CN108501368A - 一种3d打印机主动式三维减震装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种3D打印机主动式三维减震装置及其使用方法，利用5对电磁线圈产生的电磁场的相互作用，能够在三维空间实现3D打印机本体的减震功能；当震动发生时，采用PID控制方法，主动地调整电磁线圈中的电流强度，使得3D打印机本体在电磁力的作用下，迅速地恢复到平衡位置，克服扰动的影响；在打印过程中，3D打印机本体在电磁力的作用下悬浮于空中，能够防止外界震动的传导；3D打印机本体与连接模块采用可拆卸式连接，使得本发明具有通用性，适用于不同型号的3D打印机减震；本发明可有效地降低3D打印机在工作过程中产生的震动，并能够隔绝外界震动的影响，提升打印精度、降低噪音。

Description

一种3D打印机主动式三维减震装置及其使用方法

技术领域

本发明属于3D打印机技术领域，具体涉及一种3D打印机主动式三维减震装置及其使用方法。

背景技术

3D打印技术是一种增材制造技术。首先利用计算机辅助设计软件建立打印对象的三维立体模型，然后将三维模型“分区”成逐层的截面，即切片。3D打印机读取切片的数据信息，用液态、粉状或者熔融态的材料将这些切片逐层地打印出来并叠加、粘接在一起，从而制造出一个打印实体。

3D打印机在工作过程中，当X、Y轴向的移动装置快速运动时，如果位移的速度或方向突然发生变化，会因惯性产生低频振动，另外，如果防震措施不得当，外界的震动也会传导至3D打印机。3D打印机经历长期的振动会造成部件松动，降低打印件的表面质量和尺寸精度。同时，3D打印机在工作过程中还会因振动产生一定的噪音，对工作环境造成污染。现有的3D打印机，大多采用在底座上设置橡胶减震块来衰减振动，但缓冲效果并不能完全满足高精度3D打印机的减震要求。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种3D打印机主动式三维减震装置及其使用方法，具有结构简单、主动减震、易于制造的特点，能够有效地降低3D打印机在工作过程中产生的震动，提升打印精度、降低噪音。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种3D打印机主动式三维减震装置，包括3D打印机本体、连接模块、悬浮模块、气隙模块、基体模块和控制模块；3D打印机本体采用可拆卸连接方式固定在连接模块上；连接模块固定在悬浮模块的上端；当工作时，悬浮模块在电磁力的作用下悬浮于基体模块的四方形内孔中；悬浮模块与控制模块电连接；基体模块与控制模块电连接；

连接模块包括连接平台、压板组件；连接平台上表面有T型槽，压板组件利用T型槽将3D打印机本体固定在连接平台上；

悬浮模块包括支架、第一电磁线圈（动）、第二电磁线圈（动）、第三电磁线圈（动）、第四电磁线圈（动）和第五电磁线圈（动）；在支架上有4个侧面和1个底面，即A侧面、B侧面、C侧面、D侧面和E底面，其中A侧面和B侧面相对，C侧面和D侧面相对；在支架的A侧面上设置有放线槽（A动），用于安装第一电磁线圈（动），在B侧面上设置有放线槽（B动），用于安装第二电磁线圈（动），在C侧面上设置有放线槽（C动），用于安装第三电磁线圈（动），在D侧面上设置有放线槽（D动），用于安装第四电磁线圈（动），在E底面上设置有放线槽（E动），用于安装第五电磁线圈（动）；第一电磁线圈（动）、第二电磁线圈（动）、第三电磁线圈（动）、第四电磁线圈（动）和第五电磁线圈（动）分别与控制模块电连接；

气隙模块包括气隙A、气隙B、气隙C、气隙D和气隙E；气隙A为支架的A侧面与基座的A侧面之间的间隙，气隙B为支架的B侧面与基座的B侧面之间的间隙，气隙C为支架的C侧面与基座的C侧面之间的间隙，气隙D为支架的D侧面与基座的D侧面之间的间隙，气隙E为支架的E底面与基座的E底面之间的间隙；

基体模块包括基座、第一电磁线圈（静）、第二电磁线圈（静）、第三电磁线圈（静）、第四电磁线圈（静）、第五电磁线圈（静）、第一测距传感器、第二测距传感器、第三测距传感器、第四测距传感器和第五测距传感器；在基座的四方形内孔中有4个侧面和一个底面，即A侧面、B侧面、C侧面、D侧面和E底面，其中A侧面和B侧面相对，C侧面和D侧面相对；在基座的A侧面上设置有放线槽（A静），用于安装第一电磁线圈（静），在B侧面上设置有放线槽（B静），用于安装第二电磁线圈（静），在C侧面上设置有放线槽（C静），用于安装第三电磁线圈（静），在D侧面上设置有放线槽（D静），用于安装第四电磁线圈（静），在E底面上设置有放线槽（E静），用于安装第五电磁线圈（静）；第一电磁线圈（静）、第二电磁线圈（静）、第三电磁线圈（静）、第四电磁线圈（静）和第五电磁线圈（静）分别与控制模块600电连接；第一测距传感器安装在基座的A侧面上，用于测量基座的A侧面与支架的A侧面之间的气隙A，第二测距传感器安装在基座的B侧面上，用于测量基座的B侧面与支架的B侧面之间的气隙B，第三测距传感器安装在基座的C侧面上，用于测量基座的C侧面与支架的C侧面之间的气隙C，第四测距传感器安装在基座的D侧面上，用于测量基座的D侧面与支架的D侧面之间的气隙D，第五测距传感器安装在基座的E底面上，用于测量基座的E底面与支架的E底面之间的气隙E；第一测距传感器、第二测距传感器、第三测距传感器、第四测距传感器和第五测距传感器分别与控制模块电连接；

