專利名稱：一種基于地磁感應(yīng)的3d打印機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三維快速制造技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種基于地磁感應(yīng)的3D打印機。
背景技術(shù)：
3D打印機，即快速成形技術(shù)的一種機器，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。過去其常在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型，現(xiàn)正逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造。特別是一些高價值應(yīng)用(比如髖關(guān)節(jié)或牙齒，或一些飛機零部件)已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件?！叭S打印”意味著這項技術(shù)的普及。3D打印機的工作原理和傳統(tǒng)打印機基本一樣，都是由控制組件、機械組件、打印頭、耗材和介質(zhì)等架構(gòu)組成。3D打印機主要是在打印前在電腦上設(shè)計了一個完整的三維立體模型，然后再進行打印輸出。其采用了分層加工、疊加成型來完成3D實體打印。每一層的打印過程分為兩步:首先在需要成型的區(qū)域噴灑一層特殊膠水，膠水液滴本身很小，且不易擴散；然后是噴灑一層均勻的粉末，粉末遇到膠水會迅速固化黏結(jié)，而沒有膠水的區(qū)域仍保持松散狀態(tài)。這樣在一層膠水一層粉末的交替下，實體模型將會被“打印”成型，打印完畢后只要掃除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末還可循環(huán)利用。3D打印機開機時，必須先確定打印機原點，而確定打印機原點的運動就是打印頭返回參考點的操作，這樣通過確認參考點，就確定了打印機原點。只有打印機參考點被確認后，打印頭移動才有基準(zhǔn)。打印機參考點與打印機原點的相對位置是固定的，在打印機出廠前由打印機制造廠家經(jīng)精密測量確定，并通過打印機參數(shù)予以設(shè)置。打印機執(zhí)行返回參考點的運動是建立坐標(biāo)系的一方法，即在任何情況下，通過進行返回參考點運動，都可以使打印機坐標(biāo)軸運動到參考 點并定位，系統(tǒng)自動以參考點為基準(zhǔn)建立打印機坐標(biāo)系。打印機坐標(biāo)系一旦建立，在打印機不斷電、不急停的前提下打印機坐標(biāo)就保持不變。因為參考點、打印機原點位置都是固定不變的，打印機的加工限位、補償、加工區(qū)域限制等功能均以之為基準(zhǔn)才得以實現(xiàn)。現(xiàn)有技術(shù)中，上述參考點與打印機原點位置均是通過絕對編碼器檢測機床位置實現(xiàn)的。目前在位移測量中，絕對編碼器占了很大的一部分市場，但絕對編碼器價格偏高，容易損壞，使用壽命短，尤其不足的是，絕對編碼器受電源中斷影響大，如果由于某種特殊原因使電池沒電或是系統(tǒng)干擾造成絕對編碼器記憶丟失，打印機將無法進行返回參考點的操作，即無法建立打印機坐標(biāo)系，打印機將不能正常運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于地磁感應(yīng)的3D打印機，克服已有3D打印機中的檢測機床位置的裝置價格昂貴且容易損壞、使用壽命短的缺點，提高該裝置的性能價格比，使3D打印機檢測機床位置的裝置不受電源中斷影響，不需要重新歸零。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種基于地磁感應(yīng)的3D打印機，包括打印機主體，所述打印機主體包括控制系統(tǒng)、模型工作臺以及控制模型工作臺水平X方向、Y方向和Z方向運動的驅(qū)動電機，其特征在于:所述模型工作臺設(shè)有地磁方向檢測單元，所述地磁方向檢測單元與制模型工作臺方位一致，所述控制系統(tǒng)與地磁方向檢測單元連接，檢測工作平臺的地磁方位。具體的，所述控制系統(tǒng)連接X方向、Y方向和Z方向運動的驅(qū)動電機的驅(qū)動電路，控制模型工作臺水平X方向、Y方向和Z方向運動，調(diào)整模型工作臺的地磁方位。優(yōu)選的，地磁方向檢測單元可包括與控制系統(tǒng)連接的地磁傳感器，還可包括與控制系統(tǒng)連接的重力加速度傳感器。優(yōu)選的，所述地磁傳感器為三軸地磁傳感器。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點及有益效果:1、本發(fā)明采用地磁方向檢測單元同時檢測X方向、Y方向和Z方向三路位置信號，利用地磁方向檢測單元不受電源中斷影響、不需要重新歸零的優(yōu)點，實現(xiàn)確定打印機原點，該裝置的性能價格比高，并且滿足3D打印機的實際控制要求，可以方便地用來取代絕對編碼器作為位移測量之用，兩者接口兼容，可以完全替代。

