CN108081589B - 3d打印喷丝线的检测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种3D打印喷丝线的检测系统，包括供料装置、检测装置、驱动装置及提示模块。驱动装置用于驱动供料装置喷丝线。检测装置用于检测供料装置是否喷丝线正常。提示模块用于根据检测装置的检测结果对应输出一提示信息。本发明还提供一种述3D打印喷丝线的检测方法。上述3D打印喷丝线的检测系统及方法，其能自动侦测喷丝线是否正常，避免传统人工判断流程的材料浪费。

Description

3D打印喷丝线的检测系统及方法
技术领域
本发明涉及3D打印领域，尤其涉及一种3D打印喷丝线的检测系统及方法。
背景技术
熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling，FDM)技术为目前最为普及的消费性3D打印技术。此技术在开始打印物体前，必须先将成型材料转成细丝，使其自喷嘴中挤出，而自喷嘴中流出的丝体相当柔弱，处于半熔融状态，无法使用任何接触式之感应方法来检测喷嘴挤丝是否正常。在FDM技术里，喷嘴挤料的检测流程一般需要用户自行来进行判断，而通过肉眼判断将导致判断结果不准确且耗费较多时间，也容易造成大量材料的浪费。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种3D打印喷丝线的检测方法，其能自动侦测喷丝线是否正常，避免传统人工判断流程的材料浪费。
本发明一实施方式提供一种3D打印喷丝线的检测方法，包括以下步骤：
驱动一供料装置向下移动；
判断是否有读取到设置于所述供料装置底端的喷嘴的反射信号；
若有读取到所述喷嘴的反射信号，驱动所述供料装置向上移动一预设距离；
驱动所述供料装置中的推杆向下移动，以使所述喷嘴喷出丝线；
判断在一预设时间内是否有读取到所述丝线的反射信号；及
若有读取到所述丝线的反射信号，所述推杆停止移动并输出一出料正常的提示信息。
优选地，所述判断是否有读取到设置于所述供料装置底端的喷嘴的反射信号的步骤之后还包括：
若没有读取到所述喷嘴的反射信号，持续驱动所述供料装置向下移动。
优选地，所述驱动所述供料装置中的推杆向下移动，以使所述喷嘴喷出丝线的步骤包括：
当所述供料装置停止向上移动后，驱动所述供料装置中的推杆向下移动，以使所述喷嘴喷出丝线。
优选地，所述驱动所述供料装置中的推杆向下移动，以使所述喷嘴喷出丝线的步骤包括：
采用高速、低力量的第一驱动模式驱动所述供料装置中的推杆向下移动；
判断所述第一驱动模式是否能继续推动所述推杆向下移动；及
若不能，采用低速、高力量的第二驱动模式驱动所述推杆继续向下移动，以使所述喷嘴喷出丝线。
优选地，所述判断是否有读取到所述丝线的反射信号的步骤之后还包括：
若没有读取到所述丝线的反射信号，所述推杆停止移动并输出一出料异常的提示信息。
本发明一实施方式还提供一种3D打印喷丝线的检测系统，包括：
一检测装置；
一驱动装置；
一提示模块；及
一供料装置，包括一注射筒、一喷嘴、一推杆及一活塞；所述喷嘴设置于所述注射筒的底端，所述活塞设置于所述注射筒内，所述推杆的一端设置于所述注射筒内，另一端延伸至所述注射筒外，所述推杆用于推动所述活塞相对于所述注射筒移动，以使所述喷嘴喷出丝线；
其中，当所述驱动装置驱动所述供料装置向下移动时，所述检测装置用于判断是否有读取到所述喷嘴的反射信号，及在有读取到所述喷嘴的反射信号时输出第一控制信号，所述驱动装置用于根据所述第一控制信号驱动所述供料装置向上移动一预设距离；
当所述供料装置停止向上移动后，所述驱动装置还用于根据所述第一控制信号驱动所述推杆向下移动，所述检测装置还用于判断在一预设时间内是否有读取到所述丝线的反射信号，及在有读取到所述丝线的反射信号时输出第二控制信号，所述驱动装置还用于根据所述第二控制信号停止驱动所述推杆移动，所述提示模块用于根据所述第二控制信号输出一出料正常的提示信息。
