[發明專利]3D打印機用自動調平裝置及3D打印機及調平方法

有效

• 申請號: 201410270342.5
• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN104057612B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 韓成超;鐘敬穩;沈竹娟
• 申請（專利權）人: 東莞遠鑄智能科技有限公司
• 主分類號: B29C64/30
• 分類號: B29C64/30;B29C64/393;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所31251
• 代理人: 郭桂峰

1.一種調平方法，使用一種3D打印機用自動調平裝置進行調平，所述3D打印機用自動調平裝置包括：固定平臺、用于調整打印平臺傾斜角度的直線步進電機、用于測量打印頭機構距離打印平臺上各點高度的測距傳感器以及用于顯示所述測距傳感器測量結果的顯示器；其中，所述固定平臺處于打印機的打印平臺下方，所述直線步進電機的數量為三個，三個所述直線步進電機均固定在所述固定平臺上，三個所述直線步進電機不在同一直線上，每一所述直線步進電機的輸出螺桿均豎直朝上設置，在每一所述輸出螺桿的上端部各螺設有一球面副連接件，所述球面副連接件在所述輸出螺桿的旋轉作用下可上下移動，所述測距傳感器設置在打印機的打印頭機構上，所述測距傳感器與所述顯示器連接；所述球面副連接件包括用于與所述輸出螺桿螺設的球體和用于連接固定在打印平臺底面上的球殼，所述球殼包覆著所述球體形成球面副連接；其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、設定目標調平誤差為d；

步驟二、選取測量點，在打印平臺上選取n個不在同一直線上的測量點，n＞2；

步驟三、測距并計算平均值，利用打印頭機構上的測距傳感器分別測量得出各測量點到測距傳感器的高度間距，依次記為h1、h2、h3…hn，計算其平均值h＝(h1+h2+h3+…+hn)/n；

步驟四、判斷最小差值是否滿足調平誤差要求：Min(|h-h1|,|h-h2|,|h-h3|，…|h-hn|)<d/2；如果滿足調平誤差要求，則打印平臺已經滿足調平要求，結束此次調平；如果不滿足調平誤差要求，則執行步驟五；

步驟五、分別通過直線步進電機或音圈電機的升降動作，進一步調平打印平臺；

步驟六、重新測距并計算平均值，利用打印頭機構上的測距傳感器分別測量得出各測量點到測距傳感器的高度間距，依次記為hh1、hh2、hh3…hhn，計算其平均值hh＝(hh1+hh2+hh3+…+hhn)/n,代入h＝hh，h1＝hh1，h2＝hh2，h3＝hh3…hn＝hhn,返回步驟四，判斷最小差值是否滿足調平誤差要求；其中：

所述步驟二選取的測量點數量為3個，且3個測量點分別位于打印平臺頂面的四周邊緣處；此外，所述步驟五具體包括如下步驟：

步驟501、測量位于打印平臺上的三個電機支撐點坐標

以X、Y軸回零后測距傳感器的測量末端所在位置為參考原點，以X軸、Y軸正向移動、Z軸向下移動為正方向，建立坐標系；

測距傳感器的測量末端在運動平臺上移動得到的平面為P：Z＝0，測距傳感器在運動平臺上各測量點的坐標記為A1：(X1,Y1,0)、A2：(X2,Y2,0)和A3：(X3,Y3,0)，對應打印平臺上各測量點的坐標為B1：(X1,Y1,h1)、B2：(X2,Y2,h2)和B3：(X3,Y3,h3)；

根據打印平臺上三個測量點的坐標可計算得到其所在的平面方程

P1：A1*X+B1*Y+C1*Z+1＝0 (1)

記所述三個電機為M1電機、M2電機和M3電機，其對應的支撐點坐標分別為M1：(X11,Y11,Z11)、M2：(X21,Y21,Z21)、M3：(X31,Y31,Z31)，三點全部位于平面P1上，故滿足方程：

A1*X11+B1*Y11+C1*Z11+1＝0 (2)

A1*X21+B1*Y21+C1*Z21+1＝0 (3)

A1*X31+B1*Y31+C1*Z31+1＝0 (4)

向上移動M1電機d11距離，得到新的支撐點坐標M11：(X11,Y11,Z11-d11)；

移動測距傳感器到三個測量點重新測量，得到新的高度h11、h12、h13，進而得到打印平臺上各測量點的坐標為C1：(X1,Y1,h11)、C2：(X2,Y2,h12)和C3：(X3,Y3,h13)；

根據打印平臺上三個測量點的坐標可計算得到其所在的平面方程：

P11：A11*X+B11*Y+C11*Z+1＝0 (5)

因為點M11在P11平面上，因此可得：

A11*X11+B11*Y11+C11*(Z11-d11)+1＝0 (6)

向下移動M1電機d12距離，得到新的支撐點坐標M12：(X11,Y11,Z11+h12)；

移動打印機運動平臺上的測距傳感器到三個測量點重新測量，得到新的高度h14、h15、h16，進而得到打印平臺上各測量點的坐標為D1：(X1,Y1,h14)、D2：(X2,Y2,h15)和D3：(X3,Y3,h16)；

根據打印平臺上三個測量點的坐標可計算得到其所在的平面方程：

P12：A12*X+B12*Y+C12*Z+1＝0 (7)

因為點M12在P12平面上，因此可得：

A12*X11+B12*Y11+C12*(Z11+d12)+1＝0 (8)

綜合方程(2)、(6)、(8)，可計算得到M1電機支撐點坐標M1：(X11,Y11,Z11)；采用同樣的方法，可得到M2電機支撐點坐標M2：(X21,Y21,Z21)，M3電機支撐點坐標M3：(X31,Y31,Z31)；

步驟502、調平操作

根據得到的M1電機、M2電機和M3電機各自對應的支撐點坐標M1：(X11,Y11,Z11)、M2：(X21,Y21,Z21)、M3：(X31,Y31,Z31)，啟動電機執行調平動作，如下進行打印平臺調平；

若Z21＞Z11，則啟動M2電機使得支撐點坐標M1向上運動距離：(Z21-Z11)；若Z21＜Z11，則啟動M2電機使得支撐點坐標M1向下運動距離：(Z11-Z21)；

若Z31＞Z11，則啟動M3電機使得支撐點坐標M3向上運動距離：(Z31-Z11)；若Z31＜Z11，則啟動M3電機使得支撐點坐標M3向下運動距離：(Z11-Z31)。