CN107379530A - Fdm式3d打印机平台倾斜时的斜路补偿装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种FDM式3D打印机平台倾斜时的斜路补偿装置，包括水平支撑台、设置在所述水平支撑台上的热床、位于热床上方的打印头，所述的打印头上设置有用于测定平台的打印区域内热床高度差的第一测距传感器和第二测距传感器，所述第一测距传感器和第二测距传感器关于打印头成中心对称设置，通过两个测距传感器的测量值的均值作为最终高度差。本发明还公开了一种FDM式3D打印机平台倾斜时的斜路补偿方法。本发明通过分析计算对相应的高度差进行打印补偿进而创建一个水平基底，解决了普通3D打印机手动调节平台存在高度误差而影响打印件质量和自动调平仅在一个方向补偿打印高度，而会导致模型偏斜的问题。

Description

FDM式3D打印机平台倾斜时的斜路补偿装置及方法
技术领域
本发明涉及3D打印领域，尤其涉及一种FDM式3D打印机平台倾斜时的斜路补偿装置及方法。
背景技术
市场上的普通3D打印机的打印平台多为手动调平，极易存在高度误差导致平台不水平从而影响打印件质量。市场上还存在的一种半自动调平装置，其作用机制为利用探针(传感器)探测平台各角落的高度，然后利用手动拧动平台螺母来调节高度，需要重复多次操作才可以使平台水平，耗费时间过多，效率较低。另外市场上少数存在的自动调平平台的3D打印机对平台平整度的高要求，使自动调平平台3D打印机的普及率较低。
发明内容
针对上述技术问题，本发明旨在解决手动调平存在高度误差影响打印精度和质量，且耗费大量的人力成本和简单自动调平仅在一个方向补偿打印高度，而会导致模型偏斜等问题。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种FDM式3D打印机平台倾斜时的斜路补偿装置，包括水平支撑台、设置在所述水平支撑台上的热床、位于热床上方的打印头，所述的打印头上设置有用于测定平台的打印区域内热床高度差的第一测距传感器和第二测距传感器，所述第一测距传感器和第二测距传感器关于打印头成中心对称设置，通过两个测距传感器的测量值的均值作为最终高度差。
进一步地，所述的测距传感器为激光测距传感器。
一种基于所述的斜路补偿装置的斜路补偿方法，包括步骤：
通过打印头上的测距传感器装置测定打印区域中的高度差得到热床上的等高线MN；
根据所述等高线MN及设定的实际打印范围求得打印参数；
根据各打印参数逐层地进行补偿打印得到一个边线与所述等高线MN平行的水平基底。
进一步地，所述通过打印头上的测距传感器装置测定打印区域中的高度差得到热床上的等高线MN的步骤具体包括：
移动打印头，通过两个激光测距传感器先在热床的中心区域确定一点M，测出打印头与打印平板距离h1；
继续移动打印头，以M点为圆心、一定的半径r(如20mm)作圆周水平移动，在测到距离同为h1的点N的地方停下，记录该点的坐标；
连接MN两点得到热床上与水平面平行的线，这即为一条等高线。
进一步地，所述根据所述等高线MN及设定的实际打印范围求得打印参数的步骤具体包括：
使打印头沿MN上任意一点与水平面平行的法线方向移动人工设定的距离s后，得到激光测距传感器测得的与打印平板的距离h2，继而得到打印平板与水品面的夹角
确定水平基底边长为L的实际打印区域；
通过电脑或者SD卡将需要打印的模型上传给打印机处理，对预打印模型的数据进行分析，求得沿MN任意一点与水平面水平的法线方向的实际打印区域位置的上极点A与下极点B的水平距离smax，继而求得下极点B距上极点A的垂直距离为h2＝smaxtanθ；
根据在切片软件中设定的每层层厚D及线宽X，从实际打印区域的位置下极点B沿MN任意一点与水平面平行的法线方向开始逐次打印每层截面矩形,第n层的截面矩形长为L，宽为K＝nDtanθ-1，所打的层数n＝smaxtanθD-1。
