本發(fā)明涉及一種打印成型各種結(jié)構(gòu)物的建設(shè)用3d打印機(jī)的控制方法，由控制器10、掃描儀30和計(jì)算機(jī)40組成，其中，所述控制器10控制建設(shè)用3d打印機(jī)，所述掃描儀30檢測立體表面信息，所述計(jì)算機(jī)40與控制器10和掃描儀30連接，掃描儀30檢測打印材料20的實(shí)測表面信息39并將其發(fā)送到計(jì)算機(jī)40，計(jì)算機(jī)40通過比較實(shí)測表面信息39與規(guī)劃表面信息49來計(jì)算打印誤差，然后修改命令信息19以補(bǔ)償打印誤差并將其發(fā)送到控制器10。

背景技術(shù)：

1、建設(shè)用3d打印機(jī)是一種通過線性擠壓和堆疊主要采用混凝土或者砂漿等的流化床材料來完成所需形狀的結(jié)構(gòu)物的裝置，不僅可以省略或盡量減少傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)物施工上必不可少的工藝即模具構(gòu)建工藝，而且在成型性和工期等方面可以獲得顯著的優(yōu)勢，作為相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)，可以包括專利第2396629號(hào)等。

2、如圖1所示，傳統(tǒng)的建設(shè)用3d打印機(jī)，包括專利第2396629號(hào)，通過可移動(dòng)的噴嘴11以線性形狀擠出流化床打印材料20，例如混凝土或砂漿等，所擠出的線性打印材料20被堆疊并硬化以完成該結(jié)構(gòu)物，該圖中示出了打印墻壁的情況。

3、這些建設(shè)用3d打印機(jī)的打印材料20基本上具有線性擠出物的形態(tài)，沿著噴嘴11的移動(dòng)路徑堆疊線性擠出物以成型規(guī)劃結(jié)構(gòu)物，在圖1所示的3d打印機(jī)中，吐出打印材料20的噴嘴11設(shè)置在龍門起重機(jī)（gantry?crane）形態(tài)的打印機(jī)主體中，使得其可以水平和垂直地自由移動(dòng)，另外，還可以應(yīng)用懸臂起重機(jī)（jib?crane）等各種起重機(jī)、多關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人等使噴嘴11自由移動(dòng)并控制其移動(dòng)的各種裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、技術(shù)問題

2、如上所述，建設(shè)用3d打印機(jī)的打印材料20基本上可以說是流化床線性擠出物，如圖1的放大部分所示，這些流化床材料，即混凝土或砂漿等的打印材料20通過在初始基底或下層的已打印的打印層的上部堆疊從噴嘴11吐出的流化床的新的線性打印材料20的方式成型。

3、因此，在建設(shè)用3d打印機(jī)的打印過程中，隨著在初始基底的上部或下部的已打印的打印層的上部重復(fù)堆疊新的打印材料20，整個(gè)打印材料20堆疊體的上端標(biāo)高增加并規(guī)劃結(jié)構(gòu)物被成型，此時(shí)，由于擠出新的打印材料20的噴嘴11的位置和速度等運(yùn)動(dòng)床的誤差、風(fēng)荷載或振動(dòng)等外部因素或者流化床打印材料20的粘性和流動(dòng)性等物理性質(zhì)的過度不足，可能會(huì)出現(xiàn)打印材料20的位置或形態(tài)與規(guī)劃不同的打印誤差。

4、圖2示出了上述建設(shè)用3d打印機(jī)的打印誤差，顯示了在與噴嘴11的進(jìn)行方向垂直的垂直面上切割打印材料20的橫截面，圖中的實(shí)線表示打印材料20的實(shí)際打印的形態(tài)，圖中的虛線表示原本規(guī)劃的形態(tài)。

5、這些建設(shè)用3d打印機(jī)的打印誤差可分為偏位誤差和高低誤差，其中，所述偏位誤差是指包括打印材料20的中心線的整體位置偏離規(guī)劃位置，所述高低誤差是指打印材料20的上端高度高于或低于歸還高度，這些偏位誤差和高低誤差可以單獨(dú)形成，也可以由異種誤差組合形成。