悬浮模块300和基体模块500上的放线槽均采用铁磁材料制成；当悬浮模块在电磁力的作用下悬浮于基体模块的四方形内孔中时，放线槽（A动）与放线槽（A静）相对，放线槽（B动）与放线槽（B静）相对，放线槽（C动）与放线槽（C静）相对，放线槽（D动）与放线槽（D静）相对，放线槽（E动）与放线槽（E静）相对，可以有效地防止放线槽内电磁线圈产生的电磁泄露对外界造成的污染；

控制模块包括控制板、液晶显示器、键盘、第一电流调节旋钮、第二电流调节旋钮、第三电流调节旋钮、第四电流调节旋钮、第五电流调节旋钮、第一电磁线圈启动/关闭键、第二电磁线圈启动/关闭键、第三电磁线圈启动/关闭键、第四电磁线圈启动/关闭键、第五电磁线圈启动/关闭键、第一测距传感器启动/关闭键、第二测距传感器启动/关闭键、第三测距传感器启动/关闭键、第四测距传感器启动/关闭键、第五测距传感器启动/关闭键、电流过载保护键、PID控制键、控制装置启动键和控制装置关闭键；第一电流调节旋钮用于同时调节第一电磁线圈（动）和第一电磁线圈（静）中电流的大小，第二电流调节旋钮用于同时调节第二电磁线圈（动）和第二电磁线圈（静）中电流的大小，第三电流调节旋钮用于同时调节第三电磁线圈（动）和第三电磁线圈（静）中电流的大小，第四电流调节旋钮用于同时调节第四电磁线圈（动）和第四电磁线圈（静）中电流的大小，第五电流调节旋钮用于同时调节第五电磁线圈（动）和第五电磁线圈（静）中电流的大小；电流过载保护键用于保护电磁线圈，通过键盘输入电磁线圈的过载电流值并保存，同时在液晶显示器上显示出来，当电磁线圈中的电流值超过设定的过载电流值时，电流过载保护键由按下状态变为弹起状态，切断电源；PID控制键用于启动主动式三维减震工作模式，从键盘输入气隙E的设定值，旋转第一电流调节旋钮、第二电流调节旋钮、第三电流调节旋钮、第四电流调节旋钮和第五电流调节旋钮，分别调节对应的电磁线圈中的电流值，当液晶显示器上显示的气隙A的值等于气隙B的值、气隙C的值等于气隙D的值、气隙E的值等于设定值时，通过键盘输入获取的气隙A、气隙B、气隙C和气隙D的值，并作为实施PID控制的设定值，连同先前输入的气隙E的设定值一起保存，然后按下PID控制键，启动主动式三维减震工作模式，在3D打印过程中，如果因为震动而造成气隙A、气隙B、气隙C和气隙D的实时测量值与对应的设定值发生偏离，控制模块将自动调节对应的电磁线圈中的电流值，以使气隙的测量值趋近直至等于设定值，借此调节过程来实现3D打印机的主动式三维减震功能。

一种3D打印机主动式三维减震装置使用方法，包括以下步骤：

1）将3D打印机本体安放在连接模块上，并用压板组件进行固定；

2）检查控制模块；将第一电流调节旋钮、第二电流调节旋钮、第三电流调节旋钮、第四电流调节旋钮和第五电流调节旋钮均旋转至“0”位置；检查下述按键并确保处于弹起状态：第一电磁线圈启动/关闭键、第二电磁线圈启动/关闭键、第三电磁线圈启动/关闭键、第四电磁线圈启动/关闭键、第五电磁线圈启动/关闭键、第一测距传感器启动/关闭键、第二测距传感器启动/关闭键、第三测距传感器启动/关闭键、第四测距传感器启动/关闭键、第五测距传感器启动/关闭键、PID控制键、控制装置启动键和控制装置关闭键；检查电流过载保护键，确保处于按下状态；

3）按下控制装置启动键，控制装置关闭键自动弹起，接通电源，打开液晶显示器；

4）按下第一测距传感器启动/关闭键、第二测距传感器启动/关闭键、第三测距传感器启动/关闭键、第四测距传感器启动/关闭键、第五测距传感器启动/关闭键，分别启动第一测距传感器、第二测距传感器、第三测距传感器、第四测距传感器和第五测距传感器，开始测量气隙A、气隙B、气隙C、气隙D和气隙E的数值，并在液晶显示器上显示出来；

5）通过键盘输入电磁线圈的过载电流值并保存，作为激活电流过载保护键的阈值，同时在液晶显示器上显示出来；

6）通过键盘输入气隙E的设定值并保存，同时在液晶显示器上显示出来；气隙E的设定值用于步骤8，同时还作为PID控制时气隙E的设定值；

7）按下第五电磁线圈启动/关闭键，同时给第五电磁线圈（动）和第五电磁线圈（静）供电；两个电磁线圈在电流的作用下，分别生成一个磁场；两个磁场的同名磁极相对，同名磁极相互排斥，使得此时彼此接触的悬浮模块的支架上的E底面和基体模块的基座上的E底面在电磁力的作用下相互排斥；

8）转动第五电流调节旋钮，逐渐增大第五电磁线圈（动）和第五电磁线圈（静）中的电流强度，使得悬浮模块的支架上的E底面在电磁力的作用下，脱离与基体模块上基座的E底面的接触，悬浮起来，形成气隙E，悬浮高度随着电流强度的增大而逐渐增大，直至在液晶显示器上显示的第五测距传感器测得的气隙E的实时测量值与气隙E的设定值相等；

9）按下第一电磁线圈启动/关闭键，同时给第一电磁线圈（动）和第一电磁线圈（静）供电；两个电磁线圈在电流的作用下，分别生成一个磁场；两个磁场的同名磁极相对，同名磁极相互排斥，使得悬浮模块的支架上的A侧面和基体模块的基座上的A侧面在电磁力的作用下相互排斥，形成气隙A；

10）按下第二电磁线圈启动/关闭键，同时给第二电磁线圈（动）和第二电磁线圈（静）供电；两个电磁线圈在电流的作用下，分别生成一个磁场；两个磁场的同名磁极相对，同名磁极相互排斥，使得悬浮模块的支架上的B侧面和基体模块的基座上的B侧面在电磁力的作用下相互排斥，形成气隙B；

