CN108162383B - 一种自动3d打印装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动3D打印装置和方法，其中装置包括照射源、承载基板、树脂槽和自动预校正装置；所述照射源与自动预校正装置的控制系统连接；承载基板下方固定照射源；所述承载基板正对照射源的位置设置透光部；承载基板上方固定着树脂槽；承载基板与自动预校正装置的控制系统连接；自动预校正装置的上悬臂梁固定在升降调节机构上；自动预校正装置的成型托盘安装在所述上悬臂梁上；自动预校正装置的多个电动调节螺母设置在所述成型托盘与上悬臂梁之间；自动预校正装置的多个拉压力传感器设置在所述成型托盘与上悬臂梁之间，并安装在成型托盘的上表面。本发明提供的自动3D打印装置和方法，能够在开始打印前自动调平、自动校正开始打印位置。

Description

一种自动3D打印装置和方法

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种自动3D打印装置和方法。

背景技术

3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构建物体的技术。目前3D打印技术正在蓬勃发展，而大部分3D打印方式都是在现场手动操作：先进行3D打印的前期准备工作，然后打印设备根据准备的条件进行逐层打印，打印完毕后，需要人工拆卸打印完的模型方能进行下一次打印。该打印操作的首尾过程都需要人工干预，费时费力；特别是打印完，没及时拆卸模型的话，无法进行下一次的打印，效率及其低下。

另外，采用下打印方式时，每次在打印工件模型前，成型托盘的下表面都要与树脂槽内的打印树脂的下液面平行贴合，但在实际运行过程中难于保证两者次次都平行贴合；在3D打印远程操作时，有可能出现开始打印而树脂槽中没有树脂、或者树脂量不够的情况；并且在打印的逐层累积过程中，也有可能出现某一层打印没有粘紧的情况。以上种种情况都是目前3D打印效率比较低下的原因。

发明内容

为了解决上述打印效率较低的技术问题，本发明提供一种自动3D打印装置和方法，技术方案如下：

一种自动3D打印装置，包括照射源、承载基板、树脂槽和自动预校正装置；

所述自动预校正装置包括：成型托盘、上悬臂梁、升降调节机构、控制系统、多个电动调节螺母和多个拉压力传感器；

所述照射源与自动预校正装置的控制系统连接；

承载基板下方固定照射源，照射源向上垂直投影；所述承载基板正对照射源的位置设置透光部；承载基板上方固定着树脂槽，所述树脂槽内能够盛装打印树脂；

树脂槽的底部采用膜结构密封，并且树脂槽的膜结构位于所述透光部上方；

承载基板与自动预校正装置的控制系统连接，通过控制系统调节承载基板的上表面的位置；

自动预校正装置的所述升降调节机构、所述多个电动调节螺母、所述多个拉压力传感器均与控制系统连接；

上悬臂梁固定在升降调节机构上，并能随升降调节机构上下移动，所述上悬臂梁能够伸到树脂槽内部的上方；

成型托盘安装在所述上悬臂梁上，并能在上悬臂梁和升降调节机构的带动下升降；

多个电动调节螺母设置在所述成型托盘与上悬臂梁之间，用于对安装在上悬臂梁上的成型托盘相对于树脂槽内部的打印树脂的下液面位置进行微调；

多个拉压力传感器设置在所述成型托盘与上悬臂梁之间，并安装在成型托盘的上表面。

进一步地，所述自动3D打印装置还包括蠕动装置，蠕动装置与控制系统连接，控制系统能够启动蠕动装置，将打印树脂从原料区泵送到树脂槽中。

进一步地，树脂槽下端侧方密封安装有压力传感器，压力传感器与控制系统连接。

进一步地，所述自动3D打印装置还包括下悬臂梁和铲刀，所述下悬臂梁的一端固定在升降调节机构上，另一端固定所述铲刀；所述下悬臂梁能够伸到成型托盘的正下方。

进一步地，所述上悬臂梁和下悬臂梁均为可伸缩结构，并且可在控制系统的控制下转动。

进一步地，所述自动3D打印装置还包括网络模块，通过网络模块能够在非现场把需要打印的工件模型和需要打印的模型数量传输给控制系统。

进一步地，所述多个电动调节螺母为至少三个电动调节螺母，且所述多个电动调节螺母不在一条直线上；所述多个拉压力传感器为至少三个拉压力传感器，且所述多个拉压力传感器不在一条直线上。

