CN104827667A - 打印平板调平方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种打印平板调平方法及装置，属于熔融沉积成型3D打印技术领域，所述方法包括：通过与打印喷头平行设置的测距仪获取打印平板四个角的高度；根据所述打印平板四个角的高度获得所述打印平板的倾斜角度；基于所述打印平板的倾斜角度对所述打印平板进行调平处理。本发明通过测距仪来获取打印平板四角的高度，根据所述打印平板四个角的高度获得所述打印平板的倾斜角度，基于所述打印平板的倾斜角度对所述打印平板进行调平处理，能够快速获得所述打印平板的倾斜角度，以实现快速地对所述打印平板进行调平处理，避免手工调平，并优化了打印质量。
Description
技术领域
本发明涉及熔融沉积成型(FDM)3D打印技术领域，特别涉及一种打印平板调平方法及装置。
背景技术
现有3D打印机通常采用人工手动调整打印平板四周的固定螺丝，进而使打印平板的四个角与打印喷头保持相同的距离，但精度差、步骤繁琐、所需的时间长。
也有部分3D打印机使用舵机(伺服马达)控制一个固定有开关的旋转臂，依次测量打印平板的四个角相对平板中央的Z向偏移，得到打印平板的倾斜程度，从而在打印的时候在各个位置对Z向进行偏移补偿，完成自动调平功能，但该方式的最大缺点就是成本高，动作慢。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现快速地对打印平板进行调平处理，避免手工调平，并优化打印质量的打印平板调平方法及装置。
根据本发明的一个方面，提供了一种打印平板调平方法，所述方法包括：
通过与打印喷头平行设置的测距仪获取打印平板四个角的高度；
根据所述打印平板四个角的高度获得所述打印平板的倾斜角度；
基于所述打印平板的倾斜角度对所述打印平板进行调平处理。
其中，所述基于所述打印平板的倾斜角度对所述打印平板进行调平处理，进一步包括：
向用户展示基础平面的选项，当用户选择所述基础平面的选项时，在所述打印平板上打印一个与所述打印喷头的喷嘴平面平行的基础平面。
其中，所述在所述打印平板上打印一个与所述打印喷头的喷嘴平面平行的基础平面，进一步包括：
接收由上位机发送来的所述基础平面的切片结果，根据所述切片结果打印所述基础平面，所述切片结果由所述上位机根据所述倾斜角度和待打印物体的形状所确定；
或，
接收由上位机发送来的待打印物体的形状，根据所述倾斜角度和待打印物体的形状来确定所述基础平面的切片结果，根据所述切片结果打印所述基础平面。
其中，所述向用户展示基础平面的选项，进一步包括：
向用户展示基础平面和人工调节的选项；
相应地，当用户选择所述人工调节的选项时，按照所述倾斜角度提示用户通过调节打印平面下面的螺丝来实现调平处理。
其中，当用户未选择所述基础平面和人工调节的选项时，根据所述打印平板的倾斜角度通过调平算法进行补偿，从而保证所述打印喷头以所述打印平板为基准平面。
其中，所述打印喷头为两个，所述测距仪设于所述打印喷头之间；
所述向用户展示基础平面和人工调节的选项之后，还包括：
判断所述打印平板的倾斜角度在X轴方向分量是否超过预设角度，若所述X轴方向分量超过了预设角度且用户未选择所述基础平面的选项，则进行报警提示，并结束流程，所述X轴为所述打印喷头的喷嘴下端之间的连线。
本发明还公开了一种打印平板调平装置，所述装置包括：
高度获取单元，用于通过与打印喷头平行设置的测距仪获取打印平板四个角的高度；
倾斜获得单元，用于根据所述打印平板四个角的高度获得所述打印平板的倾斜角度；
调平处理单元，用于基于所述打印平板的倾斜角度对所述打印平板进行调平处理。
其中，所述调平处理单元，进一步用于向用户展示基础平面的选项，当用户选择所述基础平面的选项时，在所述打印平板上打印一个与所述打印喷头的喷嘴平面平行的基础平面。
其中，所述调平处理单元，进一步用于接收由上位机发送来的所述基础平面的切片结果，根据所述切片结果打印所述基础平面，所述切片结果由所述上位机根据所述倾斜角度和待打印物体的形状所确定；
或，
进一步用于接收由上位机发送来的待打印物体的形状，根据所述倾斜角度和待打印物体的形状来确定所述基础平面的切片结果，根据所述切片结果打印所述基础平面。
其中，所述调平处理单元，进一步用于向用户展示基础平面和人工调节的选项；当用户选择所述人工调节的选项时，按照所述倾斜角度提示用户通过调节打印平面下面的螺丝来实现调平处理。
