CN107825716B

CN107825716B - 一种自动修正的3d打印喷头系统

Info

Publication number: CN107825716B
Application number: CN201711285012.3A
Authority: CN
Inventors: 汤庆佳
Original assignee: Yiwu Fante Plastic Products Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Jinguo Intellectual Property Co ltd
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2020-11-10
Anticipated expiration: 2037-12-07
Also published as: CN107825716A

Abstract

本发明涉及一种自动修正的3D打印喷头系统，包括控制处理器、影像摄取模块、喷头模块、修正模块；所述影像摄取模块包括影像摄取单元，所述影像摄取单元与所述控制处理器连接，所述影像摄取单元摄取产品影像并将所述产品影像向所述控制处理器输出；所述控制处理器获取待打印的三维模型；所述喷头模块与所述控制处理器连接，所述控制处理器向所述喷头模块输出开启信号；所述喷头模块包括喷嘴；所述修正模块包括检测单元、定位单元、修正单元；所述检测单元设置于所述喷嘴一侧，用于检测与材料与成型面的角度并转换为角度值，其与所述控制处理器连接；所述定位单元与所述控制处理器连接，并输出定位信息；所述修正单元与所述控制处理器连接。

Description

一种自动修正的3D打印喷头系统

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种自动修正的3D打印喷头系统。

背景技术

3D打印又称加法制造、积层制造，可指任何打印三维物体的过程。3D打印主要是一个不断添加的过程，在计算机控制下层叠原材料。“3D打印”这个词的原意是指将材料有序沉积到粉末层喷墨打印头的过程。最近此词的含义已经扩大到广泛包括的各种技术，如挤压和烧结过程。技术标准一般使用“增量制造”这个术语来表达这个广泛含义。通过3D打印可将想想处理啊的任意物品在电脑中简历模型，通过打印机将其华为实物。不同类型的打印技术因所使用的成型材料不同，成型原理和系统特点也各有不同，单其基本原理是一致的。

现有的3D打印机都是通过打印喷头喷射出材料，并进行堆叠形成产品，但是在进行堆叠的规程中，由于打印头的分辨率不足产品表面会产生线条状凸起，即产品的表面粗糙，需要人工进行进一步的完善，这大大限制了3D打印技术的发展。

发明内容

发明目的：针对背景技术中提到的问题，本发明提供一种自动修正的3D打印喷头系统。

技术方案：一种自动修正的3D打印喷头系统，包括控制处理器、影像摄取模块、喷头模块、修正模块；

所述影像摄取模块包括影像摄取单元，所述影像摄取单元与所述控制处理器连接，所述影像摄取单元摄取产品影像并将所述产品影像向所述控制处理器输出；

所述控制处理器获取待打印的三维模型；

所述喷头模块与所述控制处理器连接，所述控制处理器向所述喷头模块输出开启信号，所述喷头模块根据所述开启信号开始工作；

所述喷头模块包括喷嘴，所述喷嘴用于释放材料；

所述修正模块包括检测单元、定位单元、修正单元；

所述检测单元设置于所述喷嘴一侧，用于检测与材料与成型面的角度并转换为角度值，其与所述控制处理器连接并向所述控制处理器输出所述角度值；

所述定位单元设置于所述喷嘴一侧，用于对喷嘴的当前位置进行定位，其与所述控制处理器连接，向所述控制处理器输出定位信息；

所述修正单元与所述控制处理器连接，所述控制处理器向所述修正单元输出修正信号，接收到所述修正信号的修正单元启动，对所述修正信号中指定的位置进行修正；

若所述检测单元检测所述喷嘴释放的材料与所述成型面的角度值低于预设角度值阈值时，所述检测单元向所述控制处理器输出检查信号，所述控制处理器接收到检查信号后，根据当前喷嘴的定位信息获取当前喷嘴的位置的产品影像与三维模型，若产品影像与三维模型不一致时，所述控制处理器向所述修正单元输出修正信号；

所述修正模块还包括清理单元，所述清理单元与所述控制处理器连接；所述清理单元用于清理所述成型面；所述控制处理器在输出修正信号后，还将向所述清理单元输出清理信号，所述清理单元将清理所述成型面；所述清理单元为吸尘装置，其清理成型面上的残渣；

所述控制处理器输出的清理信号将包括定位信息，所述清理单元将清理定位信息的预设范围内的成型面；所述清理单元与所述修正单元同以预设距离同步动作。

作为本发明的一种优选方式，所述控制处理器对三维模型进行模拟定位，并标记三维模型的外露面为待检查定位；所述控制处理器接收到检查信号后将获取当前的定位信息，若定位信息与待检查定位不一致时，所述控制处理器将不执行后续操作。