进一步地，成型托盘的上表面为长方形，所述多个电动调节螺母为四个电动调节螺母，分别设置在靠近成型托盘的四个角的位置处。

一种如前任一项所述的自动3D打印装置的打印方法，包括如下步骤：

步骤S21：通过自动3D打印装置的网络模块，接收需要打印的工件模型和需要打印的模型数量，在需要打印的工件模型的尺寸符合该自动3D打印装置的打印尺寸要求时，继续步骤S22；

步骤S22：控制系统通过密封安装在树脂槽下端侧方的压力传感器来检测树脂槽中打印树脂的量；如果该压力传感器检测到的压力值低于预设值，表明打印树脂的量不够，则控制系统启动蠕动装置，将打印树脂从原料区泵送到树脂槽中，直到树脂槽中打印树脂的量符合此次打印产生的耗材；

步骤S23：通过承载基板传来的热对树脂槽中的打印树脂进行加热，温度值达到要求为止；

步骤S24：如果需要获取经验值，开始打印前，控制系统通过调节升降调节机构的位置将成型托盘压到已调好水平面的树脂槽内底面上，使树脂槽内底面的膜结构发生少量形变；调节电动调节螺母，使得每个拉压力传感器上的压力值相同；控制系统按照预设步长调节升降调节机构的位置，升高成型托盘并静置，直到每个拉压力传感器上的稳定拉力总值与成型托盘的重力相同，则设定该位置为打印起始位置；从打印起始位置开始连续上抬成型托盘，根据各个拉压力传感器的拉力值动态变化情况，判断树脂槽底面的膜结构的老化程度，当判断树脂槽底面的膜结构无需更换时，执行步骤S25；

如果不需要获取经验值，开始打印前，将升降调节机构的位置调到Z0位置，查看各个拉压力传感器的压力值是否相同，如果这些拉压力传感器的压力值不同，则控制系统微调电动调节螺母，直到这些拉压力传感器的压力值相同为止；调节好电动调节螺母后，再将升降调节机构的位置直接调到Z1位置，查看各个拉压力传感器的拉力总值是否与成型托盘的重力值相同，如果不同，则微调电动调节螺母，直到这些拉压力传感器的拉力总值与成型托盘的重力值相同为止，并把该微调后的位置设为打印起始位置；最后从打印起始位置开始连续上抬成型托盘，并描绘各个拉压力传感器的拉力值动态变化情况，据此判断树脂槽底面的膜结构的老化程度，当判断树脂槽底面的膜结构无需更换时，执行步骤S25；

步骤S25：打印过程中，固化相应层模型后，通过升降成型托盘产生下一层的固化空间，并判断该层模型是否固化失败，如果是，则重新固化该层模型；如果连续两次固化失败，或者固化失败的总层数超过预设值，则该模型打印失败，否则该模型打印成功。

进一步地，在步骤S25中，如果该模型打印成功，在模型打印完成后，上升成型托盘，然后上悬臂梁和下悬臂梁联动转动，共同转动相同的角度，把成型托盘转到成品区上方，利用铲刀把模型成品铲到成品区，铲完打印成功的模型后，下悬臂梁收缩将铲刀收回，然后将成型托盘转到清洗区域进行清洗，以将留在成型托盘下表面的部分模型残渣清洗干净；

如果该模型打印失败，通过升降调节机构上升成型托盘，然后上悬臂梁和下悬臂梁联动转动，共同转动相同的角度，利用铲刀将打印失败的模型铲到废品区里；铲完打印失败的模型后，下悬臂梁收缩将铲刀收回，将成型托盘转到清洗区进行清洗，以将留在成型托盘下表面的部分模型残渣清洗干净。

本发明的有益效果：本发明提供的自动3D打印装置和方法，能够在开始打印前自动调平、自动校正开始打印位置；并且能够自主注入打印树脂；打印过程中，各层独立判断是否打印完整；打印完毕后，能够自动卸下模型；另外，能够自动进行多次打印，可远程控制，无需人工现场操作。

附图说明

图1是本发明提出的自动3D打印装置的结构示意图；

图2是本发明提出的自动3D打印装置按照功能划分的各区域的位置示意图；

图3是本发明提出的自动3D打印装置中向树脂槽添加打印树脂的结构示意图；

图4是本发明提出的自动3D打印装置中成型托盘四角的拉压力传感器和电动调节螺母位置示意图；

图5是本发明提出的自动3D打印装置中成型托盘在各个位置处受力值的动态变化过程图。

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白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本发明并不局限于附图和以下实施例，相关附图作为示意图不应该被认为严格反映几何尺寸的比例关系，也不应该作为限制本发明的适用范围。