其中，所述调平处理单元，进一步用于当用户未选择所述基础平面和人工调节的选项时，根据所述打印平板的倾斜角度通过调平算法进行补偿，从而保证所述打印喷头以所述打印平板为基准平面。
其中，所述打印喷头为两个，所述测距仪设于所述打印喷头之间；
所述调平处理单元，进一步用于判断所述打印平板的倾斜角度在X轴方向分量是否超过预设角度，若所述X轴方向分量超过了预设角度且用户未选择所述基础平面的选项，则进行报警提示，所述X轴为所述打印喷头的喷嘴下端之间的连线。
本发明通过测距仪来获取打印平板四角的高度，根据所述打印平板四个角的高度获得所述打印平板的倾斜角度，基于所述打印平板的倾斜角度对所述打印平板进行调平处理，能够快速获得所述打印平板的倾斜角度，以实现快速地对所述打印平板进行调平处理，避免手工调平，并优化了打印质量。
附图说明
图1是根据本发明一种实施方式的打印平板调平方法的流程图；
图2是第一种对打印平板进行调平处理的原理图；
图3是第二种对打印平板进行调平处理的原理图；
图4是用于支撑打印平板的固定架的结构示意图；
图5是根据本发明一种实施方式的打印平板调平装置的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
图1是根据本发明一种实施方式的打印平板调平方法的流程图；参照图1，所述方法包括：
S101：通过与打印喷头平行设置的测距仪获取打印平板四个角的高度；
需要说明的是，所述测距仪可采用光电开关、接近开关等距离测量仪器，当然，还可采用其他仪器，本实施方式对此不加以限制。
可理解的是，所述接近开关是利用位移传感器对接近物体的敏感特性达到控制开关通断的元件，当有物体移向接近开关，并接近到一定距离时，位移传感器才有“感知”，开关才会动作。
本实施方式中，所述测距仪采用接近开关，利用所述接近开关的开关动作特性来获取打印平板四角的高度。
需要说明的是，本实施方式的方法可适用于单打印喷头或双打印喷头的3D打印机，当然，还可适用于其他类型的3D打印机。
S102：根据所述打印平板四个角的高度获得所述打印平板的倾斜角度；
可理解的是，根据所述打印平面四个角的高度即可确定所述打印平面的倾斜程度，即可通过所述打印平面四个角的高度计算所述打印平面的倾斜角度。
S103：基于所述打印平板的倾斜角度对所述打印平板进行调平处理。
本实施方式通过测距仪来获取打印平板四角的高度，根据所述打印平板四个角的高度获得所述打印平板的倾斜角度，基于所述打印平板的倾斜角度对所述打印平板进行调平处理，能够快速获得所述打印平板的倾斜角度，以实现快速地对所述打印平板进行调平处理，降低了成本。
下面以双打印喷头的3D打印机为例来说明本发明，但不限定本发明的保护范围。
参照图2，在所述打印喷头之间设置一个与所述打印喷头平行的测距仪，将所述打印喷头方向定义为Z轴，将所述打印喷头的喷嘴下端之间的连线定义为X轴；并将与所述X轴垂直的方向定义为Y轴。将X轴与Y轴共同构成的平面定义为喷嘴平面，并将打印平板所在的平面定义为打印平面。
将所述打印平面与喷嘴平面之间的夹角定义为倾斜角a，将所述倾斜角a在X轴方向的分量定义为倾斜角ax，将所述倾斜角a在Y轴方向的分量定义为倾斜角ay，将所述打印喷嘴之间的间距定义为嘴距b。
通过与打印喷头平行设置的测距仪获取打印平板四个角的高度的具体获取过程为：
首先，将测距仪移动到打印平板的中心，将所述测距仪逐渐靠近打印平板，获得打印平板在Z轴方向的原点。
其次，适当抬高测距仪，将测距仪移动到打印平板的一角，降低测距仪，获得该处打印平板相对Z轴原点的偏移。
最后，依次移动到打印平板的另外三个角，获得打印平板的四个角的相对Z轴原点的偏移，由于打印喷头的喷嘴与接测距仪的高度差也是已知的，根据所述打印平板的四个角的相对Z轴原点的偏移确定所述打印平板的四个角的高度。
需要说明的是，基于所述打印平板的倾斜角度可通过多种方式对所述打印平板进行调平处理，下面以三种方式为例进行说明：
第一种方式为基础平面方式；为便于用户选择该基础平面的方式，可先向用户展示基础平面的选项，当用户选择所述基础平面的选项时，参照图3，在所述打印平板上打印一个与所述打印喷头的喷嘴平面平行的基础平面。
由于基础平面的上表面与喷嘴平面平行，打印喷头的喷嘴在执行某一层打印指令时的移动轨迹是在与喷嘴平面平行的基础平面上，虽然采用基础平面方式会造成额外的打印材料使用，增加打印成本，但其能够很好的避免了打印平板倾斜给喷头打印可能造成的喷头碰撞打印物体问题，最大程度的保证了打印质量。
