一種3d打印機輔助進料裝置及其實現(xiàn)方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種3D打印機輔助進料裝置，屬于三維打印技術領域。
【背景技術】
[0002]為了實現(xiàn)3D打印機的功能，所選材料很重要。打印耗材由傳統(tǒng)的墨水、紙張轉變?yōu)槟z水、粉末，當然膠水和粉末都是經(jīng)過處理的特殊材料，不僅對固化反應速度有要求，對于模型強度以及“打印”分辨率都有直接影響，既要有較低的熔點，也要有較好的粘滯性，同時也需要快速成型。在工作過程中，物料在噴頭內以電加熱的方式被加熱到熔融狀態(tài)，噴頭按照一定的路徑出絲，噴出的熔融狀絲材黏結到工作臺上。這樣就遇到一個問題:物料的直徑如果出現(xiàn)過大或者過小，就會使噴出的熔融狀絲材中斷，影響最后的打印效果。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明對現(xiàn)有技術所存在的問題，提出一種3D打印機輔助進料裝置及其實現(xiàn)方法。主要目的就是提前檢測到打印材料上的過粗和過細的地方，并根據(jù)當前物料的狀態(tài)主動輔助進料電機噴絲，達到不使噴絲中斷的目的。
[0004]本發(fā)明采取的技術方案為:一種3D打印機輔助進料裝置，包括直徑檢測部分、張力控制部分、工作臺、控制器，直徑檢測部分和張力控制部分分別固定在工作臺上，與控制器電連接。
[0005]所述直徑檢測部分包括一號料盤、一號滑輪、一號暗箱、一號攝像頭、一號進料通道、一號LED燈陣列、二號料盤、一號電機、一號出料通道、二號滑輪、一號透光板、位于一號暗箱左右兩側的一號工作臺和二號工作臺，一號料盤、一號滑輪安裝在一號工作臺上，二號料盤、二號滑輪安裝在二號工作臺上，一號電機安裝在二號料盤上，一號攝像頭安裝在一號暗箱內頂上，一號透光板安裝在一號暗箱內中間位置，一號進料通道、一號出料通道安裝在一號暗箱內并位于一號透光板的上方，一號LED燈陣列安裝在一號暗箱內并位于一號透光板的下方。一號進料通道、一號出料通道位移一條直線上，并且中間間隔一段距離，一號攝像頭位于距離的正上方。
[0006]所述張力控制部分包括三號料盤、三號滑輪、二號電機、二號LED燈陣列、二號暗箱、二號攝像頭、四號滑輪、二號透光板，位于二號暗箱左右兩側的三號工作臺和四號工作臺，三號料盤、三號滑輪安裝在三號工作臺上，二號電機固定在三號滑輪處，四號滑輪安裝在四號工作臺上，二號攝像頭安裝在二號暗箱內頂上并位于物料軌跡的正上方，二號透光板安裝在二號暗箱內中間位置，二號LED燈陣列安裝在二號暗箱內并位于二號透光板的下方。
[0007]所述直徑檢測部分，原物料放置在一號料盤位置，物料通過滑輪進入一號暗箱的一號進料通道，將攝像頭固定在物料軌跡的正上方，物料下方固定兩層透光板作為物料通過時攝像頭檢測的物料背景，在透光板下放置一列LED燈陣列，使光能正射入攝像頭。攝像頭能接收到光的部分會產生高電平信號，光線暗的地方產生低電平，通過此判斷，經(jīng)過控制芯片的數(shù)據(jù)處理可以得到物料的寬度。物料從一號暗箱的一號出料通道出來經(jīng)過二號滑輪與二號料盤連接。電機和二號料盤組成一個整體，一號料盤和二號料盤分別放置在一號暗箱的進料口和出料口兩側。電機轉動帶動二號料盤轉動，帶動整個物料前進。
[0008]所述張力控制部分，將檢測好的物料放在三號料盤處，三號料盤位于二號暗箱的進料口側，物料的另一端經(jīng)過四號滑輪與3D打印機的進料口相連。物料通過三號滑輪進入二號暗箱，將攝像頭固定在物料軌跡的正上方，物料下方固定兩層透光板作為物料通過時攝像頭檢測的物料背景，在透光板下放置一列LED燈陣列，使光能正射入攝像頭，二號電機固定在三號滑輪處，推動物料的進入。
[0009]本發(fā)明可以通過自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)上述功能。
[0010]由于上述技術方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點和效果:
[0011]本發(fā)明的一個效果在于，通過一種3D打印機輔助進料裝置，提前檢測出物料的有缺陷的地方，可以提前切除，避免在打印過程中遇到結點或者過細的地方出現(xiàn)熔絲斷裂，影響最終的打印效果。
[0012]本發(fā)明的一個效果在于，可以配合一種3D打印機的進料電機一起工作，減小進料電機的負載，可以根據(jù)物料的進料速度自行調整物料的張力，使噴頭處出來的熔融狀絲線直徑均勻，同時防止3D打印機的進料電機將材料拉斷。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明中3D打印機輔助進料裝置結構示意圖；
[0014]圖2是本發(fā)明中3D打印機輔助進料裝置直徑檢測部分結構示意圖；
[0015]圖3是本發(fā)明中3D打印機輔助進料裝置張力控制部分結構示意圖；
[0016]圖4是本發(fā)明中3D打印機輔助進料裝置攝像頭測量原理示意圖；
[0017]圖5是本發(fā)明中3D打印機輔助進料裝置直徑檢測的程序流程圖；
[0018]圖6是本發(fā)明中3D打印機輔助進料裝置張力控制程序流程圖；
[0019]圖7是本發(fā)明中3D打印機輔助進料裝置電路實現(xiàn)框圖。