本发明提供的一种自动3D打印装置，如图1至图4所示，包括照射源1、承载基板2、树脂槽4和自动预校正装置。所述自动预校正装置包括：成型托盘5、上悬臂梁6、升降调节机构9、控制系统10、多个电动调节螺母16和多个拉压力传感器17。

所述照射源1与自动预校正装置的控制系统10连接。

承载基板2下方固定照射源1，照射源1向上垂直投影；承载基板2上方固定着树脂槽4，所述树脂槽4内盛装有打印树脂。所述承载基板2可加热并将热传递给树脂槽4。所述承载基板2中间正对照射源1的位置设置透光部3，可使照射源1发出的光透过，所述透光部3可以为玻璃，尺寸小于或略小于成型托盘5的尺寸；所述承载基板2前端可斜拉。

树脂槽4的底部一般采用硅胶或者绷膜等膜结构密封，通过调节膜结构的位置，可以调节树脂槽4的下底面处于水平位置。所述树脂槽4可以完整贴合于承载基板2上，树脂槽4的膜结构位于所述透光部3上方，成型托盘5正对所述透光部3。树脂槽4内的打印树脂可以通过承载基板2传来的热进行加热。

承载基板2可以与控制系统10连接，通过控制系统10调节承载基板2的上表面的位置，从而调节贴合于承载基板2的树脂槽4的位置，使得树脂槽4内的打印树脂的下液面位于水平位置。

自动预校正装置的所述升降调节机构9、所述多个电动调节螺母16、所述多个拉压力传感器17均与控制系统10连接。

上悬臂梁6固定在升降调节机构9上，并能随升降调节机构9上下移动。所述上悬臂梁6能够伸到树脂槽4内部的上方。如图1所示，所述上悬臂梁6的一端固定在升降调节机构9上，另一端固定成型托盘5。优选地，所述上悬臂梁6为可伸缩结构，从而可以适应不同大小的树脂槽。优选地，所述上悬臂梁6可左右转动地固定在升降调节机构9上，不仅可以调节上悬臂梁6相对于树脂槽4的位置，还可以把成型托盘升到成品区、废品区、清洗区等。

成型托盘5安装在所述上悬臂梁6上，并能在上悬臂梁6和升降调节机构9的带动下升降，从而可进入树脂槽4内部。优选地，成型托盘5安装在所述上悬臂梁6的末端。

升降调节机构9的精度以打印中成型托盘5升降的精度为准。

多个电动调节螺母16设置在所述成型托盘5与上悬臂梁6之间，用于对安装在上悬臂梁6上的成型托盘5相对于树脂槽4内部的打印树脂的下液面位置进行微调。所述多个电动调节螺母16为至少三个电动调节螺母，且所述多个电动调节螺母16不在一条直线上。

多个拉压力传感器17设置在所述成型托盘5与上悬臂梁6之间，并安装在成型托盘5的上表面，用于检测成型托盘5进入打印树脂后，成型托盘5表面所承受的压力；并且拉压力传感器17还可以在打印过程中，检测打印完成的当前层与在此之前已固化的半成品模型之间是否粘紧。所述多个拉压力传感器17为至少三个拉压力传感器，且所述多个拉压力传感器17不在一条直线上。电动调节螺母16和拉压力传感器17的数量可以相同，也可以不同。

优选地，如图4所示，成型托盘5的上表面为长方形，电动调节螺母16为四个，分别设置在靠近成型托盘5的四个角的位置处；拉压力传感器17为四个，与电动调节螺母16配套设置。拉压力传感器17分别设置在配套的电动调节螺母16的同侧，图4给出了拉压力传感器17设置在配套的电动调节螺母16的右侧的示意图。本领域技术人员知晓，成型托盘5还可以为其他形状，例如椭圆形，电动调节螺母16和拉压力传感器17也可以采用其他数量。

