CN109421276A - 立体打印机的起始位置校准补偿方法 - Google Patents

立体打印机的起始位置校准补偿方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种立体打印机的起始位置校准补偿方法，根据所述立体打印机提供的一移动机构的移动位置，提供一控制电压至一微控制器；该方法包括该移动机构沿一起始位置方向移动；判断该微控制器是否接收对应该控制电压转态的一第一逻辑准位信号；若是，该移动机构沿该起始位置方向的相反方向移动；判断该微控制器是否接收对应该控制电压转态的一第二逻辑准位信号；若是，该移动机构沿该起始位置方向移动对应一步数补偿量的一补偿距离；藉此，可降低电路成本、简化控制电路设计以及达到更精准的起始位置校准。

Description

立体打印机的起始位置校准补偿方法
技术领域
本发明是有关一种校准补偿方法，尤指一种立体打印机的起始位置校准补偿方法。
背景技术
立体打印机在开启电源后及进行立体打印成型前，通常会先执行三轴归零的动作(auto Home)，使立体打印机的三轴返回起始位置(Home位置，或称原点位置)。当三轴完成归零后，该起始位置则提供3D模型切层分析所生成G-code内座标信息的相对参考(基准)位置。换言之，当Home位置确定之后，立体打印机在打印操作中的三轴移动都会以Home位置为参考基准，移动到G-code所指定的位置进行作业。因此，立体打印机三轴中的任一轴Home位置的准确与否将影响打印成型后成品的精细程度。
由于立体打印机容易因为机械结构本身或外力所产生的振动(vibration)、摇动(oscillation)或干扰(interference)等不确定因素影响，造成三轴的Home位置无法准确地归零。举例来说，若Z轴(或X轴、Y轴)在归零的过程中，受到振动、摇动或干扰的影响，导致Z轴完成归零后，所达到的Home位置并非真正的Home位置，因此打印成型后将影响成品的精细度(即使另外两轴为准确归零)。更甚，若三轴都发生Home位置归零的误差，轻者将使得打印成型后的成品显为粗糙，重者则需要重新再打印制作，费时又耗工。
故此，为了更精确定位，通常会在该起始位置侦测电路的输出侧外加一史密特触发电路(Schmitt trigger circuit)或一比较电路，通过设计电压阀值的比较，提高起始位置归零的准确度。惟增设史密特触发电路或比较电路的解决方案将造成电路成本增加、控制电路设计复杂化以及该起始位置侦测电路所需较大的装设空间等问题。
发明内容
本发明提供一种立体打印机的起始位置校准补偿方法，解决增设史密特触发电路或比较电路的解决方案将造成电路成本增加、控制电路设计复杂化以及装设侦测电路所需较大的空间等问题。
于本发明的一实施例中，所述立体打印机提供一感测开关以感测由一马达驱动的一移动机构的移动位置，且该感测开关提供对应该移动位置的一控制电压至一微控制器。该起始位置校准补偿方法包括：该移动机构沿一起始位置方向移动；判断该微控制器是否接收对应该控制电压转态的一逻辑准位信号；以及若接收转态的该逻辑准位信号，该移动机构沿该起始位置方向最多再移动对应一步数补偿量的一补偿距离。
藉由所提出的立体打印机的起始位置校准补偿方法，可降低电路成本、简化控制电路设计以及达到更精准的起始位置校准。
于本发明的一实施例中，本发明所提出的立体打印机的起始位置校准补偿方法，所述立体打印机提供一感测开关以感测由一马达驱动的一移动机构的移动位置，且该感测开关提供对应该移动位置的一控制电压至一微控制器。该起始位置校准补偿方法包括：该移动机构沿一起始位置方向移动；判断该微控制器是否接收对应该控制电压转态的一第一逻辑准位信号；若接收转态的该第一逻辑准位信号，该移动机构沿该起始位置方向的相反方向移动；判断该微控制器是否接收对应该控制电压转态的一第二逻辑准位信号，其中该第二逻辑准位信号的准位与该第一逻辑准位信号的准位相反；以及若接收转态的该第二逻辑准位信号，该移动机构沿该起始位置方向移动对应一步数补偿量的一补偿距离。
藉由所提出的立体打印机的起始位置校准补偿方法，可降低电路成本、简化控制电路设计以及达到更精准的起始位置校准。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1A：为本发明立体打印机的起始位置侦测电路的第一实施例的电路图。
图1B：为本发明立体打印机的起始位置侦测电路的第二实施例的电路图。
图2A：为本发明立体打印机的立体外观图。
图2B：为本发明立体打印机的起始位置侦测的示意图。
图3A：为本发明立体打印机使用的一非接触式开关的正视图。
图3B：为本发明立体打印机使用的该非接触式开关的侧视图。
图4：为本发明该非接触式开关的光轴长度的示意图。
图5：为本发明该非接触式开关的迟滞特性的曲线图。
图6A：为本发明立体打印机的一移动机构于第一操作状态的示意图。
