CN108032516A - 一种3d打印作业喷头辅助定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种3D打印作业喷头辅助定位系统，包括成型托盘、导引头及控制电路，其中成型托盘通过定位机构安装在3D打印设备机架上，导引头安装在3D打印设备喷头侧表面，控制电路嵌于承载托盘侧表面并分别与成型托盘、导引头和3D打印设备电气连接；其使用方法包括设备安装和成型加工等两个步骤。本发明设备结构简单，使用灵活方便，运行自动化程度、集成化程度、模块化程度高，一方面可有效的达到提高3D成型加工作业控制精度和控制灵活性的目的，另一方面可有效的提高3D成型加工作业过程中，对工件成型定位过程中进行全程进行精度检测作业，并在提高检测精度的同时，有效降低工件精度检测作业成本。

Description

一种3D打印作业喷头辅助定位系统

技术领域

本发明涉及一种3D打印作业喷头辅助定位系统，属3D加工技术领域。

背景技术

目前在3D打印作业中，工件成型精度均时通过目前在3D打印设备的机械结构和控制程序配合来实现的，虽然可以一定程度满足使用的需要，但精度控制手段相对单一，当3D打印设备结构因磨损等造成偏差过大、运行程序缺乏有效的误差消除时，极易导致3D打印设备对工件加工的成型精度受到影响，与此同时，当前在济学宁3D打印成型加工过程中，往往需要在完成一定工序后方可对工件的成型精度进行检测，且检测时往往需要停止成型加工，且需要借助专业的检测设备进行，从而一方面工件加工精度检测工作与工件成型加工间存在较大的矛盾，且不能满足对工件成型加工全程检测的需要，另一方面当前的检测设备往往操作负载，检测精度易受外界环境因素干扰且检测数据不能直接反馈到3D打印设备中并作为3D打印设备运行控制信号，从而造成工件加工成型作业精度控制和调节灵活性均受到较大影响，并导致工件的成型质量和生产效率也受到极大的影响，因此针对这一问题，迫切需要开发一种与3D打印设备配套的成型辅助设备，以满足实际使用的需要。

发明内容

本发明目的就在于克服上述不足，提供一种单轴加载煤体超声波速测试系统装置。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种3D打印作业喷头辅助定位系统，包括成型托盘、导引头及控制电路，其中成型托盘通过定位机构安装在3D打印设备机架上，且成型托盘上表面与3D打印设备喷头轴线相互垂直分布，导引头安装在3D打印设备喷头侧表面，且3D打印设备喷头轴线与导引头轴线相交并呈5°—60°，且导引头轴线与3D打印设备喷头轴线焦点位于成型托盘正上方0—50厘米，控制电路嵌于承载托盘侧表面并分别与成型托盘、导引头和3D打印设备电气连接。

进一步的，所述的成型托盘包括承载底板、防护侧板、激光测距装置、多色LED灯、磁性到位传感器，所述的承载底板为横截面呈矩形板状结构，其下表面均布至少两个定位机构，所述的防护侧板环绕承载底板轴线均布，并通过棘轮机构与承载底板侧表面铰接，所述的防护侧板与承载底板上表面呈0°—90°夹角，且相邻两防护侧板侧表面间通过弹性带相互连接，所述的激光测距装置至少两个，环绕承载底板轴线均布在防护侧板上，并通过导向滑轨与防护侧板滑动连接，所述的激光测距装置轴线与承载底板轴线呈0°—90°夹角并相交，所述的导向滑轨与防护侧板表面平行分布并与承载底板上表面呈0°—90°夹角，所述的多色LED灯和磁性到位传感器均若干个，且一个多色LED灯和一个磁性到位传感器构成一个检测组，所述的检测组若干个，并环绕承载底板轴线均布在承载底板上表面，所述的检测组轴线与3D打印设备喷头轴线平行分布。

