CN114778158A - 一种3d打印装置的自检系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及3D打印技术领域，公开了一种3D打印装置的自检系统及方法，所述3D打印装置的自检系统包括：位置定位模块、空间构建模块、计算分析模块和计时模块。空间构建模块，其用于构建空间坐标系。位置定位模块，其用于对喷头的位置进行定位，获取喷头的位置坐标(x，y，z)。检测数据输入模块，其用于输入检测坐标(x₀，y₀，z₀)。计时模块，其用于记录当前时间点。判断对比模块，其用于喷头曲折路径移动中判断当前坐标m是否与检测坐标m0相同，如果否，则输出对应坐标正向异常信号。判断m的最大值是否大于m₀，如果是，则输出安装松散信号。通过m与m₀对比，判断喷头移动精确性和安装松散，判断能力强。

Description

一种3D打印装置的自检系统及方法

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种3D打印装置的自检系统及方法。

背景技术

目前3D打印装置的基本原理是叠层制造，即在X-Y平面内通过扫描形式形成制件的截面形状，而在Z坐标间断地做层面厚度的位移，最终形成三维制件。

家用的3D打印装置基本上采用熔融层积成型。家用的3D打印装置主要由PC电源、主控电路、步进电机控制电路、高温喷头和工件输出基板这几个部分组成，通过主控电路将处理后的3D模型文件转换成X、Y、Z轴和高温喷头模组分别对应的步进电机数据，交给与X、Y、Z轴和高温喷头模组分别对应的4个步进电机控制电路进行控制，然后让步进电机控制电路控制工件输出基板的X-Y平面移动、高温喷头模组的垂直移动和高温喷头模组供料的速度，比较精确地让高温喷头模组将原料融化后一层一层地喷在工件输出基板上，形成最终的实体模型。

因此X、Y、Z轴及高温喷头模组的正常工作是形成最终的实体模型的关键。3D打印装置长期使用后，会造成喷头移动误差和抖动，造成打印误差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种3D打印装置的自检系统，所述3D打印装置的自检系统包括：位置定位模块、空间构建模块、计算分析模块和计时模块；

空间构建模块，其用于构建空间坐标系；

位置定位模块，其用于对喷头的位置进行定位，获取喷头的位置坐标(x，y，z)；

检测数据输入模块，其用于输入检测坐标(x₀，y₀，z₀)；

计时模块，其用于记录当前时间点；

判断对比模块，其用于喷头曲折路径移动中判断当前坐标m是否与检测坐标m0相同，如果否，则输出对应坐标正向异常信号；3D打印装置接收异常信号，并将m₀替换m对3D打印装置进行调整；判断m的最大值是否大于m₀，如果是，则输出安装松散信号。

优选的：所述3D打印装置的自检系统还包括计算分析模块，计算分析模块用于获取当前的移动的行程L_i和当前的时间点t_i，其中，L_i＝x+y+z；计算当前行程速度

以及当前的加速度

并判断a_i的绝对值是否大于一个预先设置a_标，如果否，则输出加速缓慢信号；如果是，判定a_i是否等于零；如果是，判断v_i是否大于一个预先设置v_标；如果否，则发送速度缓慢信号；并判断v_i是否大于一个预先设置v_max；如果是，则发送速度过大信号。

优选的：检测结束后，3D打印装置控制喷头反向移动，当前坐标m是否与检测坐标m0相同，如果否，则输出对应坐标反向异常信号。

优选的：所述计算反向行程速度v_i’和反向的加速度a_i’，并判断a_i’的绝对值是否大于一个预先设置a_标’；如果否，则输出反向加速缓慢信号；如果是，判定a_i’是否等于零；如果是，判断v_i’是否大于一个预先设置v_标’；如果否，则发送反向速度缓慢信号；判断v_i’是否大于一个预先设置v_max’，如果是，则发送反向速度过大信号。

优选的：所述的a_标通过查找一个预先设置的3D打印装置型号性能-喷出量-设定加速度获得。

优选的：所述3D打印装置的自检系统还包括温度感应模块，温度感应模块用于感应喷头的出料温度T，计算分析模块判断出料温度T是否与一个预先设置的T₀是否相同，如果是，则显示加热正常信号；如果否，则根据所述T-T₀，3D打印装置对加热系统自动进行调整或显示部件待维修的提示信息。