图6B：为本发明立体打印机的该移动机构于第二操作状态的示意图。
图6C：为本发明立体打印机的该移动机构于第三操作状态的示意图。
图7A：为本发明立体打印机的起始位置校准补偿方法的第一实施例的流程图。
图7B：为本发明立体打印机的起始位置校准补偿的第一实施例的示意图。
图7C：为本发明立体打印机的起始位置校准补偿方法的第二实施例的流程图。
图8A：为本发明立体打印机的起始位置校准补偿方法的第三实施例的流程图。
图8B：为本发明立体打印机的起始位置校准补偿的第三实施例的示意图。
图8C：为本发明立体打印机的起始位置校准补偿方法的第四实施例的流程图。
图8D：为本发明立体打印机的起始位置校准补偿方法的第五实施例的流程图。
其中，附图标记
90起始位置侦测电路 91光遮断开关
91A发光元件 91B受光元件
92A第一开口 92B第二开口
93反相单元
Za Z轴移动机构 Zb挡片
Xa X轴移动机构 Ya Y轴移动机构
Lop光轴长度 Dh起始位置方向
VDD电源电压的最大值 Vm控制电压
Vn反相控制电压
VL低准位输入电压 VH高准位输入电压
L1～L3移动机构移动距离 P1～P3马达步数值
Pm马达总步数值
S11～S13步骤 S21～S23步骤
S31～S35步骤 S41～S45步骤
S51～S55步骤
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。
请参见图1A所示，其为本发明立体打印机的起始位置侦测电路的第一实施例的电路图。所述立体打印机的起始位置侦测电路具有一感测开关，如图1A所示，该感测开关为一非接触式开关，具体的为一光遮断开关。在本发明中，该感测开关不以非接触式开关为限制，换言之，该感测开关可为接触式开关。具体地，所述非接触式开关可为光遮断开关(photo interrupter switch)、近接开关(proximity switch)。
所述近接开关(或称接近开关、无触点行程开关)，可为以下的种类。一、涡流式近接开关(或称电感式近接开关)：利用导电物体移近涡流式近接开关时，导电物体产生电磁场使其物体内部产生涡流。进一步，所产生的涡流反作用到该涡流式近接开关，使涡流式近接开关内部电路参数发生变化，由此感测(识别)出有无导电物体移近，进而控制该涡流式近接开关的导通(turned on)或关断(turned off)。二、霍尔近接开关(或称磁敏开关)：当磁性物体移近该霍尔近接开关时，该霍尔近接开关设置的霍尔元件因产生霍尔效应而使该霍尔近接开关内部电路状态发生变化，由此识别其附近有磁性物体存在，进而控制该霍尔近接开关的导通或关断。三、电感式近接开关：由电感线圈和电容及电晶体所组成振荡器，并产生一个交变的磁场，因此当有金属物体移近该交变的磁场时，就会在金属物体内产生涡流，从而使该振荡器停止振荡，进而控制该电感式近接开关的导通或关断。
综上说明，本发明可根据待感测物体类别，使用适合的非接触式开关。举例来说，若待感测物体为导电物体，可选用涡流式近接开关；若待感测物体为磁性物体，可选用霍尔近接开关；以及若待感测物体为金属物体，则可选用电感式近接开关，以实现精准的移动位置感测。
此外，所述接触式开关可为微动开关(micro switch)、限位开关(limit switch)、压力开关(pressure switch)、压电开关(piezo switch)。所述接触式开关，可将待感测物体接触于该接触式开关上的受力转换为电气参数(例如电压、电流或电阻)输出，因此可根据所输出电气参数值大小或变化量大小，感测出待感测物体移动的距离。
再者，无论所使用的感测开关为非接触式开关或接触式开关，都可通过根据其所输出的电气参数，感测出待感测物体所移动的距离或者其所移动的距离变化量。以电压为所述电气参数为例，各该感测开关可根据其所输出(或者经转换后输出)的电压值的大小与待感测物体所移动的距离为正相关的关系，或者电压变化率与待感测物体所移动的距离变化率为正相关的关系，藉此，即可感测出待感测物体所移动的距离以及移动的位置。
惟上述电压值(或电压变化率)与待感测物体所移动的距离(或移动的距离变化率)不限于为正相关的关系，若为负相关的关系，仍可轻易地计算以感测出待感测物体所移动的距离以及移动的位置。此外，本发明不以电压参数为限制，亦可为电流或电阻参数，同样可达到精准的移动位置感测效果，其差异仅在于电气参数之间的转换，故此不进一步赘述。
以下，将以光遮断开关为该感测开关为例进行说明本发明的创作精神与实质技术方案。配合参见图2A所示，所述起始位置侦测电路90装设于该立体打印机的机台上，作为侦测所对应各轴的起始位置。该起始位置侦测电路90主要包括一光遮断开关91，其中该光遮断开关91的输入侧具有一发光元件91A，例如一发光二极管；该光遮断开关91的输出侧具有一受光元件91B，例如一光电晶体。该发光元件91A发射红外光线以供该受光元件91B接收，并且通过该受光元件91B是否接收该红外光线，以判断是否有物体遮断该红外光线。即当该受光元件91B未接收到该红外光线时，则判断该发光元件91A与该受光元件91B之间的光路径被物体遮断；反之，当该受光元件91B接收到该红外光线时，则判断该发光元件91A与该受光元件91B之间的光路径未被遮断。