11）联动调整第一电流调节旋钮、第二电流调节旋钮，直至在液晶显示器上显示的由第一测距传感器测得的气隙A的实时测量值与由第二测距传感器测得的气隙B的实时测量值相等；

12）通过键盘输入气隙A和气隙B相等时的实时测量值，作为PID控制时气隙A和气隙B的设定值；

13）按下第三电磁线圈启动/关闭键，同时给第三电磁线圈（动）和第三电磁线圈（静）供电；两个电磁线圈在电流的作用下，分别生成一个磁场；两个磁场的同名磁极相对，同名磁极相互排斥，使得悬浮模块的支架上的C侧面和基体模块的基座上的C侧面在电磁力的作用下相互排斥，形成气隙C430；

14）按下第四电磁线圈启动/关闭键，同时给第四电磁线圈（动）和第四电磁线圈（静）供电；两个电磁线圈在电流的作用下，分别生成一个磁场；两个磁场的同名磁极相对，同名磁极相互排斥，使得悬浮模块的支架上的D侧面和基体模块的基座上的D侧面在电磁力的作用下相互排斥，形成气隙D440；

15）联动调整第三电流调节旋钮、第四电流调节旋钮，直至在液晶显示器上显示的由第三测距传感器测得的气隙C的实时测量值与由第四测距传感器测得的气隙D的实时测量值相等；

16）通过键盘输入气隙C和气隙D相等时的实时测量值，作为PID控制时气隙C和气隙D的设定值；

17）按下PID控制键，启动主动式三维减震工作模式；

18）启动3D打印机本体，开始打印工作；

19）在打印过程中，因为震动会造成气隙A、气隙B、气隙C、气隙D和气隙E数值的扰动；在主动式三维减震工作模式的控制下，控制模块自动调节电磁线圈的电流强度，使得气隙A、气隙B、气隙C、气隙D和气隙E的实时测量值尽快恢复到与对应的设定值相等，实现主动式三维减震功能；

20）打印工作结束后，缓慢地将第五电流调节旋钮旋转至“0”位置，使得连接模块轻轻地落在基体模块上；

21）关闭3D打印机本体；将第一电流调节旋钮、第二电流调节旋钮、第三电流调节旋钮和第四电流调节旋钮均旋转至“0”位置；弹起第一电磁线圈启动/关闭键、第二电磁线圈启动/关闭键、第三电磁线圈启动/关闭键、第四电磁线圈启动/关闭键、第五电磁线圈启动/关闭键；弹起第一测距传感器启动/关闭键、第二测距传感器启动/关闭键、第三测距传感器启动/关闭键、第四测距传感器启动/关闭键、第五测距传感器启动/关闭键；弹起PID控制键；

22）按下控制装置关闭键，控制装置启动键自动弹起，切断电源，关闭液晶显示器。

本发明的有益效果是：

本发明利用5对电磁线圈产生的电磁场的相互作用，能够在三维空间实现3D打印机本体的减震功能；当震动发生时，采用PID控制方法，主动地调整电磁线圈中的电流强度，使得3D打印机本体在电磁力的作用下，迅速地恢复到平衡位置，克服扰动的影响；在打印过程中，3D打印机本体在电磁力的作用下悬浮于空中，能够防止外界震动的传导；3D打印机本体与连接模块采用可拆卸式连接，使得本发明具有通用性，适用于不同型号的3D打印机减震；本发明可有效地降低3D打印机在工作过程中产生的震动，并能够隔绝外界震动的影响，提升打印精度、降低噪音。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图。

图2为本发明的控制模块示意图。

其中，100为3D打印机本体；200为连接模块；210为连接平台；211为T型槽；220为压板组件；300为悬浮模块；310为支架；321为支架310的A侧面；322为支架310的B侧面；323为支架310的C侧面；324为支架310的D侧面；325为支架310的E底面；331为放线槽（A动）；332为放线槽（B动）；333为放线槽（C动）；334为放线槽（D动）；335为放线槽（E动）；341为第一电磁线圈（动）；342为第二电磁线圈（动）；343为第三电磁线圈（动）；344为第四电磁线圈（动）；345为第五电磁线圈（动）；400为气隙模块；410为气隙A；420为气隙B；430为气隙C；440为气隙D；450为气隙E；500为基体模块；510为基座；521为基座510的A侧面；522为基座510的B侧面；523为基座510的C侧面；524为基座510的D侧面；525为基座510的E底面；531为放线槽（A静）；532为放线槽（B静）；533为放线槽（C静）；534为放线槽（D静）；535为放线槽（E静）；541为第一电磁线圈（静）；542为第二电磁线圈（静）；543为第三电磁线圈（静）；544为第四电磁线圈（静）；545为第五电磁线圈（静）；551为第一测距传感器；552为第二测距传感器；553为第三测距传感器；554为第四测距传感器；555为第五测距传感器；600为控制模块；610为控制板；620为液晶显示器；630为键盘；641为第一电流调节旋钮；642为第二电流调节旋钮；643为第三电流调节旋钮；644为第四电流调节旋钮；645为第五电流调节旋钮；651为第一电磁线圈启动/关闭键；652为第二电磁线圈启动/关闭键；653为第三电磁线圈启动/关闭键；654为第四电磁线圈启动/关闭键；655为第五电磁线圈启动/关闭键；661为第一测距传感器启动/关闭键；662为第二测距传感器启动/关闭键；663为第三测距传感器启动/关闭键；664为第四测距传感器启动/关闭键；665为第五测距传感器启动/关闭键；660为电流过载保护键；670为PID控制键；681为控制装置启动键；682为控制装置关闭键。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1、图2所示，一种3D打印机主动式三维减震装置，包括3D打印机本体100、连接模块200、悬浮模块300、气隙模块400、基体模块500和控制模块600；3D打印机本体100采用可拆卸连接方式固定在连接模块200上；连接模块200固定在悬浮模块300的上端；当工作时，悬浮模块300在电磁力的作用下悬浮于基体模块500的四方形内孔中；悬浮模块300与控制模块600电连接；基体模块500与控制模块600电连接；