进一步的，所述的承载底板至少一个，且当承载底板为两个及两个以上时，相邻两个承载底板间通过棘轮机构相互铰接，且各承载底板间夹角为0°—90°，且相邻两承载底板间间距为0—3毫米。

进一步的，所述的承载底板包括定位底座、承载托盘、承载盖板、隔板、透光组件，其中所述的定位底座为横截面呈“凵”字型槽状结构，所述的隔板至少两个，均布在定位底座内，并将定位底座均分为至少两个定位腔，所述的承载托盘通过升降机构安装在定位腔内，并与定位腔同轴分布，所述的承载盖板嵌于定位底座上端面，且承载盖板下表面分别与定位底座和隔板上端面相抵，所述的承载盖板上均布若干透光孔，且每个透光孔均与一个定位腔同轴分布，所述的透光组件嵌于透光孔内，并与透光孔和多色LED灯同轴分布并位于多色LED灯正上方，所述的多色LED灯和磁性到位传感器均安装在承载托盘上表面，其中所述的多色LED灯与承载托盘同轴分布。

进一步的，所述的透光组件从上至下依次为透光盖板、平面透镜、球面透镜及定位套，所述的透光盖板、平面透镜、球面透镜间通过定位套相互连接，且所述的透光盖板、平面透镜、球面透镜及定位套同轴分布。

进一步的，所述的导引头包括定位座、磁性传感器、光敏传感器、颜色传感器及转台机构，所述的定位座安装在3D打印设备喷头侧表面，所述的磁性传感器、光敏传感器、颜色传感器分别通过转台机构与定位座前表面铰接，所述的磁性传感器、光敏传感器、颜色传感器轴线呈0°—90°夹角。

进一步的，所述的定位机构为电磁体、滑槽及卡盘中的任意一种或几种共用。

进一步的，所述的控制电路为基于DSP、FPGA芯片为基材的控制电路及以可编程控制器为基础的控制电路。

一种3D打印作业喷头辅助定位系统使用方法，包括如下步骤：

第一步，设备安装，首先分别将成型托盘、导引头安装到3D打印设备的机架3D打印设备喷头上，然后将控制电路分别与成型托盘、导引头及3D打印设备的驱动电路电气连接，并建立数据链接，然后由控制电路为每个多色LED灯设定定位坐标值，然后按照边界、控制节点、作业面对各多色LED灯的照明颜色方案进行设定，并将设定后的多色LED灯工作数据发送到3D打印设备的驱动电路备用；

第二步，成型加工，完成第一步后，首先将3D打印设备3D打印设备喷头根据3D打印设备驱动程序运行至加工坐标原点位置，然后根据3D打印设备喷头上的导引头对成型托盘上的多色LED灯进行对应，并确定改多色LED灯为成型托盘的加工坐标原点，同时通过磁性到位传感器对导引头进行到位识别，从而达到对3D打印设备喷头定位的目的，然后根据3D打印设备中工件加工程序和第一步设定的多色LED灯工作数据，按照边界、控制节点、作业面设定各多色LED灯工作状态，然后由3D打印设备在承载底板上进行成型加工作业，在进行成型加工时，首先由激光测距装置随工件成型高度增加保持对成型加工作业面边缘测距，作为控制3D打印设备作业头运行控制定位信号，然后一方面通过3D打印设备的加工程序对3D打印设备作业头进行成型加工定位，另一方面通过不同运行状态的多色LED灯及多色LED灯配套的磁性到位传感器对3D打印设备的作业头进行二次定位， 并直至完成工件加工完成。

本发明设备结构简单，使用灵活方便，运行自动化程度、集成化程度、模块化程度高，一方面可有效的达到提高3D成型加工作业控制精度和控制灵活性的目的，另一方面可有效的提高3D成型加工作业过程中，对工件成型定位过程中进行全程进行精度检测作业，并在提高检测精度的同时，有效降低工件精度检测作业成本。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为成型托盘结构示意图；