请参见图2A与图2B所示，其分别为本发明立体打印机的立体外观图与本发明立体打印机的起始位置侦测的示意图，其中图2B的视角为图2A所示的立体外观的俯视方向。以立体打印机的任一轴方向的移动机构为例，例如Z轴方向的移动机构(以下简称Z轴移动机构)，该Z轴移动机构Za延伸设置一挡片(barrier plate)Zb或相近作用的物件，并且为方便说明，其中所述Z轴移动机构Za为受驱动可上、下移动的整体部件的总称。配合参见图1A，当该Z轴移动机构Za沿一起始位置方向Dh往该起始位置移动，但该挡片Zb前端尚未伸入该光遮断开关91时，该光遮断开关91为截止(turned on)的状态，此时该起始位置侦测电路90输出作为提供一微控制器(图未示)的一控制电压Vm为零伏特。其中该微控制器的制程可以电晶体电路，例如TTL(电晶体－电晶体逻辑)或CMOS(互补式金属氧化物半导体)所实现。
进一步地，当该Z轴移动机构Za沿该起始位置方向Dh往该起始位置继续移动，使得该挡片Zb遮断该发光元件91A与该受光元件91B之间的光路径时，该控制电压Vm的大小将随着该遮光范围的多寡有所不同。举例来说，假设该起始位置侦测电路90的一电源电压(或称偏压电压)的最大值VDD为3.3伏特；当该挡片Zb完全遮断该发光元件91A与该受光元件91B之间的光线时，该起始位置侦测电路90输出该控制电压Vm的大小为3.3伏特，即为该电源电压VDD的最大值。
请参见图1B所示，其为本发明立体打印机的起始位置侦测电路的第二实施例的电路图。该第二实施例与图1A所示的第一实例施最大差异在于该起始位置侦测电路90进一步包括一反相单元93。该反相单元93连接该控制电压Vm与该微控制器之间，通过该反相单元93可将该控制电压Vm反相转换为一反相控制电压Vn。如图1B所示的实施例中，通过电阻与双极性电晶体(BJT)组成的反相电路，实现将该控制电压Vm反相转换，然不能此为限制。亦即，该反相单元93亦可为电阻与场效电晶体(FET)组成的反相电路、电阻与电晶体－电晶体逻辑(TTL)组成的反相电路、或者反相逻辑闸所实现。
当该反相单元93接收该控制电压Vm，该反相单元93反相转换该控制电压Vm。承前图1A对应的说明，当该挡片Zb完全遮断该发光元件91A与该受光元件91B之间的光线时，该起始位置侦测电路90输出该控制电压Vm的大小为3.3伏特，经该反相单元93反相转换后，该反相控制电压Vn则为零伏特。反之，当该挡片Zb未使该光遮断开关91形成遮光操作时，该起始位置侦测电路90输出该控制电压Vm的大小为零伏特，经该反相单元93反相转换后，该反相控制电压Vn则为3.3伏特。换言之，经该反相单元93执行反相转换后，该控制电压Vm与该反相控制电压Vn的电压准位为相反。由于该控制电压Vm与该反相控制电压Vn的电压准位为相反的状态，因此对该微控制器而言，其判断与控制的方式仅为相反的设计，故此在后文中仅以该控制电压Vm应用于该微控制器为例加以说明，对于对该反相控制电压Vn的应用，乃为本领域人员可轻易推理与知悉，故不再加以赘述。
请参见图3A与图3B所示，其分别为本发明立体打印机使用的一非接触式开关的正视图与侧视图。其中该非接触式开关为一光遮断开关(photo interrupter switch)91。该光遮断开关91具有开设一第一开口92A与一第二开口92B的本体、一发光元件91A(配合参见图1A)以及一受光元件91B(配合参见图1A)。该发光元件91A容置于所述本体内，通过该第一开口92A提供一光源。该受光元件91B容置于所述本体内，通过该第二开口92B接受该光源。该第二开口92B具有一光轴长度Lop，且与该第一开口92A对齐地相向配置。其中，该光轴长度Lop为该光遮断开关91用以提供光感测的有效长度与区域。
请参见图4所示，其为本发明该非接触式开关的光轴长度的示意图。图4所标示的Lop为该光轴长度，其表示该受光元件91B有效遮光的长度范围。VL为该微控制器所使用的电晶体(以下简称电晶体)的低准位输入电压，亦即当电晶体的输入电压小于或等于VL时，其接收逻辑低准位(即逻辑0)。低准位输入电压与电晶体固有特性相关，通常设定为该电源电压的最大值的0.3倍，即0.3×VDD；VH为电晶体的高准位输入电压，亦即当电晶体的输入电压大于或等于VH时，其接收逻辑高准位(即逻辑1)。高准位输入电压与电晶体固有特性相关，通常设定为该电源电压的最大值的0.7倍，0.7×VDD。低准位输入电压VL及高准位输入电压VH之间关系可配合参见图5所示该非接触式开关的迟滞特性的曲线图。在本实施例中，电晶体的低准位输入电压VL设定为该电源电压的最大值的0.3倍，即0.3×VDD，以该电源电压的最大值为3.3伏特为例，电晶体的低准位输入电压VL则为0.99伏特。此外，电晶体的高准位输入电压VH设定为该电源电压的最大值的0.7倍，即0.7×VDD，以该电源电压的最大值为3.3伏特为例，电晶体的低准位输入电压VL则为2.31伏特。L1～L3分别为该立体打印机的该移动机构(例如该Z轴移动机构Za)由上而下移动与该光轴长度Lop对应的移动距离。P1～P3分别为该移动机构移动时，驱动该移动机构移动L1～L3距离的马达所需步数值。
