CN113232301A - 高精度喷头堵塞检测处理系统及检测处理方法 - Google Patents

Abstract

一种高精度喷头堵塞检测系统及检测方法，所述高精度喷头堵塞检测处理系统包括初始值设置模块，当前打印产品厚度检索模块，当前打印厚度检测模块，比较模块，即时位置记录模块，复位驱动模块，以及归位驱动模块。所述初始值设置模块用于记录所述送丝马达的起始打印位置。所述比较模块用于适时地比较所述设计厚度值与当前厚度值。所述即时位置记录模块仅用于记录所述送丝马达的即时打印位置。所述归位驱动模块用于让所述送丝马达停止送丝并驱动所述喷头回归到起始打印位置以对所述喷头进行检修。本高精度喷头堵塞检测处理系统只要当前打印厚度小于设计厚度，就认为是喷头被堵了，从而可以精确地检测出喷头被堵塞。本发明还提供了一种检测方法。

Description

高精度喷头堵塞检测处理系统及检测处理方法

技术领域

本发明涉及3D打印设备技术领域，特别涉及高精度喷头堵塞检测处理系统 及检测处理方法。

背景技术

3D打印技术是指通过连续的物理层叠加，并通过逐层增加粉末状金属或塑 料等可粘合材料来生成三维实体的技术，与传统的去除材料加工技术不同，因 此又称为添加制造或者叠层制造。3D打印技术涵盖了产品生命周期前端的“快 速原型”以及与全生产周期的“快速制造”相关的所有打印工艺、技术、设备 类别和应用。3D打印具有很高的技术含量，其综合了数字建模技术、信息技术、 机电控制技术、材料科学与化学等诸多方面的前沿技术知识。3D打印技术在汽 车，航空航天、牙科和医疗产业、石油开采、枪支、建筑施工、土木工程、珠 宝设计、鞋类设计等领域得到了广泛应用。随着3D打印技术的发展，打印机上 可能会安装两个或者多个喷头。而当喷头在打印产品时，即喷头在喷出打印丝 的过程中，会发生堵塞的现象。

如专利申请号201811449556.3，专利名称为一种熔融沉积型3D打印机喷头 堵塞检测装置及检测方法所公开的技术方案，其通过第一光电对射传感器和第 二光电对射传感器产生具有预设时间间隔的对射信号，发送给3D打印机；如果 挤出机正常挤出，则未堵塞，扇叶会不停旋转，光电对射传感器会反复产生具 有预设时间间隔的对射信号发送给3D打印机，3D打印机正常打印；如果喷头 堵塞，挤出机无法挤出3D打印耗材，3D打印耗材无法移动，同时也无法驱动 蜗杆转动，此时扇叶停止转动，光电对射传感器则持续接收信号或者持续无信 号，经过预设时长后，若光电对射传感器持续接收信号或者持续无信号接收，报警并暂停3D打印机，实现检测喷头堵塞的功能。上述的检测装置及检测方法 的精度较低，因为信号都有延迟或误差，并不能适应大多数的3D打印机，有时 还是会由于喷头被堵而损坏所打印的产品。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可以适时精确检测3D打印机的堵塞情况的高 精度喷头堵塞检测处理系统及检测处理方法，以解决上述技术问题。

一种高精度喷头堵塞检测处理系统，所述3D打印机包括一个喷头，一根穿 入所述喷头的打印丝，以及一个驱动所述打印丝的送丝马达。所述高精度喷头 堵塞检测处理系统包括一个初始值设置模块，一个当前打印产品厚度检索模块， 一个当前打印厚度检测模块，一个比较模块，一个即时位置记录模块，一个复 位驱动模块，以及一个归位驱动模块。所述初始值设置模块用于记录所述送丝 马达的起始打印位置。所述当前打印产品厚度检索模块用于检索所打印的产品 的当前打印位置的设计厚度值。所述当前打印厚度检测模块用于检测打印位置 的产品的当前厚度值。所述比较模块用于适时地比较所述设计厚度值与当前厚 度值。所述即时位置记录模块仅用于当所述当前厚度值小于所述设计厚度值时 记录所述送丝马达的即时打印位置。所述归位驱动模块用于在当所述当前厚度 值小于所述设计厚度值时让所述送丝马达停止送丝并驱动所述喷头回归到起始 打印位置以对所述喷头进行检修。所述复位驱动模块用于当所述送丝马达重新 被开启时驱动所述送丝马达复位至所述即时打印位置。