6、在示出了建設(shè)用3d打印機(jī)的打印誤差的圖2中，偏位誤差顯示在該圖的上部，高低誤差顯示在該圖的下部，該圖的左上側(cè)和右上側(cè)分別示出了打印材料20相對(duì)于規(guī)劃位置向左偏移的偏位誤差和打印材料20相對(duì)于規(guī)劃位置向右偏移的偏位誤差，該圖的左下側(cè)和右下側(cè)分別示出了打印材料20的上端高度低于規(guī)劃高度的高低誤差和打印材料20的上端高度超過規(guī)劃高度的高低誤差。

7、圖2上部所示的偏位誤差的原因包括3d打印機(jī)噴嘴11的位置和速度等運(yùn)動(dòng)的誤差以及風(fēng)載荷或振動(dòng)等外部影響，尤其，在噴嘴11在平面上沿曲線旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的情況下，所吐出的打印材料20由于離心力而偏向旋轉(zhuǎn)方向的外側(cè)，從而可能會(huì)出現(xiàn)偏位誤差。

8、當(dāng)出現(xiàn)這些偏位誤差時(shí)，如圖2的上部所示，偏位誤差20的中心線與規(guī)劃中心線間隔開，同時(shí)打印材料20的兩側(cè)外輪廓線也與規(guī)劃外輪廓線沿相同方向間隔。

9、圖2下部所示的高低誤差的原因包括從噴嘴11吐出的材料特性不合適，若從噴嘴11吐出的混凝土的坍落度（slump）值過大，即混凝土的攪拌物較稀，則打印材料20的上端高度低于規(guī)劃高度，若混凝土的坍落度值過小，即混凝土的攪拌物較稠，則打印材料20的上端高度超過規(guī)劃高度。

10、另外，如圖2的下部所示，對(duì)由混凝土的物理特性引起的高低誤差而言，打印材料20的側(cè)方外廓上也伴隨誤差，對(duì)圖2左下側(cè)所示的過大坍落度混凝土而言，打印材料20的上端高度過度下降，同時(shí)打印材料20的兩側(cè)外廓向外塌陷，從而形成與規(guī)劃外輪廓線相比向外突出的外輪廓線，對(duì)圖2右下側(cè)所示的過小坍落度混凝土而言，打印材料20打印后立即抑制由于自重引起的截面的側(cè)向擴(kuò)大，從而打印材料20的上端高度形成在規(guī)劃高度的上側(cè)，并且兩側(cè)外廓也形成為向中心側(cè)收縮。

11、另外，盡管在圖2中未示出，但是即使當(dāng)噴嘴11的移動(dòng)速度或吐出流量不合適時(shí)，也可以發(fā)生高低誤差，當(dāng)噴嘴11的移動(dòng)速度過快或吐出流量不足時(shí)，可能會(huì)因每單位面積或每單位區(qū)間的打印量不足而導(dǎo)致打印材料20的上端高度下降，當(dāng)噴嘴11的移動(dòng)速度過慢或吐出流量過大時(shí)，可能會(huì)因每單位面積或每單位區(qū)間的打印量過多而導(dǎo)致打印材料20的上端高度上升，當(dāng)由于這些噴嘴11的移動(dòng)速度或吐出流量而產(chǎn)生高低誤差時(shí)，根據(jù)情況，可能不會(huì)伴隨打印材料20外廓的誤差。

12、如此，在現(xiàn)有的建設(shè)用3d打印機(jī)中，各種原因都會(huì)導(dǎo)致各種類型的誤差，如上所述，由于建設(shè)用3d打印機(jī)具有通過多層堆疊線性打印材料20來成型規(guī)劃結(jié)構(gòu)物的操作特性，因此在整個(gè)堆疊體的依次堆疊成型過程中，打印材料20的各個(gè)層中的誤差可能會(huì)累積，這會(huì)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)物的施工精度和性能造成嚴(yán)重?fù)p害。