进一步而言，当该Z轴移动机构Za由上而下移动经过L1与L2的距离时，提供该微控制器(电晶体)作为起始位置控制的该控制电压Vm会达到该电晶体的高准位输入电压VH，使该微控制器接收逻辑高准位；反之，当该Z轴移动机构Za由下而上移动经过L3与L2的距离时，提供该微控制器(电晶体)作为起始位置控制的该控制电压Vm会达到该电晶体的低准位输入电压VL，使该微控制器接收逻辑低准位。
配合如下表1与表2所列举的实施例，其中表1所列为当该光轴长度Lop为1.2毫米，对应的马达所需的总步数值Pm为1152步，且该电源电压的最大值VDD为3.3伏特时，L1～L3以及P1～P3所对应的数值。同样地，表2所列为当该光轴长度Lop为1.2毫米，对应的马达所需的总步数值Pm为1152步，且该电源电压的最大值VDD为5.0伏特时，L1～L3以及P1～P3所对应的数值。
表1
表2
为清楚地说明本发明，以下将以不同的实施例说明。请参见图6A～图6C，其分别为本发明立体打印机的该移动机构于第一至第三操作状态的示意图。如图6A所示，设置于该Z轴移动机构Za的该挡片Zb沿该起始位置方向Dh往该起始位置移动，但尚未使该光遮断开关91形成遮光操作，所以该起始位置侦测电路90提供至该微控制器的该控制电压Vm为零伏特，故此该微控制器接收逻辑低准位。
如图6B所示，该挡片Zb持续沿该起始位置方向Dh往该起始位置移动，过程中，由于该挡片Zb使该光遮断开关91形成部分遮光，且遮光范围逐渐增大，因此该起始位置侦测电路90提供至该微控制器的该控制电压Vm由零伏特逐渐增大。惟由于该微控制器的输入电源电压尚未到达该微控制器的高准位输入电压VH，在本实施例为2.31伏特，因此该微控制器接收的逻辑准位信号尚未转态，仍为逻辑低准位。
如图6C所示，该挡片Zb持续沿该起始位置方向Dh往该起始位置移动，当该挡片Zb对该光遮断开关91的遮光范围持续增大，使得该起始位置侦测电路90提供至该微控制器的输入电源电压到达该微控制器的高准位输入电压VH，因此该微控制器接收转态的逻辑准位信号，由逻辑低准位转态为逻辑高准位(即逻辑1)。通过该微控制器接收逻辑高准位的信号，进一步地判断该Z轴移动机构Za已到达该起始位置，而控制驱动该Z轴移动机构Za移动的该马达停止转动，完成归零动作。
上述图6A～图6C以及对应记载内容所描述的为该Z轴于返回到达该起始位置的过程中是正常、稳定、无振动状态，因此该微控制器可通过接收电压准位的转态，判断该Z轴移动机构Za已到达该起始位置，而完成返回该起始位置的控制。然而，在实际操作中，由于立体打印机容易因为机械结构本身或外力所产生的振动、摇动或干扰等不确定因素影响，导致三轴的起始位置归零的准确度下降。
请参见图7A所示，其为本发明立体打印机的起始位置校准补偿方法的第一实施例的流程图。所述立体打印机提供具有光轴(optical axis)长度的一非接触式开关以感测由一马达驱动的一移动机构的移动位置，且该非接触式开关输出对应该移动位置的一电源电压至一微控制器。再者，立体打印机的打印头(print head)装设于该移动机构上。其中所述光轴长度、非接触式开关、马达、移动机构、电源电压以及微控制器的说明配合参见前述记载，在此不再赘述。此外，配合参见图7B所示，其为本发明立体打印机的起始位置校准补偿的第一实施例的示意图。
该起始位置校准补偿方法的第一实施例所包括的步骤如下。首先，该移动机构沿一起始位置方向移动(S11)。所述移动机构可为该立体打印机的X轴移动机构Xa、Y轴移动机构Ya以及Z轴移动机构Za的任一者，换言之，本发明所提出的校准补偿方法适用立体打印机的X轴移动机构Xa、Y轴移动机构Ya以及Z轴移动机构Za的任一者的起始位置校准补偿，即不限制仅为Z轴移动机构Za的起始位置校准补偿之用。此外，本发明所提出的校准补偿方法亦可作为共轴(两轴以上)的起始位置校准补偿，因此不以单轴使用为限制。在本实施例中，以Z轴移动机构Za为该移动机构为例，该马达驱动该Z轴移动机构Za沿着返回该Z轴方向的起始位置(Home)的该起始位置方向移动。