连接模块200包括连接平台210、压板组件220；连接平台210上表面有T型槽211，压板组件220利用T型槽211将3D打印机本体100固定在连接平台210上；

悬浮模块300包括支架310、第一电磁线圈（动）341、第二电磁线圈（动）342、第三电磁线圈（动）343、第四电磁线圈（动）344和第五电磁线圈（动）345；在支架310上有4个侧面和1个底面，即A侧面321、B侧面322、C侧面323、D侧面324和E底面325，其中A侧面321和B侧面322相对，C侧面323和D侧面324相对；在支架310的A侧面321上设置有放线槽（A动）331，用于安装第一电磁线圈（动）341，在B侧面322上设置有放线槽（B动）332，用于安装第二电磁线圈（动）342，在C侧面323上设置有放线槽（C动）333，用于安装第三电磁线圈（动）343，在D侧面324上设置有放线槽（D动）334，用于安装第四电磁线圈（动）344，在E底面325上设置有放线槽（E动）335，用于安装第五电磁线圈（动）345；第一电磁线圈（动）341、第二电磁线圈（动）342、第三电磁线圈（动）343、第四电磁线圈（动）344和第五电磁线圈（动）345分别与控制模块600电连接；

气隙模块400包括气隙A410、气隙B420、气隙C430、气隙D440和气隙E450；气隙A410为支架310的A侧面321与基座510的A侧面521之间的间隙，气隙B420为支架310的B侧面322与基座510的B侧面522之间的间隙，气隙C430为支架310的C侧面323与基座510的C侧面523之间的间隙，气隙D440为支架310的D侧面324与基座510的D侧面524之间的间隙，气隙E450为支架310的E底面325与基座510的E底面525之间的间隙；

基体模块500包括基座510、第一电磁线圈（静）541、第二电磁线圈（静）542、第三电磁线圈（静）543、第四电磁线圈（静）544、第五电磁线圈（静）545、第一测距传感器551、第二测距传感器552、第三测距传感器553、第四测距传感器554和第五测距传感器555；在基座510的四方形内孔中有4个侧面和一个底面，即A侧面521、B侧面522、C侧面523、D侧面524和E底面525，其中A侧面521和B侧面522相对，C侧面523和D侧面524相对；在基座510的A侧面521上设置有放线槽（A静）531，用于安装第一电磁线圈（静）541，在B侧面522上设置有放线槽（B静）532，用于安装第二电磁线圈（静）542，在C侧面523上设置有放线槽（C静）533，用于安装第三电磁线圈（静）543，在D侧面524上设置有放线槽（D静）534，用于安装第四电磁线圈（静）544，在E底面525上设置有放线槽（E静）535，用于安装第五电磁线圈（静）545；第一电磁线圈（静）541、第二电磁线圈（静）542、第三电磁线圈（静）543、第四电磁线圈（静）544和第五电磁线圈（静）545分别与控制模块600电连接；第一测距传感器551安装在基座510的A侧面521上，用于测量基座510的A侧面521与支架310的A侧面321之间的气隙A410，第二测距传感器552安装在基座510的B侧面522上，用于测量基座510的B侧面522与支架310的B侧面322之间的气隙B420，第三测距传感器553安装在基座510的C侧面523上，用于测量基座510的C侧面523与支架310的C侧面323之间的气隙C430，第四测距传感器554安装在基座510的D侧面524上，用于测量基座510的D侧面524与支架310的D侧面324之间的气隙D440，第五测距传感器555安装在基座510的E底面525上，用于测量基座510的E底面525与支架310的E底面325之间的气隙E450；第一测距传感器551、第二测距传感器552、第三测距传感器553、第四测距传感器554和第五测距传感器555分别与控制模块600电连接；

悬浮模块300和基体模块500上的放线槽均采用铁磁材料制成；当悬浮模块300在电磁力的作用下悬浮于基体模块500的四方形内孔中时，放线槽（A动）331与放线槽（A静）531相对，放线槽（B动）332与放线槽（B静）532相对，放线槽（C动）333与放线槽（C静）533相对，放线槽（D动）334与放线槽（D静）534相对，放线槽（E动）335与放线槽（E静）535相对，可以有效地防止放线槽内电磁线圈产生的电磁泄露对外界造成的污染；

控制模块600包括控制板610、液晶显示器620、键盘630、第一电流调节旋钮641、第二电流调节旋钮642、第三电流调节旋钮643、第四电流调节旋钮644、第五电流调节旋钮645、第一电磁线圈启动/关闭键651、第二电磁线圈启动/关闭键652、第三电磁线圈启动/关闭键653、第四电磁线圈启动/关闭键654、第五电磁线圈启动/关闭键655、第一测距传感器启动/关闭键661、第二测距传感器启动/关闭键662、第三测距传感器启动/关闭键663、第四测距传感器启动/关闭键664、第五测距传感器启动/关闭键665、电流过载保护键660、PID控制键670、控制装置启动键681和控制装置关闭键682；第一电流调节旋钮641用于同时调节第一电磁线圈（动）341和第一电磁线圈（静）541中电流的大小，第二电流调节旋钮642用于同时调节第二电磁线圈（动）342和第二电磁线圈（静）542中电流的大小，第三电流调节旋钮643用于同时调节第三电磁线圈（动）343和第三电磁线圈（静）543中电流的大小，第四电流调节旋钮644用于同时调节第四电磁线圈（动）344和第四电磁线圈（静）544中电流的大小，第五电流调节旋钮645用于同时调节第五电磁线圈（动）345和第五电磁线圈（静）545中电流的大小；电流过载保护键660用于保护电磁线圈，通过键盘630输入电磁线圈的过载电流值并保存，同时在液晶显示器620上显示出来，当电磁线圈中的电流值超过设定的过载电流值时，电流过载保护键660由按下状态变为弹起状态，切断电源；PID控制键670用于启动主动式三维减震工作模式，从键盘630输入气隙E450的设定值，旋转第一电流调节旋钮641、第二电流调节旋钮642、第三电流调节旋钮643、第四电流调节旋钮644和第五电流调节旋钮645，分别调节对应的电磁线圈中的电流值，当液晶显示器620上显示的气隙A410的值等于气隙B420的值、气隙C430的值等于气隙D440的值、气隙E450的值等于设定值时，通过键盘630输入获取的气隙A410、气隙B420、气隙C430和气隙D440的值，并作为实施PID控制的设定值，连同先前输入的气隙E450的设定值一起保存，然后按下PID控制键670，启动主动式三维减震工作模式，在3D打印过程中，如果因为震动而造成气隙A410、气隙B420、气隙C430和气隙D440的实时测量值与对应的设定值发生偏离，控制模块600将自动调节对应的电磁线圈中的电流值，以使气隙的测量值趋近直至等于设定值，借此调节过程来实现3D打印机的主动式三维减震功能。

