本發(fā)明是3d打印機的一個技術領域。

背景技術：

3d打印可以使在電腦屏幕里的虛擬影像神奇地變成現(xiàn)實物質的世界。目前3d打印技術用得較多的是熔融堆積式(fdm），這種3d打印的機器和耗材等成本相對低廉，但是，它是基于物理機械定位和熔融堆積的打印術，也因此它是一種打印精度較低的一種打印技術。但是由于它的成體低廉，使它有較強的生命力。它的工作原理是靠噴頭噴絲，配合機械定位系統(tǒng)的移動定位,實現(xiàn)熱熔堆積打印成型。

使用過熔融堆積式3d打印的機的人都會抱怨操作難度大，打印成功低等。其原因之一就是這種打印方式對系統(tǒng)的機械定位要求較高，稍有偏差極容易造成打印失敗。在上述因素中，較為突出的是熱臺的平面與機械定位系統(tǒng)的平面（由定位系統(tǒng)中的x軸和y軸構成的平面）的距離不穩(wěn)定和不平行。當熱臺平面與定位系統(tǒng)的基準平面距離過大時，容易造成打印的首層無法粘牢熱臺。這是因為當它們的距離過大時，噴頭無法對料絲實施擠壓，使料絲與熱臺的接觸面積較小而無法粘牢。這種情況繼續(xù)打印下去到一定程度時，就會發(fā)生打印出來的模型局部向上翅起，這時剩余的工作將無法進行，打印只好以失敗告終。這種情況非常普遍，而且它不能通過調整熱臺溫度或換美紋紙等措施來改變；當熱臺平面與定位系統(tǒng)的基準平面不平行時，可能發(fā)生的情況更復雜。打印首層時，熱臺高的地方有可能會因熱臺臺面封住噴頭，使噴頭不能出絲而無法打印。低的地方又會出現(xiàn)上述的首層不能粘牢熱臺的問題，在打印一定時間后模型向上翅起等情況。所有的這些都會導致打印失敗。

現(xiàn)有技術下的3d打印機的打印基準是基于定位系統(tǒng)的x、y、z三軸構成的坐標系，而打印出來的工件卻最終生成在熱臺上。因此，當熱臺與定位基準之間出現(xiàn)偏差就會嚴重影響打印的效果和成功率，這一技術上的不一致是現(xiàn)有3d打印技術的一大技術缺陷；另一方面，3d打印機采用的是機械定位系統(tǒng)，同時它對機械定位系統(tǒng)的調試和運行要求非?？量蹋瑹崤_與噴頭的距離和熱臺定位系統(tǒng)與基準平面的不平行度必須保證其識差小于數(shù)十微米，這些要求對絕大部分不具機械專業(yè)知識和專業(yè)工具的使用者來說是一個極大的困難；另一方面，即使經嚴格調試后能達到了上述要求，但經使用或運輸?shù)恼饎?、溫度和溫度的變化等因素的折騰，3d打印機的定位系統(tǒng)的基準或熱臺都會發(fā)生不同程度的變化，這些變化必定又會產生上述問題。目前現(xiàn)有技術下的3d打印機對這方面并沒有足夠的重視，使這些因素嚴重制約了3d打印機產業(yè)的發(fā)展。

技術實現(xiàn)要素：

為了使3d打印機能自動適應熱臺和/或定位系統(tǒng)的偏差和變化，使3d打印能以熱臺的實際情況為基準進行，本發(fā)明采取了如下技術措施：在打印頭上安裝激光發(fā)射頭和光電接收陣列，在熱臺上加工或安裝反射鏡面，激光束不垂直射向反射鏡面并由反射鏡面反射到光電接收陣列接收，光電接收陣列連接計算機，計算機通過定位系統(tǒng)驅動打印頭、激光發(fā)射頭和光電接收陣列對熱臺上最小三個不同地方的反射鏡面進行距離檢測，光電接收陣列輸出的信號綜合起來用于計算3d打印機定位系統(tǒng)與熱臺之間的偏差，計算機以光電接收陣列的檢測結果為依據(jù)重新計算打印數(shù)據(jù)，使打印數(shù)據(jù)能以熱臺的實際情況為基準進行3d打印。

本發(fā)明的好處是：在現(xiàn)有技術中，3d打印機的熱臺和定位系統(tǒng)都是機械裝置，它們的安裝和調試毫無疑問都會存在偏差，而且這個偏差還會因為氣溫、濕度和震動等因素而惡化，令3d打印機產生這樣或那樣的技術問題，嚴重影響了打印的效果。本發(fā)明針對上述技術缺陷采用了在打頭上安裝激光發(fā)射頭和光電接收陣列，在熱臺上最小三個不同的地方加工或安裝反射鏡面，通過激光發(fā)射頭、光電接收陣列和熱臺上的反射鏡面來檢測熱臺與定位系統(tǒng)基準之間的距離和平面度偏差，并以檢測結果來修改打印數(shù)據(jù)，使打印能以熱臺的平面和高度為基準進行，完全消除了現(xiàn)有技術中熱臺平面與定位系統(tǒng)之間的偏差所帶來的一切技術問題和不良效果，使打印成功率和打印的效果大大提高。