然后，判断该微控制器是否接收转态的一逻辑准位信号(S12)。该微控制器接收由该非接触式开关输出对应该移动位置的该电源电压，承前所述，该电源电压的大小与该非接触式开关遮光范围相关。具体地，当该移动机构未对该非接触式开关遮光或对该非接触式开关遮光的范围不够时，供电给该微控制器的该电源电压的大小无法使该微控制器接收转态的该逻辑准位信号。在本实施例中，该逻辑准位信号为一逻辑高准位信号，亦即，该逻辑准位信号无法由一逻辑低准位信号转态为该逻辑高准位信号，或称无法上缘(正缘)触发转态。其中，该逻辑高准位信号对应该电源电压的最大值的0.7倍，亦即，当该电源电压的最大值为3.3伏特时，该逻辑高准位信号对应该电源电压的大小为2.31伏特。因此，步骤(S12)执行判断后，则返回执行步骤(S11)，即该移动机构持续由该马达驱动而沿该起始位置方向移动。
直到该移动机构对该非接触式开关遮光的范围增大而使得该微控制器接收转态的该逻辑准位信号时，即由逻辑低准位上缘触发转态为逻辑高准位，步骤(S12)的判断为”是”，此时，即判断该移动机构到达该起始位置(Home)。由于该立体打印机在运作的过程可能会受到振动、摇动或干扰等不确定因素影响的影响，造成三轴的Home位置无法准确地归零。举例来说，在该挡片Zb尚未到达该起始位置时，由于受到振动的影响，造成该挡片Zb沿该起始位置方向Dh形成非预期的偏移而触发起始位置确定的控制。事实上，该挡片Zb受振动偏移后会回复原来的位置，而该位置并非真正的该起始位置。然而，由于已触发起始位置确定，因此将造成该挡片Zb最后停止的位置被误判为该起始位置，是以导致该Z轴移动机构Za完成归零后，所达到的起始位置并非真正的该起始位置，而造成起始位置归零的误差。因此，步骤(S12)判断为”是”时该移动机构停止的位置可能并非真正的起始位置(Home)，如图7B所示的空心圆符号所在的位置。进一步地，执行步骤(S13)进行起始位置的校准补偿。
在步骤(S13)中，该马达驱动该移动机构沿该起始位置方向再移动对应一步数补偿量的一补偿距离。通过该移动机构”再移动该补偿距离”，补偿由于振动、摇动或干扰影响所造成的误差，使得校准该移动机构使其停止的位置更接近真正的起始位置(Home)，甚至于到达真正的起始位置，以达到精准的起始位置校准。
值得一提，承前对上述的非接触式开关或接触式开关说明中，以电压为所述电气参数为例，各该感测开关可根据其所输出(或者经转换后输出)的电压值的大小与待感测物体所移动的距离为正相关的关系，或者电压变化率与待感测物体所移动的距离变化率为正相关的关系，藉此，即可感测出待感测物体所移动的距离以及移动的位置，亦即，该控制电压Vm的电压变化率对应于该移动位置的位置变化率。具体地，步骤(S13)所述的该步数补偿量Sc可为：
上式中，Sc为该步数补偿量、ΔV为该控制电压的电压变化率、Vx为该控制电压的最大值，以及Pm为该感测开关完整感测该移动机构的移动位置时，该马达转动所需的总步数值。
相应地，以该光遮断开关91为该感测开关时，则步骤(S13)所述的该步数补偿量Sc为：
上式中，Sc为该步数补偿量、VH为该电源电压的最大值的0.7倍、VL为该电源电压的最大值的0.3倍、VDD为该电源电压的最大值，以及Pm为该移动机构移动经过该非接触式开关的光轴长度(1.2毫米)的全程时，该马达转动所需的总步数值为1152步。
以前述表1的数据为例，该电源电压的最大值VDD为3.3伏特，VH为该电源电压的最大值VDD的0.7倍为2.31伏特，VL为该电源电压的最大值VDD的0.3倍为0.99伏特，该马达转动所需的总步数值Pm为1152步，因此，该步数补偿量Sc计算可得460步。换言之，可根据该移动机构移动1.2毫米对应该马达转动所需的总步数值为1152步的关系，计算求得对应该步数补偿量(460步)的该补偿距离为0.4792毫米。亦即，通过该移动机构再沿该起始位置方向Dh移动0.4792毫米，使其停止的位置更接近真正的起始位置(Home)，甚至于到达真正的起始位置，如图7B所示的实心圆符号所在的位置，而对误差进行校准补偿，以达到精准的起始位置校准。
请参见图7C所示，其为本发明立体打印机的起始位置校准补偿方法的第二实施例的流程图。图7C所示第二实施例的步骤(S21)、步骤(S22)与图7A所示第二实施例的步骤(S11)、步骤(S12)相同，因此步骤(S21)与步骤(S22)的操作不再赘述。在步骤(S22)之后，进一步地，执行步骤(S23)进行起始位置的校准补偿。
在步骤(S23)中，该马达驱动该移动机构沿该起始位置方向再移动对应一步数补偿量的一修正系数值的一补偿距离，其中该修正系数值为小于1的正数。换言之，与第一实施例的补偿距离相较，第二实施例的补偿距离较少。为提供较第一实施例更准确的误差补偿，在第二实施例中导入该修正系数值的微调，亦即步骤(S23)所述的该步数补偿量Sc’为：