进一步地，所述当前打印厚度检测模块包括一个激光距离测定器，所述激 光距离测定器设置在所述喷头上。

进一步地，所述比较模块在设计厚度值与当前厚度值之间设置有一个容错 值，当设计厚度值与当前厚度值之差小于所述容错值时，所述比较模块不输出 控制所述送丝马达停止工作的信号。

进一步地，所述高精度喷头堵塞检测处理系统还包括一个报警模块，当所 述即时工作状态值大于所述额定工作状态值时所述报警模块发送警示信息。

进一步地，所述高精度喷头堵塞检测处理系统还包括一个中央处理单元， 所述中央处理单元与所述初始值设置模块，当前打印产品厚度检索模块，当前 打印厚度检测模块，比较模块，以及归位驱动模块分别电性连接以处理来自所 述初始值设置模块、当前打印产品厚度检索模块，当前打印厚度检测模块及比 较模块的数据并输出控制所述归位驱动模块工作的控制信号。

进一步地，所述中央处理单元为PLC、微处理器、以及中央处理器的一种。

一种高精度喷头堵塞检测处理方法，所述3D打印机包括一个喷头，一根穿 入所述喷头的打印丝，以及一个驱动所述喷头运动的送丝马达，其包括如下步 骤：

提供一个初始值设置模块，所述初始值设置模块用于记录所述送丝马达的 起始打印位置；

提供一个当前打印产品厚度检索模块，所述当前打印产品厚度检索模块用 于检索所打印的产品的当前打印位置的设计厚度值；

提供一个当前打印厚度检测模块，所述当前打印厚度检测模块用于检测打 印位置的产品的当前厚度值；

提供一个比较模块，所述比较模块用于适时地比较所述设计厚度值与当前 厚度值；

提供一个即时位置记录模块，所述即时位置记录模块仅用于所述当前厚度 值小于所述设计厚度值时记录所述送丝马达的即时打印位置；

提供一个归位驱动模块，所述归位驱动模块用于在所述当前厚度值小于所 述设计厚度值时让所述送丝马达停止送丝并回归到起始打印位置以对所述喷头 进行检修：以及

提供一个复位驱动模块，所述复位驱动模块用于当所述送丝马达被重新开 启时驱动所述送丝马达复位至所述即时位置记录模块所记录的即时打印位置并 开始打印。

进一步地，所述高效喷头堵塞检测处理方法还包括如下步骤：提供一个中 央处理器，所述中央处理单元与所述初始值设置模块，当前打印产品厚度检索 模块，当前打印厚度检测模块，比较模块，以及归位驱动模块分别电性连接以 处理来自所述初始值设置模块、当前打印产品厚度检索模块，当前打印厚度检 测模块及比较模块的数据并输出控制所述归位驱动模块工作的控制信号。

进一步地，所述中央处理单元根据所述比较模块输出的信号来控制所述送 丝马达的工作状态。

与现有技术相比，本发明所提供的高精度喷头堵塞检测处理系统及检测处 理方法具有所述当前打印产品厚度检索模块，当前打印厚度检测模块，比较模 块，即时位置记录模块，归位驱动模块，以及复位驱动模块，通过所述当前打 印厚度检测模块及时对所打印的产品的厚度的检测，并在当前打印厚度小于所 述设计厚度时，所述即时位置记录模块将所述喷头所处的位置进行记录，并由 所述归位驱动模块将所述喷头回归到起始打印位置然后由用户对所述喷头进行 检修以避免在检修所述喷头时损坏已经打印好的3D产品。当喷头检修改好后所 述送丝马达被重新开启时，所述复位驱动模块驱动所述喷头回到即时打印位置 重新开始打印。由于当喷头被堵而不能输出打印材料时，所打印的厚度一定会有变化，通常是小于设计厚度，因此只要当前打印厚度小于设计厚度，就认为 是喷头被堵了，从而可以精确地检测出喷头被堵塞。

附图说明

图1为本发明提供的高精度喷头堵塞检测处理系统的原理框图。

图2为本发明提供的高精度喷头堵塞检测处理方法的流程图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对 本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。