一种3D打印机主动式三维减震装置使用方法，包括以下步骤：

1）将3D打印机本体100安放在连接模块200上，并用压板组件220进行固定；

2）检查控制模块600；将第一电流调节旋钮641、第二电流调节旋钮642、第三电流调节旋钮643、第四电流调节旋钮644和第五电流调节旋钮645均旋转至“0”位置；检查下述按键并确保处于弹起状态：第一电磁线圈启动/关闭键651、第二电磁线圈启动/关闭键652、第三电磁线圈启动/关闭键653、第四电磁线圈启动/关闭键654、第五电磁线圈启动/关闭键655、第一测距传感器启动/关闭键661、第二测距传感器启动/关闭键662、第三测距传感器启动/关闭键663、第四测距传感器启动/关闭键664、第五测距传感器启动/关闭键665、PID控制键670、控制装置启动键681和控制装置关闭键682；检查电流过载保护键660，确保处于按下状态；

3）按下控制装置启动键681，控制装置关闭键682自动弹起，接通电源，打开液晶显示器620；

4）按下第一测距传感器启动/关闭键661、第二测距传感器启动/关闭键662、第三测距传感器启动/关闭键663、第四测距传感器启动/关闭键664、第五测距传感器启动/关闭键665，分别启动第一测距传感器551、第二测距传感器552、第三测距传感器553、第四测距传感器554和第五测距传感器555，开始测量气隙A410、气隙B420、气隙C430、气隙D440和气隙E450的数值，并在液晶显示器620上显示出来；

5）通过键盘630输入电磁线圈的过载电流值并保存，作为激活电流过载保护键660的阈值，同时在液晶显示器620上显示出来；

6）通过键盘630输入气隙E450的设定值并保存，同时在液晶显示器620上显示出来；气隙E450的设定值用于步骤8，同时还作为PID控制时气隙E450的设定值；

7）按下第五电磁线圈启动/关闭键655，同时给第五电磁线圈（动）345和第五电磁线圈（静）545供电；两个电磁线圈在电流的作用下，分别生成一个磁场；两个磁场的同名磁极相对，同名磁极相互排斥，使得此时彼此接触的悬浮模块300的支架310上的E底面325和基体模块500的基座510上的E底面525在电磁力的作用下相互排斥；

8）转动第五电流调节旋钮645，逐渐增大第五电磁线圈（动）345和第五电磁线圈（静）545中的电流强度，使得悬浮模块300的支架310上的E底面325在电磁力的作用下，脱离与基体模块500上基座510的E底面525的接触，悬浮起来，形成气隙E450，悬浮高度随着电流强度的增大而逐渐增大，直至在液晶显示器620上显示的第五测距传感器555测得的气隙E450的实时测量值与气隙E450的设定值相等；

9）按下第一电磁线圈启动/关闭键651，同时给第一电磁线圈（动）341和第一电磁线圈（静）541供电；两个电磁线圈在电流的作用下，分别生成一个磁场；两个磁场的同名磁极相对，同名磁极相互排斥，使得悬浮模块300的支架310上的A侧面321和基体模块500的基座510上的A侧面521在电磁力的作用下相互排斥，形成气隙A410；

10）按下第二电磁线圈启动/关闭键652，同时给第二电磁线圈（动）342和第二电磁线圈（静）542供电；两个电磁线圈在电流的作用下，分别生成一个磁场；两个磁场的同名磁极相对，同名磁极相互排斥，使得悬浮模块300的支架310上的B侧面322和基体模块500的基座510上的B侧面522在电磁力的作用下相互排斥，形成气隙B420；

11）联动调整第一电流调节旋钮641、第二电流调节旋钮642，直至在液晶显示器620上显示的由第一测距传感器551测得的气隙A410的实时测量值与由第二测距传感器552测得的气隙B420的实时测量值相等；

12）通过键盘630输入气隙E410和气隙E420相等时的实时测量值，作为PID控制时气隙E410和气隙E420的设定值；

13）按下第三电磁线圈启动/关闭键653，同时给第三电磁线圈（动）343和第三电磁线圈（静）543供电；两个电磁线圈在电流的作用下，分别生成一个磁场；两个磁场的同名磁极相对，同名磁极相互排斥，使得悬浮模块300的支架310上的C侧面323和基体模块500的基座510上的C侧面523在电磁力的作用下相互排斥，形成气隙C430；

14）按下第四电磁线圈启动/关闭键654，同时给第四电磁线圈（动）343和第四电磁线圈（静）543供电；两个电磁线圈在电流的作用下，分别生成一个磁场；两个磁场的同名磁极相对，同名磁极相互排斥，使得悬浮模块300的支架310上的D侧面324和基体模块500的基座510上的D侧面524在电磁力的作用下相互排斥，形成气隙D440；

