CN112318874B - 一种可搭载摄像头的多进一出3d打印混色喷头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头，包括主腔体、搅拌机构、喷嘴、风扇和摄像头，主腔体包括自上而下设置的预热腔、加热腔和保温腔，预热腔上设有多个入料口，每一入料口设在预热腔一个外侧壁上且向内贯通，加热腔侧壁设有第一加热器，保温腔侧壁设有第二加热器，搅拌机构包括搅拌电机、导流杆、混合器和助推杆，导流杆固定在搅拌电机的输出轴上，混合器固定在导流杆中部，助推杆固定在导流杆底部，助推杆底部安装喷嘴，风扇安装在主腔体外侧且向喷嘴送风，摄像头安装在主腔体外侧且镜头面向喷嘴，使入料、混合、挤出过程相对独立，提高了挤出物料在粘度、粗细、颜色等方面的均匀程度。

Description

一种可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头
技术领域
本发明涉及3D打印机技术领域，具体涉及一种可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头。
背景技术
3D打印技术是快速成型技术的一种，以三维材料管理软件、计算机三维辅助设计以及数学三维模型设计为主要技术基础，将打印材料按逐层打印的方式来构造物体。根据成型材料以及成型方式的不同分为以下几类：光固化立体成型技术(SLA)、熔融沉积成型技术(FDM)、选择性激光烧结技术(SLS)、光选区熔化成型技术(SLM)等。其中应用较为广泛的是FDM和SLA技术。
目前市面上基于FDM技术的3D打印机挤出喷头大都只能实现单色打印。在彩色3D打印挤出喷头的设计方面，现有的设计方法主要有如下几种。
1、多喷头打印机，但多喷头打印的工件，颜色种类上受到喷头数目的限制，实际应用需求并不显著。
2、基于三原色混合原理的3D打印机喷头。目前市面上已有基于混色原理的3D打印机喷头，但由于没有专门的混色装置或者混色装置过于简单，混色不均匀问题普遍存在，且其入料、混合、挤出过程很容易相互影响，入料速度、挤出速度难以精确控制，大大影响了最终的混色质量。
发明内容
根据现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头，使入料、混合、挤出过程相对独立，提高了挤出物料在粘度、粗细、颜色等方面的均匀程度。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头，包括主腔体、搅拌机构、喷嘴、风扇和摄像头，所述主腔体内部为圆柱空心结构，外部为多棱柱结构，所述主腔体包括自上而下设置的预热腔、加热腔和保温腔，所述预热腔上设有多个入料口，每一所述入料口设在所述预热腔一个外侧壁上且向内贯通，所述加热腔侧壁设有第一加热器，所述保温腔侧壁设有第二加热器，所述搅拌机构包括搅拌电机、导流杆、混合器和助推杆，所述搅拌电机安装在所述主腔体顶部且所述搅拌电机的输出轴向下伸入所述主腔体内部，所述导流杆固定在所述搅拌电机的输出轴上，所述导流杆顶部设在所述预热腔内，所述混合器固定在所述导流杆中部且设在所述加热腔内，所述助推杆固定在所述导流杆底部，所述助推杆顶部设在所述加热腔内，中部设在所述保温腔内，底部安装所述喷嘴，所述风扇安装在所述主腔体外侧且向所述喷嘴送风，所述摄像头安装在所述主腔体外侧且镜头面向所述喷嘴，多种颜色物料分别由多个入料口进入预热腔预热熔融后，经加热腔加热成为液态并通过混合器搅拌，再经保温腔内助推杆进一步混合，最后经过喷嘴喷出。
进一步地，所述导流杆顶部和中部均为圆柱体结构，所述导流杆顶部和中部的连接处自上而下半径不断减小，形成弧形面，所述入料口与所述弧形面相对。
进一步地，所述混合器包括上层搅拌叶和下层搅拌叶，所述上层搅拌叶和所述下层搅拌叶上下间隔一定距离设置，上层搅拌叶包括多个相对于所述导流杆呈中心对称的上层叶片，下层搅拌叶包括多个相对于所述导流杆呈中心对称的下层叶片，所述上层叶片和所述下层叶片旋向相反。
进一步地，最底端的所述混合器中，每片所述叶片底部设有小口，所述小口靠近所述导流杆。
进一步地，所述助推杆外侧面为螺纹状，所述加热腔内部半径大于所述保温腔内部半径，所述助推杆顶部与所述加热腔内侧面间设有一定间隙，所述助推杆中部与所述保温腔内侧面贴合。
进一步地，所述喷嘴内腔为倒圆锥形，所述助推杆底部为倒圆锥形且伸入所述喷嘴内腔中，所述助推杆底部和所述喷嘴内腔间设有一定间隙。