本发明提出的自动3D打印装置包括的自动预校正装置，通过升降调节机构9和上悬臂梁6将成型托盘5压到调好水平面的树脂槽4内的打印树脂中，并靠近树脂槽4内的打印树脂的下液面；通过控制系统10调节所述多个电动调节螺母16，使所述多个拉压力传感器17检测到的压力值相同，则认为成型托盘5的下表面与树脂槽4内的打印树脂的下液面平行贴合；然后通过升降调节机构9和上悬臂梁6逐步升高成型托盘5，并静置一段时间，当所述多个拉压力传感器17稳定的拉力值与成型托盘5的重力值相同时，则认为封装树脂槽4内的打印树脂的膜结构无形变，此位置为开始打印位置；接着从该位置通过升降调节机构9和上悬臂梁6连续上抬成型托盘5，根据拉力值的动态变化过程，判断封装树脂槽4内的打印树脂的膜结构的老化程度。本发明提出的自动3D打印装置包括的自动预校正装置能自动、快速地调整成型托盘5与树脂槽4底面膜结构的贴合度、起始打印位置，并自动检测树脂槽4底面膜结构的老化程度，具有速度快、效率高等优点，能有效地提高3D打印的精度和效率。

本发明提出的自动预校正装置进行自动预校正的方法包括以下步骤：

步骤S11：控制系统10缓慢调节升降调节机构9的位置，通过上悬臂梁6将成型托盘5压到已调好水平面的树脂槽4内的打印树脂中，并靠近树脂槽4内的打印树脂的下液面；

通过控制系统10的缓慢调节，使树脂槽4底面的膜结构仅发生少量形变，以避免膜结构形变过大损伤膜结构，记录此时升降调节机构9的位置值Z0。

步骤S12：控制系统10电动调节置于成型托盘5与上悬臂梁6之间的电动调节螺母16，使得每个拉压力传感器17检测到的压力值相同，记录此时各个拉压力传感器17的压力值N0；

因为膜结构在各个拉压力传感器17所在位置的形变量相同，位于该位置的拉压力传感器17检测到的压力值才会相同，当所有拉压力传感器17检测到的压力值相同时，则认为此时成型托盘5的下表面与树脂槽内的打印树脂的下液面平行贴合。

步骤S13：控制系统10按照设定步长(如最小打印层厚)调节升降调节机构9的位置，升高成型托盘5并静置片刻，使得各个拉压力传感器17上的受力值稳定，一直调节升降调节机构9的位置，直到各个拉压力传感器17上的拉力总值F0与成型托盘5的重力值G相同，此时成型托盘5的位置设定为打印起始位置，并记录此时升降调节机构9的位置值Z1；

如图5所示，刚开始时，膜结构对拉压力传感器17的反弹力值最大，等于成型托盘5的重力与拉压力传感器17对膜结构的压力值；逐步升高成型托盘5的过程中，膜结构对拉压力传感器17的反弹力值一直下降，而拉压力传感器17对膜结构的压力值也一直下降，随着升降调节机构9和上悬臂梁6带动成型托盘5升高到一定程度，拉压力传感器17对膜结构的压力变成了拉压力传感器17对成型托盘5的拉力，并且该拉力随着成型托盘5的升高在逐渐变大，一直调节升降调节机构9的位置，直到各个拉压力传感器17上的拉力总值F0与成型托盘5的重力值G相同，可认为树脂槽4底面的膜结构平整无形变，此位置可以设定为打印起始位置。

步骤S14：从打印起始位置开始连续上抬成型托盘5，并描绘各个拉压力传感器17的拉力值动态变化情况；根据描述的拉力值动态变化情况与参考基准的差别，判断树脂槽4底面的膜结构的老化程度；第一次捕获的拉压力传感器17的拉力动态变化范围可以作为参考基准；

在打印起始位置往下，树脂槽4底面的膜结构对成型托盘5有反弹力；在打印起始位置往上，成型托盘5对树脂槽4底面的膜结构有粘合力。

刚开始上抬成型托盘5时，成型托盘5对树脂槽4底面的膜结构的粘合力逐渐增大，增大到一定程度后，继续上抬成型托盘5，则成型托盘5对树脂槽4底面膜结构的粘合力逐渐减小，当成型托盘5完全跟树脂槽4底面的膜结构分离时，拉压力传感器17只受到成型托盘5重力相当的拉力作用，而没有粘合力；当成型托盘5跟树脂槽4底面的膜结构部分分离时，拉压力传感器17受重力和粘合力的作用，粘合力的大小跟成型托盘5与树脂槽4底面膜结构的接触面积大小和膜结构的形变有关，据此可判断树脂槽4底面膜结构的老化程度。

步骤S11至步骤S13都是为了获取自动预校正操作的经验值，其中，步骤S11设置升降调节机构9的位置值Z0，步骤S12调节电动调节螺母16以确保成型托盘5的下表面与树脂槽内的打印树脂的下液面平行贴合，步骤S13寻找本次打印任务的打印起始位置以及相应的升降调节机构9的位置值Z1。步骤S14用于判断树脂槽4底面的膜结构的老化程度。

