[發明專利]FDM式3D打印機平臺傾斜時的平路補償裝置及方法

在審

• 申請號: 201710720704.X
• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN107379531A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 陳松茂;孫偲愷;楊韜;吳展純;龐業忠;李嘉慧
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B29C64/20
• 分類號: B29C64/20;B29C64/245;B33Y30/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及3D打印領域，尤其涉及一種FDM式3D打印機平臺傾斜時的平路補償裝置及方法。

背景技術

市場上的普通3D打印機的打印平臺多為手動調平，極易存在高度誤差導致平臺不水平從而影響打印件質量。市場上還存在的一種半自動調平裝置，其作用機制為利用探針(傳感器)探測平臺各角落的高度，然后利用手動擰動平臺螺母來調節高度，需要重復多次操作才可以使平臺水平，耗費時間過多，效率較低。另外市場上少數存在的自動調平平臺的3D打印機對平臺平整度的高要求，使自動調平平臺3D打印機的普及率較低。

發明內容

針對上述技術問題，本發明旨在解決手動調平存在高度誤差影響打印精度和質量，且耗費大量的人力成本和簡單自動調平僅在一個方向補償打印高度，而會導致模型偏斜等問題。

本發明是采用如下技術方案實現的：

一種FDM式3D打印機平臺傾斜時的平路補償裝置，包括水平支撐臺、設置在所述水平支撐臺上的熱床、位于熱床上方的打印頭，還包括打印頭緩沖裝置和打印頭限位開關機構，所述的打印頭居中地設置連接在所述打印頭緩沖裝置底部，所述打印頭限位開關機構設置在所述打印頭緩沖裝置上，用于觸發3D打印機測定平臺的打印區域X、Y方向上若干呈矩陣分布的子區域高度。

進一步地，所述的打印頭緩沖裝置包括下活動板、上固定板、均勻連接在所述下活動板、上固定板之間的若干螺栓，所述的螺栓中部套設有彈簧，所述打印頭與下活動板固定連接，所述上固定板中部設置有供打印頭上下自由移動的U形槽。

進一步地，所述的打印頭限位開關機構包括固定在所述上固定板上的限位開關、相對地固定在所述下活動板上的撞桿，所述的限位開關與3D打印機電路連接，用于觸發3D打印機記錄此時打印平臺當前子區域的高度。

一種基于所述的平路補償裝置的平路補償方法，包括步驟：

打印頭下移，使打印頭和打印平臺接觸擠壓，當打印頭限位開關機構5啟動時，觸發3D打印機記錄此時打印平臺的X、Y方向上呈矩陣分布的若干子區域的高度值，同時計算各子區域的相對最低高度值的高度差z；

根據各子區域的高度差z及預設的打印參數逐層地進行補償打印得到一個邊線與打印平臺邊線平行的水平基底。

進一步地，所述打印頭下移，使打印頭和打印平臺接觸擠壓，當打印頭限位開關機構啟動時，觸發3D打印機記錄此時打印平臺的X、Y方向上呈矩陣分布的若干子區域的高度值，同時計算各子區域的相對最低高度值的高度差z步驟具體包括：

打印區域各部分高度值檢測：所述打印頭下移，使打印頭和打印平臺接觸擠壓，當打印頭限位開關機構啟動時，觸發3D打印機記錄此時打印平臺當前區域的高度值，依次類推，得到打印平臺X、Y方向上呈矩陣分布的若干子區域的高度值；

高度差z的計算：將所有高度值與高度值中的最大值相比較，得出所有子區域相對最低點的高度差z。

進一步地，所述水平基底的實際打印區域的確定過程包括：打印機按照在切片軟件中劃分出的裙邊投影范圍生成一個邊長為L且大于所述裙邊投影范圍的正方形作為水平基底的實際打印區域。

進一步地，所述根據各子區域的高度差及預設的打印參數逐層地進行打印補償得到一個邊線與打印平臺邊線平行的水平基底的步驟具體包括：

根據設定的打印平臺X方向、Y方向、垂直于XY平面的Z方向，對各高度差z進行最小二乘法直線擬合，算出X方向斜率k_x和Y方向斜率k_y；

根據所得的X方向斜率k_x和Y方向斜率k_y及打印參數逐層進行補償打印，得到一個邊線與打印平臺邊線平行的水平基底。

進一步地，所述根據所得的X方向斜率k_x和Y方向斜率k_y及打印參數逐層進行補償打印的步驟具體包括：

計算第1層補償打印邊界的坐標：根據在切片軟件中設定的每層層厚D及線寬，在打印平臺的X方向根據公式得出第一層補償打印在X方向最長邊長度，其終點坐標為(x₁,0,αD)；根據公式得出第1層在Y方向最長邊長度，其終點坐標為(0，y₁,αD)，以(0,0，αD)，(x₁,0,αD)，(0，y₁,αD)三點所構成的三角形進行第1層補償打印，其中α為懸空率，具體為首層打印時的線條中心的最大懸空高度與層高的比值；