CN108544772B - 用于修补fdm打印制品的修补装置 - Google Patents

用于修补fdm打印制品的修补装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于修补FDM打印制品的修补装置。所述修补装置包括：缺陷识别件（1）、激光加热组件（2）、自动补料组件（3）、信号转换组件（4）以及移动车体（5）；所述缺陷识别件（1）用于识别FDM打印制品的缺陷并发出缺陷信号，所述信号转换组件（4）用于接收所述缺陷信号，并根据所述FDM打印制品的缺陷类型对应发出第一修复启动信号与第二修复启动信号，所述第一修复启动信号用于激发所述激光加热组件（2）执行去料工作，所述第二修复启动信号用于激发所述自动补料组件（3）执行补料工作。所述用于修补FDM打印制品的修补装置能够便于修复FDM的打印制品以提高产品生产质量，且生产效率也能够得到有效提升。

Description

用于修补FDM打印制品的修补装置
技术领域
本发明涉及FDM打印技术领域，特别涉及一种用于修补FDM打印制品的修补装置。
背景技术
现有技术中，以FDM（Fused Deposition Modeling，熔融沉积成型）打印技术生产出的打印制品，其外观质量参差不齐，缺陷问题相当突出，无法满足使用要求。问题主要表现在打印完成之后，产品外壁缺失或有多余材料。而为了解决上述技术问题，现阶段主要采用的修复方法是，将打印完的产品再经过机床加工。然而，这样不仅增加了产品的制造成本，而且还降低了生产效率，从而极大影响了FDM打印技术的推广和使用。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术中，采用FDM打印技术生产出的打印制品的质量较差，而严重影响FDM打印技术的推广和使用的问题，提供一种能够便于修复FDM的打印制品以提高产品生产质量，且生产效率较高的用于修补FDM打印制品的修补装置。
一种用于修补FDM打印制品的修补装置，所述修补装置包括：缺陷识别件（1）、激光加热组件（2）、自动补料组件（3）、信号转换组件（4）以及移动车体（5）；所述缺陷识别件（1）、所述激光加热组件（2）、所述自动补料组件（3）以及所述信号转换组件（4）均设置于所述移动车体（5）上，所述缺陷识别件（1）的高度与所述FDM打印制品的打印层高度相同，所述移动车体（5）围绕所述FDM打印制品旋转，且所述移动车体（5）的旋转速度与用于打印所述FDM打印制品的打印机的层打印速度相同；所述缺陷识别件（1）用于识别FDM打印制品的缺陷并发出缺陷信号，所述信号转换组件（4）用于接收所述缺陷信号，并根据所述FDM打印制品的缺陷类型对应发出第一修复启动信号与第二修复启动信号，所述第一修复启动信号用于激发启动所述激光加热组件（2）执行去料工作，所述第二修复启动信号用于激发启动所述自动补料组件（3）执行补料工作。
在其中一个实施例中，所述自动补料组件（3）包括挤出头（31）、驱动机构（32）、机料筒（33）、加热套筒（34）以及螺杆（35），所述螺杆（35）设置于所述机料筒（33）内，所述机料筒（33）的外表面设置有所述加热套筒（34），所述挤出头（31）设置于所述机料筒（33）的一端，所述驱动机构（32）设置于所述螺杆（35）远离所述挤出头（31）的一端，用于驱动所述螺杆（35）朝向所述挤出头（3）方向移动，并将所述机料筒（33）内的熔融材料通过所述挤出头（3）补充至所述FDM打印制品的缺料位置处。
在其中一个实施例中，所述激光加热组件（2）包括激光发生器（12）、多个反射镜（13）、透镜（15）以及激光输出头（11），所述激光发生器（12）用于发出融料激光，所述融料激光依次通过多个所述反射镜及所述透镜进入所述激光输出头（11），所述激光输出头（11）与所述FDM打印制品的余材位置对齐，通过所述激光输出头（11）的融料激光融化所述FDM打印制品的余料。
在其中一个实施例中，所述修补装置还包括多个顶升气缸，各所述顶升气缸均设置于所述移动车体（5）上，且分别对应支撑所述缺陷识别件（1）、所述激光加热组件（2）、所述自动补料组件（3）以及所述信号转换组件（4）。