如图1至图2所示，其为本发明提供的高精度喷头堵塞检测处理系统的原 理框图。所述高精度喷头堵塞检测处理系统使用在3D打印机中。本领域技术人 员所习知的，所述3D打印机都包括一个喷头10，一根穿入所述喷头10的打印 丝12，以及一个拖拽所述打印丝11并驱动所述喷头10运动的送丝马达11。可 以理解的是，所述喷头10及送丝马达11本身的结构及工作原理，应当为现有 技术，在此不再详细说明。所述高精度喷头堵塞检测处理系统包括一个初始值 设置模块20，一个当前打印产品厚度检索模块21，一个当前打印厚度检测模块 22，一个比较模块23，一个即时位置记录模块24，一个归位驱动模块25，以及 一个复位驱动模块26。可以想到的是，所述高精度喷头堵塞检测处理系统还包 括其他的一些功能模块，如执行机构，硬件模块，控制模块，电气连接组件等 等，其为本领域技术人员所习知的技术，在此不再一一详细说明。

所述初始值设置模块20用于记录所述送丝马达11的起始打印位置。所述 送丝马达11的起始打印位置应当为所打印的产品的开始位置，但该起始打印位 置所打印出的物质并非为所打印的产品的部分。当所打印的产品打印完成后， 在该起始打印位置所打印的物质应当剪除掉。可以想到的是，所述送丝马达11 驱动所述喷头10从所述起始打印位置起进行打印要打印的产品。

所述当前打印产品厚度检索模块21用于检索所打印的产品的当前打印位置 的设计厚度值。当喷头10在所述送丝马达11的驱动下打印所要打印的产品时， 在任意一个打印位置的打印厚度都是设计好的，因此在打印的过程中，所述当 前打印产品厚度检索模块21仅仅是将设计好的打印厚度检索出来。所述设计厚 度应当是所打印的每一层的厚度。由于每一层的厚度较小，这样有利于提高该 检测系统的精度。当然可以想到的是，所述送丝马达11在驱动所述喷头10打 印产品时，也需要该打印位置的设计厚度。

所述当前打印厚度检测模块22用于适时地或及时地检测所述喷头10所打 印的产品的当前厚度值。所述当前打印厚度检测模块22可以为一个激光距离测 定器。所述激光距离测定器本身为一种现有技术，其设置在所述喷头10上，从 而可以随时地对正在打印的产品厚度进行检测。当然可以想到的是，通过该当 前打印厚度检测模块22所检测到的产品厚度也可以控制所述喷头10的打印时 间与打印厚度。

所述比较模块23用于适时地比较所述设计厚度值与当前厚度值。所述比较 模块22可以由一个处理器来执行。通过该比较模块22即可比较出所述设计厚 度值与当前厚度值之间的大小。因为当喷头10被堵塞后，其不能出料，所打印 的厚度肯定要比设计厚度要小，因此通过该比较模块22对设计厚度值与当前厚 度值的比较，即可判断出喷头20是否被堵塞。当所述当前厚度值小于所述设计 厚度值时，即可知道所述喷头10被堵塞。当然，由于3D打印机本身误差的存 在，不可能在任何时候设计厚度值与当前厚度值会相等，因此设计厚度值与当 前厚度值之间应当设置有一个容错值，即当设计厚度值与当前厚度值之差小于 所述容错值时，所述比较模块23不输出控制所述送丝马达11停止工作的信号。 只有当设计厚度值与当前厚度值之差大于或等于该容错值时，该比较模块23才 输出控制所述送丝马达11停止工作的信号。

所述即时位置记录模块24仅用于当所述当前厚度值小于所述设计厚度值， 且其差大于容错值时记录所述送丝马达11的即时打印位置。当所述当前厚度值 小于所述设计厚度值且其差大于容错值时，即认为所述喷头10被堵塞，此时 表示该3D打印机出现了故障。因此该即时位置记录模块24将该喷头10所处的 即时位置记录下来，当然可以想到的是，该喷头10的即时位置应当是一个三维 坐标，其记载在计算机中。

所述归位驱动模块25用于在当所述当前厚度值小于所述设计厚度值且其差 大于容错值时让所述送丝马达11停止送丝并回归到起始打印位置以对所述喷头10进行检修。在当判断出喷头10出现堵塞时，所述归位驱动模块25将输出信 号以让控制模块驱动所述喷头10回归到起始打印位置，进行检修。当然检修所 述喷头10的工作可以由人工完成。在人工完成对喷头10的检修后，即可再次 开启3D打印机从而重新开始打印。