作为本发明的一种优选方式，所述控制处理器包括计时单元，所述控制处理器在接收到检查信号后将向所述计时单元输出计时信号，所述计时单元开始预设时间的计时，若计时结束，所述控制处理器向所述修正单元输出修正信号。

作为本发明的一种优选方式，所述控制处理器根据产品影像与三维模型持续输出修正信号，所述修正单元根据修正信号进行修正。

作为本发明的一种优选方式，所述修正单元有若干个，分布于不同位置。

作为本发明的一种优选方式，所述控制处理器根据接收到检查信号时的定位信息确认距离该位置最近的修正单元，并向该修正单元输出修正信号。

本发明实现以下有益效果：

1.对喷头释放的材料与成型面进行检测，对不符合预设三维模型的位置进行修正；

2.通过清理单元对预设范围内的成型面进行清理，清理单元随修正单元动作；

3.在修正时仅对处于表面的位置进行修正，并且在接收到检查信号后，将等待材料固定后进行修正；

4.修正单元分布于不同位置，对各自对应的区域内的成型面进行修正。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本发明实施例提供的一种自动修正的3D打印喷头系统的系统框图；

图2为本发明实施例提供的一种自动修正的3D打印喷头系统的修正模块连接图；

图3为本发明实施例提供的第二种自动修正的3D打印喷头系统的系统框图；

图4为本发明实施例提供的第二种自动修正的3D打印喷头系统的修正模块连接图；

图5为本发明实施例提供的第三种自动修正的3D打印喷头系统的系统框图。

其中：1.控制处理器、110.计时单元、2.影像摄取模块、210.影像摄取单元、3.喷头模块、310.喷嘴、4.修正模块、410.检测单元、420.修正单元、430.清理单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

参考图1-2，图1为本发明实施例提供的一种自动修正的3D打印喷头系统的系统框图；

图2为本发明实施例提供的一种自动修正的3D打印喷头系统的修正模块4连接图。

具体的，一种自动修正的3D打印喷头系统，包括控制处理器1、影像摄取模块2、喷头模块3、修正模块4。

所述影像摄取模块2包括影像摄取单元210，所述影像摄取单元210与所述控制处理器1连接，所述影像摄取单元210摄取产品影像并将所述产品影像向所述控制处理器1输出。所述影像摄取单元210可为高速摄影装置或高清摄影装置。所述摄取产品影像包括摄取成型面，若产品未完成则摄取半成品，为将全面摄取产品影像，其可直接摄取操作平台影像。为摄取产品的所有影像，所述影像摄取单元210可包括若干个不同角度的摄影装置，保证对影像的全面摄取。所述影像摄取单元210摄取产品影像后将产品影像向所述控制处理器1输出，若产品影像需要转码则先进行转码。

所述控制处理器1获取待打印的三维模型。所述三维模型为预设的三维模型，控制处理器1获取待打印的三维模型，并进行解析，确认打印的路径，并生成打印指令。

所述喷头模块3与所述控制处理器1连接，所述控制处理器1向所述喷头模块3输出开启信号，所述喷头模块3根据所述开启信号开始工作。所述喷头模块3可执行所述控制处理器1输出的打印指令，所述控制处理器1向所述喷头模块3输出开启信号后，将向所述喷头模块3输出打印指令，所述喷头模块3根据打印指令对三维模型进行打印。

所述喷头模块3包括喷嘴310，所述喷嘴310用于释放材料。所述喷嘴310为将材料喷出的装置，所述喷头模块3移动时，所述喷嘴310同时移动。

所述修正模块4包括检测单元410、定位单元、修正单元420。

所述检测单元410设置于所述喷嘴310一侧，用于检测与材料与成型面的角度并转换为角度值，其与所述控制处理器1连接并向所述控制处理器1输出所述角度值。所述检测单元410可为影像摄取或激光装置，其将获取所述喷嘴310喷出的材料与成型面间的角度。所述角度包括任意位置的角度，例如：材料喷出的材料与成型面平面的角度、喷出的材料与成型面侧面的角度。为全面检测是检测单元410可通过多角度检测。若所述检测单元410检测到材料与成型面的角度后将该角度转换为角度值向所述控制处理器1输出。