图3为透光组件结构示意图；

图4为导引头结构示意图；

图5为本发明使用方法流程图。

具体实施方式

如图1—4所示，如图1所示，一种3D打印作业喷头辅助定位系统，包括成型托盘1、导引头2及控制电路3，其中成型托盘1通过定位机构4安装在3D打印设备机架5上，且成型托盘1上表面与3D打印设备喷头6轴线相互垂直分布，导引头2安装在3D打印设备喷头6侧表面，且3D打印设备喷头6轴线与导引头2轴线相交并呈5°—60°，且导引头2轴线与3D打印设备喷头6轴线焦点位于成型托盘正上方0—50厘米，控制电路3嵌于承载托盘1侧表面并分别与成型托盘1、导引头2和3D打印设备电气连接。

本实施例中，所述的成型托盘1包括承载底板11、防护侧板12、激光测距装置13、多色LED灯14、磁性到位传感器15，所述的承载底板11为横截面呈矩形板状结构，其下表面均布至少两个定位机构4，所述的防护侧板12环绕承载底板11轴线均布，并通过棘轮机构7与承载底板11侧表面铰接，所述的防护侧板12与承载底板11上表面呈0°—90°夹角，且相邻两防护侧板12侧表面间通过弹性带16相互连接，所述的激光测距装置13至少两个，环绕承载底板11轴线均布在防护侧板12上，并通过导向滑轨17与防护侧板12滑动连接，所述的激光测距装置13轴线与承载底板11轴线呈0°—90°夹角并相交，所述的导向滑轨17与防护侧板12表面平行分布并与承载底板11上表面呈0°—90°夹角，所述的多色LED灯14和磁性到位传感器15均若干个，且一个多色LED灯14和一个磁性到位传感器15构成一个检测组，所述的检测组若干个，并环绕承载底板11轴线均布在承载底板11上表面，所述的检测组轴线与3D打印设备喷头6轴线平行分布。

本实施例中，所述的承载底板11至少一个，且当承载底板11为两个及两个以上时，相邻两个承载底板11间通过棘轮机构7相互铰接，且各承载底板11间夹角为0°—90°，且相邻两承载底板11间间距为0—3毫米。

本实施例中，所述的承载底板11包括定位底座101、承载托盘102、承载盖板103、隔板104、透光组件105，其中所述的定位底座101为横截面呈“凵”字型槽状结构，所述的隔板104至少两个，均布在定位底座101内，并将定位底座101均分为至少两个定位腔106，所述的承载托盘102通过升降机构107安装在定位腔106内，并与定位腔106同轴分布，所述的承载盖板103嵌于定位底座101上端面，且承载盖板103下表面分别与定位底座101和隔板104上端面相抵，所述的承载盖板103上均布若干透光孔108，且每个透光孔108均与一个定位腔106同轴分布，所述的透光组件105嵌于透光孔108内，并与透光孔108和多色LED灯14同轴分布并位于多色LED灯14正上方，所述的多色LED灯14和磁性到位传感器15均安装在承载托盘102上表面，其中所述的多色LED灯14与承载托盘102同轴分布。

本实施例中，所述的透光组105件从上至下依次为透光盖板1051、平面透镜1052、球面透镜1053及定位套1054，所述的透光盖板1051、平面透镜1052、球面透镜1053间通过定位套1054相互连接，且所述的透光盖板1051、平面透镜1052、球面透镜1053及定位套1054同轴分布。

本实施例中，所述的导引头2包括定位座21、磁性传感器22、光敏传感器23、颜色传感器24及转台机构25，所述的定位座21安装在3D打印设备喷头6侧表面，所述的磁性传感器22、光敏传感器23、颜色传感器24分别通过转台机构25与定位座21前表面铰接，所述的磁性传感器22、光敏传感器23、颜色传感器24轴线呈0°—90°夹角。