进一步地，所述确定水平基底边长为L的实际打印区域的步骤具体包括：通过电脑或者SD卡将需要打印的模型上传给打印机处理，对预打印模型的数据进行分析，打印机按照在切片软件中划分出的裙边投影范围生成一个边长为L且大于所述裙边投影范围的正方形作为水平基底的实际打印区域。
进一步地，所述层厚D及线宽X均为0.2mm。
相比现有技术，本发明通过分析计算对相应的高度差进行打印补偿进而创建一个水平基底，解决了普通3D打印机手动调节平台存在高度误差而影响打印件质量和自动调平仅在一个方向补偿打印高度，而会导致模型偏斜的问题。
附图说明
图1为本发明实施例的斜路补偿装置结构示意图。
图2是本发明实施例的等高线示意图。
图3是本发明实施例的打印平板与水品面的夹角测量示意图。
图4为本发明实施例完成斜路补偿打印后的俯视示意图。
图5为本发明实施例斜路补偿打印过程中的侧视示意图。
图6为本发明实施例斜路补偿打印过程中的立体示意图。
图7是本发明实施例的水平基底进行3D打印后的立体示意图。
图中所示：1-水平支撑台、2-热床、3-打印头，4-第一测距传感器、5-第一测距传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
实施例一
如图1所示，一种FDM式3D打印机平台倾斜时的斜路补偿装置，包括水平支撑台1、设置在所述水平支撑台1上的热床2、位于热床2上方的打印头3，所述的打印头3上设置有用于测定平台的打印区域内热床高度差的第一测距传感器4和第二测距传感器5，所述第一测距传感器4和第二测距传感器5关于打印头3成中心对称设置，通过两个测距传感器的测量值的均值作为最终高度差。
其中，所述的第一测距传感器4和第二测距传感器5为激光测距传感器，具有体积小、检测迅速、精度高等优点，便于安装在打印头3上随打印头移动。
本实施例通过双激光测距传感器关于打印头成中心对称(特指接收器和发射器)，在测量时将打印头下降一定的高度后，两个激光测距传感器先后测量其距打印平台的距离，并取两个的测量值的均值作为最终测量值，此装置可以弥补单一测距传感器在水平方向和打印头有一定距离而导致的高度误差，而且中心对称设置可以在打印平台倾斜而引起测量点偏移时弥补偏差，大大提高测量精确度。
实施例二
一种基于所述的斜路补偿装置的斜路补偿方法，包括步骤：
S1、通过打印头上的测距传感器装置测定打印区域中的高度差得到热床上的等高线MN；
S2、根据所述等高线MN及设定的实际打印范围求得打印参数；
S3、根据各打印参数逐层地进行补偿打印得到一个边线与所述等高线MN平行的水平基底。
具体而言，所述通过打印头上的测距传感器装置测定打印区域中的高度差得到热床上的等高线MN的步骤具体包括：
S11、移动打印头，通过两个激光测距传感器先在热床的中心区域确定一点M，测出打印头与打印平板距离h1；
S12、继续移动打印头，以M点为圆心、一定的半径r(如20mm)作圆周水平移动，在测到距离同为h1的点N的地方停下，记录该点的坐标；
S13、连接MN两点得到热床上与水平面平行的线，这即为一条等高线，如图2所示。
具体而言，所述根据所述等高线MN及设定的实际打印范围求得打印参数的步骤具体包括：
S21、使打印头沿MN上任意一点与水平面平行的法线方向移动人工设定的距离s后，得到激光测距传感器测得的与打印平板的距离h2(见图3)，继而得到打印平板与水品面的夹角
S22、确定水平基底边长为L的实际打印区域，即：通过电脑或者SD卡将需要打印的模型上传给打印机处理，对预打印模型的数据进行分析，打印机按照在切片软件中划分出的裙边投影范围生成一个边长为L且大于所述裙边投影范围的正方形作为水平基底的实际打印区域(见图4)；
