TWI594874B - 3D printing device self-checking system and method thereof - Google Patents
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Description
本發明有關於一種3D列印裝置之自檢系統及其方法。
目前3D列印裝置的基本原理是疊層製造，即在X-Y平面內藉由掃描形式形成製件的截面形狀，而在Z座標間斷地作層面厚度的位移，最終形成三維製件。
家用的3D列印裝置基本上採用熔融層積成型。家用的3D列印裝置主要由PC電源、主控電路、步進馬達控制電路、高溫噴頭和工件輸出基板這幾個部分組成，藉由主控電路將處理後的3D模型檔轉換成X、Y、Z軸和高溫噴頭模組分別對應的步進馬達資料，交給與X、Y、Z軸和高溫噴頭模組分別對應的4個步進馬達控制電路進行控制，然後讓步進馬達控制電路控制工件輸出基板的X-Y平面移動、高溫噴頭模組的垂直移動和高溫噴頭模組供料的速度，比較精確地讓高溫噴頭模組將原料融化後一層一層地噴在工件輸出基板上，形成最終的實體模型。
因此X、Y、Z軸及高溫噴頭模組的正常工作是形成最終的實體模型的關鍵。而習知的3D列印裝置由於沒有配合使用的自動自檢方法和系統，需要使用者在列印中發現問題，這樣會降低列印效果和效率，也影響了用戶的體驗感。
本發明的目的在於提供一種3D列印裝置之自檢系統及其方法，可智慧化判斷3D列印裝置的部件是否工作正常，並在工作不正常時，對部件自動進行調整或顯示部件待維修的提示訊息。
為解決上述問題，本發明提供一種3D列印裝置之自檢方法，包括下列步驟：驅動噴頭回歸至初始位置，並設定噴頭於X、Y或Z軸上移動之目標位置；對3D列印裝置之部件進行自檢測試並獲取測試結果；判斷測試結果是否正常；其中，若判斷結果為是，則顯示部件測試之正常訊息，若判斷結果為否，則根據測試結果對部件自動進行調整或顯示部件待維修之提示訊息。
進一步的，在上述方法中，對3D列印裝置之部件進行自檢測試並獲取測試結果步驟前，更可包括下列步驟：設定對應X、Y或Z軸之部件之速度；依照速度驅動噴頭從初始位置移動至目標位置；計算噴頭從初始位置移動至目標位置之實際時間。
進一步的，在上述方法中，更可包括下列步驟：根據初始位置至目標位置間之距離和部件之速度推算噴頭從初始位置移動至目標位置之估計時間；比較估計時間與實際時間以得到實際誤差值，並以實際誤差值作為判斷測試結果是否正常。
為解決上述問題，本發明再提供一種3D列印裝置之自檢方法，包括下列步驟：設定部件之目標加熱溫度，其中部件為高溫噴頭或加溫工具平臺；加熱該部件至該目標加熱溫度並記錄加熱過程中之一實際溫度變化；對該3D列印裝置之一部件進行自檢測試並獲取一測試結果；判斷該測試結果是否正常；其中若判斷結果為是，則顯示該部件測試之一正常
訊息；若判斷結果為否，則根據該測試結果對該部件自動進行調整或顯示該部件待維修之一提示訊息。
進一步的，在上述方法中，判斷測試結果是否正常，更可包括下列步驟：判斷實際溫度變化是否在預設之正常溫度變化範圍內。
進一步的，在上述方法中，正常溫度變化範圍更包括升溫速率範圍、第一次過衝溫度範圍和溫度穩定波動範圍。
根據本發明的另一面，提供一種3D列印裝置之自檢系統，包括：測試模組，對3D列印裝置之部件進行自檢測試並獲取測試結果；判斷模組，電性連接測試模組，用於判斷測試結果是否正常；其中，若判斷結果為是，則顯示部件測試之正常訊息，若判斷結果為否，則根據測試結果對部件自動進行調整或顯示部件待維修之提示訊息。
進一步的，在上述系統中，測試模組更可包括：移動設定單元，控制X、Y或Z軸之部件驅動噴頭回歸至初始位置，並設定噴頭於X、Y或Z軸上移動之目標位置，其中部件為步進馬達；計時單元，計算噴頭從初始位置移動至目標位置之實際時間。
進一步的，在上述系統中，判斷模組更可包括：估計單元，根據初始位置至目標位置間之距離和步進馬達速度推算噴頭從初始位置移動至目標位置之估計時間；比較單元，比較估計時間與實際時間以得到實際誤差值，並以實際誤差值作為判斷測試結果是否正常。
進一步的，在上述系統中，測試模組更可包括：加熱設定單元，設定部件之目標加熱溫度，其中部件為高溫噴頭或加溫工具平臺；記錄單元，加熱部件至目標加熱溫度並記錄加熱過程中之實際溫度變化。
