CN114309667A - 可自动调节及可控制刮刀系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可自动调节及可控制刮刀系统及其控制方法，包括刮刀架、刮刀固定架、压力传感器、高度调节装置和控制模块；刮刀架下方设刮刀固定架，刮刀固定架顶部垂直铺粉方向两端均设有螺纹沉孔一及螺纹沉孔二，对应的，刮刀架垂直铺粉方向两端均开设有传感器通孔及调节通孔；压力传感器穿过传感器通孔与刮刀固定架连接，高度调节装置穿过调节通孔与刮刀固定架连接；压力传感器与控制模块连接，控制模块用于接收各点位压力传感器电信号、并换算出各点位压力值，与刮刀固定架平衡压力值比较、计算，通过高度调节装置进行调节至各点位压力达到平衡压力值。本发明可及时调整刮刀，避免发生设备损坏隐患，减少了调节刮刀时间，提高设备工作效率。
Description
技术领域
本发明属于激光选区熔化设备技术领域，特别是涉及一种可自动调节及可控制刮刀系统及其控制方法。
背景技术
激光选区熔化设备粉末铺粉是3D打印过程中重要的一部分，金属粉末平铺在基板上，基板上粉末的平整度及精度具有较高的要求，平整度会影响单层打印的厚度，若长时间出现厚度不均匀会导致打印零件最后出现高度不符合需求的状况。因此，铺粉精度直接影响打印质量，若是出现局部缺粉，则会出现重复打印导致局部地区重复烧结，进而导致热应力集中，使其有可能出现开裂、翘起等打印缺陷。
零件成型必须在密闭舱室，并且充满惰性气体状态下进行打印，这就导致成形室在打印过程中操作人员无法操作。若在打印过程中出现翘曲、开裂、变形的情况，操作人员无法第一时间处理，就会导致出现撞刀的情况影响打印进度，甚至出现需要维修设备的情况，造成不可避免的经济损失。如若刮刀可自动调节就可以避免此情况。
对于金属铺粉的情况，目前存在以下两点缺点；
(1)现阶段激光选区熔化设备是通过人工调节刮刀装置，而调节刮刀装置的要求较高，要求必须要与基板平行度小于0.02，调节刮刀时操作人员大约需要2小时时间，而且操作人员的流动性及不确定性，难以保证刮刀装置与基板平行度。
(2)成形室内部若出现打印缺陷，如凸起、翘曲、形变等，若刮刀装置不能自动调试或调试响应速度慢，就会导致设备刮刀与打印零件相撞，导致零件与刮刀同时损坏，甚至出现刮刀装置撞击损坏的情况。
发明内容
本发明针对现有技术中所存在的问题，提供了一种可自动调节及可控制刮刀系统及其控制方法，该系统可解决刮刀无法自适应调节的问题，当刮刀与打印零件相接触时，伺服电机可在0.01S内做出反映并及时调整刮刀，反映速度迅速，可第一时间进行避让，避免发生设备损坏的隐患，减少了调节刮刀时间，提高设备工作效率；且该系统在确认情况后可发出报警，不需要人员查找照片或者监控，解决设备报警信息问题。
本发明是这样实现的，一种可自动调节及可控制刮刀系统，包括刮刀架、刮刀固定架、压力传感器、高度调节装置和控制模块；所述刮刀架下方设有用于安装刮刀固定架的结构空间，所述结构空间内设有刮刀固定架，所述刮刀固定架的顶部垂直铺粉方向的两端均设置有与压力传感器连接的螺纹沉孔一及与高度调节装置连接的螺纹沉孔二，对应的，所述刮刀架垂直铺粉方向的两端均开设有与螺纹沉孔一相对应的传感器通孔及与螺纹沉孔二相对应的调节通孔；所述压力传感器穿过传感器通孔与刮刀固定架连接，所述高度调节装置穿过调节通孔与刮刀固定架连接；所述压力传感器与控制模块连接，所述控制模块用于接收各点位压力传感器的电信号、并换算出各点位的压力值，与刮刀固定架的平衡压力值比较、计算，将结果通过高度调节装置进行调节至各点位压力达到平衡压力值。
在上述技术方案中，优选的，所述刮刀架下方沿铺粉方向的两侧均设置有刮刀固定架，每个所述刮刀固定架的顶部垂直铺粉方向的两端均连接有压力传感器和高度调节装置。
在上述技术方案中，进一步优选的，所述高度调节装置包括伺服电机和丝杠，所述伺服电机与丝杠的一端连接，所述丝杠的另一端穿过调节通孔与刮刀固定架连接。
在上述技术方案中，进一步优选的，所述伺服电机通过联轴器与丝杠连接。
在上述技术方案中，进一步优选的，所述刮刀架的中间设置有粉末落粉口。
在上述技术方案中，优选的，所述传感器通孔位于刮刀架两端最外侧，所述调节通孔位于刮刀架两端靠内侧。