13、因此，當(dāng)使用傳統(tǒng)的建設(shè)用3d打印機(jī)進(jìn)行打印結(jié)構(gòu)物的操作時(shí)，有必要對(duì)打印材料20中出現(xiàn)的偏位誤差和高低誤差進(jìn)行連續(xù)檢測，若檢測結(jié)果超出公差，3d打印機(jī)就只能停止運(yùn)行，調(diào)整3d打印機(jī)的控制設(shè)定值，然后再恢復(fù)運(yùn)行。

14、尤其，傳統(tǒng)的建設(shè)用3d打印機(jī)中的誤差檢測和控制設(shè)定值調(diào)整是基于工人手動(dòng)操作進(jìn)行的，需要高技能的技術(shù)人員長期操作，誤差檢測和設(shè)定值調(diào)整只能通過反復(fù)試錯(cuò)的方式重復(fù)，這不可避免地導(dǎo)致工作效率降低、工期延誤等問題。

15、技術(shù)方案

16、本發(fā)明是考慮到上述問題而提出的，一種建設(shè)用3d打印機(jī)的控制方法，其特征在于，由建設(shè)用3d打印機(jī)、控制器10、掃描儀30和計(jì)算機(jī)40組成，其中，所述建設(shè)用3d打印機(jī)從移動(dòng)的噴嘴11打印打印材料20，所述控制器10控制建設(shè)用3d打印機(jī)，所述掃描儀30檢測受檢體的表面信息，所述計(jì)算機(jī)40與控制器10連接以向控制器10發(fā)送命令信息19，并與掃描儀30連接以接收處理掃描儀30所發(fā)送的表面信息，所述控制方法包括：實(shí)測步驟（s10），掃描儀30檢測由建設(shè)用3d打印機(jī)打印的打印材料20的實(shí)測表面信息39并將其發(fā)送到計(jì)算機(jī)40；比較步驟（s20），計(jì)算機(jī)40通過比較所發(fā)送的打印材料20的實(shí)測表面信息39與規(guī)劃結(jié)構(gòu)物的規(guī)劃表面信息49來計(jì)算打印誤差；修改步驟（s31），若打印誤差超過公差，則計(jì)算機(jī)40修改命令信息19以補(bǔ)償打印誤差；以及命令步驟（s32），計(jì)算機(jī)40將所修改的命令信息19發(fā)送到控制器10。

17、另外，本發(fā)明的建設(shè)用3d打印機(jī)的控制方法的特征在于，在所述比較步驟（s20）中，將構(gòu)成規(guī)劃表面信息49的stl文件和構(gòu)成實(shí)測表面信息39的stl文件重疊，若所重疊的stl文件中的信息出現(xiàn)超過標(biāo)準(zhǔn)值的差異值，則將其視為打印誤差。

18、有益效果

19、通過本發(fā)明，當(dāng)使用建設(shè)用3d打印機(jī)成型結(jié)構(gòu)物時(shí)，不僅可以實(shí)時(shí)快速識(shí)別打印材料20的誤差，還可以根據(jù)所識(shí)別的誤差立即調(diào)整建設(shè)用3d打印機(jī)的控制器10設(shè)定值。

20、尤其，上述打印材料20誤差的實(shí)時(shí)檢測和控制器10調(diào)整可以由計(jì)算機(jī)自動(dòng)執(zhí)行，無需用戶詳細(xì)操作，可以在打印材料20誤差發(fā)生的早期快速響應(yīng)，從而可以防止打印材料20誤差的持續(xù)發(fā)生和累積，提高使用建設(shè)用3d打印機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)物施工的精度。

21、另外，由于在不停止3d打印機(jī)的操作的情況下執(zhí)行打印材料20的誤差檢測和建設(shè)用3d打印機(jī)控制器10的設(shè)定值調(diào)整，因此可以確保工作效率并縮短施工周期。