3d打印機及其自動調平方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印快速成形技術領域，尤其涉及一種3D打印機及其自動調平方法。
【背景技術】
[0002]當3D打印機第一次使用、長期未使用或設備被搬動后，就需要進行一次調平操作?，F(xiàn)有桌面級的3D打印機都需要手動的對打印平臺進行調平操作，這個調平工作不但需要把打印平臺調成水平，同時還需要合理控制打印平臺與打印機構中噴頭的間距。如果平臺與噴頭的間距過大，第一層的打印材料就無法粘在平臺上，上層的打印質量就無從談起。如果平臺與噴頭的間距過小，噴頭就很有可能劃傷平臺。因此調平操作直接影響到整個3D打印成品的質量。
[0003]對于初級操作者來說，技術門檻比較高，需要較高的學習成本；即使對于資深操作者來說，也需要經常進行調整、維護。如果操作者第一次使用時沒有認真的按照操作說明書的說明進行調平，不僅打印效果沒有辦法保證，甚至有可能劃傷平臺。而手動調平操作的過程是冗長的、并且需要經驗的操作，需要操作者需要去通過多次的嘗試，才能掌握平臺與噴頭之間合理的間距。
[0004]因此，需要提供一種3D打印機及自動調平方式，通過智能識別打印平臺傾斜狀況，并進行調節(jié)，從而減少操作者對3D打印機的調平及維護工作。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有技術中3D打印機存在的調平操作要求高、過程繁瑣，無法自動完成的問題，提供一種3D打印機及其自動調平方法，完善3D打印機的自動調平功能，通過增加接近傳感器，實現(xiàn)智能控制打印平臺與打印噴頭的間距，以及智能識別打印平臺傾斜狀況并進行調節(jié)。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種3D打印機，包括設置在3D打印機的打印機構同一表面上的噴頭、接近傳感器，以及設置在3D打印機內的與所述打印機構相連的一控制器；所述接近傳感器的工作面到所述表面的距離小于所述噴頭的工作面到所述表面的距離；所述接近傳感器用于獲取檢測信號并傳送至所述控制器；當3D打印機的打印平臺上升至與所述接近傳感器的距離達到預設閾值范圍內時，所述控制器根據(jù)接收到的接近傳感器的第一檢測信號，控制打印平臺停止上升。
[0007]所述控制器進一步用于在打印平臺停止上升后，控制所述接近傳感器檢測打印平臺上多個預設檢測點，獲取相應多個第二檢測信號，并根據(jù)每一第二檢測信號獲取相應檢測點在以3D打印機的X、Y、Z軸為指定方向建立的空間直角坐標系中的空間坐標，獲取打印平臺傾斜角度和方向，從而調整打印機構移動線路，實現(xiàn)自動調平。
[0008]所述控制器進一步用于在打印平臺停止上升后，控制打印機構按預設路線移動，從而使所述接近傳感器依次檢測打印平臺上多個預設檢測點，獲取相應多個第二檢測信號。
[0009]所述控制器進一步采樣最小二乘法對每一檢測點所對應的空間坐標進行空間平面擬合，獲取平面方程，進而獲取打印平臺傾斜角度和方向。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種3D打印機自動調平方法，采用本發(fā)明所述3D打印機，包括:(I)接收所述接近傳感器傳送的第一檢測信號，控制打印平臺停止上升；
(2)控制所述接近傳感器檢測打印平臺上多個預設檢測點，獲取相應多個第二檢測信號；
(3)根據(jù)每一第二檢測信號獲取相應檢測點在以3D打印機的X、Y、Z軸為指定方向建立的空間直角坐標系中的空間坐標，獲取打印平臺傾斜角度和方向；(4)調整打印機構移動線路，實現(xiàn)自動調平。
[0011]步驟(2)進一步包括:控制打印機構按預設路線移動，從而使所述接近傳感器依次檢測打印平臺上多個預設檢測點，獲取相應多個第二檢測信號。