15）联动调整第三电流调节旋钮643、第四电流调节旋钮644，直至在液晶显示器620上显示的由第三测距传感器553测得的气隙C430的实时测量值与由第四测距传感器554测得的气隙D440的实时测量值相等；

16）通过键盘630输入气隙C430和气隙D440相等时的实时测量值，作为PID控制时气隙C430和气隙D440的设定值；

17）按下PID控制键670，启动主动式三维减震工作模式；

18）启动3D打印机本体，开始打印工作；

19）在打印过程中，因为震动会造成气隙A410、气隙B420、气隙C430、气隙D440和气隙E450数值的扰动；在主动式三维减震工作模式的控制下，控制模块600自动调节电磁线圈的电流强度，使得气隙A410、气隙B420、气隙C430、气隙D440和气隙E450的实时测量值尽快恢复到与对应的设定值相等，实现主动式三维减震功能；

20）打印工作结束后，缓慢地将第五电流调节旋钮645旋转至“0”位置，使得连接模块200轻轻地落在基体模块500上；

21）关闭3D打印机本体；将第一电流调节旋钮641、第二电流调节旋钮642、第三电流调节旋钮643和第四电流调节旋钮644均旋转至“0”位置；弹起第一电磁线圈启动/关闭键651、第二电磁线圈启动/关闭键652、第三电磁线圈启动/关闭键653、第四电磁线圈启动/关闭键654、第五电磁线圈启动/关闭键655；弹起第一测距传感器启动/关闭键661、第二测距传感器启动/关闭键662、第三测距传感器启动/关闭键663、第四测距传感器启动/关闭键664、第五测距传感器启动/关闭键665；弹起PID控制键670；

22）按下控制装置关闭键682，控制装置启动键681自动弹起，切断电源，关闭液晶显示器620。

Claims (2)

1.一种3D打印机主动式三维减震装置，包括3D打印机本体（100）、连接模块（200）、悬浮模块（300）、气隙模块（400）、基体模块（500）和控制模块（600）；3D打印机本体100采用可拆卸连接方式固定在连接模块（200）上；连接模块（200）固定在悬浮模块（300）的上端；当工作时，悬浮模块（300）在电磁力的作用下悬浮于基体模块（500）的四方形内孔中；悬浮模块（300）与控制模块（600）电连接；基体模块（500）与控制模块（600）电连接；

连接模块（200）包括连接平台（210）、压板组件（220）；连接平台（210）上表面有T型槽（211），压板组件（220）利用T型槽211将3D打印机本体（100）固定在连接平台（210）上；

悬浮模块300包括支架（310）、第一电磁线圈（动）（341）、第二电磁线圈（动）（342）、第三电磁线圈（动）（343）、第四电磁线圈（动）（344）和第五电磁线圈（动）（345）；在支架（310）上有4个侧面和1个底面，即A侧面（321）、B侧面（322）、C侧面（323）、D侧面（324）和E底面（325），其中A侧面（321）和B侧面（322）相对，C侧面（323）和D侧面（324）相对；在支架（310）的A侧面（321）上设置有放线槽（A动）（331），用于安装第一电磁线圈（动）（341），在B侧面（322）上设置有放线槽（B动）（332），用于安装第二电磁线圈（动）（342），在C侧面（323）上设置有放线槽（C动）（333），用于安装第三电磁线圈（动）（343），在D侧面（324）上设置有放线槽（D动）（334），用于安装第四电磁线圈（动）（344），在E底面（325）上设置有放线槽（E动）（335），用于安装第五电磁线圈（动）（345）；第一电磁线圈（动）（341）、第二电磁线圈（动）（342）、第三电磁线圈（动）（343）、第四电磁线圈（动）（344）和第五电磁线圈（动）（345）分别与控制模块（600）电连接；

气隙模块（400）包括气隙A（410）、气隙B（420）、气隙C（430）、气隙D（440）和气隙E（450）；气隙A（410）为支架（310）的A侧面（321）与基座（510）的A侧面（521）之间的间隙，气隙B（420）为支架（310）的B侧面（322）与基座（510）的B侧面（522）之间的间隙，气隙C（430）为支架（310）的C侧面（323）与基座（510）的C侧面（523）之间的间隙，气隙D（440）为支架（310）的D侧面（324）与基座（510）的D侧面（524）之间的间隙，气隙E（450）为支架（310）的E底面（325）与基座（510）的E底面（525）之间的间隙；

基体模块（500）包括基座（510）、第一电磁线圈（静）（541）、第二电磁线圈（静）（542）、第三电磁线圈（静）（543）、第四电磁线圈（静）（544）、第五电磁线圈（静）（545）、第一测距传感器（551）、第二测距传感器（552）、第三测距传感器（553）、第四测距传感器（554）和第五测距传感器（555）；在基座（510）的四方形内孔中有4个侧面和一个底面，即A侧面（521）、B侧面（522）、C侧面（523）、D侧面（524）和E底面（525），其中A侧面（521）和B侧面（522）相对，C侧面（523）和D侧面（524）相对；在基座（510）的A侧面521上设置有放线槽（A静）（531），用于安装第一电磁线圈（静）（541），在B侧面（522）上设置有放线槽（B静）（532），用于安装第二电磁线圈（静）（542），在C侧面（523）上设置有放线槽（C静）533，用于安装第三电磁线圈（静）（543），在D侧面（524）上设置有放线槽（D静）（534），用于安装第四电磁线圈（静）（544），在E底面（525）上设置有放线槽（E静）（535），用于安装第五电磁线圈（静）（545）；第一电磁线圈（静）（541）、第二电磁线圈（静）（542）、第三电磁线圈（静）（543）、第四电磁线圈（静）（544）和第五电磁线圈（静）（545）分别与控制模块（600）电连接；第一测距传感器（551）安装在基座（510）的A侧面（521）上，用于测量基座（510）的A侧面（521）与支架（310）的A侧面（321）之间的气隙A（410），第二测距传感器（552）安装在基座（510）的B侧面（522）上，用于测量基座（510）的B侧面（522）与支架（310）的B侧面（322）之间的气隙B（420），第三测距传感器（553）安装在基座（510）的C侧面（523）上，用于测量基座（510）的C侧面（523）与支架（310）的C侧面（323）之间的气隙C（430），第四测距传感器（554）安装在基座（510）的D侧面（524）上，用于测量基座（510）的D侧面（524）与支架（310）的D侧面（324）之间的气隙D（440），第五测距传感器（555）安装在基座（510）的E底面（525）上，用于测量基座（510）的E底面（525）与支架（310）的E底面（325）之间的气隙E（450）；第一测距传感器（551）、第二测距传感器（552）、第三测距传感器（553）、第四测距传感器（554）和第五测距传感器（555）分别与控制模块（600）电连接；