S23、通过电脑或者SD卡将需要打印的模型上传给打印机处理，对预打印模型的数据进行分析，求得沿MN任意一点与水平面水平的法线方向的实际打印区域位置的上极点A与下极点B的水平距离smax，继而求得下极点B距上极点A的垂直距离为h2＝smaxtanθ；
S24、根据在切片软件中设定的每层层厚D及线宽X，所述层厚D及线宽X均为0.2mm，从实际打印区域的位置下极点B沿MN任意一点与水平面平行的法线方向开始逐次打印每层截面矩形(见图5和图6),第n层的截面矩形长为L，宽为K＝nDtanθ-1，所打的层数n＝smaxtanθD-1。
如图7所示，补偿打印结束后，我们可以从倾斜的平台得到一个近似水平的水平基底，然后可以按照一般3D打印的方法，在新的水平基底上进行打印。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种FDM式3D打印机平台倾斜时的斜路补偿装置，包括水平支撑台、设置在所述水平支撑台上的热床、位于热床上方的打印头，其特征在于：所述的打印头上设置有用于测定平台的打印区域内热床高度差的第一测距传感器和第二测距传感器，所述第一测距传感器和第二测距传感器关于打印头成中心对称设置，通过两个测距传感器的测量值的均值作为最终高度差。
2.根据权利要求1所述的FDM式3D打印机平台倾斜时的斜路补偿装置，其特征在于：所述的第一测距传感器和第二测距传感器为激光测距传感器。
3.一种基于权利要求1至2中任一项所述的斜路补偿装置的斜路补偿方法，其特征在于，包括步骤：
通过打印头上的测距传感器装置测定打印区域中的高度差得到热床上的等高线MN；
根据所述等高线MN及设定的实际打印范围求得打印参数；
根据各打印参数逐层地进行补偿打印得到一个边线与所述等高线MN平行的水平基底。
4.根据权利要求3所述的斜路补偿方法，其特征在于：所述通过打印头上的测距传感器装置测定打印区域中的高度差得到热床上的等高线MN的步骤具体包括：
移动打印头，通过两个激光测距传感器先在热床的中心区域确定一点M，测出打印头与打印平板距离h1；
继续移动打印头，以M点为圆心、一定的半径r作圆周水平移动，在测到距离同为h1的点N的地方停下，记录该点的坐标；
连接MN两点得到热床上与水平面平行的线，这即为一条等高线。
5.根据权利要求3所述的斜路补偿方法，其特征在于：所述根据所述等高线MN及设定的实际打印范围求得打印参数的步骤具体包括：
使打印头沿MN上任意一点与水平面平行的法线方向移动人工设定的距离s后，得到激光测距传感器测得的与打印平板的距离h2，继而得到打印平板与水品面的夹角
确定水平基底边长为L的实际打印区域；
通过电脑或者SD卡将需要打印的模型上传给打印机处理，对预打印模型的数据进行分析，求得沿MN任意一点与水平面水平的法线方向的实际打印区域位置的上极点A与下极点B的水平距离smax，继而求得下极点B距上极点A的垂直距离为h2＝smaxtanθ；
根据在切片软件中设定的每层层厚D及线宽X，从实际打印区域的位置下极点B沿MN任意一点与水平面平行的法线方向开始逐次打印每层截面矩形,第n层的截面矩形长为L，宽为K＝nDtanθ-1，所打的层数n＝smaxtanθD-1。
6.根据权利要求5所述的斜路补偿方法，其特征在于：所述确定水平基底边长为L的实际打印区域的步骤具体包括：通过电脑或者SD卡将需要打印的模型上传给打印机处理，对预打印模型的数据进行分析，打印机按照在切片软件中划分出的裙边投影范围生成一个边长为L且大于所述裙边投影范围的正方形作为水平基底的实际打印区域。
7.根据权利要求5所述的斜路补偿方法，其特征在于：所述层厚D及线宽X均为0.2mm。
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