[0012]所述方法進一步采樣最小二乘法對每一檢測點所對應的空間坐標進行空間平面擬合，獲取平面方程，進而獲取打印平臺傾斜角度和方向。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點在于:通過增加接近傳感器，通過智能識別打印平臺傾斜狀況并進行調節(jié)，以較低的成本解決了 3D打印機調平過程繁瑣的問題，不僅降低了操作者的使用門檻，且使用方便，減少了操作者對3D打印機的調平及維護工作。
【附圖說明】
[0014]圖1，本發(fā)明所述3D打印機的架構示意圖；
圖2，本發(fā)明所述3D打印機自動調平方法的流程圖；
圖3,本發(fā)明一實施例所示打印機構移動路線示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發(fā)明提供的3D打印機及其自動調平方法做詳細說明。
[0016]參考附圖1，本發(fā)明所述3D打印機的架構示意圖。所述3D打印機包括設置在3D打印機的打印機構10的同一表面11上的噴頭12、接近傳感器13，以及設置在3D打印機內的與所述打印機構10相連的一控制器14。所述接近傳感器13的工作面131到所述表面11的距離小于所述噴頭12的工作面121到所述表面11的距離，從而防止打印時接近傳感器13碰到下方打印平臺(圖中未示出)上的3D打印件。所述接近傳感器13用于獲取檢測信號并傳送至所述控制器14。當3D打印機的打印平臺上升至與所述接近傳感器13的距離達到預設閾值范圍內時，所述控制器14根據(jù)接收到的接近傳感器13的第一檢測信號，控制打印平臺停止上升。
[0017]可以根據(jù)噴頭與打印平面之間允許的距離值范圍選擇相應的接近傳感器，從而根據(jù)所選擇的接近傳感器確定閾值范圍。例如，一接近傳感器的檢測范圍是3_，當這個接近傳感器與打印平面間距小于3_時，就會發(fā)出檢測信號給主控器。接近傳感器13與噴頭12之間的高度差也可以預先確定。這樣，噴頭12與打印平臺的打印平面之間的間隔出廠時就可以確定下來，進而智能控制打印平臺停止上升的時機，從而合理控制打印平臺與噴頭12的間距，而不需要用眼睛觀察其間隔。控制器14可以記錄打印平臺停止時的Z軸的位置，即高度的位置；從而可以獲取后續(xù)多個預設檢測點之間高度的偏移量。
[0018]打印平臺停止上升后，控制器14控制所述接近傳感器13檢測打印平臺上多個預設檢測點，獲取相應多個第二檢測信號；以3D打印機的X、Y、Z軸為指定方向建立的空間直角坐標系；根據(jù)每一第二檢測信號即可獲取相應檢測點在所述空間直角坐標系中的空間坐標，從而獲取打印平臺傾斜角度和方向，調整打印機構移動線路，實現(xiàn)自動調平。
[0019]所述控制器14可以在打印平臺停止上升時，控制打印機構10按預設路線移動，從而使所述接近傳感器13依次檢測打印平臺上多個預設檢測點，獲取相應多個第二檢測信號。通過按預設路線移動，各個檢測點在所述空間直角坐標系中空間坐標的X、Y值即可預先確定，從而更加簡化對各第二檢測信號的處理，有效節(jié)省控制器14的運算成本以及存儲空間。
[0020]如果打印平臺并非水平，則控制器14根據(jù)各第二檢測信號獲取的檢測點到接近傳感器13的距離值就會不同，也即個檢測點在所述空間直角坐標系Z軸上就會有不同的偏移量?？梢圆蓸幼钚《朔▽γ恳粰z測點所對應的空間坐標進行空間平面擬合，獲取一個最接近打印平臺的平面方程，進而獲取打印平臺傾斜角度和方向。根據(jù)傾斜角度和方向，在打印過程中對打印件的X、Y、Z軸進行修正，使打印件不管在什么情況下，始終與打印平臺相垂直，實現(xiàn)自動調平，提高了 3D打印件的良品率。
[0021]本發(fā)明通過增加接近傳感器，通過智能識別打印平臺傾斜狀況并進行調節(jié)，以較低的成本解決了 3D打印機調平過程繁瑣的問題，不僅降低了操作者的使用門檻，且使用方便，減少了操作者對3D打印機的調平及維護工作。
[0022]參考圖2，本發(fā)明所述3D打印機自動調平方法的流程圖，所述3D打印機自動調平方法采用本發(fā)明所述3D打印機，接下來對圖1所示