上式中，Sc’为该步数补偿量、VH为该电源电压的最大值的0.7倍、VL为该电源电压的最大值的0.3倍、VDD为该电源电压的最大值、Pm为该移动机构移动经过该非接触式开关的光轴长度(1.2毫米)的全程时，该马达转动所需的总步数值为1152步，以及Cm为修正系数值，其为小于1的正数。在本实施例中，该修正系数值Cm的一范例值为0.8，然不以此为限制，可根据该立体打印机实际操作的需求，例如通过侦测振动、摇动或干扰的强度，适应地改变该修正系数值，即当振动、摇动或干扰的强度较大时，该移动机构在未补偿距离前较远离真正的该起始位置，则增大该修正系数值Cm；反之，当振动、摇动或干扰的强度较小时，该移动机构在未补偿距离前较接近真正的该起始位置，则减小该修正系数值Cm。
同样地，以前述表1的数据为例，该电源电压的最大值VDD为3.3伏特，VH为该电源电压的最大值VDD的0.7倍为2.31伏特，VL为该电源电压的最大值VDD的0.3倍为0.99伏特，该马达转动所需的总步数值Pm为1152步，该修正系数值Cm为0.8，因此，该步数补偿量Sc’计算可得368步。换言之，可根据该移动机构移动1.2毫米对应该马达转动所需的总步数值为1152步的关系，计算求得对应该步数补偿量(368步)的该补偿距离为0.3834毫米。亦即，通过该移动机构再沿该起始位置方向Dh移动0.3834毫米，使其停止的位置更接近真正的起始位置(Home)，甚至于到达真正的起始位置，而对误差进行校准补偿，以达到精准的起始位置校准。
请参见图8A所示，其为本发明立体打印机的起始位置校准补偿方法的第三实施例的流程图。该起始位置校准补偿方法的第三实施例所包括的步骤如下。首先，该移动机构沿一起始位置方向移动(S31)。以Z轴移动机构为该移动机构为例，该马达驱动该Z轴沿着返回该Z轴方向的起始位置(Home)的该起始位置方向移动。此外，配合参见图8B所示，其为本发明立体打印机的起始位置校准补偿的第三实施例的示意图。
然后，判断该微控制器是否接收转态的一第一逻辑准位信号(S32)。该微控制器接收由该非接触式开关输出对应该移动位置的该电源电压。当该移动机构未对该非接触式开关遮光或对该非接触式开关遮光的范围不够时，供电给该微控制器的该电源电压的大小无法使该微控制器接收转态的该第一逻辑准位信号。在本实施例中，该第一逻辑准位信号为一逻辑高准位信号，亦即，该第一逻辑准位信号无法由一逻辑低准位信号转态为该逻辑高准位信号，或称无法上缘触发转态。其中，该逻辑高准位信号对应该电源电压的最大值的0.7倍，亦即，当该电源电压的最大值为3.3伏特时，该逻辑高准位信号对应该电源电压的大小为2.31伏特。因此，步骤(S32)执行判断后，则返回执行步骤(S31)，即该移动机构持续由该马达驱动而沿该起始位置方向移动。
直到该移动机构对该非接触式开关遮光的范围增大而使得该微控制器接收转态的该第一逻辑准位信号时，即由逻辑低准位上缘触发转态为逻辑高准位，步骤(S32)的判断为”是”，此时，即判断该移动机构到达该起始位置(Home)。承前所述，由于该立体打印机在运作的过程受到、摇动或干扰等不确定因素的影响，造成三轴的Home位置无法准确地归零，因此，步骤(S32)判断为”是”时该移动机构停止的位置并非真正的起始位置(Home)，如图8B所示的第一个(最左侧)空心圆符号所在的位置。进一步地，执行步骤(S33)～步骤(S35)进行起始位置的校准补偿。
当判断该微控制器接收转态的该第一逻辑准位信号时，该马达驱动该移动机构沿该起始位置方向的相反方向移动(S33)，即该移动机构沿远离该起始位置的方向移动。然后，判断该微控制器是否接收转态的一第二逻辑准位信号(S34)，在本实施例中，该第二逻辑准位信号为一逻辑低准位信号。其中，该逻辑低准位信号对应该电源电压的最大值的0.3倍，亦即，当该电源电压的最大值为3.3伏特时，该逻辑低准位信号对应该电源电压的大小为0.99伏特。若所述接收为转态的该第二逻辑准位信号无法由一逻辑高准位信号转态为该逻辑低准位信号，或称无法下缘(负缘)触发转态时，则返回执行步骤(S33)，即该移动机构持续由该马达驱动而沿该起始位置方向的相反方向移动。
直到该移动机构对该非接触式开关遮光的范围减小而使得该微控制器接收转态的该第二逻辑准位信号时，即由逻辑高准位下缘触发转态为逻辑低准位，如图8B所示的第三个(最右侧)空心圆符号所在的位置，步骤(S34)的判断为”是”，此时，该马达驱动该移动机构沿该起始位置方向移动对应一步数补偿量的一补偿距离(S35)。通过该移动机构在上缘触发转态后，相反方向的再返回下缘触发转态时的位置，并且以该位置(下缘触发转态位置)为参考位置，再沿该起始位置方向Dh移动该补偿距离，补偿由于振动、摇动或干扰影响所造成的误差，使得校准该移动机构使其停止的位置更接近真正的起始位置(Home)，甚至于到达真正的起始位置，如图8B所示的实心圆符号所在的位置，而对误差进行校准补偿，以达到精准的起始位置校准。
值得一提，承前对上述的非接触式开关或接触式开关说明中，以电压为所述电气参数为例，各该感测开关可根据其所输出(或者经转换后输出)的电压值的大小与待感测物体所移动的距离为正相关的关系，或者电压变化率与待感测物体所移动的距离变化率为正相关的关系，藉此，即可感测出待感测物体所移动的距离以及移动的位置，亦即，该控制电压Vm的电压变化率对应于该移动位置的位置变化率。具体地，步骤(S35)所述的该步数补偿量Sc可为：