進一步的，在上述系統中，判斷模組更可包括：用於判斷實際溫度變化是否在預設之正常溫度變化範圍內。
進一步的，在上述系統中，正常溫度變化範圍更可包括升溫速率範圍、第一次過衝溫度範圍和溫度穩定波動範圍。
與習知技術相比，本發明藉由對3D列印裝置的部件進行自檢測試並獲取測試結果，並判斷測試結果是否正常，若正常，則顯示部件測試正常的訊息，若不正常，則根據測試結果對部件自動進行調整或顯示部件待維修的提示訊息，無需增加成本、無需其他外接的檢測設備、也無需人為參與判斷，即可智慧化判斷3D列印裝置的部件是否工作正常，同時能建立回饋機制，在3D列印裝置使用一段時間後硬體有損耗、精度下降時，藉由自檢能針對3D列印裝置目前的部件狀態對部件自動進行調整或顯示部件待維修的提示訊息，及時恢復3D列印裝置的列印精度，延長其工作時間，減少維修的次數及成本。
1‧‧‧測試模組
101‧‧‧升溫速率範圍
102‧‧‧第一次過衝溫度範圍
103‧‧‧溫度穩定後的波動範圍
111‧‧‧移動設定單元
112‧‧‧計時單元
121‧‧‧加熱設定單元
122‧‧‧記錄單元
2‧‧‧判斷模組
211‧‧‧估計單元
212‧‧‧比較單元
S1至S421‧‧‧步驟
第1圖是本發明一實施例的3D列印裝置之自檢方法的流程圖。
第2圖是本發明另一實施例的3D列印裝置的X、Y或Z軸的步進馬達自檢方法的流程圖。
第3圖是本發明又一實施例的3D列印裝置的高溫噴頭或加溫工作平臺自檢方法的流程圖。
第4圖是本發明一實施例的正常溫度變化曲線的示意圖。
第5圖是本發明一實施例的3D列印裝置的自檢系統的模組圖。
第6圖是本發明另一實施例的3D列印裝置的X、Y或Z軸的步進馬達自檢系統的模組圖。
第7圖是本發明又一實施例的3D列印裝置的高溫噴頭或加溫工作平臺自檢系統的模組圖。
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合圖式和實施方式對本發明作進一步詳細的說明。
如第1圖所示，本發明提供一種3D列印裝置之自檢方法，包括：
步驟S1，對3D列印裝置的部件進行自檢測試並獲取測試結果；
步驟S2，判斷測試結果是否正常，若正常，則轉到步驟S3，若不正常則轉到步驟S4；步驟S3，顯示部件測試正常的訊息；
步驟S4，根據測試結果對部件自動進行調整或顯示部件待維修的提示訊息。
如第2圖所示，本發明提供一實施例中，部件為3D列印裝置的X、Y或Z軸的步進馬達，步驟S1包括：
步驟S111，控制X、Y或Z軸的步進馬達驅動對應的X、Y或Z軸回歸初始位置，設定X、Y或Z軸移動的目標位置；
步驟S112，設定X、Y或Z軸的步進馬達的速度後，控制X、Y或Z軸的步進馬達依照設定的速度驅動對應的X、Y或Z軸從初始位置移
動至目標位置，並對X、Y或Z軸從初始位置移動至目標位置的實際時間進行計時。
相應的，如第2圖所示，步驟S2包括：步驟S211，根據初始位置至目標位置之間的距離和X、Y或Z軸的步進馬達的速度推算X、Y或Z軸從初始位置移動至目標位置的估計時間；步驟S212，將估計時間與實際時間進行比較得到實際誤差值，判斷實際誤差值是否在預設的誤差範圍內。
相應的，如第2圖所示，步驟S3包括：步驟S311，則顯示X、Y或Z軸的步進馬達測試正常的訊息。
相應的，如第2圖所示，步驟S4包括：步驟S411，根據實際時間對X、Y或Z軸的步進馬達的速度自動進行調整或顯示X、Y或Z軸的步進馬達待維修的提示訊息。
如第3圖所示，本發明另一實施例中，部件為3D列印裝置的高溫噴頭或加溫工作平臺，步驟S1包括：步驟S121，設定高溫噴頭或加溫工作平臺的目標加熱溫度；步驟S122，控制高溫噴頭或加溫工作平臺根據原有加熱參數升溫至目標加熱溫度並記錄升溫過程中的實際溫度變化情況。
相應的，如第3圖所示，步驟S2包括：步驟S221，判斷實際溫度變化情況是否在預設的正常溫度變化範圍內。較佳的，如第4圖所示，正常溫度變化範圍包括升溫速率範圍
101、第一次過衝溫度範圍102和溫度穩定後的波動範圍103，符合這3個範圍才是正常的加溫過程，即高溫噴頭或加溫工作平臺工作正常。
相應的，如第3圖所示，步驟S3包括：步驟S321，顯示高溫噴頭或加溫工作平臺測試正常的訊息。