优选地，当所述检测装置没有读取到所述喷嘴的反射信号，所述驱动装置持续驱动所述供料装置向下移动。
优选地，当所述供料装置停止向上移动后，所述驱动装置还用于根据所述第一控制信号采用分段式驱动模式来驱动所述推杆向下移动，所述分段式驱动模式包括高速、低力量的第一驱动模式和低速、高力量的第二驱动模式。
优选地，当所述供料装置停止向上移动后，所述驱动装置采用高速、低力量的第一驱动模式驱动所述推杆向下移动，当所述第一驱动模式不能继续推动所述推杆向下移动时，所述驱动装置采用低速、高力量的第二驱动模式驱动所述推杆继续向下移动，以使所述喷嘴喷出丝线。
优选地，当所述检测装置在所述预设时间内没有读取到所述丝线的反射信号时输出第三控制信号，所述驱动装置还用于根据所述第三控制信号停止驱动所述推杆移动，所述提示模块还用于根据所述第三控制信号输出一出料异常的提示信息。
与现有技术相比，上述3D打印喷丝线的检测系统及方法，其能在3D打印过程中自动侦测喷丝线是否正常，并可在完成检测后自动停止，避免传统人工检测流程的材料浪费。
附图说明
图1为一实施方式中的3D打印喷丝线的检测系统的功能方框图。
图2为一实施方式中的供料装置与检测装置的结构示意图。
图3为一实施方式中的供料装置与检测装置沿水平方向的剖视图。
图4为一实施方式中的供料装置与检测装置第一状态图。
图5为一实施方式中的供料装置与检测装置第二状态图。
图6为一实施方式中的供料装置与检测装置第三状态图。
图7为一实施方式中的3D打印喷丝线的检测方法的流程图。
图8为另一实施方式中的3D打印喷丝线的检测方法的流程图。
主要元件符号说明
Figure BDA0001157660810000031
Figure BDA0001157660810000041
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1-6，一种3D打印喷丝线的检测系统100，包括一供料装置1、一检测装置2、一驱动装置3及一提示模块4。驱动装置3用于驱动供料装置1工作，检测装置2用于检测供料装置1是否喷丝线正常，并通过提示模块4对应输出一检测结果。本检测系统100可以运用在基于熔融沉积成型技术的3D打印机中，实现对3D打印机的出料检测。
供料装置1包括一注射筒11、一喷嘴12、一推杆13及一活塞14。注射筒11用于装填待打印材料。喷嘴12设置于注射筒11的底端。活塞14设置于注射筒11内，当注射筒11装填有待打印材料时，活塞14设置于待打印材料的上表面。推杆13的一端设置于注射筒11内，另一端延伸至注射筒11外，推杆13用于推动活塞14相对于注射筒11移动，进而挤压待打印材料，以使待打印材料从喷嘴12喷出。喷嘴12喷出的待打印材料呈丝线状态。
在一实施方式中，推杆13的一端也可以与活塞14连接，另一端延伸至注射筒11外。检测装置2可以是一非接触式红外线传感器模块或其他合适的技术来实现检测功能。驱动装置3可以是一包括马达的驱动模块或其他合适的技术来提供动力驱动。提示模块4可以是包括发光二极管指示灯的提示模块或其他合适的技术来输出提示信息。
当需要检测供料装置1是否喷丝线正常时，将检测装置2设置于供料装置1的左下方或右下方。驱动装置3驱动供料装置1向下移动，检测装置2用于判断是否有读取到喷嘴12的反射信号。若检测装置2没有读取到喷嘴12的反射信号，驱动装置3驱动供料装置1继续向下移动。若检测装置2有读取到喷嘴12的反射信号时，表明检测装置2已探测到喷嘴12，检测装置2输出第一控制信号。
为了能更准确地检测喷嘴12是否喷丝线正常，避免检测装置2把喷嘴12误当作丝线，此时，驱动装置3还用于驱动供料装置1向上移动一预设距离，使得喷嘴12离开检测装置2发出的检测光束范围，进而喷嘴12与检测装置2发出的检测光束之间具有一小间隙。
在一实施方式中，驱动装置3可以根据检测装置2输出的第一控制信号驱动供料装置1向上移动一预设距离，该预设距离是指供料装置1从检测装置2有读取到喷嘴12的反射信号到反射信号消失所移动的距离。该预设距离可以根据实际需要进行设定，比如将预设距离设定为1cm。