优选的：所述3D打印装置的自检系统还包括称重模块，称重模块用于感应喷头喷出浆料的质量；3D打印装置控制给出一个W₀喷出信号，喷头喷出物料，称重模块感应喷头喷出浆料的质量为W，计算分析模块判断W与W₀是否相同，如果否，则3D打印装置对出料系统自动进行调整或显示部件待维修的提示信息；计算分析模块获取当前的出料质量W_i和当前的时间点t_i，计算当前出料速度

并判断w_i是否等于一个预先设置w_标，如果否，则计算

判断A_i的绝对值是否大于一个A_标，如果是，则3D打印装置对出料系统自动进行调整或显示部件待维修的提示信息。

本发明提供一种3D打印装置的自检方法，应用于上述所述的一种3D打印装置的自检系统，所述的3D打印装置的自检方法包括如下步骤：

S1、构建空间坐标系；

S2、获取喷头的位置坐标(x，y，z)；

S3、获取检测坐标(x₀，y₀，z₀)；

S4、3D打印装置控制喷头进行曲折路径移动；

S5、获取当前时间点t_i；

S6、判断当前坐标m是否与检测坐标m0相同，如果否，则执行S7，如果是，则执行S8；

S7、3D打印装置将m₀替换m，并执行S2；

S8、进行正向速度和加速度检测；

S9、判断m的最大值是否大于m₀，如果是，则执行S10；

S10、输出安装松散信号；

S11、3D打印装置控制喷头反向移动；

S12、判断当前坐标m是否与检测坐标m0相同，如果否，则输出对应坐标反向异常信号；

S13、进行反向速度和加速度检测。

优选的：在S8中，所述的进行正向速度和加速度检测具体如下：

S81、获取当前的移动的行程L_i和当前的时间点t_i；

S82、计算当前行程速度

以及当前的加速度

其中，L_i＝x+y+z；

S83、判断a_i的绝对值是否大于一个预先设置a_标，如果否，则输出加速缓慢信号，如果是，则执行S84；

S84、判定a_i是否等于零，如果是，则执行S85；

S85、判断v_i是否大于一个预先设置v_标，如果否，则发送速度缓慢信号，如果是，则执行S86；

S86、判断v_i是否大于一个预先设置v_max，如果是，则发送速度过大信号。

优选的：在S13中，所述的进行反向速度和加速度检测具体如下：

S131、计算反向行程速度v_i’和反向的加速度a_i’；

S132、判断a_i’的绝对值是否大于一个预先设置a_标’，如果否，则输出反向加速缓慢信号，如果是，则执行S133；

S133、判定a_i’是否等于零，如果是，则执行S134；

S134、判断v_i’是否大于一个预先设置v_标’，如果否，则发送反向速度缓慢信号，如果是，则执行S135；

S135、判断v_i’是否大于一个预先设置v_max’，如果是，则发送反向速度过大信号。

本发明的技术效果和优点：通过判断m与m₀对比，可以3D打印装置对出料系统自动进行调整。通过判断m的最大值是否大于m₀，则可以判断喷头是否安装松散，当喷头安装松散时，喷头移动过程会发生抖动，就会造成停止晃动，打印的边角就会不准确，通过判断m最大值与m₀关系，从而判断喷头安装松紧，判断能力强。

附图说明

图1为本发明提出的一种3D打印装置的自检系统结构框图。

图2为本发明提出的一种3D打印装置的自检方法的流程图。

图3为本发明提出的一种3D打印装置的自检方法中正向速度和加速度检测的流程图。

图4为本发明提出的一种3D打印装置的自检方法中反向速度和加速度检测的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

实施例1

参考图1，在本实施例中提出了一种3D打印装置的自检系统包括位置定位模块、空间构建模块、计算分析模块和计时模块。

空间构建模块，可以安装在3D打印装置上，用于构建空间坐标系，所述的空间坐标系与3D打印装置本身的坐标系不是同一个坐标系，从而可以从本质上进行自检，不依托3D打印装置本身的坐标系检测，避免了3D打印装置的坐标系错误造成检测错误，保证了自检的可靠性。空间坐标系可以以3D打印装置的一个参考点为坐标原点，参考点可以固定设置在打印平台上，两个坐标系的原点和坐标轴可以重合也可以不重合，在此并没有要求。

位置定位模块，用于对喷头的位置进行定位，位置定位模块可以安装在喷头上或者喷头的支架上，位置定位模块可以随着喷头移动，且位置定位模块和喷头的相对位置不变，以此可以获取喷头的位置坐标(x，y，z)。