进一步地，所述预热腔和所述加热腔间设有导热层，所述加热腔和所述保温腔间设有隔热层。
进一步地，所述第一加热器和所述第二加热器均为电阻丝加热器。
进一步地，所述风扇通过风扇罩安装在所述主腔体外侧，所述风扇罩上设有出风口，多个所述出风口均间隔一定距离，所述出风口向所述喷嘴送风。
进一步地，所述摄像头通过摄像头座安装在所述主腔体外侧。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
1.本发明所述的一种可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头，主腔体包括预热腔、加热腔和保温腔，为三段式结构，物料进入预热腔后，预热腔构成预热缓冲，物料经过加热腔后变成液态流入保温腔，保温腔可使物料维持在一个合适固液状态，提高了挤出物料在粘度、粗细、颜色等方面的均匀程度。
2.本发明所述的一种可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头，入料口通过入料电机控制入料，搅拌机构包括导流杆、混合器和助推杆，导流杆顶部设在预热腔内，混合器固定在导流杆中部且设在加热腔内，助推杆固定在导流杆底部，助推杆顶部设在加热腔内，中部设在保温腔内，经过层层混合，可以使物料混合均匀。
3.本发明所述的一种可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头，保温腔与加热腔通过隔热材料连接，使得两腔温度可以单独控制。
4.本发明所述的一种可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头，导流杆顶部和中部均为圆柱体结构，导流杆顶部和中部的连接处自上而下半径不断减小，形成弧形面，入料口与弧形面相对，避免了物料在进入时与导流杆对冲，且预热腔可以对刚进入的物料进行预热软化，上述两个方面，使物料在进入预热腔时不容易折断，提高了入料速度的控制精度。
5.本发明所述的一种可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头，上层搅拌叶将物料推向所述加热腔壁，下层搅拌叶又将物料推向所述加热腔中心，物料在上层搅拌叶和下层搅拌叶间将受到一个扭转的力，促使不同颜色的物料充分混合。
6.本发明所述的一种可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头，助推杆外侧面为螺纹状，加热腔内部半径大于保温腔内部半径，助推杆顶部与加热腔内侧面间设有一定间隙，可对经过混合器下来的物料再次搅拌混合，助推杆中部与保温腔内侧面贴合，使得物料只能在螺纹中流动，使得能通过控制搅拌电机的转速精准控制物料的挤出速度，提高了挤出速度的控制精度，同时螺纹状的助推杆可以更有效地进行物料回抽。
7.本发明所述的一种可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头，可通过摄像头对挤出物料质量进行计算机评估，并反馈评估信息，实现混色过程的闭环。
8.本发明所述的一种可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头，风扇罩底部设有导流板，通过导流板可以将冷却风导向喷嘴处，使得挤出的混合物料快速冷却凝固，另外，导流板可对冷却风进行导流，避免因冷却风吹到摄像头上，而产生水雾等影响摄像头拍摄质量，识别精度的情况出现。
附图说明
图1为本发明的整体结构图。
图2为本发明的剖视图。
图3为所述送料主轴的正视图。
图4为所述摄像头座的整体结构图。
图5为所述喷嘴的整体结构图。
图6为所述风扇罩的整体结构视图。
图7为所述摄像头座的局部视图。
其中：1、搅拌电机；2、入料口；3、预热腔；4、加热腔；5、保温腔；6、隔热层；7、摄像头座；8、风扇；9、风扇罩；9-1、导流板；10、导流杆；10-1、弧形面；11、混合器；11-1、上层搅拌叶；11-2、下层搅拌叶；12、助推杆；13、喷嘴；13-1、挤出孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