在其中一个实施例中，所述信号转换组件（4）包括第一信号转换件（41）、第二信号转换件（42）、第三信号转换件（43）、第四信号转换件（44）、第五信号转换件（45）以及第六信号转换件（46）；所述第一信号转换件（41）获取所述缺陷识别件（1）传递出的缺料信号，所述车体（5）接收所述第一信号转换件（41）转换后的所述缺料信号并停止旋转，且朝向所述FDM打印制品的缺料位置处移动；所述第二信号转换件（42）发出所述第一修复启动信号，所述第一修复启动信号触发所述自动补料组件（3）对所述FDM打印制品的缺料位置进行补料；所述自动补料组件（3）发出恢复信号至所述第三信号转换件（43），所述第三信号转换件（43）发出控制信号驱动所述车体（5）返回至初始位置，并围绕所述FDM打印制品继续旋转；所述第四信号转换件（44）获取所述缺陷识别件（1）传递出的余料信号，所述车体（5）接收所述第一信号转换件（41）转换后的所述余料信号并停止旋转，且朝向所述FDM打印制品的余料位置处移动；所述第五信号转换件（45）发出所述第二修复启动信号，所述第二修复启动信号触发所述激光加热组件（2）对所述FDM打印制品的余料位置进行融化去料；所述激光加热组件（2）发出恢复信号至所述第六信号转换件（46），所述第六信号转换件（46）发出控制信号驱动所述车体（5）返回至初始位置，并围绕所述FDM打印制品继续旋转
上述用于修补FDM打印制品的修补装置，通过设置所述缺陷识别件，并使所述缺陷识别件与所述FDM打印制品的打印层等高，这样便可及时检测每层FDM打印制品的轮廓，当检测到FDM打印制品的轮廓存在缺陷时，能够及时进行修补，从而避免后期的二次加工和多余打印，使得产品能够一次成型，提高了生产效率，降低了生产成本，同时也降低了修补的难度。
附图说明
图1为一实施例的修补装置的立体结构示意图。
图2为图1所示的修补装置的另一视角的立体结构示意图。
图3为另一实施例的修补装置的平面结构示意图。
图4为另一实施例的修补装置的平面结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
在一实施例中，一种用于修补FDM打印制品的修补装置，所述修补装置包括：缺陷识别件、激光加热组件、自动补料组件、信号转换组件以及移动车体；所述缺陷识别件、所述激光加热组件、所述自动补料组件以及所述信号转换组件均设置于所述移动车体上，所述缺陷识别件的高度与所述FDM打印制品的打印层高度相同，所述移动车体围绕所述FDM打印制品旋转，且所述移动车体的旋转速度与用于打印所述FDM打印制品的打印机的层打印速度相同；所述缺陷识别件用于识别FDM打印制品的缺陷并发出缺陷信号，所述信号转换组件用于接收所述缺陷信号，并根据所述FDM打印制品的缺陷类型对应发出第一修复启动信号与第二修复启动信号，所述第一修复启动信号用于激发启动所述激光加热组件执行去料工作，所述第二修复启动信号用于激发启动所述自动补料组件执行补料工作。
上述修补装置，通过设置所述缺陷识别件，并使所述缺陷识别件与所述FDM打印制品的打印层等高，这样便可及时检测每层FDM打印制品的轮廓，当检测到FDM打印制品的轮廓存在缺陷时，所述信号转换组件判断FDM打印制品的缺陷类型，分别启动所述激光加热组件修正多余打印造成的轮廓突出问题，修正了产品的外观尺寸缺陷；通过启动所述自动补料组件为轮廓缺陷部位添加原材料，以使产品轮廓复原。这样通过及时发现缺陷并进行对应地修补，使得产品能够一次成型，不仅提高了FDM打印制品的生产效率，降低了生产成本，且同时降低了FDM打印制品的修补的难度。
下面结合具体实施例对所述修补装置进行说明，以进一步理解所述修补装置的发明构思，请参阅图1，一种用于修补FDM打印制品的修补装置，包括：缺陷识别件（1）、激光加热组件（2）、自动补料组件（3）、信号转换组件（4）以及移动车体（5）。其中所述缺陷识别件（1）用于识别FDM打印制品的缺陷，通过所述缺陷识别件（1）可识别所述FDM打印制品的轮廓上所存在的余料突出或缺材凹陷的问题。例如，所述缺陷识别件（1）设置有电子猫眼，通过电子猫眼对所述FDM打印制品的轮廓进行扫描，并获取所述FDM打印制品的缺陷信息。具体关于所述缺陷识别件（1）的结构可参见一般的缺陷扫描仪器，再次不再赘述。所述信号转换组件（4）用于接收所述缺陷识别件（1）做出的缺陷信息并发出对应的修复启动信号，从而触发所述激光加热组件（2）与所述自动补料组件（3）对所述FDM打印制品进行修复。其中所述激光加热组件（2）利用激光融化技术对所述FDM打印制品轮廓上的多余材料进行融化去料，所述自动补料组件（3）通过对所述FDM打印制品的凹陷部位进行添加原材料，从而可使得所述FDM打印制品的轮廓复原。