上式中，Sc为该步数补偿量、ΔV为该控制电压的电压变化率、Vx为该控制电压的最大值，以及Pm为该感测开关完整感测该移动机构的移动位置时，该马达转动所需的总步数值。
相应地，以该光遮断开关91为该感测开关时，则步骤(S35)所述的该步数补偿量Sc为：
上式中，Sc为该步数补偿量、VH为该电源电压的最大值的0.7倍、VL为该电源电压的最大值的0.3倍、VDD为该电源电压的最大值，以及Pm为该移动机构移动经过该非接触式开关的光轴长度(1.2毫米)的全程时，该马达转动所需的总步数值为1152步。
以前述表1的数据为例，该电源电压的最大值VDD为3.3伏特，VH为该电源电压的最大值VDD的0.7倍为2.31伏特，VL为该电源电压的最大值VDD的0.3倍为0.99伏特，该马达转动所需的总步数值Pm为1152步，因此，该步数补偿量Sc计算可得460步。换言之，可根据该移动机构移动1.2毫米对应该马达转动所需的总步数值为1152步的关系，计算求得对应该步数补偿量(460步)的该补偿距离为0.4792毫米。亦即，通过该移动机构从下缘触发转态位置沿该起始位置方向Dh移动0.4792毫米，使其停止的位置更接近真正的起始位置(Home)，甚至于到达真正的起始位置，而对误差进行校准补偿，以达到精准的起始位置校准。
请参见图8C所示，其为本发明立体打印机的起始位置校准补偿方法的第四实施例的流程图。图8C所示第四实施例的步骤(S41)～步骤(S45)与图8A所示第三实施例的步骤(S31)～步骤(S35)相同，因此步骤(S41)～步骤(S45)的操作不再赘述。惟图8C所示第四实施例相较于图8A所示第三实施例差异为在步骤(S44)之后，更包含判断该移动机构是否移动超过对应该步数补偿量的该补偿距离(S44’)。当该移动机构在上缘触发转态后，相反方向返回该下缘触发转态位置的过程中，若尚未到达该下缘触发转态位置，即步骤(S44)的判断为”否”，该移动机构已经移动超过该补偿距离，即该移动机构已往该下缘触发转态位置移动超过0.4792毫米(步数补偿量超过460步)时，则判断该移动机构已返回该下缘触发转态位置，因此则接续执行步骤(S45)，再沿该起始位置方向Dh移动该补偿距离。
换言之，通过提供步骤(S44)与步骤(S44’)的双重判断机制，使得该移动机构返回该下缘触发转态位置的过程中，只要判断发生下缘触发转态，即步骤(S44)的判断为”是”，或者只要判断发生该移动机构已经移动超过该补偿距离，即步骤(S44’)的判断为”是”，则确认该移动机构已到达作为参考位置的该下缘触发转态位置。藉此，可大幅地降低因振动、摇动或干扰等不确定因素所造成的影响，使得该下缘触发转态位置为更准确的参考位置。
请参见图8D所示，其为本发明立体打印机的起始位置校准补偿方法的第五实施例的流程图。图8D所示第五实施例的步骤(S51)～步骤(S55)与图8C所示第四实施例的步骤(S41)～步骤(S45)相同，因此步骤(S51)～步骤(S55)的操作不再赘述。惟图8D所示第五实施例相较于图8C所示第四实施例差异为在步骤(S54)之前，更包含判断该移动机构是否移动超过对应该步数补偿量的该补偿距离(S54’)，即对应图8C所示第四实施例为步骤(S44)与步骤(S44’)次序的对调。通过提供步骤(S54)与步骤(S54’)的双重判断机制，使得该移动机构返回该下缘触发转态位置的过程中，只要判断发生下缘触发转态，即步骤(S54)的判断为”是”，或者只要判断发生该移动机构已经移动超过该补偿距离，即步骤(S54’)的判断为”是”，则确认该移动机构已到达作为参考位置的该下缘触发转态位置。藉此，可大幅地降低因振动、摇动或干扰等不确定因素所造成的影响，使得该下缘触发转态位置为更准确的参考位置。上述说明虽然以第一逻辑准位信号为一逻辑高准位信号、第二逻辑准位信号为一逻辑低准位信号做说明；但是本领域人员可知，本发明实施例也可适用于第一逻辑准位信号为一逻辑低准位信号、第二逻辑准位信号为一逻辑高准位信号的逻辑关系。
综上所述，本发明具有以下的特征与优点：
1、无需增设史密特触发电路或比较电路，可降低电路成本、简化控制电路设计以及无须额外的装设空间可缩小整机的尺寸。
2、通过该移动机构移动该补偿距离，以抵消振动、摇动或干扰影响所造成的误差，使得校准该移动机构使其停止的位置更接近真正的起始位置，甚至于到达真正的起始位置，以达到精准的起始位置校准。
3、可根据该立体打印机实际操作的需求，适应地改变该修正系数值，达到更精准的起始位置校准。
4、可通过双重判断机制，使得该移动机构返回该下缘触发转态位置的过程中，只要判断发生下缘触发转态，或者只要判断发生该移动机构已经移动超过该补偿距离，则确认该移动机构已到达作为参考位置的该下缘触发转态位置，藉此，可大幅地降低因振动、摇动或干扰等不确定因素所造成的影响，使得该下缘触发转态位置为更准确的参考位置。