一般来说，如果是准备投入使用的新设备，或者树脂槽更换膜结构、设备更换成型托盘等需要执行上述步骤S11、步骤S12和步骤S13来获取经验值，步骤S14首次主要是获取拉力动态变换范围的参考基准，在后续的打印过程中，步骤S11、步骤S12、步骤S13、步骤S14可用下面的步骤S15代替。

步骤S15：每次打印前，直接将升降调节机构9的位置调到Z0位置，查看各个拉压力传感器17的压力值是否相同，如果这些拉压力传感器17的压力值不同，则控制系统10微调电动调节螺母16，直到这些拉压力传感器17的压力值相同为止；调节好电动调节螺母16后，再将升降调节机构9的位置直接调到Z1位置，查看各个拉压力传感器17的拉力总值是否与成型托盘5的重力值相同，如果不同，则微调电动调节螺母16，直到这些拉压力传感器17的拉力总值与成型托盘5的重力值相同为止，并把该位置设为打印起始位置；最后从打印起始位置开始连续上抬成型托盘5，并描绘各个拉压力传感器17的拉力值动态变化情况，据此判断树脂槽4底面的膜结构的老化程度，判断膜结构的老化程度与步骤S14相同；如果描述的拉力值动态变化情况与所述参考基准的差别超过预设阈值，则认为树脂槽4底面的膜结构老化严重，应更换膜结构。

进一步地，所述自动3D打印装置还可以包括蠕动装置14，蠕动装置14与控制系统10连接。在树脂槽4中打印树脂的量不够，则控制系统10启动蠕动装置14，将打印树脂从原料区12泵送到树脂槽4中，直到打印树脂的量符合此次打印产生的耗材。原料区12可以包括原料桶。

进一步地，树脂槽4下端侧方密封安装有压力传感器13，压力传感器13与控制系统10连接。控制系统10通过密封安装在树脂槽4下端侧方的压力传感器13来检测树脂槽4中打印树脂的量；如果压力传感器13检测到的压力值低于预设值，则认为树脂槽4中打印树脂的量不够，则控制系统10启动蠕动装置14，将打印树脂从原料区12(例如原料桶)泵送到树脂槽4中，在泵送过程中，实时跟踪压力传感器13检测到的压力值，直到检测到的压力值达到预设值为止，所述预设值反映打印树脂的量符合此次打印产生的耗材。

进一步地，所述自动3D打印装置还可以包括下悬臂梁7和铲刀8，所述下悬臂梁7的一端固定在升降调节机构9上，另一端固定所述铲刀8。所述下悬臂梁7可伸缩，也可左右转动。使用时，所述升降调节机构9的下悬臂梁7可伸到成型托盘5的正下方，所述铲刀8的水平位置在成型托盘5下表面略靠下的位置。在模型打印失败或者模型打印完成时，可以利用下悬臂梁7的伸缩带动铲刀8将相关的模型铲下来，在铲完打印模型后，下悬臂梁7缩回，从而将铲刀8收回。

所述自动3D打印装置的各个功能区域的布置方式可以如图3所示，成品区和废品区设置在打印区的一边，在本例中，成品区在前，废品区在后，成品区和废品区设置在打印区的左边；原料区12和清洗区设置打印区的另一边，在本例中，清洗区在前，原料区在后，原料区12和清洗区设置打印区的右边。

所述自动3D打印装置还包括网络模块11，通过网络模块11，可以在非现场把需要打印的工件模型和需要打印的模型数量传输给控制系统10。

控制系统10在接收到需要打印的工件模型和需要打印的模型数量后，检测树脂槽4里的打印树脂的量是否足够，如果不够，可通过蠕动系统14将原料区12里的打印树脂泵送到树脂槽4中，并控制树脂槽4中的打印树脂温度到合理值。开始打印前，控制系统10将成型托盘5压在调好水平面的树脂槽4内底面上，通过调节四个电动螺母16使相应的四个拉压力传感器17压力值相同，则认为成型托盘底面5与树脂槽4内底面平行贴合；然后逐步升高成型托盘5并静置一小段时间，当拉压力传感器17稳定的拉力值刚好与成型托盘5的重力值相同时，则认为树脂槽4内底面无形变，设为开始打印位置。在打印过程中，每打印固化一层模型后上抬成型托盘5，根据拉力值的动态变化过程判断该层是否打印成功。如果固化不成功，则再次固化同层模型，如果出现多层固化不成功，则上抬成型托盘5，把半成品模型工件丢进废品区后继续重新开始打印。在整个模型打印成功后，则上抬成型托盘5，把成品模型工件放入成品区后继续重新开始打印。