所述定位单元设置于所述喷嘴310一侧，用于对喷嘴310的当前位置进行定位，其与所述控制处理器1连接，向所述控制处理器1输出定位信息。所述定位单元输出的定位即可认为为喷嘴310的定位位置，所述定位单元将工作平台及工作平台以上的空间进行标记，作为其中一种方式，可将空间分为X、Y、Z轴，并将空间中的点按三轴的方式进行标记，通过三轴定位可确定空间中的任意点的位置。所述定位单元向所述控制处理器1输出当前位置的定位信息。

所述修正单元420与所述控制处理器1连接，所述控制处理器1向所述修正单元420输出修正信号，接收到所述修正信号的修正单元420启动，对所述修正信号中指定的位置进行修正。所述修正单元420可为若干刀具，可对成型面进行切割找平。所述修正单元420根据所述控制处理器1输出的修正信号对成型面进行切割修正。所述修正信号中可包括需要修正位置的定位信息，修正的角度与方向，所述修正单元420将根据修正信号对成型面进行修正。

若所述检测单元410检测所述喷嘴310释放的材料与所述成型面的角度值低于预设角度值阈值时，所述检测单元410向所述控制处理器1输出检查信号。所述预设角度值阈值可设置为180-10度，在本实施例中设置为150度，即，若材料与所述成型面的角度低于150度时，所述检测单元410将判定该位置不合格，所述检测单元410向所述控制处理器1输出检查信号。

所述控制处理器1接收到检查信号后，根据当前喷嘴310的定位信息获取当前喷嘴310的位置的产品影像与三维模型，若产品影像与三维模型不一致时，所述控制处理器1向所述修正单元420输出修正信号。所述控制处理器1根据所述产品影像与所述三维模型确认待修正位置，所述修正信号包括修正位置。

在实际操作中，所述影像摄取单元210与所述检测单元410均对所述成型面进行影像摄取或检测，所述影像摄取单元210还将所述产品影像向所述控制处理器1输出，所述检测单元410将检测所述喷头喷出的材料与成型面之间的角度，由于3D打印的方式为层叠，例如在利用线材打印的方式中材料可能会在成型面形成螺纹，多螺纹会在表面形成凹凸不平的视觉效果，即材料在与已经成型的表面接触时由于材料本身被释放的形状，会与成型面形成夹角。所述检测单元410可检测该夹角，若该夹角小于预设角度值阈值时，则会表现为该材料与成型面固定成型的表面有细小螺纹，影响表面的平滑度。在检测到角度值低于预设角度值阈值时，所述检测单元410将向所述控制处理器1输出检查信号，所述控制处理器1接收到检查信号后，将获取当前喷嘴310的定位信息即确认待检查的位置，并获取产品影像与三维模型，将产品影像与三维模型进行对比，在该定位信息所指向的位置产品影像与三维模型的差异，并根据差异向所述修正单元420输出修正信号，所述修正单元420根据修正信号对成型面进行修正。所述修正信号可包括根据所述三维模型得出的成型面的实际应有的外形以及需要修正的成型面的位置。

实施例二

参考图3-4，图3为本发明实施例提供的第二种自动修正的3D打印喷头系统的系统框图；

图4为本发明实施例提供的第二种自动修正的3D打印喷头系统的修正模块4连接图。

本实施例与上述实施例一基本相同，不同之处在于，作为一种实施方式，所述修正模块4还包括清理单元430，所述清理单元430与所述控制处理器1连接。所述清理单元430用于清理所述成型面。所述控制处理器1在输出修正信号后，还将向所述清理单元430输出清理信号，所述清理单元430将清理所述成型面。所述清理单元430可为吸尘装置，其清理成型面上的残渣。所述控制处理器1在输出修正信号后，将向所述清理单元430输出清理信号，所述清理信号将包括待清理的位置，所述待清理的位置为被修正的位置。

作为一种实施方式，所述控制处理器1输出的清理信号将包括定位信息，所述清理单元430将清理定位信息的预设范围内的成型面。所述预设范围可设置为半径为10-50cm的圆形范围，优选的，可设置为半径为30cm的圆形范围。另外所述预设范围以所述控制处理器1接收到检查信号后获取的定位信息为中心点。在实际操作中，在对成型面进行修正时，由于成型面使用的材料不同可能会引起残渣的迸溅，所述清理单元430将在对修正位置进行清理时亦对其一定范围内的区域进行清理。另外，本方式中所述以定位信息所指位置为中心点，并非是仅对定位信息所指位置及其一定范围进行清理。

作为一种实施方式，所述清理单元430与所述修正单元420同以预设距离同步动作。所述预设距离可设置为5-30cm，优选的可设置为10cm，即在修正单元420进行移动进行一步修正时，所述清理单元430将跟随，为避免清理单元430与修正单元420的互相影响，两者将以预设距离进行分离。

