[發(fā)明專利]桌面式光固化3D打印機(jī)及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811495196.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN109676923B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周元;龐博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 先臨三維科技股份有限公司
• 主分類號(hào): B29C64/227
• 分類號(hào): B29C64/227;B29C64/393;B29C64/124;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務(wù)所有限公司 33214
• 代理人: 吳雙

本發(fā)明涉及桌面式光固化3D打印機(jī)及其控制方法，所述方法用于一種桌面式光固化3D打印機(jī)，打印機(jī)包括料盒和打印平臺(tái)，X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)料盒動(dòng)作，Z軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)打印平臺(tái)動(dòng)作，X軸控制模塊根據(jù)控制器給出的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)X軸電機(jī)動(dòng)作，X軸電機(jī)控制模塊監(jiān)控X軸電機(jī)的工作狀態(tài)并反饋給控制器；Z軸電機(jī)控制模塊根據(jù)控制器給出的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)Z軸電機(jī)動(dòng)作，Z軸電機(jī)控制模塊監(jiān)控Z軸電機(jī)的負(fù)載變化情況并反饋給控制器；控制器根據(jù)接收到Z軸電機(jī)的負(fù)載變化情況調(diào)整給到Z軸電機(jī)控制模塊的控制信號(hào)以調(diào)整Z軸電機(jī)的工作狀態(tài)。本發(fā)明能夠直接通過電機(jī)控制模塊內(nèi)部所具備的內(nèi)部反饋功能實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)力矩的自傳感設(shè)計(jì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及桌面式光固化3D打印機(jī)及其控制方法。

背景技術(shù)

桌面式光固化3D打印機(jī)一般包括以下幾部分核心機(jī)構(gòu)：

1、成像模組，用于投射光輻射到打印平面，使樹脂材料固化成型。桌面式光固化3D打印機(jī)根據(jù)成像模組的光投射方式不同一般可分為兩大類：SLA和DLP，本申請(qǐng)中采用的是DLP方式，也即成像模組是使用數(shù)字投影屏幕來照射打印平臺(tái)上的每一層的單一影像，逐層打印3D模型，在打印過程中每一層打印層面的固化和分離，都伴隨著打印平臺(tái)和材料的剝離。

2、料盒，用于盛放光固化液體材料，光固化液體材料經(jīng)過光輻射后能夠固化成型。料盒底部具有透明底面，料盒位于成像模組的上方，成像模組射出的光輻射經(jīng)過料盒的透明底面向上投射到預(yù)設(shè)的投影面。在開始打印之前，需要調(diào)整料盒水平設(shè)置以使成像模組出光口射出的光輻射正投影到料盒底面。在打印過程中，每一層打印完成后需要由剝離機(jī)構(gòu)帶動(dòng)料盒饒一固定的支點(diǎn)在小范圍內(nèi)上下動(dòng)作以使固化在打印臺(tái)面材料與料盒底面剝離。

3、打印平臺(tái)，用于在打印平面上附著經(jīng)過固化后的光固化材料形成3D模型。打印平臺(tái)在開始打印前調(diào)整至水平，然后由升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)下降至恰好與料盒底面貼合，此狀態(tài)下打印機(jī)的實(shí)際打印面與成像模組預(yù)設(shè)的投影面重合，然后打印平臺(tái)在升降機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下逐漸抬升以逐層打印3D模型。

上述桌面式光固化3D打印機(jī)，升降機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置和剝離機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置分別為Z軸電機(jī)和X軸電機(jī)，在打印機(jī)的工作過程中，打印平臺(tái)和料盒涉及機(jī)構(gòu)位置的精確控制，因此對(duì)于位置信息的反饋是電機(jī)控制回路中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

對(duì)于位置反饋的閉環(huán)控制，目前多采用位置傳感器、霍爾電流以及電壓傳感器等器件，通過外部傳感器的反饋信號(hào)，被控制模塊處理后，在對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸入相應(yīng)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)打印平臺(tái)的位置的閉環(huán)控制。

現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)信號(hào)的采集，主要是靠外部配置的傳感器，實(shí)現(xiàn)位置信號(hào)的反饋，進(jìn)而完成閉環(huán)控制。但是，設(shè)置外部配置的位置傳感器，有以下不足：一、增加位置傳感器，增加了設(shè)備的成本；二、反饋回路存在響應(yīng)延遲，影響電機(jī)的控制精度，費(fèi)時(shí)且穩(wěn)定性較差；三、由于打印材料種類愈加豐富，當(dāng)前打印平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，存在傳感器模塊被打印材料腐蝕而失效的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種桌面式光固化3D打印機(jī)的控制方法，對(duì)于3D打印機(jī)上需要進(jìn)行位置控制的機(jī)構(gòu)，由多路電機(jī)提供機(jī)構(gòu)位置調(diào)整的動(dòng)力，無需設(shè)置外部位置傳感器，直接通過電機(jī)控制模塊內(nèi)部所具備的內(nèi)部反饋功能實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)力矩的自傳感設(shè)計(jì)，來減少制作成本的同時(shí)，提高電機(jī)控制器的控制精度和響應(yīng)靈敏度。

本發(fā)明的目的還在于提供一種使用上述方法的桌面式光固化3D打印機(jī)。

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案：