一种可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头，参照图1-图7所示，包括主腔体、搅拌机构、喷嘴13、风扇8和摄像头，主腔体内部为圆柱空心结构，外部为多棱柱结构，主腔体包括自上而下设置的预热腔3、加热腔4和保温腔5，预热腔3上设有多个入料口2，每一入料口2设在预热腔3一个外侧壁上且向内贯通，入料口2通过入料电机控制入料，加热腔4侧壁设有第一加热器，保温腔5侧壁设有第二加热器，搅拌机构包括搅拌电机1、导流杆10、混合器11和助推杆12，搅拌电机1安装在主腔体顶部且搅拌电机1的输出轴向下伸入主腔体内部，导流杆10固定在搅拌电机1的输出轴上，导流杆10顶部设在预热腔3内，混合器11固定在导流杆10中部且设在加热腔4内，助推杆12固定在导流杆10底部，助推杆12顶部设在加热腔4内，中部设在保温腔5内，底部安装喷嘴13，风扇8安装在主腔体外侧且向喷嘴13送风，摄像头安装在主腔体外侧且镜头面向喷嘴13，多种颜色物料分别由多个入料口2进入预热腔3预热熔融后，经加热腔4加热成为液态并通过混合器11搅拌，再经保温腔5内助推杆12进一步混合，最后经过喷嘴13喷出。
具体地，参照图1和图2所示，每一颜色物料在一个入料口2通过入料电机控制入料进入主腔体内部，主腔体包括预热腔3、加热腔4和保温腔5，为三段式结构，首先进入预热腔3进行预热熔融，再进入加热腔4加热形成液体，在加热腔4中，通过搅拌电机1带动导流杆10转动进而带动混合器11转动，对液态的物料进行搅拌，使多种颜色物料混合，混合的物料进入保温腔5，使物料维持在一个合适的固液状态，并经助推杆12进一步混合，最后经过喷嘴13喷出，风扇8安装在主腔体外侧且向喷嘴13送风，以冷却物料，摄像头安装在主腔体外侧且镜头面向喷嘴13，对挤出物料质量进行计算机评估，并反馈评估信息。
加热腔4侧壁设有第一加热器，保温腔5侧壁设有第二加热器，使加热腔4和保温腔5内的温度可以单独设定，使物料在加热腔4内形成液体，在保温腔5内维持在一个合适的固液状态。
本发明实施例中，预热腔3可拆卸的安装在主腔体上，主腔体外部为六棱柱结构，因此最多可以设置6个入料口2，可以使6种物料进行混合。
参照图2和图3所示，导流杆10顶部和中部均为圆柱体结构，导流杆10顶部和中部的连接处自上而下半径不断减小，形成弧形面10-1，入料口2与弧形面10-1相对，避免了物料从入料口2进入预热腔3内部时与导流杆10对冲，且预热腔3可以对刚进入的物料进行预热软化，上述两个方面，使物料在进入预热腔3时不容易折断，提高了入料速度的控制精度。
参照图2和图3所示，混合器11包括上层搅拌叶11-1和下层搅拌叶11-2，上层搅拌叶11-1和下层搅拌叶11-2上下间隔一定距离设置，上层搅拌叶11-1包括多个相对于导流杆10呈中心对称的上层叶片，下层搅拌叶11-2包括多个相对于导流杆10呈中心对称的下层叶片，上层叶片和下层叶片旋向相反。通过设置上层搅拌叶11-1和下层搅拌叶11-2，上层搅拌叶11-1可以将物料推向所述加热腔4壁，下层搅拌叶11-2又将物料推向所述加热腔4中心，物料在上层搅拌叶11-1和下层搅拌叶11-2间将受到一个扭转的力，促使不同颜色的物料充分混合。
最底端的混合器11中，每片叶片底部设有小口，小口靠近导流杆10。经过加热腔4融化的液态物料可从该小口流入助推杆12和加热腔4之间。
参照图2和图3所示，助推杆12外侧面为螺纹状，加热腔4内部半径大于保温腔5内部半径，助推杆12与加热腔4内侧面间设有一定间隙，可对经过混合器11下来的物料再次搅拌混合，助推杆12与保温腔5内侧面贴合，使得物料在保温腔5内只能在螺纹中流动，物料进入挤出孔13-1的速度单方面的受搅拌电机1的转速控制，从而所实现了对混合物料挤出速度的准确控制。
喷嘴13内腔为倒圆锥形，助推杆12底部为倒圆锥形且伸入喷嘴13内腔中，助推杆12底部和喷嘴13内腔间设有一定间隙，喷嘴13底部设有与喷嘴13内腔连通的挤出孔13-1，从保温腔5内流出的物料到达助推杆12底部和喷嘴13内腔之间挤出，从挤出孔13-1挤出。
预热腔3和加热腔4间设有导热层，加热腔4和保温腔5间设有隔热层6。可以使加热腔4内的热能传输给预热腔3，且防止加热腔4内的温度和保温腔5内的温度相互干扰，使加热腔4和保温腔5内的温度可以独立控制，从而提高了物料在粘稠度、粗细、颜色等方面的均匀程度。此外，进一步使多种物料的入料、混合、挤出三流程相对独立、互不影响，进一步提高了控制精度。导热层可以是黄铜制成，隔热层6可以是陶瓷制成。
第一加热器和第二加热器均为电阻丝加热器。
保温腔5和喷嘴13件设有导热层，可以使保温腔5内的热能传输给喷嘴13，使喷嘴13内的物料继续保持一定的固液状态，进一步方便物料挤出。
