CN109916771B - 一种粉末型3d打印机粉床密度标定与测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉末型3D打印机粉床密度标定与测量装置，可以实现对粉末型3D打印机专用粉末进行一系列不同密度粉床的标定与粉末型3D打印机铺粉机构铺粉完成后粉床密度的测量。本粉末型3D打印机粉床密度标定与测量装置主要由机架、舵机安装架、舵机、粉末盒、粉末盒底座、滑块、底板、滑轨、转轴、转轴固定夹I、激光测距传感器安装架、转轴固定夹II、激光测距传感器、钢珠组成。通过使用铅锤法并且能够在对粉床不产生大破坏的前提下进行粉床密度的测量，本发明方便快捷，能够提高粉床密度测量的效率与精度。

Description

一种粉末型3D打印机粉床密度标定与测量装置

技术领域

本发明涉及粉末密度标定与测量装置，属于粉体特性测量技术领域，尤其适用于粉末型3D打印机粉床密度的标定与测量。

背景技术

现有的粉末型3D打印机铺粉层粉床密度的测量方法主要为提取一定体积的铺粉层粉床内粉末，称量该提取出的粉末质量，利用质量公式来计算铺粉层粉床整体密度。该方法主要缺点为：提取一定体积的铺粉层粉末存在极大困难，在提取过程中提取工具与粉末作用使得铺粉层粉末体积产生变化，很难确保提取的铺粉层粉末体积与未提取前一致，也很难保证提取过程中提取工具不对粉床密度产生影响。

发明内容

针对上述的技术问题，本发明提出一种基于铅锤法的粉末密度标定与测量装置，该装置能够准确快捷的进行粉末型3D打印粉床密度的测量。

为实现上述目的，该装置的主要解决方案如下：首先需要在粉末盒内预制一系列密度的粉床，使用该装置进行密度的标定，使用钢珠自由下落落入粉床内，利用钢珠落入粉床的深度来衡量粉床的密度，标定完成后能拟合出粉床密度与钢珠落入粉床深度的数学关系式。在需要进行粉床密度的测量时，将钢珠从与标定时同一高度落入粉床，再测量钢珠落入粉床的深度，将该深度带入上述数学关系式就能计算出该粉床的密度。

上述技术方案中，所述的钢珠释放装置包括舵机、舵机安装架与钢珠,钢珠放置在舵机安装架上的圆形导管内。

本发明的具体技术方案：一种粉末型3D打印机粉床密度标定与测量装置，包括机架、舵机安装架、舵机、粉末盒、粉末盒底座、滑块、底板、滑轨、转轴、转轴固定夹I、激光测距传感器安装架、转轴固定夹II、激光测距传感器和钢珠。

舵机通过螺钉安装在舵机安装架上；舵机安装架通过螺栓连接在机架横梁上；钢珠放置在舵机安装架上的圆形导管内；粉末盒放置在粉末盒底座上；粉末盒底座通过螺栓与滑块连接；滑块安装在滑轨上，能沿滑轨无卡滞来回滑动；滑轨通过螺栓与底板连接；底板四个角通过螺栓与机架连接；转轴通过转轴夹I与转轴夹II与机架固定，转轴夹I与转轴夹II都通过螺栓与机架连接；激光测距传感器安装架通过无油自润滑轴承与转轴连接在一起，能够绕转轴旋转；激光测距传感器安装在激光测距传感器安装架上，能随激光测距传感器安装架一同绕转轴转动。

附图说明

图1是本发明整体结构图；

图2是本发明钢珠释放示意图；

图3是本发明激光测距传感器测量到钢珠最高点距离示意图；

图4是本发明粉末盒放置在粉末盒底座上示意图；

图5是本发明钢珠释放装置图；

图中：1、机架，2、舵机安装架，3、舵机，4、粉末盒，5、粉末盒底座，6、滑块，7、底板，8、滑轨，9、转轴，10、转轴固定夹I，11、激光测距传感器安装架，12、转轴固定夹II，13、激光测距传感器，14、钢珠。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1、图2所示，一种粉末型3D打印机粉床密度标定与测量装置，

包括机架1、舵机安装架2、舵机3、粉末盒4、粉末盒底座5、滑块6、底板7、滑轨8、转轴9、转轴固定夹I10、激光测距传感器安装架11、转轴固定夹II12、激光测距传感器13和钢珠14。

舵机3通过螺钉安装在舵机安装架2上；舵机安装架2通过螺栓连接在机架1横梁上；钢珠14放置在舵机安装架2上的圆形导管内；粉末盒4放置在粉末盒底座5上；粉末盒底座5通过螺栓与滑块6连接；滑块6安装在滑轨8上，能沿滑轨8无卡滞来回滑动；滑轨8通过螺栓与底板7连接；底板7的四个角通过螺栓与机架1连接；转轴9通过转轴夹I10与转轴夹II12与机架1固定，转轴夹I10与转轴夹II12都通过螺栓与机架1连接；激光测距传感器安装架11通过无油自润滑轴承与转轴9连接在一起，能够绕转轴9旋转；激光测距传感器13安装在激光测距传感器安装架11上，能随激光测距传感器安装架11一同绕转轴9转动。