基础平面的打印可以采用两种方法：
第一种基础平面的打印方法为：接收由上位机发送来的所述基础平面的切片结果，根据所述切片结果打印所述基础平面，所述切片结果由所述上位机根据所述倾斜角度和待打印物体的形状所确定。
第二种基础平面的打印方法为：接收由上位机发送来的待打印物体的形状，根据所述倾斜角度和待打印物体的形状来确定所述基础平面的切片结果，根据所述切片结果打印所述基础平面。
第二种方式为人工调节方式；为便于用户选择人工调节方式，可向用户展示基础平面的选项时，同时向用户展示人工调节的选项，当用户选择所述人工调节的选项时，按照所述倾斜角度提示用户通过调节打印平面下面的螺丝来实现调平处理。
根据所述打印平板的四个角计算出倾斜角ax和ay，基于倾斜角ax和嘴距b可以计算出：当一个打印喷嘴已经接触打印平板时，另一个打印喷嘴与打印平板的间距，将该间距定义为板嘴高差d，d＝b×tan(ax)。
由于3D打印是采用逐层打印的方式实现的，在打印时会从第一层开始，一层一层地完成打印过程，而双打印喷头的3D打印机和单打印喷头的3D打印机比较，其存在的最大问题就是当一个打印喷头在进行打印时，另一个打印喷头可能与正在被打印的物体发生接触，造成打印物体变形，为避免该问题的出现，因此板嘴高差d越小越好。
本实施方式中可以设置一个数值为板嘴高差阈值，并认为当板嘴高差小于该板嘴高差阈值就不会影响打印质量，利用该板嘴高差阈值与嘴距b可以计算出一个倾斜角阈值，将该倾斜角阈值定义为预设角度。
当倾斜角ax大于预设角度时，判断用户是否选择了基础平面的选项，若是，就采用第一种方式进行调平处理，若否，则按照倾斜角ax、ay提示用户调整螺丝。
打印平板固定在图4所示的固定架上。调节孔1与固定孔的间距为e，调节孔2与固定孔、调节孔1连线的垂直距离也为e。
调整调节孔1上的螺丝就可以改变倾斜角ay。调节距离ly＝-e×tan(ay)。
调整调节孔2上的螺丝就可以改变倾斜角ax。调节距离lx＝-e×tan(ax)。
完成人工调节后需要从头开始再次执行调平。如此反复，直到不再提示进行手动调节。
第三种方式为调平补偿方式；当用户未选择所述基础平面和人工调节的选项时，根据所述打印平板的倾斜角度通过调平算法进行补偿，从而保证所述打印喷头以所述打印平板为基准平面。
当然，还可通过其他方式对所述打印平板进行调平处理，本实施方式对此不加以限制。
本发明还公开了一种打印平板调平装置，参照图5，所述装置包括：
高度获取单元501，用于通过与打印喷头平行设置的测距仪获取打印平板四个角的高度；
倾斜获得单元502，用于根据所述打印平板四个角的高度获得所述打印平板的倾斜角度；
调平处理单元503，用于基于所述打印平板的倾斜角度对所述打印平板进行调平处理。
可选地，所述调平处理单元，进一步用于向用户展示基础平面的选项，当用户选择所述基础平面的选项时，在所述打印平板上打印一个与所述打印喷头的喷嘴平面平行的基础平面。
可选地，所述调平处理单元，进一步用于接收由上位机发送来的所述基础平面的切片结果，根据所述切片结果打印所述基础平面，所述切片结果由所述上位机根据所述倾斜角度和待打印物体的形状所确定；
或，
进一步用于接收由上位机发送来的待打印物体的形状，根据所述倾斜角度和待打印物体的形状来确定所述基础平面的切片结果，根据所述切片结果打印所述基础平面。
可选地，所述调平处理单元，进一步用于向用户展示基础平面和人工调节的选项；当用户选择所述人工调节的选项时，按照所述倾斜角度提示用户通过调节打印平面下面的螺丝来实现调平处理。
可选地，所述调平处理单元，进一步用于当用户未选择所述基础平面和人工调节的选项时，根据所述打印平板的倾斜角度通过调平算法进行补偿，从而保证所述打印喷头以所述打印平板为基准平面。
可选地，所述打印喷头为两个，所述测距仪设于所述打印喷头之间；
所述调平处理单元，进一步用于判断所述打印平板的倾斜角度在X轴方向分量是否超过预设角度，若所述X轴方向分量超过了预设角度且用户未选择所述基础平面的选项，则进行报警提示，所述X轴为所述打印喷头的喷嘴下端之间的连线。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (12)
1.一种打印平板调平方法，其特征在于，所述方法包括：
通过与打印喷头平行设置的测距仪获取打印平板四个角的高度；