检测数据输入模块，用于输入检查数据，检测数据是一个检测坐标(x₀，y₀，z₀)，检测数据可以是预先设置，通过获取一个检测信号进行自动输入，也可以通过手动输入，进行检测时，可以随机输入检测坐标，手动输入检测灵活，避免了固定坐标受到的限制。3D打印装置控制喷头进行移动，移动的路径分别为x₀-y₀-z₀，即先移动到检测坐标x₀，移动到检测坐标x₀后停止，然后向检测坐标(x₀，y₀)移动，移动到(x₀，y₀)后停止，然后向检测坐标(x₀，y₀，z₀)移动，移动到(x₀，y₀，z₀)后停止，从而形成x₀-y₀-z₀的曲折路径。

计时模块，记录当前时间点，当前时间点可以记录当前的时间，也可以是以检测开始进行计时，并标定为零进行记录，具体在此不做赘述。

判断对比模块，用于判断当前坐标m是否与检测坐标m0相同，如果否，则输出对应坐标正向异常信号。例如进行移动到，此时的m为x，检测坐标m₀为x₀，判断x与x₀是否相同，如果否，则输出x轴移动异常。当进行y移动时，此时的m为y，检测坐标m₀为y₀，判断y与y₀是否相同，如果否，则输出y轴移动异常。当进行z移动时，此时的m为z，检测坐标m₀为z₀，判断z与z₀是否相同，如果否，则输出z轴移动异常。当然还可以通过0-(x₀，y₀)或者(x₀，y₀，z₀)直接进行移动，具体在此不做赘述。通过喷头进行x₀-y₀-z₀的曲折路径，可以分别判断x，y，z三个坐标进行位置检测，判断移动坐标的精确性。3D打印装置接收异常信号，并将m₀替换m，从而对3D打印装置自动进行调整。判断m的最大值是否大于m₀，如果是，则输出安装松散信号，当喷头安装松散时，喷头移动过程会发生抖动，就会造成停止晃动，打印的边角就会不准确，通过判断m最大值与m₀关系，从而判断喷头安装松紧，判断能力强，喷头的安装松紧，需要人工目视检测，检测方便，具体在此不做赘述。

计算分析模块，获取当前的移动的行程L_i和当前的时间点t_i，L_i＝x+y+z，当进行x轴、y轴移动时，z轴或者y轴可以为零。计算当前行程速度

以及当前的加速度

并判断a_i的绝对值是否大于一个预先设置a_标，如果否，则输出加速缓慢信号，此时的a_标可以根据3D打印装置型号性能-喷出量-设定加速度获得，具体在此不做赘述。如果是，判定a_i是否等于零，如果是，判断v_i是否大于一个预先设置v_标，如果否，则发送速度缓慢信号。并判断v_i是否大于一个预先设置v_max，如果是，则发送速度过大信号。当喷头的移动存在阻力，造成加速和移动缓慢，聚会造成打印速度缓慢，通过对加速度和速度进行检测，检测能力强。检测结束后，3D打印装置控制喷头反向移动，形成x₀-y₀-z₀的曲折路径，当然也可以是z₀-y₀-x₀。当前坐标m是否与检测坐标m0相同，如果否，则输出对应坐标反向异常信号。计算反向行程速度v_i’和反向的加速度a_i’，并判断a_i’的绝对值是否大于一个预先设置a_标’，如果否，则输出反向加速缓慢信号，此时的a_标’可以根据3D打印装置型号性能-喷出量-设定加速度获得，具体在此不做赘述。如果是，判定a_i’是否等于零，如果是，判断v_i’是否大于一个预先设置v_标’，如果否，则发送反向速度缓慢信号。并判断v_i’是否大于一个预先设置v_max’，如果是，则发送反向速度过大信号。通过正向和反向进行检测，检测全面，避免了单向异常造成检测错漏。

实施例2

温度感应模块，可以安装在喷头上，用于感应喷头的出料温度T，计算分析模块判断出料温度T是否与一个预先设置的T₀是否相同，如果是，则显示加热正常信号；如果否，则根据所述T-T₀，3D打印装置对加热系统自动进行调整或显示部件待维修的提示信息；当所述部件为3D打印装置的喷头或加温工作平台时，对3D打印装置的部件进行自检测试并获取测试结果的步骤包括：设定喷头或加温工作平台的目标加热温度T₀；控制喷头或加温工作平台根据原有加热参数升温至所述目标加热温度T₀并记录。温度感应模块感应出料速度T。计算T-T₀。T-T₀的正负值可以调整加热还是冷却，数值可以调整的程度，具体在此不做赘述。