参照图1、图2和图6所示，风扇罩9安装在主腔体外侧，风扇罩9上设有出风口，多个出风口均间隔一定距离，出风口向喷嘴13送风，风扇罩9底部设有导流板9-1，导流板9-1向上倾斜一定角度，打印过程中，物料从喷嘴13挤出后，风扇8正常工作，通过多个出风口与导流板9-1将冷却风导向喷嘴13处，使得挤出的混合物料快速冷却凝固。另外，导流板9-1可对冷却风进行导流，避免因冷却风吹到摄像头上，而产生水雾等影响摄像头拍摄质量，识别精度的情况出现。
摄像头通过摄像头座7安装在主腔体外侧。摄像头将正对喷嘴13的底部尖端并采集图像数据，并传输至外部控制器。控制器进一步分析处理得到挤出混合物料的颜色等数据，并采取对应的修正措施，进而实现系统的调节闭环。提高整个彩色打印系统的稳定度与准确度。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头，其特征在于：包括主腔体、搅拌机构、喷嘴、风扇和摄像头，所述主腔体内部为圆柱空心结构，外部为多棱柱结构，所述主腔体包括自上而下设置的预热腔、加热腔和保温腔，所述预热腔和所述加热腔间设有导热层，所述加热腔和所述保温腔间设有隔热层，所述预热腔上设有多个入料口，每一所述入料口设在所述预热腔一个外侧壁上且向内贯通，所述加热腔侧壁设有第一加热器，所述保温腔侧壁设有第二加热器，所述搅拌机构包括搅拌电机、导流杆、混合器和助推杆，所述搅拌电机安装在所述主腔体顶部且所述搅拌电机的输出轴向下伸入所述主腔体内部，所述导流杆固定在所述搅拌电机的输出轴上，所述导流杆顶部设在所述预热腔内，所述混合器固定在所述导流杆中部且设在所述加热腔内，所述助推杆固定在所述导流杆底部，所述助推杆顶部设在所述加热腔内，中部设在所述保温腔内，底部安装所述喷嘴，所述助推杆外侧面为螺纹状，所述加热腔内部半径大于所述保温腔内部半径，所述助推杆顶部与所述加热腔内侧面间设有一定间隙，所述助推杆中部与所述保温腔内侧面贴合，所述风扇安装在所述主腔体外侧且向所述喷嘴送风，所述摄像头安装在所述主腔体外侧且镜头面向所述喷嘴，多种颜色物料分别由多个入料口进入预热腔预热熔融后，经加热腔加热成为液态并通过混合器搅拌，再经保温腔内助推杆进一步混合，最后经过喷嘴喷出。
2.根据权利要求1所述的可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头，其特征在于：所述导流杆顶部和中部均为圆柱体结构，所述导流杆顶部和中部的连接处自上而下半径不断减小，形成弧形面，所述入料口与所述弧形面相对。
3.根据权利要求1所述的可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头，其特征在于：所述混合器包括上层搅拌叶和下层搅拌叶，所述上层搅拌叶和所述下层搅拌叶上下间隔一定距离设置，上层搅拌叶包括多个相对于所述导流杆呈中心对称的上层叶片，下层搅拌叶包括多个相对于所述导流杆呈中心对称的下层叶片，所述上层叶片和所述下层叶片旋向相反。
4.根据权利要求3所述的可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头，其特征在于：最底端的所述混合器中，每片所述叶片底部设有小口，所述小口靠近所述导流杆。
5.根据权利要求1所述的可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头，其特征在于：所述喷嘴内腔为倒圆锥形，所述助推杆底部为倒圆锥形且伸入所述喷嘴内腔中，所述助推杆底部和所述喷嘴内腔间设有一定间隙。
6.根据权利要求1所述的可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头，其特征在于：所述第一加热器和所述第二加热器均为电阻丝加热器。
7.根据权利要求1所述的可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头，其特征在于：所述风扇通过风扇罩安装在所述主腔体外侧，所述风扇罩上设有出风口，多个所述出风口均间隔一定距离，所述出风口向所述喷嘴送风。
8.根据权利要求1所述的可搭载摄像头的多进一出3D打印混色喷头，其特征在于：所述摄像头通过摄像头座安装在所述主腔体外侧。
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