坐标系校准模型； 

根据所述三维直角坐标系校准模型判断所述三维打印机的打印头在三维方向上的移动是否正常。

8. 根据权利要求1至4任一项所述的校准方法，其特征在于：

如所述三维打印机的功能异常，则所述校准方法还包括

检查所述三维打印机的打印头是否堵塞；

检查所述三维打印机的预设加热温度参数是否正确；

检查所述三维打印机的预设打印速度参数是否正确；

检查所述三维打印机的丝料规格是否与所述三维打印机适配。

9. 三维打印机的校准方法，包括启动所述三维打印机；

其特征在于：

所述校准方法还包括

向所述三维打印机的存储器输入具有第一校准模型数据的第一校准文件；

所述三维打印机根据所述第一校准模型数据进行实体成像并打印出第一校准模型；

将所述第一校准模型与第二校准模型相互对比；

如所述第一校准模型与所述第二校准模型完全相同，则判断所述三维打印机的功能正常；

如所述第一校准模型与所述第二校准模型不完全相同，则判断所述三维打印机的功能异常。

10. 三维打印机的校准装置，包括用于启动所述三维打印机的启动模块；

其特征在于：

所述校准装置还包括

存储模块，所述存储模块用于存储具有第一校准模型数据的第一校准文件，并存储有具有第二校准模型数据的第二校准文件；

第一成像模块，用于根据所述第一校准模型数据进行实体成像并打印出第一校准模型；

第二成像模块，用于根据所述第二校准模型数据进行实体成像并打印出第二校准模型，所述第二校准模型与所述第一校准模型相互配合。