具体地，所述缺陷识别件（1）、所述激光加热组件（2）、所述自动补料组件（3）以及所述信号转换组件（4）均设置于所述移动车体（5）上，所述缺陷识别件（1）的高度与所述FDM打印制品的打印层高度相同，所述移动车体（5）围绕所述FDM打印制品旋转，且所述移动车体（5）的旋转速度与用于打印所述FDM打印制品的打印机的层打印速度相同。其中，所述移动车体（5）为移动式承载设备，用于承载所述缺陷识别件（1）、所述激光加热组件（2）、所述自动补料组件（3）以及所述信号转换组件（4），以使得所有部件跟随所述移动车体（5）旋转移动，继而可对所述FDM打印制品的周缘轮廓进行全方位扫描并对相应的缺陷进行修复。其中，所述缺陷识别件（1）、所述激光加热组件（2）、所述自动补料组件（3）以及所述信号转换组件（4）相互间隔安装于所述移动车体上，也可以相互之间贴靠连接。也就是说，所述缺陷识别件（1）、所述激光加热组件（2）、所述自动补料组件（3）以及所述信号转换组件（4）之间的位置连接关系不做具体限定，只要各自均可随所述移动车体旋转。例如，所述移动车体（5）包括承载板与滑动轮组，所述滑动轮组设置于所述承载板的一面，所述缺陷识别件（1）、所述激光加热组件（2）、所述自动补料组件（3）以及所述信号转换组件（4）均设置于所述承载板背离所述滑动轮组的一面。这样通过采用结构简单的所述移动车体（5）以实现控制各个部件围绕所述FDM打印制品旋转移动，操作方便实用且便于控制所述移动车体（5）。并且通过将所述缺陷识别件（1）的高度与所述FDM打印制品的打印层高度等高设置，即所述FDM打印制品每打印一层，则相应地所述缺陷识别件（1）的设置高度调整一次，并调整至与所述FDM打印制品的每层打印层高相同。请一并参阅图2，例如，所述修补装置还包括多个顶升气缸（10），各所述顶升气缸（10）均设置于所述移动车体（5）上，且分别对应支撑所述缺陷识别件（1）、所述激光加热组件（2）、所述自动补料组件（3）以及所述信号转换组件（4）。即通过所述顶升气缸（10）调节所述缺陷识别件（1）、所述激光加热组件（2）、所述自动补料组件（3）以及所述信号转换组件（4）的高度，以使得各个部件均与所述FDM打印制品的每一打印层高度保持一致，继而可连续地对整个所述FDM打印制品进行缺陷扫描与修复。进一步地，通过同时控制所述移动车体（5）的旋转速度与所述FDM打印制品的层打印速度相同，这样可保证对所述FDM打印制品每打印一层即可进行一次全面的缺陷检测并及时对缺陷部位进行修复，从而可使得所述FDM打印制品一次成型，不仅提高了其生产效率，且同时可降低了修补难度。
进一步地，所述缺陷识别件（1）用于识别FDM打印制品的缺陷并发出缺陷信号，所述信号转换组件（4）用于接收所述缺陷信号，并根据所述FDM打印制品的缺陷类型对应发出第一修复启动信号与第二修复启动信号，所述第一修复启动信号用于激发启动所述激光加热组件（2）执行去料工作，所述第二修复启动信号用于激发启动所述自动补料组件（3）执行补料工作。例如，所述信号转换组件（4）设置有控制件，所述控制件根据所述第一修复启动信号与所述第二修复启动信号控制所述移动车体（5）旋转或定向移动，且对应启动所述激光加热组件（2）或所述自动补料组件（3）。例如，所述控制件包括机械控制结构与电气控制结构，其中所述第一修复启动信号与所述第二修复启动信号均由电气控制结构发出，电气控制结构通过控制机械控制结构实现指导所述激光加热组件（2）、所述自动补料组件（3）以及所述移动车体（5）工作。其中机械控制结构与电气控制结构均为现有的控制类结构，在本实施例中不做具体限制。