本发明还提出了一种自动3D打印装置的打印方法，包括如下步骤：

步骤S21：通过自动3D打印装置的网络模块11，接收需要打印的工件模型和需要打印的模型数量，判断需要打印的工件模型的尺寸是否符合该自动3D打印装置的打印尺寸要求，例如需要打印的工件模型的尺寸是否小于该自动3D打印装置所能打印的最大尺寸；如果尺寸符合要求，则返回接收完毕指令，继续步骤S22；如果尺寸不符合要求，则返回打印尺寸不符指令，用户可以修改需要打印的工件模型的尺寸，当再次接收到需要打印的工件模型时，重复前述判断操作，直到需要打印的工件模型的尺寸符合要求，返回接收完毕指令，继续步骤S22；

步骤S22：控制系统10通过密封安装在树脂槽4下端侧方的压力传感器13来检测树脂槽4中打印树脂的量；如果该压力传感器13检测到的压力值低于预设值，表明打印树脂的量不够，则控制系统10启动蠕动装置14，将打印树脂从原料区12泵送到树脂槽4中，实时跟踪压力传感器13检测的压力值，直到树脂槽4中打印树脂的量符合此次打印产生的耗材；

步骤S23：通过承载基板2传来的热对树脂槽4中的打印树脂进行加热，温度值达到要求为止，例如温度值达到树脂活性较好的值为止；因为如果打印树脂的温度太低，打印树脂的活性较弱，不利于打印；

步骤S24：如果需要获取经验值，开始打印前，控制系统10缓慢调节升降调节机构9的位置，通过上悬臂梁6将成型托盘5压到已调好水平面的树脂槽4内的打印树脂中，并靠近树脂槽4内的打印树脂的下液面，通过控制系统10的缓慢调节，使树脂槽4底面的膜结构仅发生少量形变，以避免膜结构形变过大损伤膜结构；控制系统10电动调节置于成型托盘5与上悬臂梁6之间的电动调节螺母16，使得每个拉压力传感器17检测到的压力值相同，则认为成型托盘5底面与其下方的树脂槽内底面平行贴合，记录此时各个拉压力传感器17的压力值N0和此时升降调节机构9的位置值Z0，作为经验值；控制系统10按照设定步长(如最小打印层厚)调节升降调节机构9的位置，逐步升高成型托盘5并静置片刻，使得各个拉压力传感器17上的受力值稳定，一直调节升降调节机构9的位置，直到各个拉压力传感器17上的稳定拉力总值F0与成型托盘5的重力值G相同，可认为树脂槽4内底面的膜结构平整无形变，此时成型托盘5的位置设定为打印起始位置，并记录此时升降调节机构9的位置值Z1，作为经验值；从打印起始位置开始连续上抬成型托盘5，并描绘各个拉压力传感器17的拉力值动态变化情况；根据描述的拉力值动态变化情况与参考基准的差别，判断树脂槽4底面的膜结构的老化程度，判断膜结构的老化程度与步骤S14相同，在此不再赘述，当描述的拉力值动态变化情况与所述参考基准的差别超过预设阈值，则判断树脂槽4底面的膜结构老化严重，应更换膜结构；当描述的拉力值动态变化情况与所述参考基准的差别未超过预设阈值，则判断树脂槽4底面的膜结构无需更换时，执行步骤S25；

如果不需要获取经验值，开始打印前，将升降调节机构9的位置调到Z0位置，查看各个拉压力传感器17的压力值是否相同，如果这些拉压力传感器17的压力值不同，则控制系统10微调电动调节螺母16，直到这些拉压力传感器17的压力值相同为止；调节好电动调节螺母16后，再将升降调节机构9的位置直接调到Z1位置，查看各个拉压力传感器17的拉力总值是否与成型托盘5的重力值相同，如果不同，则微调电动调节螺母16，直到这些拉压力传感器17的拉力总值与成型托盘5的重力值相同为止，并把该微调后的位置设为打印起始位置；最后从打印起始位置开始连续上抬成型托盘5，并描绘各个拉压力传感器17的拉力值动态变化情况，据此判断树脂槽4底面的膜结构的老化程度，判断膜结构的老化程度与步骤S14相同；当描述的拉力值动态变化情况与所述参考基准的差别超过预设阈值，则判断树脂槽4底面的膜结构老化严重，应更换膜结构；当描述的拉力值动态变化情况与所述参考基准的差别未超过预设阈值，则判断树脂槽4底面的膜结构无需更换时，执行步骤S25；

