[發明專利]用于精確控制3D打印機加熱時間的方法

在審

• 申請號: 201710856531.4
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN109532026A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 張靚
• 申請（專利權）人: 江蘇華夏知識產權服務有限公司
• 主分類號: B29C64/393
• 分類號: B29C64/393;B33Y50/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

用于精確控制3D打印機加熱時間的方法,其工作原理為：先根據熱量產生的理論計算公式，按照函數逼近理論的原理及處理方法預求出基礎加熱時間及下列二次函數逼近方程的各個線性回歸系數，然后對3D打印機的加熱元件以及加熱電壓進行采樣并進行相應的標準化處理以計算出實際所需的加熱時間，最后用微處理器對3D打印機加熱元件的加熱時間進行監控。所說裝置由采樣模塊，微處理器及接口模塊，打印機頭供電控制接口模塊，功率驅動模塊，數據鎖存模塊構成。本發明裝置用于3D打印機，可以根據實時檢測的加熱元件溫度和加熱電壓精確、快速地計算出最佳的加熱時間，進而可用廉價微處理器實現對3D打印機的高精度、大容量實時控制。

技術領域

本發明涉及到3D打印機領域，特別是用于精確控制3D打印機加熱時間的方法。

背景技術

3D 打印技術又稱增材制造技術，實際上是快速成型領域的一種新興技術，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。基本原理是疊層制造，逐層增加材料來生成三維實體的技術。目前，3D 打印技術逐漸擴大應用于醫學、生物工程、建筑、服裝、航空等領域，為創新開拓了廣闊的空間。

熔融擠壓堆積成型技術（FDM）是3D 打印技術中常用的一種技術工藝，原理是利用熱塑性聚合物材料在熔融狀態下，從噴頭處擠壓出來，凝固形成輪廓形狀的薄層，再一層層疊加最終形成產品，所以3D打印機在使用過程中加熱是必不可少的步驟。而3D打印機加熱元件的加熱時間的控制對于對于其加熱過程至關重要。現有的3D打印機加熱時間控制分為固定加熱時間控制、按加熱元件溫度計算加熱時間控制和傳統的按加熱元件溫度及加熱電壓計算加熱時間控制等三種方法。采用前兩種方法控制的3D打印機，當環境溫度或加熱電壓發生變化(電網影響或負載影響)時，將出現打印誤差較大的現象。至于第三種方法，則有兩種途徑計算加熱時間，一種途徑又由于算法過于復雜廉價的微處理器無法實時處理而不能實用；另一種途徑是采用分段折線逼近的近似處理方法，此處理方法雖較之前述方法效果有所改善，但打印機的處理精度仍然較差，不能令人滿意。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，在兼顧3D打印機的處理精度、計算加熱時間的復雜性和所用微處理器的成本的基礎上，提供一種對3D打印機的加熱時間進行控制的裝置。

本發明采用的技術方案是：用于精確控制3D打印機加熱時間的方法，其工作原理是:

(a)初始化處理:根據熱量產生的理論計算公式，按照，函數逼近理論的原理及處理方法預先求出基礎加熱時間及下列二次函數逼近方程的各個線性回歸系數，

M = B + K_T×T + Kv ×（V一V_a ) + K_TT× T² + K_TV ×（V一V_a) ×T

式中:M為實際所需的加熱時間，B為基礎加熱時間，K_T為溫度線性相關系數，T為加熱元件溫度采樣值，Kv為加熱電壓線性相關系數，V為加熱電壓采樣值，Va為加熱電壓中心值，K_TT為溫度平方相關系數，K_TV為溫度加熱電壓二次相關系數；

(b)對3D打印機的加熱元件以及加熱電壓進行采樣并進行相應的標準化處理；

(c)利用步驟(a)所說的二次函數逼近方程，計算出實際所需的加熱時間M；

(d)根據步驟(c)求出的加熱時間M，用微處理器對3D打印機的加熱時間進行監控。