如图2所示，使用该装置进行密度标定的初期，推动滑块6在滑轨8上运动，将粉末盒4推至钢珠释放装置下方，再通过控制按钮按钮及其他控制电路使得舵机3产生动作，钢珠14自由下落、落入装满预制密度粉末的粉末盒4内。

如图3所示完成图2所示的动作后，推动滑块6在滑轨8上运动，将粉末盒4推至激光测距传感器13下方，摆动激光测距传感器安装架11与推动滑块6相互配合，测量到粉末盒4内粉末床的距离与测量到钢珠最高点的距离，通过这两个距离与钢珠的直径能够出计算出钢珠落入粉末的深度。

如图4所示，粉末盒4底部有凸台能够嵌入粉末盒底座5内，方便将粉末盒4从粉末盒底座5上取下后在粉末盒4内进行相关密度粉末床的预制。同时在移动滑块6时，保证粉末盒4与粉末盒底座5不产生相对移动，能够稳定的在滑轨8上来回滑动。

如图5所示，钢珠14放置在舵机安装架2上的圆形导管内，被舵机3卡在圆形导管的最下端，当舵机产生动作时，钢珠从舵机安装架2上的圆形导管内自由下落。

在实际进行粉床密度的测量时，将该装置放置在成型缸粉末床的上方，并且需要将底板7、滑轨8、滑块6、粉末盒底座5、粉末盒4一同拆除，调整钢珠释放装置的位置到激光测距传感器13的上方，同时调整机架1横梁的高度使得钢珠14下落的初始高度与上述粉床密度标定时的下落初始高度一致，再进行钢珠14落入粉床深度的测量与粉床密度的计算。

以上所述内容，是对本发明的解释说明，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不超出本发明思路的修改或变化，都包含于本发明的权利要求范围之内。

Claims (1)

1.一种粉末型3D打印机粉床密度标定与测量装置，其特征在于：该密度标定与测量装置包括机架（1）、舵机安装架（2）、舵机（3）、粉末盒（4）、粉末盒底座（5）、滑块（6）、底板（7）、滑轨（8）、转轴（9）、转轴固定夹І（10）、激光测距传感器安装架（11）、转轴固定夹ІІ（12）、激光测距传感器（13）和钢珠（14）；

舵机（3）通过螺钉安装在舵机安装架（2）上；舵机安装架（2）通过螺栓连接在机架（1）的横梁上；钢珠（14）放置在舵机安装架（2）上的圆管内；粉末盒（4）放置在粉末盒底座（5）上；粉末盒底座（5）通过螺栓与滑块（6）连接；滑块（6）安装在滑轨（8）上，能沿滑轨（8）无卡滞来回滑动；滑轨（8）通过螺栓与底板（7）连接；底板（7）的四个角通过螺栓与机架（1）连接；转轴（9）通过转轴固定夹І（10）与转轴固定夹ІІ（12）与机架（1）固定，转轴固定夹І（10）与转轴固定夹ІІ（12）都通过螺栓与机架（1）连接；激光测距传感器安装架（11）通过无油自润滑轴承与转轴（9）连接在一起，能够绕转轴（9）旋转；激光测距传感器（13）安装在激光测距传感器安装架（11）上，能随激光测距传感器安装架（11）一同绕转轴（9）转动；

使用铅锤法进行粉床密度的测量，利用钢珠（14）落入粉床的深度来衡量粉床的密度，首先利用该装置标定人为制造的不同密度的粉床，拟合出粉床密度与钢珠（14）落入粉床深度的关系式及关系曲线；在利用该装置进行实际粉床密度的测量时，将钢珠（14）从与标定时同一高度落入粉床，再测量钢珠（14）落入粉床的深度；

使用该装置进行密度标定的初期，推动滑块（6）在滑轨（8）上运动，将粉末盒（4）推至钢珠释放装置下方，再通过按下按钮及其他控制电路使得舵机（3）产生动作，钢珠（14）自由下落、落入装满预制密度粉末的粉末盒（4）内；

推动滑块（6）在滑轨（8）上运动，将粉末盒（4）推至激光测距传感器（13）下方，摆动激光测距传感器安装架（11）与推动滑块（6）相互配合，测量到粉末盒（4）内粉末床的距离与测量到钢珠最高点的距离，通过这两个距离及钢珠的直径能够计算出钢珠落入粉末的深度；

在实际进行粉床密度的测量时，将该装置放置在成型缸粉末床的上方，并且需要将底板（7）、滑轨（8）、滑块（6）、粉末盒底座（5）、粉末盒（4）一同拆除，调整钢珠释放装置的位置到激光测距传感器（13）的上方，同时调整机架（1）横梁的高度使得钢珠（14）下落的初始高度与粉床密度标定时的下落初始高度一致，再进行钢珠（14）落入粉床深度的测量与粉床密度的计算。

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