所述复位驱动模块26用于当所述送丝马达11重新被开启时驱动所述送丝 马达11复位至所述即时打印位置。所述复位驱动模块26在当所述送丝马达11 重新被开启时输出控制信号以让控制模块驱动所述喷头10复位到所述即时位置 记录模块23所记录的即时打印位置，然后进行重新开始打印所要打印的产品。

另外，当判断出喷头10被堵塞时，为了达到提醒用户的目的，所述高精度 喷头堵塞检测处理系统还包括一个报警模块27。当所述当前厚度值小于所述设 计厚度值且其差大于容错值时所述报警模块27发送警示信息。所述报警模块27 可以包括一个蜂鸣器。当接收到警告信号时，该蜂鸣器将发出声音以提醒用户。

可以想到的是，所述高精度喷头堵塞检测处理系统还包括一个中央处理单 元28。所述中央处理单元28与所述初始值设置模块20，当前打印产品厚度检 索模块21，当前打印厚度检测模块22，比较模块23，以及归位驱动模块24分 别电性连接以处理来自所述初始值设置模块21、当前打印产品厚度检索模块21， 当前打印厚度检测模块22及比较模块23的数据并输出控制所述归位驱动模块 24以及复位驱动模块25工作的控制信号。所述中央处理单元28可以为PLC、 微处理器、以及中央处理器的一种，其为现有技术在此不再赘述。

本发明还提供了一种高精度喷头堵塞检测处理方法，其包括如下步骤：

STEP101：提供一个初始值设置模块20，所述初始值设置模块20用于记录 所述送丝马达11的起始打印位置；

STEP102：提供一个当前打印产品厚度检索模块21，所述当前打印产品厚 度检索模块21用于检索所打印的产品的当前打印位置的设计厚度值；

STEP103：提供一个当前打印厚度检测模块22，所述当前打印厚度检测模 块22用于适时地或及时地检测所述喷头10所打印的产品的当前厚度值；

STEP104：提供一个比较模块23，所述比较模块23用于适时地比较所述设 计厚度值与当前厚度值；

STEP105：提供一个即时位置记录模块24，所述即时位置记录模块23仅用 于当所述当前厚度值小于设计厚度值且其差大于容错值时记录所述送丝马达11 的即时打印位置；

STEP106：提供一个归位驱动模块25，所述归位驱动模块25用于在当所述 当前厚度值小于设计厚度值且其差大于容错值时让所述送丝马达11停止送丝并 回归到起始打印位置以对所述喷头进行检修：以及

STEP107：提供一个复位驱动模块26，所述复位驱动模块26用于当所述送 丝马达11被重新开启时驱动所述送丝马达11复位至所述即时位置记录模块24 所记录的即时打印位置。

与现有技术相比，本发明所提供的高精度喷头堵塞检测处理系统及检测处 理方法具有所述当前打印产品厚度检索模块21，当前打印厚度检测模块22，比 较模块23，即时位置记录模块24，归位驱动模块25，以及复位驱动模块26， 通过所述当前打印厚度检测模块21及时对所打印的产品的厚度的检测，并在当 前打印厚度小于所述设计厚度时，所述即时位置记录模块24将所述喷头10所 处的位置进行记录，并由所述归位驱动模块25将所述喷头10回归到起始打印 位置然后由用户对所述喷头10进行检修以避免在检修所述喷头10时损坏已经 打印好的3D产品。当喷头10检修改好后所述送丝马达11被重新开启时，所述复位驱动模块26驱动所述喷头10回到即时打印位置重新开始打印。由于当喷 头10被堵而不能输出打印材料时，所打印的厚度一定会有变化，通常是小于设 计厚度，因此只要当前打印厚度小于设计厚度，就认为是喷头10被堵了，从而 可以精确地检测出所述喷头10被堵。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在 本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种高精度喷头堵塞检测系统，所述3D打印机包括一个喷头，一根穿入所述喷头的打印丝，以及一个驱动所述打印丝的送丝马达，其特征在于：所述高精度喷头堵塞检测处理系统包括一个初始值设置模块，一个当前打印产品厚度检索模块，一个当前打印厚度检测模块，一个比较模块，一个即时位置记录模块，一个复位驱动模块，以及一个归位驱动模块，所述初始值设置模块用于记录所述送丝马达的起始打印位置，所述当前打印产品厚度检索模块用于检索所打印的产品的当前打印位置的设计厚度值，所述当前打印厚度检测模块用于检测打印位置的产品的当前厚度值，所述比较模块用于适时地比较所述设计厚度值与当前厚度值，所述即时位置记录模块仅用于当所述当前厚度值小于所述设计厚度值时记录所述送丝马达的即时打印位置，所述归位驱动模块用于在当所述当前厚度值小于所述设计厚度值时让所述送丝马达停止送丝并驱动所述喷头回归到起始打印位置以对所述喷头进行检修，所述复位驱动模块用于当所述送丝马达重新被开启时驱动所述送丝马达复位至所述即时打印位置。