当供料装置1停止向上移动后，驱动装置3还用于驱动推杆13向下移动，检测装置2还用于判断在一预设时间内是否有读取到喷嘴12喷出的丝线的反射信号。当检测装置2有读取到丝线的反射信号时，表示对供料装置1喷丝线检测成功，供料装置1喷丝线正常，检测装置2输出第二控制信号。驱动装置3还用于根据检测装置2输出的第二控制信号停止驱动推杆13移动，提示模块4用于根据检测装置2输出的第二控制信号输出一出料正常的提示信息。
当检测装置2在预设时间内没有读取到喷嘴12喷出的丝线的反射信号时，输出第三控制信号，表明对供料装置1喷丝线检测失败，待打印材料可能过硬或者供料装置1有其他异常情况。驱动装置3还用于根据检测装置2输出的第三控制信号停止驱动推杆13移动，提示模块4还用于根据检测装置2输出的第三控制信号输出一出料异常的提示信息。
预设时间同样可以根据实际需要进行设定，比如将预设时间设定为30秒或者其他时间。
在一实施方式中，当供料装置1停止向上移动后，驱动装置3还用于根据检测装置2输出的第一控制信号驱动推杆13向下移动。
在一实施方式中，当供料装置1停止向上移动后，驱动装置3还用于根据检测装置2输出的第一控制信号采用分段式驱动模式来驱动推杆13向下移动，当采用分段式驱动模式时，驱动装置3驱动推杆13向下移动时的速度及力量不是固定不变的，优选是速度变慢，力量变大直至速度与力量趋于一稳定状态。例如，分段式驱动模式可以包括高速、低力量的第一驱动模式和低速、高力量的第二驱动模式。具体地，当供料装置1停止向上移动后，由于在挤料前推杆13还未与活塞14相接触，驱动装置3先采用高速、低力量的第一驱动模式驱动推杆13快速向下移动，此方式可以减少推杆13与活塞14接触前的移动时间。当推杆13与活塞14接触后，此时推杆13需要推动活塞及待打印材料，推杆13受到的阻力变大，第一驱动模式的低力量将不能继续推动推杆13向下移动，驱动装置3采用低速、高力量的第二驱动模式来驱动推杆13继续向下移动，以使喷嘴12喷出丝线，同时由于采用第二驱动模式是低速模式，其也可以控制喷嘴12缓慢喷出待打印材料。在其他实施方式中，分段式驱动模式还可以包括两种以上的驱动模式。
图7为一种3D打印喷丝线的检测方法的流程图。所述检测方法包括以下步骤：
步骤S700，驱动装置3驱动供料装置1向下移动；
步骤S702，检测装置2判断是否有读取到设置于供料装置1底端的喷嘴12的反射信号；
步骤S704，若检测装置2有读取到喷嘴12的反射信号，驱动装置3驱动供料装置1向上移动一预设距离。否则重复步骤S700；
步骤S706，驱动装置3驱动推杆13向下移动，以使喷嘴12喷出丝线；
步骤S708，检测装置2判断在一预设时间内是否有读取到所述丝线的反射信号；
步骤S710，若检测装置2有读取到所述丝线的反射信号，驱动装置3控制推杆13停止移动并通过提示模块4输出一出料正常的提示信息。
在一实施方式中，所述检测方法执行完步骤S704且供料装置1停止向上移动后，进入步骤S706。
在一实施方式中，当所述检测方法执行完步骤S708之后，还可以选择进入步骤S712。步骤S712，若检测装置2在一预设时间内没有读取到所述丝线的反射信号，驱动装置3控制推杆13停止移动并通过提示模块4输出一出料异常的提示信息。
请同时参阅图8，在一实施方式中，步骤S706进一步包括步骤S7060、步骤S7062及步骤S7064。步骤S7060，驱动装置3采用高速、低力量的第一驱动模式驱动推杆13向下移动。步骤S7062，驱动装置3判断所述第一驱动模式是否能继续推动推杆13向下移动。步骤S7064，若不能，驱动装置3采用低速、高力量的第二驱动模式驱动推杆13继续向下移动，以使喷嘴12喷出丝线。否则重复步骤S7060。
上述3D打印喷丝线的检测系统及方法，其能在3D打印过程中自动侦测喷丝线是否正常，并可在完成检测后自动停止，避免传统人工检测流程的材料浪费。