称重模块，可以安装在打印平台上，用于感应喷头喷出浆料的质量。3D打印装置控制给出一个W₀喷出信号，喷头喷出物料，称重模块感应喷头喷出浆料的质量为W，计算分析模块判断W与W₀是否相同，如果否，如果是，则3D打印装置对出料系统自动进行调整或显示部件待维修的提示信息。计算分析模块获取当前的出料质量W_i和当前的时间点t_i，计算当前出料速度

并判断w_i是否等于一个预先设置w_标，如果否，则计算

判断A_i的绝对值是否大于一个A_标，如果是，则3D打印装置对出料系统自动进行调整或显示部件待维修的提示信息；此时的A_标可以根据3D打印装置型号性能获得，具体在此不做赘述。

实施例3

参考图2，在本实施例中提出了一种3D打印装置的自检方法，包括如下步骤：

S1、构建空间坐标系。

S2、获取喷头的位置坐标(x，y，z)。

S3、获取检测坐标(x₀，y₀，z₀)。

S4、3D打印装置控制喷头进行曲折路径移动。

S5、获取当前时间点t_i。

S6、判断当前坐标m是否与检测坐标m0相同，如果否，则执行S7，如果是，则执行S8。

S7、3D打印装置将m₀替换m，并执行S2。

S8、进行正向速度和加速度检测。

S9、判断m的最大值是否大于m₀，如果是，则执行S10。

S10、输出安装松散信号。

S11、3D打印装置控制喷头反向移动。

S12、判断当前坐标m是否与检测坐标m0相同，如果否，则输出对应坐标反向异常信号。

S13、进行反向速度和加速度检测。

参考图3，在S8中，所述的进行正向速度和加速度检测具体如下：

S81、获取当前的移动的行程L_i和当前的时间点t_i。

S82、计算当前行程速度

以及当前的加速度

其中，L_i＝x+y+z。

S83、判断a_i的绝对值是否大于一个预先设置a_标，如果否，则输出加速缓慢信号，如果是，则执行S84。

S84、判定a_i是否等于零，如果是，则执行S85。

S85、判断v_i是否大于一个预先设置v_标，如果否，则发送速度缓慢信号，如果是，则执行S86。

参考图4，S86、判断v_i是否大于一个预先设置v_max，如果是，则发送速度过大信号。

在S13中，所述的进行反向速度和加速度检测具体如下：

S131、计算反向行程速度v_i’和反向的加速度a_i’。

S132、判断a_i’的绝对值是否大于一个预先设置a_标’，如果否，则输出反向加速缓慢信号，如果是，则执行S133。

S133、判定a_i’是否等于零，如果是，则执行S134。

S134、判断v_i’是否大于一个预先设置v_标’，如果否，则发送反向速度缓慢信号，如果是，则执行S135。

S135、判断v_i’是否大于一个预先设置v_max’，如果是，则发送反向速度过大信号。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (10)

1.一种3D打印装置的自检系统，其特征在于，所述3D打印装置的自检系统包括：位置定位模块、空间构建模块、计算分析模块和计时模块；

空间构建模块，其用于构建空间坐标系；

位置定位模块，其用于对喷头的位置进行定位，获取喷头的位置坐标(x，y，z)；

检测数据输入模块，其用于输入检测坐标(x₀，y₀，z₀)；

计时模块，其用于记录当前时间点；

判断对比模块，其用于喷头曲折路径移动中判断当前坐标m是否与检测坐标m₀相同，如果否，则输出对应坐标正向异常信号；3D打印装置接收异常信号，并将m₀替换m对3D打印装置进行调整；判断m的最大值是否大于m₀，如果是，则输出安装松散信号。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印装置的自检系统，其特征在于，所述3D打印装置的自检系统还包括计算分析模块，计算分析模块用于获取当前的移动的行程L_i和当前的时间点t_i，其中，L_i＝x+y+z；计算当前行程速度

以及当前的加速度

并判断a_i的绝对值是否大于一个预先设置a_标，如果否，则输出加速缓慢信号；如果是，判定a_i是否等于零；如果是，判断v_i是否大于一个预先设置v_标；如果否，则发送速度缓慢信号；并判断v_i是否大于一个预先设置v_max；如果是，则发送速度过大信号。