[0020]附圖中，各標號所代表的部件:101、直徑檢測部分102、張力控制部分103、工作臺104、控制器105、電信號線106、報警器201、一號料盤202、一號滑輪203、一號暗箱204、一號攝像頭205、一號進料通道206、一號LED燈陣列207、二號料盤208、一號電機 209、一號出料通道 210、二號滑輪211、一號透光板 212、三號料盤213、三號滑輪214、二號電機215、二號LED燈陣列216、二號暗箱217、二號攝像頭218、四號滑輪219、二號透光板220、一號工作臺221、二號工作臺222、三號工作臺223、四號工作臺224、間隔301、透鏡302、CCD芯片303、物料
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的介紹。
[0022]如圖1所示，一種3D打印機輔助進料裝置，包括直徑檢測部分(101)、張力控制部分(102)、工作臺(103)、控制器(104)，直徑檢測部分(101)和張力控制部分(102)分別固定在工作臺(103)上，與控制器(104)電連接。
[0023]如圖2所示，直徑檢測部分(101)包括一號料盤(201)、一號滑輪(202)、一號暗箱(203)、一號攝像頭(204)、一號進料通道(205)、一號LED燈陣列(206)、二號料盤(207)、一號電機(208)、一號出料通道(209)、二號滑輪(210)、一號透光板(211)、位于一號暗箱(203)左右兩側的一號工作臺(220)和二號工作臺(221)，一號料盤(201)、一號滑輪(202)安裝在一號工作臺(220)上，二號料盤(207)、二號滑輪(210)安裝在二號工作臺(221)上，一號電機(208)安裝在二號料盤(207)上，一號攝像頭(204)安裝在一號暗箱(203)內頂上，一號透光板(211)安裝在一號暗箱(203)內中間位置，一號進料通道(205)、一號出料通道(209)安裝在一號暗箱(203)內并位于一號透光板(211)的上方，一號LED燈陣列(206)安裝在一號暗箱(203)內并位于一號透光板(211)的下方。一號進料通道(205)、一號出料通道(209)位移一條直線上，并且中間有一段間隔(224)，一號攝像頭(204)位于間隔(224)的正上方。其中一號攝像頭(204)包括透鏡(301)、CCD芯片(302)。
[0024]如圖3所示，所述張力控制部分(102)包括三號料盤(212)、三號滑輪(213)、二號電機(214)、二號LED燈陣列(215)、二號暗箱(216)、二號攝像頭(217)、四號滑輪(218)、二號透光板(219)，位于二號暗箱(216)左右兩側的三號工作臺(222)和四號工作臺(223)，三號料盤(212)、三號滑輪(213)安裝在三號工作臺(221)上，二號電機(214)固定在三號滑輪(213)處，四號滑輪(218)安裝在四號工作臺(223)上，二號攝像頭(217)安裝在二號暗箱(216)內頂上并位于物料軌跡的正上方，二號透光板(219)安裝在二號暗箱(216)內中間位置，二號LED燈陣列(215)安裝在二號暗箱(216)內并位于二號透光板(219)的下方。
[0025]所述直徑檢測部分(101)，原物料放置在一號料盤(201)位置，物料通過一號滑輪(202)進入一號暗箱(203)的一號進料通道(205)，將一號攝像頭(204)固定在物料軌跡的正上方，物料下方固定一號透光板(211)，一號透光板(211)為兩層透光板，作為物料通過時攝像頭檢測的物料背景，在一號透光板(211)下放置一號LED燈陣列(206)，使光能正射入攝像頭。一號攝像頭(204)能接收到光的部分會產生高電平信號，光線暗的地方產生低電平，通過此判斷，經(jīng)過控制芯片的數(shù)據(jù)處理可以得到物料的寬度。物料從一號暗箱(203)的一號出料通道(209)出來經(jīng)過二號滑輪(210)與二號料盤(207)連接。一號電機(208)和二號料盤
(207)組成一個整體，一號料盤(201)和二號料盤(207)分別放置在一號暗箱(203)的進料口和出料口兩側。一號電機(208)轉動帶動二號料盤(207)轉動，帶動整個物料前進。
[0026]一號攝像頭(204)測量原理如圖4所示，一號LED燈陣列(206)發(fā)出的光經(jīng)過透光板
(211)后產生一束平行光，然后打在位于間隔(224)的物料(303)上，在CCD芯片(302)，即攝像頭內部的光電轉換元件，上就會產生與被測物體直徑成比例的陰影。被測物體直徑越大，陰影就越大，波形中的低電平部分dB就越寬，實質上dB的寬度反應了CCD芯片(302)中被遮擋的像素個數(shù)N，被遮擋像素產生低電平，未被遮擋像素產生高電平，由控制器檢測出被遮擋像素個數(shù)N，通過相應計算就可得到物料的直徑key_Average。
[0027]直徑檢測流程圖如圖5所示，控制過程如圖7所示，物料經(jīng)過圖4所示的光學系統(tǒng)，一號攝像頭(204)依次輸出128X I個模擬電壓信號，控制器(104)對此電壓信號進行A/D轉換，并進行二值化處理得到128個高低電平信號，每采128個像素為一個周期，計算每個周期經(jīng)過二值化處理后低電平所占像素個數(shù)N，求200個周期中N的平均值作為物料的直徑key_八￥6作86，物料的直徑1^7_4￥6^86在參考值1^;1；!和1^€2之間，表示物料直徑正常，控制