对本领域的技术人员来说，可以根据本发明的发明方案和发明构思结合生产的实际需要做出其他相应的改变或调整，而这些改变和调整都应属于本发明所公开的范围。

Claims (8)

1.一种3D打印喷丝线的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
驱动一供料装置向下移动；
判断是否有读取到设置于所述供料装置底端的喷嘴的反射信号；
若有读取到所述喷嘴的反射信号，驱动所述供料装置向上移动一预设距离；
采用高速、低力量的第一驱动模式驱动所述供料装置中的推杆向下移动；
判断所述第一驱动模式是否能继续推动所述推杆向下移动；
若不能，采用低速、高力量的第二驱动模式驱动所述推杆继续向下移动，以使所述喷嘴喷出丝线；
判断在一预设时间内是否有读取到所述丝线的反射信号；及
若有读取到所述丝线的反射信号，所述推杆停止移动并输出一出料正常的提示信息。
2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述判断是否有读取到设置于所述供料装置底端的喷嘴的反射信号的步骤之后还包括：
若没有读取到所述喷嘴的反射信号，持续驱动所述供料装置向下移动。
3.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述驱动所述供料装置中的推杆向下移动，以使所述喷嘴喷出丝线的步骤包括：
当所述供料装置停止向上移动后，驱动所述供料装置中的推杆向下移动，以使所述喷嘴喷出丝线。
4.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述判断是否有读取到所述丝线的反射信号的步骤之后还包括：
若没有读取到所述丝线的反射信号，所述推杆停止移动并输出一出料异常的提示信息。
5.一种3D打印喷丝线的检测系统，其特征在于，包括：
一检测装置；
一驱动装置；
一提示模块；及
一供料装置，包括一注射筒、一喷嘴、一推杆及一活塞；所述喷嘴设置于所述注射筒的底端，所述活塞设置于所述注射筒内，所述推杆的一端设置于所述注射筒内，另一端延伸至所述注射筒外，所述推杆用于推动所述活塞相对于所述注射筒移动，以使所述喷嘴喷出丝线；
其中，当所述驱动装置驱动所述供料装置向下移动时，所述检测装置用于判断是否有读取到所述喷嘴的反射信号，及在有读取到所述喷嘴的反射信号时输出第一控制信号，所述驱动装置用于根据所述第一控制信号驱动所述供料装置向上移动一预设距离；
当所述供料装置停止向上移动后，所述驱动装置还用于根据所述第一控制信号采用分段式驱动模式驱动所述推杆向下移动，所述分段式驱动模式包括高速、低力量的第一驱动模式和低速、高力量的第二驱动模式，所述检测装置还用于判断在一预设时间内是否有读取到所述丝线的反射信号，及在有读取到所述丝线的反射信号时输出第二控制信号，所述驱动装置还用于根据所述第二控制信号停止驱动所述推杆移动，所述提示模块用于根据所述第二控制信号输出一出料正常的提示信息。
6.如权利要求5所述的检测系统，其特征在于，当所述检测装置没有读取到所述喷嘴的反射信号，所述驱动装置持续驱动所述供料装置向下移动。
7.如权利要求5所述的检测系统，其特征在于，当所述供料装置停止向上移动后，所述驱动装置采用高速、低力量的第一驱动模式驱动所述推杆向下移动，当所述第一驱动模式不能继续推动所述推杆向下移动时，所述驱动装置采用低速、高力量的第二驱动模式驱动所述推杆继续向下移动，以使所述喷嘴喷出丝线。
8.如权利要求5所述的检测系统，其特征在于，当所述检测装置在所述预设时间内没有读取到所述丝线的反射信号时输出第三控制信号，所述驱动装置还用于根据所述第三控制信号停止驱动所述推杆移动，所述提示模块还用于根据所述第三控制信号输出一出料异常的提示信息。
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