悬浮模块（300）和基体模块（500）上的放线槽均采用铁磁材料制成；当悬浮模块（300）在电磁力的作用下悬浮于基体模块（500）的四方形内孔中时，放线槽（A动）（331）与放线槽（A静）（531）相对，放线槽（B动）（332）与放线槽（B静）（532）相对，放线槽（C动）（333）与放线槽（C静）（533）相对，放线槽（D动）（334）与放线槽（D静）（534）相对，放线槽（E动）（335）与放线槽（E静）（535）相对，可以有效地防止放线槽内电磁线圈产生的电磁泄露对外界造成的污染；

控制模块（600）包括控制板（610）、液晶显示器（620）、键盘（630）、第一电流调节旋钮（641）、第二电流调节旋钮（642）、第三电流调节旋钮（643）、第四电流调节旋钮（644）、第五电流调节旋钮（645）、第一电磁线圈启动/关闭键（651）、第二电磁线圈启动/关闭键（652）、第三电磁线圈启动/关闭键（653）、第四电磁线圈启动/关闭键（654）、第五电磁线圈启动/关闭键（655）、第一测距传感器启动/关闭键（661）、第二测距传感器启动/关闭键（662）、第三测距传感器启动/关闭键（663）、第四测距传感器启动/关闭键（664）、第五测距传感器启动/关闭键（665）、电流过载保护键（660）、PID控制键（670）、控制装置启动键（681）和控制装置关闭键（682）；第一电流调节旋钮（641）用于同时调节第一电磁线圈（动）（341）和第一电磁线圈（静）（541）中电流的大小，第二电流调节旋钮（642）用于同时调节第二电磁线圈（动）（342）和第二电磁线圈（静）（542）中电流的大小，第三电流调节旋钮（643）用于同时调节第三电磁线圈（动）（343）和第三电磁线圈（静）（543）中电流的大小，第四电流调节旋钮（644）用于同时调节第四电磁线圈（动）（344）和第四电磁线圈（静）（544）中电流的大小，第五电流调节旋钮（645）用于同时调节第五电磁线圈（动）（345）和第五电磁线圈（静）（545）中电流的大小；电流过载保护键（660）用于保护电磁线圈，通过键盘（630）输入电磁线圈的过载电流值并保存，同时在液晶显示器（620）上显示出来，当电磁线圈中的电流值超过设定的过载电流值时，电流过载保护键（660）由按下状态变为弹起状态，切断电源；PID控制键（670）用于启动主动式三维减震工作模式，从键盘（630）输入气隙E450的设定值，旋转第一电流调节旋钮（641）、第二电流调节旋钮（642）、第三电流调节旋钮（643）、第四电流调节旋钮（644）和第五电流调节旋钮（645），分别调节对应的电磁线圈中的电流值，当液晶显示器（620）上显示的气隙A（410）的值等于气隙B（420）的值、气隙C（430）的值等于气隙D（440）的值、气隙E（450）的值等于设定值时，通过键盘（630）输入获取的气隙A（410）、气隙B（420）、气隙C（430）和气隙D440的值，并作为实施PID控制的设定值，连同先前输入的气隙E（450）的设定值一起保存，然后按下PID控制键（670），启动主动式三维减震工作模式，在3D打印过程中，如果因为震动而造成气隙A（410）、气隙B（420）、气隙C（430）和气隙D（440）的实时测量值与对应的设定值发生偏离，控制模块（600）将自动调节对应的电磁线圈中的电流值，以使气隙的测量值趋近直至等于设定值，借此调节过程来实现3D打印机的主动式三维减震功能。

2.一种3D打印机主动式三维减震装置使用方法，包括以下步骤：

1）将3D打印机本体（100）安放在连接模块（200）上，并用压板组件（220）进行固定；

2）检查控制模块（600）；将第一电流调节旋钮（641）、第二电流调节旋钮（642）、第三电流调节旋钮（643）、第四电流调节旋钮（644）和第五电流调节旋钮（645）均旋转至“0”位置；检查下述按键并确保处于弹起状态：第一电磁线圈启动/关闭键（651）、第二电磁线圈启动/关闭键（652）、第三电磁线圈启动/关闭键（653）、第四电磁线圈启动/关闭键（654）、第五电磁线圈启动/关闭键（655）、第一测距传感器启动/关闭键（661）、第二测距传感器启动/关闭键（662）、第三测距传感器启动/关闭键（663）、第四测距传感器启动/关闭键（664）、第五测距传感器启动/关闭键（665）、PID控制键（670）、控制装置启动键（681）和控制装置关闭键（682）；检查电流过载保护键（660），确保处于按下状态；

3）按下控制装置启动键（681），控制装置关闭键（682）自动弹起，接通电源，打开液晶显示器（620）；

4）按下第一测距传感器启动/关闭键（661）、第二测距传感器启动/关闭键（662）、第三测距传感器启动/关闭键（663）、第四测距传感器启动/关闭键（664）、第五测距传感器启动/关闭键（665），分别启动第一测距传感器（551）、第二测距传感器（552）、第三测距传感器（553）、第四测距传感器（554）和第五测距传感器（555），开始测量气隙A（410）、气隙B（420）、气隙C（430）、气隙D（440）和气隙E（450）的数值，并在液晶显示器（620）上显示出来；

