一種基於地磁感應的3d印表機的製作方法
2023-09-27 07:10:25
專利名稱：一種基於地磁感應的3d印表機的製作方法
技術領域：
本發明涉及三維快速製造技術領域，具體是指一種基於地磁感應的3D印表機。
背景技術：
3D印表機，即快速成形技術的一種機器，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，通過逐層列印的方式來構造物體的技術。過去其常在模具製造、工業設計等領域被用於製造模型，現正逐漸用於一些產品的直接製造。特別是一些高價值應用(比如髖關節或牙齒，或一些飛機零部件)已經有使用這種技術列印而成的零部件。「三維列印」意味著這項技術的普及。3D印表機的工作原理和傳統印表機基本一樣，都是由控制組件、機械組件、列印頭、耗材和介質等架構組成。3D印表機主要是在列印前在電腦上設計了一個完整的三維立體模型，然後再進行列印輸出。其採用了分層加工、疊加成型來完成3D實體列印。每一層的列印過程分為兩步:首先在需要成型的區域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散；然後是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結，而沒有膠水的區域仍保持鬆散狀態。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被「列印」成型，列印完畢後只要掃除鬆散的粉末即可「刨」出模型，而剩餘粉末還可循環利用。3D印表機開機時，必須先確定印表機原點，而確定印表機原點的運動就是列印頭返回參考點的操作，這樣通過確認參考點，就確定了印表機原點。只有印表機參考點被確認後，列印頭移動才有基準。印表機參考點與印表機原點的相對位置是固定的，在印表機出廠前由印表機製造廠家經精密測量確定，並通過印表機參數予以設置。印表機執行返回參考點的運動是建立坐標系的一方法，即在任何情況下，通過進行返回參考點運動，都可以使印表機坐標軸運動到參考 點並定位，系統自動以參考點為基準建立印表機坐標系。印表機坐標系一旦建立，在印表機不斷電、不急停的前提下印表機坐標就保持不變。因為參考點、印表機原點位置都是固定不變的，印表機的加工限位、補償、加工區域限制等功能均以之為基準才得以實現。現有技術中，上述參考點與印表機原點位置均是通過絕對編碼器檢測工具機位置實現的。目前在位移測量中，絕對編碼器佔了很大的一部分市場，但絕對編碼器價格偏高，容易損壞，使用壽命短，尤其不足的是，絕對編碼器受電源中斷影響大，如果由於某種特殊原因使電池沒電或是系統幹擾造成絕對編碼器記憶丟失，印表機將無法進行返回參考點的操作，即無法建立印表機坐標系，印表機將不能正常運行。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種基於地磁感應的3D印表機，克服已有3D印表機中的檢測工具機位置的裝置價格昂貴且容易損壞、使用壽命短的缺點，提高該裝置的性能價格比，使3D印表機檢測工具機位置的裝置不受電源中斷影響，不需要重新歸零。
本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:一種基於地磁感應的3D印表機，包括印表機主體，所述印表機主體包括控制系統、模型工作檯以及控制模型工作檯水平X方向、Y方向和Z方向運動的驅動電機，其特徵在於:所述模型工作檯設有地磁方向檢測單元，所述地磁方向檢測單元與制模型工作檯方位一致，所述控制系統與地磁方向檢測單元連接，檢測工作平臺的地磁方位。具體的，所述控制系統連接X方向、Y方向和Z方向運動的驅動電機的驅動電路，控制模型工作檯水平X方向、Y方向和Z方向運動，調整模型工作檯的地磁方位。優選的，地磁方向檢測單元可包括與控制系統連接的地磁傳感器，還可包括與控制系統連接的重力加速度傳感器。優選的，所述地磁傳感器為三軸地磁傳感器。本發明相比現有技術具有以下優點及有益效果:1、本發明採用地磁方向檢測單元同時檢測X方向、Y方向和Z方向三路位置信號，利用地磁方向檢測單元不受電源中斷影響、不需要重新歸零的優點，實現確定印表機原點，該裝置的性能價格比高，並且滿足3D印表機的實際控制要求，可以方便地用來取代絕對編碼器作為位移測量之用，兩者接口兼容，可以完全替代。
2、地磁傳感器工作的可靠性好、SSI同步串行輸出方式，數據格式與絕對編碼器相同，輸出格雷碼或二進位代碼，信號有很高的抗幹擾性，精度更高。
圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。實施例如圖1所示，本實施例提供一種基於地磁感應的3D印表機，包括印表機主體，所述印表機主體包括控制系統、模型工作檯以及控制模型工作檯水平X方向、Y方向和Z方向運動的驅動電機，其特徵在於:所述模型工作檯設有地磁方向檢測單元，所述地磁方向檢測單元與制模型工作檯方位一致，所述控制系統與地磁方向檢測單元連接，檢測工作平臺的地磁方位。本發明中印機主體的控制系統連接地磁方向檢測單元，實時檢測模型工作檯的三維地磁方位。地磁方向檢測單元不受電源中斷影響、不需要重新歸零的優點，實現確定印表機原點，該裝置的性能價格比高；並且滿足3D印表機的實際控制要求，可以方便地用來取代絕對編碼器作為位移測量之用，兩者接口兼容，可以完全替代。地磁方向檢測單元可包括與控制系統連接的地磁傳感器。地磁傳感器能夠靈敏地檢測地球磁場的三維分布，計算出地磁傳感器自身的地磁方位，本發明通過地磁方向檢測單元調整3D印表機的列印頭指向實現快速定位，有效滿足3D印表機的實際控制要求。此夕卜，由於地磁場的相對方向相應於3D印表機安裝方向的變化,定向裝置可能會有不同的位置或方向，例如安裝時俯仰變化，地磁方向數據也會變化。為了克服該該類變化引起的對3D印表機實際地磁方向的檢測偏差，地磁方向檢測單元還可包括重力加速度傳感器以獲得傾仰角度的變化，由此進行地磁方向的修正。所述控制系統連接X方向、Y方向和Z方向運動的驅動電機的驅動電路，控制模型工作檯水平X方向、Y方向和Z方向運動，調整模型工作檯的地磁方位。優選的，所述地磁傳感器為三軸地磁傳感器。如圖2所示，3D印表機主體的控制系統進串行口連接地磁傳感器，接收器發出的三維地磁方位數據；控制系統連接X方向、Y方向和Z方向運動的驅動電機的驅動電路，控制模型工作檯水平X方向、Y方向和Z方向運動，調整模型工作檯的地磁方位。本發明的具體實現過程為:地磁方向檢測單元採集模型工作檯所處的磁場方向的數據，控制系統從地磁傳感器獲得地磁方向數據，疊加來自重力加速度傳感器獲取的裝置傾角數據，從而確定該模型工作檯的朝向位置信息，控制系統根據上述數據，控制系統控制模型工作檯水平X方向、Y方向和Z方向的驅動電機運動，調整模型工作檯的地磁方位，確定所述參考點與印表機原點位置。上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置 換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種基於地磁感應的3D印表機，包括印表機主體，所述印表機主體包括控制系統、模型工作檯以及控制模型工作檯水平X方向、Y方向和Z方向運動的驅動電機，其特徵在於:所述模型工作檯設有地磁方向檢測單元，所述地磁方向檢測單元與制模型工作檯方位一致，所述控制系統與地磁方向檢測單元連接，檢測工作平臺的地磁方位。
2.根據權利要求1所述基於地磁感應的3D印表機，其特徵在於:所述控制系統連接X方向、Y方向和Z方向運動的驅動電機的驅動電路，控制模型工作檯水平X方向、Y方向和Z方向運動，調整模型工作檯的地磁方位。
3.根據權利要求2所述基於地磁感應的3D印表機，其特徵在於:地磁方向檢測單元包括與控制系統連接的地磁傳感器。
4.根據權利要求1-3任一項所述基於地磁感應的3D印表機，其特徵在於:地磁方向檢測單元包括還包括與控制系統連接的重力加速度傳感器。
5.根據權利要求4所述基於地磁感應的3D印表機，其特徵在於:所述地磁傳感器為三軸地磁傳感器。`
全文摘要
本發明公開了一種基於地磁感應的3D印表機，包括印表機主體，所述印表機主體包括控制系統、模型工作檯以及控制模型工作檯水平X方向、Y方向和Z方向運動的驅動電機，所述模型工作檯設有地磁方向檢測單元，所述地磁方向檢測單元與制模型工作檯方位一致，所述控制系統與地磁方向檢測單元連接，檢測工作平臺的地磁方位。本發明採用地磁方向檢測單元同時檢測X方向、Y方向和Z方向三路位置信號，利用地磁方向檢測單元不受電源中斷影響、不需要重新歸零的優點，實現確定印表機原點，該裝置的性能價格比高，並且滿足3D印表機的實際控制要求，可以方便地用來取代絕對編碼器作為位移測量之用，兩者接口兼容，可以完全替代。
文檔編號B29C67/00GK103240882SQ201310104888
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月28日 優先權日2013年3月28日
發明者餘鳴 申請人:惠州八毫米科技有限公司