本实施例中，所述的定位机构4为电磁体、滑槽及卡盘中的任意一种或几种共用。

本实施例中，所述的控制电路3为基于DSP、FPGA芯片为基材的控制电路及以可编程控制器为基础的控制电路。

如图5所示，一种3D打印作业喷头辅助定位系统使用方法，包括如下步骤：

第一步，设备安装，首先分别将成型托盘、导引头安装到3D打印设备的机架3D打印设备喷头上，然后将控制电路分别与成型托盘、导引头及3D打印设备的驱动电路电气连接，并建立数据链接，然后由控制电路为每个多色LED灯设定定位坐标值，然后按照边界、控制节点、作业面对各多色LED灯的照明颜色方案进行设定，并将设定后的多色LED灯工作数据发送到3D打印设备的驱动电路备用；

第二步，成型加工，完成第一步后，首先将3D打印设备3D打印设备喷头根据3D打印设备驱动程序运行至加工坐标原点位置，然后根据3D打印设备喷头上的导引头对成型托盘上的多色LED灯进行对应，并确定改多色LED灯为成型托盘的加工坐标原点，同时通过磁性到位传感器对导引头进行到位识别，从而达到对3D打印设备喷头定位的目的，然后根据3D打印设备中工件加工程序和第一步设定的多色LED灯工作数据，按照边界、控制节点、作业面设定各多色LED灯工作状态，然后由3D打印设备在承载底板上进行成型加工作业，在进行成型加工时，首先由激光测距装置随工件成型高度增加保持对成型加工作业面边缘测距，作为控制3D打印设备作业头运行控制定位信号，然后一方面通过3D打印设备的加工程序对3D打印设备作业头进行成型加工定位，另一方面通过不同运行状态的多色LED灯及多色LED灯配套的磁性到位传感器对3D打印设备的作业头进行二次定位， 并直至完成工件加工完成。

本发明设备结构简单，使用灵活方便，运行自动化程度、集成化程度、模块化程度高，一方面可有效的达到提高3D成型加工作业控制精度和控制灵活性的目的，另一方面可有效的提高3D成型加工作业过程中，对工件成型定位过程中进行全程进行精度检测作业，并在提高检测精度的同时，有效降低工件精度检测作业成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种3D打印作业喷头辅助定位系统，其特征在于，所述的3D打印作业喷头辅助定位系统包括成型托盘、导引头及控制电路，其中所述的成型托盘通过定位机构安装在3D打印设备机架上，且成型托盘上表面与3D打印设备喷头轴线相互垂直分布，所述的导引头安装在3D打印设备喷头侧表面，且所述的3D打印设备喷头轴线与导引头轴线相交并呈5°—60°，且所述的导引头轴线与3D打印设备喷头轴线焦点位于成型托盘正上方0—50厘米，所述的控制电路嵌于承载托盘侧表面并分别与成型托盘、导引头和3D打印设备电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印作业喷头辅助定位系统，其特征在于：所述的成型托盘包括承载底板、防护侧板、激光测距装置、多色LED灯、磁性到位传感器，所述的承载底板为横截面呈矩形板状结构，其下表面均布至少两个定位机构，所述的防护侧板环绕承载底板轴线均布，并通过棘轮机构与承载底板侧表面铰接，所述的防护侧板与承载底板上表面呈0°—90°夹角，且相邻两防护侧板侧表面间通过弹性带相互连接，所述的激光测距装置至少两个，环绕承载底板轴线均布在防护侧板上，并通过导向滑轨与防护侧板滑动连接，所述的激光测距装置轴线与承载底板轴线呈0°—90°夹角并相交，所述的导向滑轨与防护侧板表面平行分布并与承载底板上表面呈0°—90°夹角，所述的多色LED灯和磁性到位传感器均若干个，且一个多色LED灯和一个磁性到位传感器构成一个检测组，所述的检测组若干个，并环绕承载底板轴线均布在承载底板上表面，所述的检测组轴线与3D打印设备喷头轴线平行分布。

