一种3d打印机热床平衡调节装置及调节方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及一种3D打印机热床平衡调节装置及调节方法。
【背景技术】
[0002]3D打印技术越来越受人们的重视，被广泛应用于加工制造、航空航天、医疗修复、教育科研等领域。目前的3D打印驱动电机采用细分驱动的方式大大提高了打印的分辨率，步进电机的步进角已不再是影响3D打印产品精度的主要因素，目前真正制约3D打印精度的是3D打印设备自身组成框架的机械基本偏差，由于3D打印机多采用拼接结构，即使经过精确校准的3D打印设备在运行一段时间后，机械结构都会出现不同程度的偏差，尤其是3D打印机底座热床与挤出喷头运动路径平面之间平衡度的偏差，会严重影响3D打印的精度。
[0003]目前常用的解决办法是每次打印之前都要对3D打印机热床与挤出喷头运动路径平面的机械偏差进行人工校正，如，现有的校正方法是通过3D打印上位机控制软件，控制打印喷头分别运行至底座热床(以热床表面为矩形为例)表面的四个角上方，四个角分别选取一个定位点，每到一个角的定位点，通过人工调节此处羊角螺母的方式来完成此点高度的校正，通过将四个角的四个定位点与打印喷头距离保持一致的方式来确保3D打印机底座热床与挤出喷头运动路径平面之间的平衡。但是现行的3D打印技术每层厚度最小可达0.02mm,即使对于0.3mm的打印精度，也远远超出人眼可目测的范围，所以现有的使用人眼目测调平的方法不能有效的解决3D打印机底座热床表面与挤出喷头之间的平衡问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术中3D打印机热床需要通过人工进行平衡度校正，从而达不到目标精度的问题，提供一种采用微处理器结合设置在定位点的限位开关来进行所述热床平衡度校正的3D打印机热床平衡调节装置。
[0005]该3D打印机热床平衡调节装置，所述热床上表面设置有三个以上的定位点，且其中至少三个定位点不在同一直线上；包括，
上位机，控制3D打印机挤出喷头运动至指定位置；
微控制器，接收挤出喷头位置信息及热床定位点位置信息，并控制热床定位点上升或下降至指定位置；
限位开关，设置在热床定位点处；所述限位开关在和所述挤出喷头接近到指定距离以内或完全接触时，向所述微控制器发出定位点位置信息。
[0006]众所周知的，所述热床定位点上下运动需在所述热床定位点位置下方或定位点附近下方设置有动力装置及传动装置，所述动力装置可接收所述微控制器的命令带动热床定位点上升或下降。
[0007]所述上位机控制所述挤出喷头运动依靠加载G-code文件的方式，通过模拟打印过程的方式，控制所述挤出喷头的位置，G-code文件中记载有热床定位点的坐标信息，从而上位机可直接控制挤出喷头运动至定位点上方；由于目前的3D打印机挤出喷头运动多采用高精度步进电机，其控制精度可达0.02mm，定位点处的限位开关的触点面积约为2_*2_，因此上位机通过该方式可轻松将挤出喷头控制运动至任意指定位置；另外用于平衡调节的的G-code文件(含有各个定位点坐标信息)可一次编写，多次使用。
[0008]通常，3D打印机的热床上表面形状为规则多边形，如矩形、菱形等；当3D打印机的热床上表面形状为规则多边形时，所述定位点优选在规则多边形的顶点处，如矩形、菱形的四个顶点；如3D打印机热床上表面为圆形时，所述定位点优选的均匀分布在热床圆形上表面的内切多边形顶点处；当所述3D打印机热床表面为不规则形状、规则多边形或圆形时，所述定位点满足三点不在一条直线上同样可以实现发明目的。
[0009]进一步的，所述限位开关为接触开关；其与热床上表面处于同一平面
进一步的，所述微处理器与所述挤出喷头的供料步进电机连接，当所述挤出喷头的供料步进电机作出供料动作时，其以脉冲信号的形式向所述微处理器发出挤出喷头位置信息；或，
所述上位机将所述挤出喷头头位置信息发送至所述微处理器。