在上述技术方案中，优选的，所述刮刀架沿铺粉方向的两侧均安装有防尘盖板，所述防尘盖板通过刮刀架两侧的螺钉孔固定。
在上述技术方案中，优选的，所述压力传感器为无线压力传感器，所述无线压力传感器通过蓝牙信号与控制模块通信连接。
上述可自动调节及可控制刮刀系统的控制方法，运行时，各个压力传感器实时检测各个点位的压力值，并将电信号反馈给控制模块，控制模块通过算法将电信号进行转换得出各点位相应的压力数据，并判断各点位的压力数值是否统一且与平衡压力值相等，若其中一个点位或多个点位的压力数值与平衡压力值不相同，则控制模块对相应点位进行调节所需的压力进行计算并控制高度调节装置进行调节，直至各点位的压力数值与平衡压力值相等。
本发明具有的优点和积极效果是：
1、本发明通过无线压力传感器、高度调节装置、刮刀固定架配合，无线压力传感器通过蓝牙信号与控制模块进行配合，无线压力传感器将信号反馈给控制模块，确定无线压力传感器每个点位的压力值，将无线压力传感器各点位压力值与平衡压力值对比，从而得出刮刀与成形基板之间的误差，进而控制高度调节装置对刮刀进行调节。
2、本发明可解决刮刀无法自适应调节的问题，当刮刀与打印零件相接触时，伺服电机可在0.01S内做出反映并及时调整刮刀，反映速度迅速，可第一时间进行避让，避免发生设备损坏的隐患，减少了调节刮刀时间，提高设备工作效率；且该系统在确认情况后可发出报警，不需要人员查找照片或者监控，解决设备报警信息问题。
3、本发明避免设备突发情况，减少经济损失、去除操作人员刮刀培训过程，提高设备调试效率及工作效率。
附图说明
图1是本发明的实施例提供的可自动调节及可控制刮刀系统的立体图；
图2是本发明的实施例提供的可自动调节及可控制刮刀系统的主视图；
图3是本发明的实施例提供的可自动调节及可控制刮刀系统的侧视图；
图4是图2的A-A剖视图；
图5是本发明的实施例提供的可自动调节及可控制刮刀系统的控制方法的流程图。
图中：1、刮刀架；1-1、传感器通孔；1-2、调节通孔；2、刮刀固定架；2-1、螺纹沉孔一；2-2、螺纹沉孔二；3、无线压力传感器；4、防尘盖板；5、伺服电机；6、联轴器；7、丝杠。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，并配合附图对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
请参阅图1～图4(为更好的展示内部结构，其中一防尘盖板未示出)，本发明的实施例提供一种可自动调节及可控制刮刀系统，包括刮刀架、刮刀固定架、压力传感器、高度调节装置和控制模块。
所述刮刀架的中间设置有粉末落粉口，所述刮刀架下方设有用于安装刮刀固定架的结构空间，所述结构空间内设有刮刀固定架，所述刮刀固定架的顶部垂直铺粉方向的两端均连接有压力传感器和高度调节装置，所述刮刀架沿铺粉方向的两侧均安装有防尘盖板，所述防尘盖板通过刮刀架两侧的螺钉孔固定。具体的，所述刮刀架下方沿铺粉方向的两侧均设置有刮刀固定架，每个所述刮刀固定架的顶部垂直铺粉方向的两端均设置有与压力传感器连接的螺纹沉孔一及与高度调节装置连接的螺纹沉孔二，对应的，每个所述刮刀架垂直铺粉方向的两端均开设有与螺纹沉孔一相对应的传感器通孔及与螺纹沉孔二相对应的调节通孔；每个所述压力传感器穿过相应传感器通孔与刮刀固定架连接，每个所述高度调节装置穿过相应调节通孔与刮刀固定架连接。
所述传感器通孔位于刮刀架两端最外侧，所述调节通孔位于刮刀架两端靠内侧。
所述高度调节装置包括伺服电机和丝杠，所述伺服电机通过联轴器与丝杠的一端连接，所述丝杠的另一端穿过调节通孔与刮刀固定架连接。
所述压力传感器为无线压力传感器，所述无线压力传感器通过蓝牙信号与控制模块通信连接。所述控制模块用于接收各点位压力传感器的电信号、并换算出各点位的压力值，与刮刀固定架的平衡压力值比较、计算，将结果通过高度调节装置进行调节至各点位压力达到平衡压力值。