请参阅图4，在其中一实施例中，所述自动补料组件（3）包括挤出头（31）、驱动机构（32）、机料筒（33）、加热套筒（34）以及螺杆（35），所述螺杆（35）设置于所述机料筒（33）内，所述机料筒（33）的外表面设置有所述加热套筒（34），所述挤出头（31）设置于所述机料筒（33）的一端，所述驱动机构（32）设置于所述螺杆（35）远离所述挤出头（31）的一端，用于驱动所述螺杆（35）朝向所述挤出头（3）方向移动，并将所述机料筒（33）内的熔融材料通过所述挤出头（3）补充至所述FDM打印制品的缺料位置处。具体地，所述驱动机构（32）包括轴连接的电机与联轴器，所述联轴器与所述述螺杆（35）连接，用于控制所述杆（35）沿所述机料筒（33）前后移动，继而挤压容置于所述机料筒（33）内的填补材料，使得填补材料通过所述挤出头（31）挤出至所述FDM打印制品的缺料位置处。例如，所述挤出头（31）的横截面为三角形。即所述挤出头（31）为三角形挤出头，其中在所述挤出头（31）的相邻两边的折角处开设有挤出口，所述机料筒（33）内的填补材料通过所述挤出口挤出。为了软化所述填补材料，通过在所述机料筒（33）的外表面设置所述加热套筒（34），从而利用所述加热套筒（34）实现对所述机料筒（33）内的填补材料加热软化，继而可顺利通过所述挤出头（31）挤出。
请参阅图4，在其中一实施例中，所述激光加热组件（2）包括激光发生器（12）、多个反射镜（13）、透镜（15）以及激光输出头（11），所述激光发生器（12）用于发出融料激光，所述融料激光依次通过多个所述反射镜及所述透镜进入所述激光输出头（11），所述激光输出头（11）与所述FDM打印制品的余材位置对齐，通过所述激光输出头（11）的融料激光融化所述FDM打印制品的余料。所述激光加热组件（2）随着所述顶升气缸（10）的上升，使得所述激光输出头（11）与所述FDM打印制品的缺陷位置对齐，然后所述激光发生器（12）发射激光，通过多个反射镜（13）后的激光再通过所述透镜（15）从所述激光输出头（11）射出，直接照射多余的材料，直到多余的材料被融化，然后所述激光发生器（12）停止工作。优选地，所述反射镜（13）的数量为两个，两个所述反射镜的镜面倾斜相对设置。这样通过两个相对倾斜设置的所述反射镜，可实现集中将激光投射至所述透镜上，从而有效地将所述激光全部投射至所述透镜（15）上。
请参阅图3，在其中一实施例中，所述信号转换组件（4）包括第一信号转换件（41）、第二信号转换件（42）、第三信号转换件（43）、第四信号转换件（44）、第五信号转换件（45）以及第六信号转换件（46）；所述第一信号转换件（41）获取所述缺陷识别件（1）传递出的缺料信号，所述车体（5）接收所述第一信号转换件（41）转换后的所述缺料信号并停止旋转，且朝向所述FDM打印制品的缺料位置处移动；所述第二信号转换件（42）发出所述第一修复启动信号，所述第一修复启动信号触发所述自动补料组件（3）对所述FDM打印制品的缺料位置进行补料；所述自动补料组件（3）发出恢复信号至所述第三信号转换件（43），所述第三信号转换件（43）发出控制信号驱动所述车体（5）返回至初始位置，并围绕所述FDM打印制品继续旋转；所述第四信号转换件（44）获取所述缺陷识别件（1）传递出的余料信号，所述车体（5）接收所述第一信号转换件（41）转换后的所述余料信号并停止旋转，且朝向所述FDM打印制品的余料位置处移动；所述第五信号转换件（45）发出所述第二修复启动信号，所述第二修复启动信号触发所述激光加热组件（2）对所述FDM打印制品的余料位置进行融化去料；所述激光加热组件（2）发出恢复信号至所述第六信号转换件（46），所述第六信号转换件（46）发出控制信号驱动所述车体（5）返回至初始位置，并围绕所述FDM打印制品继续旋转。即所述信号转换组件（4）中的第一信号转换件（41）、第二信号转换件（42）、第三信号转换件（43）、第四信号转换件（44）、第五信号转换件（45）以及第六信号转换件（46）均作为信号中转处理设备，以实现对应控制所述车体（5）、所述激光加热组件（2）以及所述自动补料组件（3）启动或停止工作。应该理解的是，所述激光加热组件（2）、所述自动补料组件（3）以及所述车体（5）均设置有内部控制电路，所述信号转换组件（4）中的各个信号转换件均对应设置有信号转换电路，其中各个工作部件的控制电路与各个所述信号转换件的信号转换电路相互电性连接，这样当各个所述信号转换件对应接收获取到所述缺陷识别件（1）传递出的余料信号或者缺料信号后，对余料信号或者缺料信号进行处理后转换成启动信号并传递至所述激光加热组件（2）、所述自动补料组件（3）以及所述车体（5），继而对应完成相应地的补料与去料工作。具体关于各个所述信号转换件的内部电路结构可参阅相关的信号转换电路，在本实施例中不做具体限制，可以是任何可实施的信号转换的电路。这样通过一系列不同的信号转换件的设置，可分别执行不同的控制命令，这样可避免各个命令信号相互干扰，继而影响准确启动对应设备执行相应地去料与填料工作。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种用于修补FDM打印制品的修补装置，其特征在于，所述修补装置包括：缺陷识别件（1）、激光加热组件（2）、自动补料组件（3）、信号转换组件（4）以及移动车体（5）；