3.根据权利要求2所述的一种3D打印作业喷头辅助定位系统，其特征在于：所述的承载底板至少一个，且当承载底板为两个及两个以上时，相邻两个承载底板间通过棘轮机构相互铰接，且各承载底板间夹角为0°—90°，且相邻两承载底板间间距为0—3毫米。

4.根据权利要求2或3所述的一种3D打印作业喷头辅助定位系统，其特征在于：所述的承载底板包括定位底座、承载托盘、承载盖板、隔板、透光组件，其中所述的定位底座为横截面呈“凵”字型槽状结构，所述的隔板至少两个，均布在定位底座内，并将定位底座均分为至少两个定位腔，所述的承载托盘通过升降机构安装在定位腔内，并与定位腔同轴分布，所述的承载盖板嵌于定位底座上端面，且承载盖板下表面分别与定位底座和隔板上端面相抵，所述的承载盖板上均布若干透光孔，且每个透光孔均与一个定位腔同轴分布，所述的透光组件嵌于透光孔内，并与透光孔和多色LED灯同轴分布并位于多色LED灯正上方，所述的多色LED灯和磁性到位传感器均安装在承载托盘上表面，其中所述的多色LED灯与承载托盘同轴分布。

5.根据权利要求4所述的一种3D打印作业喷头辅助定位系统，其特征在于：所述的透光组件从上至下依次为透光盖板、平面透镜、球面透镜及定位套，所述的透光盖板、平面透镜、球面透镜间通过定位套相互连接，且所述的透光盖板、平面透镜、球面透镜及定位套同轴分布。

6.根据权利要求1所述的一种3D打印作业喷头辅助定位系统，其特征在于：所述的导引头包括定位座、磁性传感器、光敏传感器、颜色传感器及转台机构，所述的定位座安装在3D打印设备喷头侧表面，所述的磁性传感器、光敏传感器、颜色传感器分别通过转台机构与定位座前表面铰接，所述的磁性传感器、光敏传感器、颜色传感器轴线呈0°—90°夹角。

7.根据权利要求1所述的一种3D打印作业喷头辅助定位系统，其特征在于：所述的定位机构为电磁体、滑槽及卡盘中的任意一种或几种共用。

8.根据权利要求1所述的一种3D打印作业喷头辅助定位系统，其特征在于：所述的控制电路为基于DSP、FPGA芯片为基材的控制电路及以可编程控制器为基础的控制电路。

9.一种3D打印作业喷头辅助定位系统使用方法，其特征在于，所述的3D打印作业用成型托盘使用方法包括如下步骤：

第一步，设备安装，首先分别将成型托盘、导引头安装到3D打印设备的机架3D打印设备喷头上，然后将控制电路分别与成型托盘、导引头及3D打印设备的驱动电路电气连接，并建立数据链接，然后由控制电路为每个多色LED灯设定定位坐标值，然后按照边界、控制节点、作业面对各多色LED灯的照明颜色方案进行设定，并将设定后的多色LED灯工作数据发送到3D打印设备的驱动电路备用；

第二步，成型加工，完成第一步后，首先将3D打印设备3D打印设备喷头根据3D打印设备驱动程序运行至加工坐标原点位置，然后根据3D打印设备喷头上的导引头对成型托盘上的多色LED灯进行对应，并确定改多色LED灯为成型托盘的加工坐标原点，同时通过磁性到位传感器对导引头进行到位识别，从而达到对3D打印设备喷头定位的目的，然后根据3D打印设备中工件加工程序和第一步设定的多色LED灯工作数据，按照边界、控制节点、作业面设定各多色LED灯工作状态，然后由3D打印设备在承载底板上进行成型加工作业，在进行成型加工时，首先由激光测距装置随工件成型高度增加保持对成型加工作业面边缘测距，作为控制3D打印设备作业头运行控制定位信号，然后一方面通过3D打印设备的加工程序对3D打印设备作业头进行成型加工定位，另一方面通过不同运行状态的多色LED灯及多色LED灯配套的磁性到位传感器对3D打印设备的作业头进行二次定位， 并直至完成工件加工完成。