步骤S25：打印过程中，每层都是通过照射源1投出相应层形状的图形亮度来固化相应位置的打印树脂；固化相应层模型后，需要升降调节机构9带动成型托盘5上升一定高度值a(该值要大于打印的层厚)，然后静置使打印树脂流动充满成型托盘5与树脂槽4底部之间的空隙，然后再下降a减去层厚的高度值，这样来产生下一层的固化空间，并且使树脂流动充满成型托盘与树脂槽4底部之间的空隙；在上升成型托盘5的过程中，该层固化的模型面积与拉压力传感器17的拉力值变化情况相对应，如果该拉力值与该层固化的模型面积对应的拉力值差超过阈值，则认为固化失败，需要重新回到该层的初始位置重新固化一次；如果连续两次固化失败，或者固化失败的总层数超过预设值，则认为该模型打印失败；判定打印失败后，通过升降调节机构9上升成型托盘5，然后上悬臂梁6和下悬臂梁7联动转动，共同转动相同的角度，通过上悬臂梁6将成型托盘5转到废品区上方，利用下悬臂梁7的伸缩带动铲刀8将打印失败的模型铲到废品区里；铲完失败的模型后，下悬臂梁7收缩将铲刀8收回；处理完失败的模型后，将成型托盘5转到清洗区进行清洗，以将留在成型托盘5下表面的一部分模型残渣清洗干净；清洗完毕后，返回步骤S22重新进行下一次打印。如果连续两个模型打印失败，则认为该自动3D打印装置出现故障，则不进行下一次打印，发出故障警报等待处理；

如果没有出现打印失败，在模型所有层打印完成后，通过升降调节机构9上升成型托盘5，然后上悬臂梁6和下悬臂梁7联动转动，共同转动相同的角度，通过上悬臂梁6将成型托盘5转到成品区上方，利用下悬臂梁7的伸缩带动铲刀8将模型成品铲到成品区；铲完模型后，下悬臂梁7收缩将铲刀8收回，并且成型托盘5转到清洗区进行清洗；清洗完毕后可以进行下一次打印。如果所有模型，或者模型所有数量均打印完毕，则自动3D打印装置发送打印完成指令，并使自动3D打印装置处于待机状态等待新的打印指令。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，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。

Claims (10)

1.一种自动3D打印装置，其特征在于，包括照射源、承载基板、树脂槽和自动预校正装置；

所述自动预校正装置包括：成型托盘、上悬臂梁、升降调节机构、控制系统、多个电动调节螺母和多个拉压力传感器；

所述照射源与自动预校正装置的控制系统连接；

承载基板下方固定照射源，照射源向上垂直投影；所述承载基板正对照射源的位置设置透光部；承载基板上方固定着树脂槽，所述树脂槽内能够盛装打印树脂；

树脂槽的底部采用膜结构密封，并且树脂槽的膜结构位于所述透光部上方；

承载基板与自动预校正装置的控制系统连接，通过控制系统调节承载基板的上表面的位置；

自动预校正装置的所述升降调节机构、所述多个电动调节螺母、所述多个拉压力传感器均与控制系统连接；

上悬臂梁固定在升降调节机构上，并能随升降调节机构上下移动，所述上悬臂梁能够伸到树脂槽内部的上方；

成型托盘安装在所述上悬臂梁上，并能在上悬臂梁和升降调节机构的带动下升降；

多个电动调节螺母设置在所述成型托盘与上悬臂梁之间，用于对安装在上悬臂梁上的成型托盘相对于树脂槽内部的打印树脂的下液面位置进行微调；

多个拉压力传感器设置在所述成型托盘与上悬臂梁之间，并安装在成型托盘的上表面。

2.根据权利要求1所述的自动3D打印装置，其特征在于，所述自动3D打印装置还包括蠕动装置，蠕动装置与控制系统连接，控制系统能够启动蠕动装置，将打印树脂从原料区泵送到树脂槽中。

3.根据权利要求2所述的自动3D打印装置，其特征在于，树脂槽下端侧方密封安装有压力传感器，压力传感器与控制系统连接。

4.根据权利要求3所述的自动3D打印装置，其特征在于，所述自动3D打印装置还包括下悬臂梁和铲刀，所述下悬臂梁的一端固定在升降调节机构上，另一端固定所述铲刀；所述下悬臂梁能够伸到成型托盘的正下方。