作为一种实施方式，所述控制处理器1对三维模型进行模拟定位，并标记三维模型的外露面为待检查定位。所述外露面为三维模型的表面，包括外表面与内表面，任意在实际产品中将被视觉或触觉所感知的位置将被认为是外露面。所述控制处理器1将获取外露面，并根据预设的空间定位方式对所有外露面进行坐标分配，并将外露面的坐标标记为待检查定位。所述控制处理器1接收到检查信号后将获取当前的定位信息，若定位信息与待检查定位不一致时，所述控制处理器1将不执行后续操作，所述控制处理器1仅对外露面的检查信号执行修正。若所述控制处理器1接收到检查信号并确认该位置为外露面，将会向所述修正单元420输出修正信号，所述修正单元420将对该位置进行修正，若该位置非外露面，则不会对其进行修正。

作为一种实施方式，所述控制处理器1包括计时单元110，所述控制处理器1在接收到检查信号后将向所述计时单元110输出计时信号，所述计时单元110开始预设时间的计时，若计时结束，所述控制处理器1向所述修正单元420输出修正信号。所述预设时间即为等待材料与成型面结合固定的时间，等待材料与成型面结合固定变为新的成型面后再对其进行修正。所述预设时间可根据实际材料的固定时间设定。在计时结束后，所述控制处理器1向所述修正单元420输出修正信号。

实施例三

参考图5，图5为本发明实施例提供的第三种自动修正的3D打印喷头系统的系统框图。

本实施例与上述实施例一基本相同，不同之处在于，作为一种实施方式，所述控制处理器1根据产品影像与三维模型持续输出修正信号，所述修正单元420根据修正信号进行修正。所述修正信号持续输出，若所述控制处理器1持续接收检查信号，对应的修正信号将被持续输出，由于待修正的位置并非单一的点，控制处理器1将根据产品影像与三维模型的对比，对不符合所述三维模型的位置向所述修正单元420输出修正信号，修正单元420将根据持续的修正信号对成型面进行修正。

作为一种实施方式，所述修正单元420有若干个，分布于不同位置。所述修正单元420设置若干个，对于不同位置的修正，由相应位置的修正单元420进行修正，避免由于成型面结构复杂而修正单元420无法对成型面进行修正的情况。优选的，所述修正单元420可设置为4个。

作为一种实施方式，所述控制处理器1根据接收到检查信号时的定位信息确认距离该位置最近的修正单元420，并向该修正单元420输出修正信号。所述控制处理器1将根据接收到检查信号时获取的定位信息来确认最近的修正单元420，作为其中一种方式，所述控制处理器1将对空间进行分配，将空间分配予最近的修正单元420，所述空间可均等分配或不均等分配，所述修正单元420所分配的空间将为其的工作区，所述控制处理器1根据定位信息将修正信号向该定位信息所在的工作区对应的修正单元420输出。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种自动修正的3D打印喷头系统，其特征在于，包括控制处理器、影像摄取模块、喷头模块、修正模块；

所述控制处理器获取待打印的三维模型；

所述喷头模块包括喷嘴，所述喷嘴用于释放材料；

所述修正模块包括检测单元、定位单元、修正单元；

所述控制处理器输出的清理信号将包括定位信息，所述清理单元将清理定位信息的预设范围内的成型面；所述清理单元与所述修正单元同以预设距离同步动作；

所述控制处理器对三维模型进行模拟定位，并标记三维模型的外露面为待检查定位；所述控制处理器接收到检查信号后将获取当前的定位信息，若定位信息与待检查定位不一致时，所述控制处理器将不执行后续操作。

2.根据权利要求1所述的一种自动修正的3D打印喷头系统，其特征在于，所述控制处理器包括计时单元，所述控制处理器在接收到检查信号后将向所述计时单元输出计时信号，所述计时单元开始预设时间的计时，若计时结束，所述控制处理器向所述修正单元输出修正信号。

3.根据权利要求1所述的一种自动修正的3D打印喷头系统，其特征在于，所述控制处理器根据产品影像与三维模型持续输出修正信号，所述修正单元根据修正信号进行修正。

4.根据权利要求1所述的一种自动修正的3D打印喷头系统，其特征在于，所述修正单元有若干个，分布于不同位置。

5.根据权利要求4所述的一种自动修正的3D打印喷头系统，其特征在于，所述控制处理器根据接收到检查信号时的定位信息确认距离该位置最近的修正单元，并向该修正单元输出修正信号。