5、本发明不限制以非接触式感测的方式，亦可以接触式感测的方式进行感测，达成弹性地应用本发明的校准补偿方法，亦可针对不同待感测物体的类别，选用适合的感测开关元件，以实现精准的移动位置感测。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (19)

1.一种立体打印机的起始位置校准补偿方法，其特征在于，所述立体打印机提供一感测开关以感测由一马达驱动的一移动机构的移动位置，且该感测开关提供对应该移动位置的一控制电压至一微控制器，该起始位置校准补偿方法包括：
该移动机构沿一起始位置方向移动；
判断该微控制器是否接收对应该控制电压转态的一逻辑准位信号；及
若接收转态的该逻辑准位信号，该移动机构沿该起始位置方向移动对应一步数补偿量的一补偿距离。
2.如权利要求1所述的起始位置校准补偿方法，其特征在于，该控制电压的电压变化率对应于该移动位置的位置变化率。
3.如权利要求2所述的起始位置校准补偿方法，其特征在于，该步数补偿量为
其中，Sc为该步数补偿量、ΔV为该控制电压的电压变化率、Vx为该控制电压的最大值，以及Pm为该感测开关完整感测该移动机构的移动位置时，该马达转动所需的总步数值。
4.如权利要求1所述的起始位置校准补偿方法，其特征在于，该补偿距离对应该步数补偿量的一修正系数值。
5.如权利要求4所述的起始位置校准补偿方法，其特征在于，该修正系数值为小于1的正数。
6.如权利要求1所述的起始位置校准补偿方法，其特征在于，该逻辑准位信号为一逻辑高准位信号；所述转态的该逻辑准位信号为一逻辑低准位信号转态为该逻辑高准位信号。
7.如权利要求1所述的起始位置校准补偿方法，其特征在于，该逻辑准位信号为一逻辑低准位信号；所述转态的该逻辑准位信号为一逻辑高准位信号转态为该逻辑低准位信号。
8.如权利要求1所述的起始位置校准补偿方法，其特征在于，该感测开关为一光遮断开关、一涡流式近接开关、一霍尔近接开关或一电感式近接开关。
9.如权利要求1所述的起始位置校准补偿方法，其特征在于，该感测开关为一微动开关、一限位开关、一压力开关或一压电开关。
10.一种立体打印机的起始位置校准补偿方法，其特征在于，所述立体打印机提供一感测开关以感测由一马达驱动的一移动机构的移动位置，且该感测开关提供对应该移动位置的一控制电压至一微控制器，该起始位置校准补偿方法包括：
该移动机构沿一起始位置方向移动；
判断该微控制器是否接收对应该控制电压转态的一第一逻辑准位信号；
若接收转态的该第一逻辑准位信号，该移动机构沿该起始位置方向的相反方向移动；
判断该微控制器是否接收对应该控制电压转态的一第二逻辑准位信号，其中该第二逻辑准位信号的准位与该第一逻辑准位信号的准位相反；及
若接收转态的该第二逻辑准位信号，该移动机构沿该起始位置方向移动对应一步数补偿量的一补偿距离。
11.如权利要求10所述的起始位置校准补偿方法，其特征在于，在判断该微控制器是否接收对应该控制电压转态的该第二逻辑准位信号步骤之后或之前，更包括：
判断该移动机构是否移动超过对应该步数补偿量的该补偿距离；及
若该移动机构移动超过对应该步数补偿量的该补偿距离，该移动机构沿该起始位置方向移动该补偿距离。
12.如权利要求10所述的起始位置校准补偿方法，其特征在于，该控制电压的电压变化率对应于该移动位置的位置变化率。
13.如权利要求12所述的起始位置校准补偿方法，其特征在于，该步数补偿量为
其中，Sc为该步数补偿量、ΔV为该控制电压的电压变化率、Vx为该控制电压的最大值，以及Pm为该感测开关完整感测该移动机构的移动位置时，该马达转动所需的总步数值。
14.如权利要求10所述的起始位置校准补偿方法，其特征在于，该第一逻辑准位信号为一逻辑高准位信号；所述转态的该第一逻辑准位信号为一逻辑低准位信号转态为该逻辑高准位信号。
15.如权利要求10所述的起始位置校准补偿方法，其特征在于，该第一逻辑准位信号为一逻辑低准位信号；所述转态的该第一逻辑准位信号为一逻辑高准位信号转态为该逻辑低准位信号。
16.如权利要求10所述的起始位置校准补偿方法，其特征在于，该第二逻辑准位信号为一逻辑低准位信号；所述转态的该第二逻辑准位信号为一逻辑高准位信号转态为该逻辑低准位信号。
17.如权利要求10所述的起始位置校准补偿方法，其特征在于，该第二逻辑准位信号为一逻辑高准位信号；所述转态的该第二逻辑准位信号为一逻辑低准位信号转态为该逻辑高准位信号。
18.如权利要求10所述的起始位置校准补偿方法，其特征在于，该感测开关为一光遮断开关、一涡流式近接开关、一霍尔近接开关或一电感式近接开关。
19.如权利要求10所述的起始位置校准补偿方法，其特征在于，该感测开关为一微动开关、一限位开关、一压力开关或一压电开关。
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