[0010]优选的，所述上位机为PC端上位机、手持触摸屏上位机、LCD按键上位机或其他任何可实现操作挤出喷头作出可控运动的装置，一些实施例中，本发明中提到的上位机及微处理器可集成为一体。
[0011]进一步的，所述微控制器包括至少一个接收端口及至少一个控制输出端口 ；所述接收端口用于接收挤出喷头位置信息和/或热床定位点位置信息；所述控制输出端口用于控制热床定位点上升或下降。
[0012]进一步的，所述微处理器包括一个脉冲接收端口、和定位点数量相同的定位点位置信息接收端口以及和定位点数量相同的控制输出端口；
所述脉冲接收端口用于接收挤出喷头发出的脉冲形式的挤出喷头位置信息；
各个定位点位置信息接收端口分别与各个定位点一一对应，并接收对应定位点的定位点位置信息；
各个控制输出端口分别与各个定位点一一对应，并分别控制各个定位点的上升或下降。
[0013]进一步的，所述热床定位点位置下方或定位点位置附近下方的动力装置为步进电机；所述步进电机接受所述微处理的控制，通过传动装置带动所述热床定位点上升或下降；优选的，所述传动装置为传动螺杆；本发明中，实现热床定位点上升或下降的步进电机采用细分驱动方式，同时选用螺距较小的传动螺杆传动调节热床高度，具有更高的控制精度。
[0014]但应声明的是，任何可实现定位点上升、下降的装置或方法均可应用在热床定位点处以实现本发明的发明目的，因此本发明保护范围包括但并不限定带动定位点上升或下降的装置为步进电机。
[0015]进一步的，所述微处理器接收到挤出喷头位置信息后，根据挤出喷头的位置信息，控制对应位置的热床定位点上升，直至所述限位开关与所述挤出喷头接近到指定距离或完全接触。
[0016]进一步的，微处理器接收到定位点位置信息后，停止该定位点上升操作，并控制该定位点下降至指定位置或下降指定距离。
[0017]本发明同时提供一种3D打印机热床平衡调节方法，
上位机控制挤出喷头移动至指定位置；
挤出喷头到达指定位置后，微处理器获取挤出喷头位置信息；
微处理器控制与挤出喷头位置相对应的热床定位点上升，直至设置在定位点的限位开关和所述挤出喷头接近到指定距离以内或完全接触时，所述限位开关向所述微控制器发出定位点位置信息；
微处理器控制该热床定位点下降指定距离。
[0018]进一步的，所述挤出喷头先上升指定高度(如校正开始时，先上升3mm)后，再在一平面内移动至指定位置。这种先上升一定高度再在一平面内进行移动的方式，可有效避免在自动调节过程中发生挤出喷头与热床的非控制性机械碰撞。
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果:
I)对于现有的3D打印机热床调节方式，本发明通过加载G-code文件的方式，模拟打印过程，直接使用自动调平的方式进行热床平衡度的调节，具有调节速度快、操作简洁的优点。且G-code文件一次编写，多次使用。
[0020]2)与现有的人眼目测方式相比，本发明优选方案中使用步进电机细分驱动及选用螺距较小传动螺杆调节热床定位点高度，结合高精度限位开关，实现3D打印机底座热床与挤出喷头运动路径平面之间平衡度的精确调节，较现有的人眼目测调节方式，具有较高的精确度。
[0021]3)使用单独的微控制器对热床平衡调节装置进行控制，模块化设计，更方便装置的调试及维护。
[0022]4)G-code代码可通过定点、逐条发送语句的形式进行自定义编程。通过路径设定的方式，有效避免了自动调节过程中的机械碰撞。
[0023]5)直接以打印喷头的运功平面为参照(而不是水平面)，确保了 3D打印机热床与挤出喷头运动路径平面之间的平衡。
[0024]与现有人工手动调节方法相比，本发明采用微控制的方式，自动完成3D打印机底座热床与挤出喷头运动路径平面之间平衡度的校正。具有速度快，精度高，操作简单的优点。
[0025]【附图说明】:
图1为本发明实施例1中3D打印机热床平衡调节装置结构框图图2为本发明实施例1中微处理器结构框图。
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