5.根据权利要求4所述的自动3D打印装置，其特征在于，所述上悬臂梁和下悬臂梁均为可伸缩结构，并且能够在控制系统的控制下转动。

6.根据权利要求5所述的自动3D打印装置，其特征在于，所述自动3D打印装置还包括网络模块，通过网络模块能够在非现场把需要打印的工件模型和需要打印的模型数量传输给控制系统。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的自动3D打印装置，其特征在于，所述多个电动调节螺母为至少三个电动调节螺母，且所述多个电动调节螺母不在一条直线上；所述多个拉压力传感器为至少三个拉压力传感器，且所述多个拉压力传感器不在一条直线上。

8.根据权利要求7所述的自动3D打印装置，其特征在于，成型托盘的上表面为长方形，所述多个电动调节螺母为四个电动调节螺母，分别设置在靠近成型托盘的四个角的位置处。

9.一种如权利要求1至8中任一项所述的自动3D打印装置的打印方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S21：通过自动3D打印装置的网络模块，接收需要打印的工件模型和需要打印的模型数量，在需要打印的工件模型的尺寸符合该自动3D打印装置的打印尺寸要求时，继续步骤S22；

步骤S22：控制系统通过密封安装在树脂槽下端侧方的压力传感器来检测树脂槽中打印树脂的量；如果该压力传感器检测到的压力值低于预设值，表明打印树脂的量不够，则控制系统启动蠕动装置，将打印树脂从原料区泵送到树脂槽中，直到树脂槽中打印树脂的量符合此次打印产生的耗材；

步骤S23：通过承载基板传来的热对树脂槽中的打印树脂进行加热，温度值达到要求为止；

步骤S24：如果需要获取经验值，开始打印前，控制系统通过调节升降调节机构的位置将成型托盘压到已调好水平面的树脂槽内底面上，使树脂槽内底面的膜结构发生少量形变，并记录此时升降调节机构的位置值Z0；调节电动调节螺母，使得每个拉压力传感器上的压力值相同；控制系统按照预设步长调节升降调节机构的位置，升高成型托盘并静置，直到每个拉压力传感器上的稳定拉力总值与成型托盘的重力相同，则设定该位置为打印起始位置，并记录此时升降调节机构的位置值Z1；从打印起始位置开始连续上抬成型托盘，根据各个拉压力传感器的拉力值动态变化情况，判断树脂槽底面的膜结构的老化程度，当判断树脂槽底面的膜结构无需更换时，执行步骤S25；

如果不需要获取经验值，开始打印前，将升降调节机构的位置调到Z0位置，查看各个拉压力传感器的压力值是否相同，如果这些拉压力传感器的压力值不同，则控制系统微调电动调节螺母，直到这些拉压力传感器的压力值相同为止；调节好电动调节螺母后，再将升降调节机构的位置直接调到Z1位置，查看各个拉压力传感器的拉力总值是否与成型托盘的重力值相同，如果不同，则微调电动调节螺母，直到这些拉压力传感器的拉力总值与成型托盘的重力值相同为止，并把该微调后的位置设为打印起始位置；最后从打印起始位置开始连续上抬成型托盘，并描绘各个拉压力传感器的拉力值动态变化情况，据此判断树脂槽底面的膜结构的老化程度，当判断树脂槽底面的膜结构无需更换时，执行步骤S25；

步骤S25：打印过程中，固化相应层模型后，通过升降成型托盘产生下一层的固化空间，并判断该层模型是否固化失败，如果是，则重新固化该层模型；如果连续两次固化失败，或者固化失败的总层数超过预设值，则该模型打印失败，否则该模型打印成功。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤S25中，如果该模型打印成功，在模型打印完成后，上升成型托盘，然后上悬臂梁和下悬臂梁联动转动，共同转动相同的角度，把成型托盘转到成品区上方，利用铲刀把模型成品铲到成品区，铲完打印成功的模型后，下悬臂梁收缩将铲刀收回，然后将成型托盘转到清洗区域进行清洗；

如果该模型打印失败，通过升降调节机构上升成型托盘，然后上悬臂梁和下悬臂梁联动转动，共同转动相同的角度，利用铲刀将打印失败的模型铲到废品区里；铲完打印失败的模型后，下悬臂梁收缩将铲刀收回，将成型托盘转到清洗区进行清洗，以将留在成型托盘下表面的部分模型残渣清洗干净。

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