上述可自动调节及可控制刮刀系统的控制方法，运行时，各个压力传感器实时检测各个点位的压力值，并将电信号反馈给控制模块，控制模块通过算法将电信号进行转换得出各点位相应的压力数据，并判断各点位的压力数值是否统一且与平衡压力值相等，若其中一个点位或多个点位的压力数值与平衡压力值不相同，则控制模块对相应点位进行调节所需的压力进行计算并控制高度调节装置进行调节，直至各点位的压力数值与平衡压力值相等。
以刮刀架为主体，在刮刀架下方沿铺粉方向左右两侧安装两个刮刀固定架；刮刀架两侧安装防尘盖板，通过刮刀架两侧的螺钉孔固定；刮刀架垂直铺粉方向的两端最外侧通过传感器通孔安装无线压力传感器，无线压力传感器本身自带螺纹柱，拧入刮刀固定架上的螺纹沉孔一，两端靠内侧安装丝杠，丝杠通过调节通孔与刮刀固定架上的螺纹沉孔二连接，丝杠一端与刮刀固定架连接后，另一端与联轴器连接，拧紧联轴器与丝杠端连接的螺钉后，联轴器另一端与伺服电机连接，拧紧联轴器与伺服电机端连接的螺钉，完成安装。工作时，刮刀架上设置有一个支撑板，支撑板支撑伺服电机并带动整个刮刀装置运动。
当电信号反馈到设备控制模块后，控制模块会通过算法得出各点位相应的压力数值，当每个点位压力传感器的压力数值相同并且与平衡压力值相等时，则刮刀处于平衡状态，无需自动调节，可正常运行，并进行铺粉工作，这时不会对伺服电机发出调节信号；当其中一个点位或多个点位压力传感器的压力数值出现与平衡压力值不相同时，控制模块对压力不相同点进行调节所需压力进行计算，将计算结果通过控制伺服电机驱动丝杠转动对相应点进行调节，使刮刀固定架各点压力达到平衡压力值。控制模块还可根据误差情况判断是否停止打印。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种可自动调节及可控制刮刀系统，其特征在于：包括刮刀架、刮刀固定架、压力传感器、高度调节装置和控制模块；所述刮刀架下方设有用于安装刮刀固定架的结构空间，所述结构空间内设有刮刀固定架，所述刮刀固定架的顶部垂直铺粉方向的两端均设置有与压力传感器连接的螺纹沉孔一及与高度调节装置连接的螺纹沉孔二，对应的，所述刮刀架垂直铺粉方向的两端均开设有与螺纹沉孔一相对应的传感器通孔及与螺纹沉孔二相对应的调节通孔；所述压力传感器穿过传感器通孔与刮刀固定架连接，所述高度调节装置穿过调节通孔与刮刀固定架连接；所述压力传感器与控制模块连接，所述控制模块用于接收各点位压力传感器的电信号、并换算出各点位的压力值，与刮刀固定架的平衡压力值比较、计算，将结果通过高度调节装置进行调节至各点位压力达到平衡压力值。
2.根据权利要求1所述的可自动调节及可控制刮刀系统，其特征在于：所述刮刀架下方沿铺粉方向的两侧均设置有刮刀固定架，每个所述刮刀固定架的顶部垂直铺粉方向的两端均连接有压力传感器和高度调节装置。
3.根据权利要求1或2所述的可自动调节及可控制刮刀系统，其特征在于：所述高度调节装置包括伺服电机和丝杠，所述伺服电机与丝杠的一端连接，所述丝杠的另一端穿过调节通孔与刮刀固定架连接。
4.根据权利要求3所述的可自动调节及可控制刮刀系统，其特征在于：所述伺服电机通过联轴器与丝杠连接。
5.根据权利要求1或2所述的可自动调节及可控制刮刀系统，其特征在于：所述刮刀架的中间设置有粉末落粉口。
6.根据权利要求1所述的可自动调节及可控制刮刀系统，其特征在于：所述传感器通孔位于刮刀架两端最外侧，所述调节通孔位于刮刀架两端靠内侧。
7.根据权利要求1所述的可自动调节及可控制刮刀系统，其特征在于：所述刮刀架沿铺粉方向的两侧均安装有防尘盖板，所述防尘盖板通过刮刀架两侧的螺钉孔固定。
8.根据权利要求1所述的可自动调节及可控制刮刀系统，其特征在于：所述压力传感器为无线压力传感器，所述无线压力传感器通过蓝牙信号与控制模块通信连接。
9.一种采用权利要求1所述的可自动调节及可控制刮刀系统的控制方法，其特征在于：运行时，各个压力传感器实时检测各个点位的压力值，并将电信号反馈给控制模块，控制模块通过算法将电信号进行转换得出各点位相应的压力数据，并判断各点位的压力数值是否统一且与平衡压力值相等，若其中一个点位或多个点位的压力数值与平衡压力值不相同，则控制模块对相应点位进行调节所需的压力进行计算并控制高度调节装置进行调节，直至各点位的压力数值与平衡压力值相等。
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