3.根据权利要求2所述的一种3D打印装置的自检系统，其特征在于，检测结束后，3D打印装置控制喷头反向移动，当前坐标m是否与检测坐标m0相同，如果否，则输出对应坐标反向异常信号。

4.根据权利要求3所述的一种3D打印装置的自检系统，其特征在于，所述计算反向行程速度v_i’和反向的加速度a_i’，并判断a_i’的绝对值是否大于一个预先设置a_标’；如果否，则输出反向加速缓慢信号；如果是，判定a_i’是否等于零；如果是，判断v_i’是否大于一个预先设置v_标’；如果否，则发送反向速度缓慢信号；判断v_i’是否大于一个预先设置v_max’，如果是，则发送反向速度过大信号。

5.根据权利要求1所述的一种3D打印装置的自检系统，其特征在于，所述的a_标通过查找一个预先设置的3D打印装置型号性能-喷出量-设定加速度获得。

6.根据权利要求1所述的一种3D打印装置的自检系统，其特征在于，所述3D打印装置的自检系统还包括温度感应模块，温度感应模块用于感应喷头的出料温度T，计算分析模块判断出料温度T是否与一个预先设置的T₀是否相同，如果是，则显示加热正常信号；如果否，则根据所述T-T₀，3D打印装置对加热系统自动进行调整或显示部件待维修的提示信息。

7.根据权利要求1所述的一种3D打印装置的自检系统，其特征在于，所述3D打印装置的自检系统还包括称重模块，称重模块用于感应喷头喷出浆料的质量；3D打印装置控制给出一个W₀喷出信号，喷头喷出物料，称重模块感应喷头喷出浆料的质量为W，计算分析模块判断W与W₀是否相同，如果否，如果是，则3D打印装置对出料系统自动进行调整或显示部件待维修的提示信息；计算分析模块获取当前的出料质量W_i和当前的时间点t_i，计算当前出料速度

并判断w_i是否等于一个预先设置w_标，如果否，则计算

判断A_i的绝对值是否大于一个A_标，如果是，则3D打印装置对出料系统自动进行调整或显示部件待维修的提示信息。

8.一种3D打印装置的自检方法，应用于权利要求4-7任一项所述的一种3D打印装置的自检系统，其特征在于，所述的3D打印装置的自检方法包括如下步骤：

S1、构建空间坐标系；

S2、获取喷头的位置坐标(x，y，z)；

S3、获取检测坐标(x₀，y₀，z₀)；

S4、3D打印装置控制喷头进行曲折路径移动；

S5、获取当前时间点t_i；

S6、判断当前坐标m是否与检测坐标m₀相同，如果否，则执行S7，如果是，则执行S8；

S7、3D打印装置将m₀替换m，并执行S2；

S8、进行正向速度和加速度检测；

S9、判断m的最大值是否大于m₀，如果是，则执行S10；

S10、输出安装松散信号；

S11、3D打印装置控制喷头反向移动；

S12、判断当前坐标m是否与检测坐标m0相同，如果否，则输出对应坐标反向异常信号；

S13、进行反向速度和加速度检测。

9.根据权利要求8所述的一种3D打印装置的自检方法，其特征在于，在S8中，所述的进行正向速度和加速度检测具体如下：

S81、获取当前的移动的行程L_i和当前的时间点t_i；

S82、计算当前行程速度

以及当前的加速度

其中，L_i＝x+y+z；

S83、判断a_i的绝对值是否大于一个预先设置a_标，如果否，则输出加速缓慢信号，如果是，则执行S84；

S84、判定a_i是否等于零，如果是，则执行S85；

S85、判断v_i是否大于一个预先设置v_标，如果否，则发送速度缓慢信号，如果是，则执行S86；

S86、判断v_i是否大于一个预先设置v_max，如果是，则发送速度过大信号。

10.根据权利要求8所述的一种3D打印装置的自检方法，其特征在于，在S13中，所述的进行反向速度和加速度检测具体如下：

S131、计算反向行程速度v_i’和反向的加速度a_i’；

S132、判断a_i’的绝对值是否大于一个预先设置a_标’，如果否，则输出反向加速缓慢信号，如果是，则执行S133；

S133、判定a_i’是否等于零，如果是，则执行S134；

S134、判断v_i’是否大于一个预先设置v_标’，如果否，则发送反向速度缓慢信号，如果是，则执行S135；

S135、判断v_i’是否大于一个预先设置v_max’，如果是，则发送反向速度过大信号。

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