5）通过键盘（630）输入电磁线圈的过载电流值并保存，作为激活电流过载保护键（660）的阈值，同时在液晶显示器（620）上显示出来；

6）通过键盘（630）输入气隙E450的设定值并保存，同时在液晶显示器（620）上显示出来；气隙E450的设定值用于步骤8，同时还作为PID控制时气隙E450的设定值；

7）按下第五电磁线圈启动/关闭键（655），同时给第五电磁线圈（动）（345）和第五电磁线圈（静）（545）供电；两个电磁线圈在电流的作用下，分别生成一个磁场；两个磁场的同名磁极相对，同名磁极相互排斥，使得此时彼此接触的悬浮模块（300）的支架（310）上的E底面（325）和基体模块（500）的基座（510）上的E底面（525）在电磁力的作用下相互排斥；

8）转动第五电流调节旋钮（645），逐渐增大第五电磁线圈（动）（345）和第五电磁线圈（静）（545）中的电流强度，使得悬浮模块（300）的支架（310）上的E底面（325）在电磁力的作用下，脱离与基体模块（500）上基座（510）的E底面（525）的接触，悬浮起来，形成气隙E450，悬浮高度随着电流强度的增大而逐渐增大，直至在液晶显示器（620）上显示的第五测距传感器（555）测得的气隙E450的实时测量值与气隙E450的设定值相等；

9）按下第一电磁线圈启动/关闭键（651），同时给第一电磁线圈（动）（341）和第一电磁线圈（静）（541）供电；两个电磁线圈在电流的作用下，分别生成一个磁场；两个磁场的同名磁极相对，同名磁极相互排斥，使得悬浮模块（300）的支架（310）上的A侧面（321）和基体模块（500）的基座（510）上的A侧面（521）在电磁力的作用下相互排斥，形成气隙A（410）；

10）按下第二电磁线圈启动/关闭键（652），同时给第二电磁线圈（动）（342）和第二电磁线圈（静）（542）供电；两个电磁线圈在电流的作用下，分别生成一个磁场；两个磁场的同名磁极相对，同名磁极相互排斥，使得悬浮模块（300）的支架（310）上的B侧面（322）和基体模块（500）的基座（510）上的B侧面（522）在电磁力的作用下相互排斥，形成气隙B（420）；

11）联动调整第一电流调节旋钮（641）、第二电流调节旋钮（642），直至在液晶显示器（620）上显示的由第一测距传感器（551）测得的气隙A（410）的实时测量值与由第二测距传感器（552）测得的气隙B（420）的实时测量值相等；

12）通过键盘（630）输入气隙E（410）和气隙E（420）相等时的实时测量值，作为PID控制时气隙E（410）和气隙E（420）的设定值；

13）按下第三电磁线圈启动/关闭键（653），同时给第三电磁线圈（动）（343）和第三电磁线圈（静）（543）供电；两个电磁线圈在电流的作用下，分别生成一个磁场；两个磁场的同名磁极相对，同名磁极相互排斥，使得悬浮模块（300）的支架（310）上的C侧面（323）和基体模块（500）的基座（510）上的C侧面（523）在电磁力的作用下相互排斥，形成气隙C（430）；

14）按下第四电磁线圈启动/关闭键（654），同时给第四电磁线圈（动）（343）和第四电磁线圈（静）（543）供电；两个电磁线圈在电流的作用下，分别生成一个磁场；两个磁场的同名磁极相对，同名磁极相互排斥，使得悬浮模块（300）的支架（310）上的D侧面（324）和基体模块（500）的基座（510）上的D侧面（524）在电磁力的作用下相互排斥，形成气隙D（440）；

15）联动调整第三电流调节旋钮（643）、第四电流调节旋钮（644），直至在液晶显示器（620）上显示的由第三测距传感器（553）测得的气隙C（430）的实时测量值与由第四测距传感器（554）测得的气隙D（440）的实时测量值相等；

16）通过键盘（630）输入气隙C（430）和气隙D（440）相等时的实时测量值，作为PID控制时气隙C（430）和气隙D（440）的设定值；

17）按下PID控制键（670），启动主动式三维减震工作模式；

18）启动3D打印机本体，开始打印工作；

19）在打印过程中，因为震动会造成气隙A（410）、气隙B（420）、气隙C（430）、气隙D（440）和气隙E（450）数值的扰动；在主动式三维减震工作模式的控制下，控制模块（600）自动调节电磁线圈的电流强度，使得气隙A（410）、气隙B（420）、气隙C（430）、气隙D（440）和气隙E（450）的实时测量值尽快恢复到与对应的设定值相等，实现主动式三维减震功能；

20）打印工作结束后，缓慢地将第五电流调节旋钮（645）旋转至“0”位置，使得连接模块（200）轻轻地落在基体模块（500）上；

21）关闭3D打印机本体；将第一电流调节旋钮（641）、第二电流调节旋钮（642）、第三电流调节旋钮（643）和第四电流调节旋钮（644）均旋转至“0”位置；弹起第一电磁线圈启动/关闭键（651）、第二电磁线圈启动/关闭键（652）、第三电磁线圈启动/关闭键（653）、第四电磁线圈启动/关闭键（654）、第五电磁线圈启动/关闭键（655）；弹起第一测距传感器启动/关闭键（661）、第二测距传感器启动/关闭键（662）、第三测距传感器启动/关闭键（663）、第四测距传感器启动/关闭键（664）、第五测距传感器启动/关闭键（665）；弹起PID控制键（670）；

22）按下控制装置关闭键（682），控制装置启动键（681）自动弹起，切断电源，关闭液晶显示器（620）。