另一方面,本發(fā)明的好處還在于檢測熱臺時其實是以定位系統(tǒng)的坐標系為基準，對熱臺的姿態(tài)偏差進行檢測的。定位系統(tǒng)的坐標系也并非穩(wěn)定可靠，它同樣受震動、溫度、濕度等因素的影響。用定位系統(tǒng)的坐標系為基準檢測熱臺，它得出的結果是相對的結果，它包含了定位系統(tǒng)自身的變化因素。相對于熱臺，定位系統(tǒng)的不穩(wěn)定同樣會影響打印的效果，甚至是打印的成敗。本發(fā)明在每次打印的開始都通過定位系統(tǒng)檢測熱臺的姿態(tài)，這個檢測結果中其實已包含了定位系統(tǒng)自身的因素在內。由于事實上打印的工件是在熱臺上生成，是以熱臺為基準，因此本發(fā)明能同時克服熱臺、定位系統(tǒng)和兩者相對的偏差所帶來的不良后果。

附圖說明

圖1是３ｄ打印機自適應系統(tǒng)示意圖。

圖中：打印頭1、光電接收陣列2、反射鏡面3、激光束4、激光發(fā)射頭5。

具體實施方式

3d打印出來的模型或工件最終是生成在熱臺上，但是現(xiàn)有技術下的3d打印的數(shù)據(jù)是以定位系統(tǒng)的坐標的起點為基準。這樣當熱臺與定位系統(tǒng)的基準之間存在偏差時，必然影響模型或工件的打印精度，嚴重時使打印不成功。為了使3d打印機能自動適應熱臺和/或定位系統(tǒng)的偏差或變化，本發(fā)明采取了如下技術措施：在打印頭上安裝激光發(fā)射頭和光電接收陣列，在熱臺上最小三個不同的地方加工或安裝反射鏡面，激光束不垂直射向反射鏡面，光電接收陣列連接計算機，光電接收陣列輸出的信號綜合起來用于計算3d打印機定位系統(tǒng)與熱臺之間的偏差，計算機以光電接收陣列的檢測結果為依據(jù)重新計算打印數(shù)據(jù)，使打印數(shù)據(jù)能以熱臺的實際情況為基準進行3d打?。ㄏ喈斢诎褍烧咧g的偏差計算入打印數(shù)據(jù)）。

在打印頭上安裝激光發(fā)射頭和光電接收陣列，由于打印頭是由定位系統(tǒng)驅動，它的移動坐標就是定位系統(tǒng)的移動坐標，所以在打印頭上安裝激光發(fā)射頭等其實就是在定位系統(tǒng)上安裝上述部件。光電接收陣列由多個光敏元件陣列而成。激光束不垂直射向反射鏡面，激光頭發(fā)出的激光束不垂地射向熱臺上的反射鏡面，激光被反射到安裝在打印頭上的光電接收陣列上并被光電接收陣列的某一光敏元件所接收和變成電信號送到計算機上。當熱臺與打頭的相對距離發(fā)生變化時，激光的路徑也發(fā)生了變化，這時激光打到了光電接收陣列的另一光敏元件上。也就是說，當熱臺與打印頭的垂直距離發(fā)生變化時，反射到打印頭上的激光的路徑也發(fā)生水平位移的變化，這些變化能真實有效地反映出熱臺與打印頭的距離和距離的變化。計算機驅動打印頭和打印頭的上激光收發(fā)裝置，測量打印頭與熱臺三個不同點的距離，就能得出熱臺與定位系統(tǒng)的平面度和距離上的偏差，為以熱臺為基準重新計算打印數(shù)據(jù)提供重要依據(jù)。

本發(fā)明的工作過程是：3d打印機一開機時，首先的是系統(tǒng)復位，然后定位系統(tǒng)運行程序對熱臺的平面最小三個不同點進行檢測。計算機接收光電接收陣列傳送過來的檢測數(shù)據(jù)并進行分析，計算出定位系統(tǒng)的x、y、z坐標的平面和高度與熱臺平面的偏差。跟著計算機按既定程序重新計算打印數(shù)據(jù)，使打印數(shù)據(jù)能按熱臺的實際情況（熱臺的平面姿態(tài)和它與定位系統(tǒng)平面的距離）為基準進行3d打印。在這個過程中，即使熱臺與定位系統(tǒng)之間，在打印之前存在較大的偏差，也無需人工調整同樣能正常準確地打印。也就是說，本發(fā)明的3d打印機能自動檢測和適應熱臺與定位系統(tǒng)的偏差，同時能完全消除熱臺平面的姿態(tài)和高度與理想狀態(tài)的偏差所帶來的不良影響，大大提高了3d打印機的自動化水平和適應能力。