相應的，如第3圖所示，步驟S4包括：步驟S421，根據實際溫度變化情況對高溫噴頭或加溫工作平臺的加熱參數自動進行調整或顯示高溫噴頭或加溫工作平臺待維修的提示訊息。
本實施例無需增加成本、無需其他外接的檢測設備、無需人為參與判斷，即可智能化判斷3D列印裝置的部件如X、Y、Z軸及高溫噴頭、加熱平臺等是否工作正常，同時能建立回饋機制，在3D列印裝置使用一段時間後硬體有損耗、精度下降時，藉由自檢後能針對3D列印裝置目前的部件狀態對部件自動進行調整或顯示部件待維修的提示訊息，及時恢復3D列印裝置的列印精度，延長3D列印裝置工作時間，減少維修的次數及成本。
如第5圖所示，本發明更提供一種3D列印裝置的自檢系統，包括：測試模組1，用於對3D列印裝置的部件進行自檢測試並獲取測試結果；判斷模組2，用於判斷測試結果是否正常，若正常，則顯示部件測試正常的訊息，若不正常，則根據測試結果對部件自動進行調整或顯示部件待維修的提示訊息。
如第6圖所示，本發明一實施例中部件為3D列印裝置的X、Y或Z軸的步進馬達時，測試模組1包括：移動設定單元111，用於控制X、Y或Z軸的步進馬達驅動對應的X、Y或Z軸回歸初始位置，設定X、Y或Z軸
移動的目標位置；計時單元112，用於設定X、Y或Z軸的步進馬達的速度後，控制X、Y或Z軸的步進馬達依照設定的速度驅動對應的X、Y或Z軸從初始位置移動至目標位置，並對X、Y或Z軸從初始位置移動至目標位置的實際時間進行計時。
相應的，如第6圖所示，判斷模組2包括：估計單元211，用於根據初始位置至目標位置之間的距離和X、Y或Z軸的步進馬達的速度推算X、Y或Z軸從初始位置移動至目標位置的估計時間；比較單元212，用於將估計時間與實際時間進行比較得到實際誤差值，判斷實際誤差值是否在預設的誤差範圍內，若是，則顯示X、Y或Z軸的步進馬達測試正常的訊息，若否，則根據實際時間對X、Y或Z軸的步進馬達的速度自動進行調整或顯示X、Y或Z軸的步進馬達待維修的提示訊息。
如第7圖所示，本發明另一實施例中，部件為3D列印裝置的高溫噴頭或加溫工作平臺，測試模組1包括：加熱設定單元121，用於設定高溫噴頭或加溫工作平臺的目標加熱溫度；記錄單元122，控制高溫噴頭或加溫工作平臺根據原有加熱參數升溫至目標加熱溫度並記錄升溫過程中的實際溫度變化情況。
相應的，如第7圖所示，判斷模組2用於判斷實際溫度變化情況是否在預設的正常溫度變化範圍內，若是，則顯示高溫噴頭或加溫工作平臺測試正常的訊息；若否，則根據實際溫度變化情況對高溫噴頭或加溫工作平臺的加熱參數自動進行調整或顯示高溫噴頭或加溫工作平臺待維修的提示訊息。
較佳的，判斷模組2用於判斷的正常溫度變化範圍包括升溫速率範圍、第一次過衝溫度範圍和溫度穩定後的波動範圍。
另外，上述3D列印裝置的自檢系統可以搭載在3D列印裝置的控制裝置上，也可以搭載在3D列印裝置的固件系統上。實施例二的其它詳細內容具體可參見實施例一的相應部分，在此不再贅述。
綜上所述，本實施例無需增加成本、無需其他外接的檢測設備、無需人為參與判斷，即可智能化判斷3D列印裝置的部件如X、Y、Z軸及高溫噴頭、加熱平臺等是否工作正常，同時能建立回饋機制，在3D列印裝置使用一段時間後硬體有損耗、精度下降時，藉由自檢後能針對3D列印裝置目前的部件狀態對部件自動進行調整或顯示部件待維修的提示訊息，及時恢復3D列印裝置的列印精度，延長3D列印裝置工作時間，減少維修的次數及成本。
本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對於實施例公開的系統而言，由於與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。
通常知識者更可以進一步意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及演算法步驟，能夠以電子硬體、電腦軟體或者二者的結合來實現，為了清楚地說明硬體和軟體的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬體還是軟體方式來執行，取決於技術特徵的特定應用和設計約束條件。通常