根据所述打印平板四个角的高度获得所述打印平板的倾斜角度；
基于所述打印平板的倾斜角度对所述打印平板进行调平处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述打印平板的倾斜角度对所述打印平板进行调平处理，进一步包括：
向用户展示基础平面的选项，当用户选择所述基础平面的选项时，在所述打印平板上打印一个与所述打印喷头的喷嘴平面平行的基础平面。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述打印平板上打印一个与所述打印喷头的喷嘴平面平行的基础平面，进一步包括：
接收由上位机发送来的所述基础平面的切片结果，根据所述切片结果打印所述基础平面，所述切片结果由所述上位机根据所述倾斜角度和待打印物体的形状所确定；或
接收由上位机发送来的待打印物体的形状，根据所述倾斜角度和待打印物体的形状来确定所述基础平面的切片结果，根据所述切片结果打印所述基础平面。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述向用户展示基础平面的选项，进一步包括：
向用户展示基础平面和人工调节的选项；
当用户选择所述人工调节的选项时，按照所述倾斜角度提示用户通过调节打印平面下面的螺丝来实现调平处理。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当用户未选择所述基础平面和人工调节的选项时，根据所述打印平板的倾斜角度通过调平算法进行补偿，从而保证所述打印喷头以所述打印平板为基准平面。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述打印喷头为两个，所述测距仪设于所述打印喷头之间；
所述向用户展示基础平面和人工调节的选项之后，还包括：
判断所述打印平板的倾斜角度在X轴方向分量是否超过预设角度，若所述X轴方向分量超过了预设角度且用户未选择所述基础平面的选项，则进行报警提示，并结束流程，所述X轴为所述打印喷头的喷嘴下端之间的连线。
7.一种打印平板调平装置，其特征在于，所述装置包括：
高度获取单元，用于通过与打印喷头平行设置的测距仪获取打印平板四个角的高度；
倾斜获得单元，用于根据所述打印平板四个角的高度获得所述打印平板的倾斜角度；和
调平处理单元，用于基于所述打印平板的倾斜角度对所述打印平板进行调平处理。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述调平处理单元，进一步用于向用户展示基础平面的选项，当用户选择所述基础平面的选项时，在所述打印平板上打印一个与所述打印喷头的喷嘴平面平行的基础平面。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：
所述调平处理单元用于接收由上位机发送来的所述基础平面的切片结果，根据所述切片结果打印所述基础平面，所述切片结果由所述上位机根据所述倾斜角度和待打印物体的形状所确定；或
用于接收由上位机发送来的待打印物体的形状，根据所述倾斜角度和待打印物体的形状来确定所述基础平面的切片结果，根据所述切片结果打印所述基础平面。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：
所述调平处理单元用于向用户展示基础平面和人工调节的选项；以及
当用户选择所述人工调节的选项时，按照所述倾斜角度提示用户通过调节打印平面下面的螺丝来实现调平处理。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：
所述调平处理单元用于当用户未选择所述基础平面和人工调节的选项时，根据所述打印平板的倾斜角度通过调平算法进行补偿，从而保证所述打印喷头以所述打印平板为基准平面。
12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于：
所述打印喷头为两个，所述测距仪设于所述打印喷头之间；
所述调平处理单元用于判断所述打印平板的倾斜角度在X轴方向分量是否超过预设角度，若所述X轴方向分量超过了预设角度且用户未选择所述基础平面的选项，则进行报警提示，所述X轴为所述打印喷头的喷嘴下端之间的连线。
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