2.如权利要求1所述的高精度喷头堵塞检测处理系统，其特征在于：所述当前打印厚度检测模块包括一个激光距离测定器，所述激光距离测定器设置在所述喷头上。

3.如权利要求2所述的高精度喷头堵塞检测处理系统，其特征在于：所述比较模块在设计厚度值与当前厚度值之间设置有一个容错值，当设计厚度值与当前厚度值之差小于所述容错值时，所述比较模块不输出控制所述送丝马达停止工作的信号。

4.如权利要求1所述的高精度喷头堵塞检测处理系统，其特征在于：所述高精度喷头堵塞检测处理系统还包括一个报警模块，当所述即时工作状态值大于所述额定工作状态值时所述报警模块发送警示信息。

5.如权利要求1所述的高精度喷头堵塞检测处理系统，其特征在于：所述高精度喷头堵塞检测处理系统还包括一个中央处理单元，所述中央处理单元与所述初始值设置模块，当前打印产品厚度检索模块，当前打印厚度检测模块，比较模块，以及归位驱动模块分别电性连接以处理来自所述初始值设置模块、当前打印产品厚度检索模块，当前打印厚度检测模块及比较模块的数据并输出控制所述归位驱动模块工作的控制信号。

6.如权利要求5所述的高精度喷头堵塞检测处理系统，其特征在于：所述中央处理单元为PLC、微处理器、以及中央处理器的一种。

7.一种高精度喷头堵塞检测处理方法，所述3D打印机包括一个喷头，一根穿入所述喷头的打印丝，以及一个驱动所述喷头运动的送丝马达，其包括如下步骤：

提供一个初始值设置模块，所述初始值设置模块用于记录所述送丝马达的起始打印位置；

提供一个当前打印产品厚度检索模块，所述当前打印产品厚度检索模块用于检索所打印的产品的当前打印位置的设计厚度值；

提供一个当前打印厚度检测模块，所述当前打印厚度检测模块用于检测打印位置的产品的当前厚度值；

提供一个比较模块，所述比较模块用于适时地比较所述设计厚度值与当前厚度值；

提供一个即时位置记录模块，所述即时位置记录模块仅用于所述当前厚度值小于所述设计厚度值时记录所述送丝马达的即时打印位置；

提供一个归位驱动模块，所述归位驱动模块用于在所述当前厚度值小于所述设计厚度值时让所述送丝马达停止送丝并回归到起始打印位置以对所述喷头进行检修：以及

提供一个复位驱动模块，所述复位驱动模块用于当所述送丝马达被重新开启时驱动所述送丝马达复位至所述即时位置记录模块所记录的即时打印位置并开始打印。

8.如权利要求8所述的高精度喷头堵塞检测处理方法，其特征在于：所述高效喷头堵塞检测处理方法还包括如下步骤：提供一个中央处理器，所述中央处理单元与所述初始值设置模块，当前打印产品厚度检索模块，当前打印厚度检测模块，比较模块，以及归位驱动模块分别电性连接以处理来自所述初始值设置模块、当前打印产品厚度检索模块，当前打印厚度检测模块及比较模块的数据并输出控制所述归位驱动模块工作的控制信号。

9.如权利要求8所述的高精度喷头堵塞检测处理方法，其特征在于：所述中央处理单元根据所述比较模块输出的信号来控制所述送丝马达的工作状态。

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