知識者可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應認為超出本發明的範圍。
顯然，本領域的通常知識者可以對發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明申請專利範圍及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包括這些更改和變形在內。
S1至S4‧‧‧步驟
Claims (10)
- 一種3D列印裝置之自檢系統，包括：一測試模組，對該3D列印裝置之一部件進行自檢測試並獲取一測試結果；以及一判斷模組，電性連接該測試模組，用於判斷該測試結果是否正常；其中，若判斷結果為是，則顯示該部件測試之一正常訊息，若判斷結果為否，則根據該測試結果對該部件自動進行調整或顯示該部件待維修之一提示訊息；其中，該測試模組更包括：一移動設定單元，控制X、Y或Z軸之該部件驅動一噴頭回歸至一初始位置，並設定該噴頭於X、Y或Z軸上移動之一目標位置，其中該部件係一步進馬達；以及一計時單元，計算該噴頭從該初始位置移動至該目標位置之一實際時間。
- 如申請專利範圍第1項所述之3D列印裝置之自檢系統，其中該判斷模組更包括：一估計單元，根據該初始位置至該目標位置間之一距離和該步進馬達之一速度推算該噴頭從該初始位置移動至該目標位置之一估計時間；以及一比較單元，比較該估計時間與該實際時間以得到一實際誤差值，並以該實際誤差值作為判斷該測試結果是否正常。
- 一種3D列印裝置之自檢系統，包括： 一測試模組，對該3D列印裝置之一部件進行自檢測試並獲取一測試結果；以及一判斷模組，電性連接該測試模組，用於判斷該測試結果是否正常；其中，若判斷結果為是，則顯示該部件測試之一正常訊息，若判斷結果為否，則根據該測試結果對該部件自動進行調整或顯示該部件待維修之一提示訊息；其中，該測試模組更包括：一加熱設定單元，設定該部件之一目標加熱溫度，其中該部件係一高溫噴頭或一加溫工作平臺；以及一記錄單元，加熱該部件至該目標加熱溫度並記錄加熱過程中之一實際溫度變化。
- 如申請專利範圍第3項所述之3D列印裝置之自檢系統，其中該判斷模組更包括：用於判斷該實際溫度變化是否在預設之一正常溫度變化範圍內。
- 如申請專利範圍第4項所述之3D列印裝置之自檢系統，其中該正常溫度變化範圍更包括一升溫速率範圍、一第一次過衝溫度範圍和一溫度穩定波動範圍。
- 一種3D列印裝置之自檢方法，包括下列步驟：驅動一噴頭回歸至一初始位置，並設定該噴頭於X、Y或Z軸上移動之一目標位置；設定對應X、Y或Z軸之該部件之一速度； 依照該速度驅動該噴頭從該初始位置移動至該目標位置；計算該噴頭從該初始位置移動至該目標位置之一實際時間；對該3D列印裝置之一部件進行自檢測試並獲取一測試結果；以及判斷該測試結果是否正常；其中，若判斷結果為是，則顯示該部件測試之一正常訊息，若判斷結果為否，則根據該測試結果對該部件自動進行調整或顯示該部件待維修之一提示訊息。
- 如申請專利範圍第6項所述之3D列印裝置之自檢方法，更包括下列步驟：根據該初始位置至該目標位置間之一距離和該部件之該速度推算該噴頭從該初始位置移動至該目標位置之一估計時間；以及比較該估計時間與該實際時間以得到一實際誤差值，並以該實際誤差值作為判斷該測試結果是否正常。
- 一種3D列印裝置之自檢方法，包括下列步驟：設定一部件之一目標加熱溫度，其中該部件係一高溫噴頭或一加溫工作平臺；加熱該部件至該目標加熱溫度並記錄加熱過程中之一實際溫度變化；對該3D列印裝置之該部件進行自檢測試並獲取一測試結果；以及 判斷該測試結果是否正常；其中若判斷結果為是，則顯示該部件測試之一正常訊息；若判斷結果為否，則根據該測試結果對該部件自動進行調整或顯示該部件待維修之一提示訊息。
- 如申請專利範圍第8項所述之3D列印裝置之自檢方法，其中判斷該測試結果是否正常，更包括下列步驟：判斷該實際溫度變化是否在預設之一正常溫度變化範圍內。
- 如申請專利範圍第9項所述之3D列印裝置之自檢方法，其中該正常溫度變化範圍更包括一升溫速率範圍、一第一次過衝溫度範圍和一溫度穩定波動範圍。
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