所述缺陷识别件（1）、所述激光加热组件（2）、所述自动补料组件（3）以及所述信号转换组件（4）均设置于所述移动车体（5）上，所述缺陷识别件（1）的高度与所述FDM打印制品的打印层高度相同，所述移动车体（5）围绕所述FDM打印制品旋转，且所述移动车体（5）的旋转速度与用于打印所述FDM打印制品的打印机的层打印速度相同；
所述缺陷识别件（1）用于识别FDM打印制品的缺陷并发出缺陷信号，所述信号转换组件（4）用于接收所述缺陷信号，并根据所述FDM打印制品的缺陷类型对应发出第一修复启动信号与第二修复启动信号，所述第一修复启动信号用于激发启动所述激光加热组件（2）执行去料工作，所述第二修复启动信号用于激发启动所述自动补料组件（3）执行补料工作。
2.根据权利要求1所述的修补装置，其特征在于，所述自动补料组件（3）包括挤出头（31）、驱动机构（32）、机料筒（33）、加热套筒（34）以及螺杆（35），所述螺杆（35）设置于所述机料筒（33）内，所述机料筒（33）的外表面设置有所述加热套筒（34），所述挤出头（31）设置于所述机料筒（33）的一端，所述驱动机构（32）设置于所述螺杆（35）远离所述挤出头（31）的一端，用于驱动所述螺杆（35）朝向所述挤出头（3）方向移动，并将所述机料筒（33）内的熔融材料通过所述挤出头（3）补充至所述FDM打印制品的缺料位置处。
3.根据权利要求1所述的修补装置，其特征在于，所述激光加热组件（2）包括激光发生器（12）、多个反射镜（13）、透镜（15）以及激光输出头（11），所述激光发生器（12）用于发出融料激光，所述融料激光依次通过多个所述反射镜及所述透镜进入所述激光输出头（11），所述激光输出头（11）与所述FDM打印制品的余材位置对齐，通过所述激光输出头（11）的融料激光融化所述FDM打印制品的余料。
4.根据权利要求1所述的修补装置，其特征在于，还包括多个顶升气缸，各所述顶升气缸均设置于所述移动车体（5）上，且分别对应支撑所述缺陷识别件（1）、所述激光加热组件（2）、所述自动补料组件（3）以及所述信号转换组件（4）。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的修补装置，其特征在于，所述信号转换组件（4）包括第一信号转换件（41）、第二信号转换件（42）、第三信号转换件（43）、第四信号转换件（44）、第五信号转换件（45）以及第六信号转换件（46）；
所述第一信号转换件（41）获取所述缺陷识别件（1）传递出的缺料信号，所述车体（5）接收所述第一信号转换件（41）转换后的所述缺料信号并停止旋转，且朝向所述FDM打印制品的缺料位置处移动；
所述第二信号转换件（42）发出所述第一修复启动信号，所述第一修复启动信号触发所述自动补料组件（3）对所述FDM打印制品的缺料位置进行补料；
所述自动补料组件（3）发出恢复信号至所述第三信号转换件（43），所述第三信号转换件（43）发出控制信号驱动所述车体（5）返回至初始位置，并围绕所述FDM打印制品继续旋转；
所述第四信号转换件（44）获取所述缺陷识别件（1）传递出的余料信号，所述车体（5）接收所述第一信号转换件（41）转换后的所述余料信号并停止旋转，且朝向所述FDM打印制品的余料位置处移动；
所述第五信号转换件（45）发出所述第二修复启动信号，所述第二修复启动信号触发所述激光加热组件（2）对所述FDM打印制品的余料位置进行融化去料；
所述激光加热组件（2）发出恢复信号至所述第六信号转换件（46），所述第六信号转换件（46）发出控制信号驱动所述车体（5）返回至初始位置，并围绕所述FDM打印制品继续旋转。
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