2、地磁傳感器工作的可靠性好、SSI同步串行輸出方式，數(shù)據(jù)格式與絕對編碼器相同，輸出格雷碼或二進制代碼，信號有很高的抗干擾性，精度更高。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例如圖1所示，本實施例提供一種基于地磁感應(yīng)的3D打印機，包括打印機主體，所述打印機主體包括控制系統(tǒng)、模型工作臺以及控制模型工作臺水平X方向、Y方向和Z方向運動的驅(qū)動電機，其特征在于:所述模型工作臺設(shè)有地磁方向檢測單元，所述地磁方向檢測單元與制模型工作臺方位一致，所述控制系統(tǒng)與地磁方向檢測單元連接，檢測工作平臺的地磁方位。本發(fā)明中印機主體的控制系統(tǒng)連接地磁方向檢測單元，實時檢測模型工作臺的三維地磁方位。地磁方向檢測單元不受電源中斷影響、不需要重新歸零的優(yōu)點，實現(xiàn)確定打印機原點，該裝置的性能價格比高；并且滿足3D打印機的實際控制要求，可以方便地用來取代絕對編碼器作為位移測量之用，兩者接口兼容，可以完全替代。地磁方向檢測單元可包括與控制系統(tǒng)連接的地磁傳感器。地磁傳感器能夠靈敏地檢測地球磁場的三維分布，計算出地磁傳感器自身的地磁方位，本發(fā)明通過地磁方向檢測單元調(diào)整3D打印機的打印頭指向?qū)崿F(xiàn)快速定位，有效滿足3D打印機的實際控制要求。此夕卜，由于地磁場的相對方向相應(yīng)于3D打印機安裝方向的變化,定向裝置可能會有不同的位置或方向，例如安裝時俯仰變化，地磁方向數(shù)據(jù)也會變化。為了克服該該類變化引起的對3D打印機實際地磁方向的檢測偏差，地磁方向檢測單元還可包括重力加速度傳感器以獲得傾仰角度的變化，由此進行地磁方向的修正。所述控制系統(tǒng)連接X方向、Y方向和Z方向運動的驅(qū)動電機的驅(qū)動電路，控制模型工作臺水平X方向、Y方向和Z方向運動，調(diào)整模型工作臺的地磁方位。優(yōu)選的，所述地磁傳感器為三軸地磁傳感器。如圖2所示，3D打印機主體的控制系統(tǒng)進串行口連接地磁傳感器，接收器發(fā)出的三維地磁方位數(shù)據(jù)；控制系統(tǒng)連接X方向、Y方向和Z方向運動的驅(qū)動電機的驅(qū)動電路，控制模型工作臺水平X方向、Y方向和Z方向運動，調(diào)整模型工作臺的地磁方位。本發(fā)明的具體實現(xiàn)過程為:地磁方向檢測單元采集模型工作臺所處的磁場方向的數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)從地磁傳感器獲得地磁方向數(shù)據(jù)，疊加來自重力加速度傳感器獲取的裝置傾角數(shù)據(jù)，從而確定該模型工作臺的朝向位置信息，控制系統(tǒng)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)控制模型工作臺水平X方向、Y方向和Z方向的驅(qū)動電機運動，調(diào)整模型工作臺的地磁方位，確定所述參考點與打印機原點位置。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置 換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于地磁感應(yīng)的3D打印機，包括打印機主體，所述打印機主體包括控制系統(tǒng)、模型工作臺以及控制模型工作臺水平X方向、Y方向和Z方向運動的驅(qū)動電機，其特征在于:所述模型工作臺設(shè)有地磁方向檢測單元，所述地磁方向檢測單元與制模型工作臺方位一致，所述控制系統(tǒng)與地磁方向檢測單元連接，檢測工作平臺的地磁方位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于地磁感應(yīng)的3D打印機，其特征在于:所述控制系統(tǒng)連接X方向、Y方向和Z方向運動的驅(qū)動電機的驅(qū)動電路，控制模型工作臺水平X方向、Y方向和Z方向運動，調(diào)整模型工作臺的地磁方位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于地磁感應(yīng)的3D打印機，其特征在于:地磁方向檢測單元包括與控制系統(tǒng)連接的地磁傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述基于地磁感應(yīng)的3D打印機，其特征在于:地磁方向檢測單元包括還包括與控制系統(tǒng)連接的重力加速度傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于地磁感應(yīng)的3D打印機，其特征在于:所述地磁傳感器為三軸地磁傳感器。`
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于地磁感應(yīng)的3D打印機，包括打印機主體，所述打印機主體包括控制系統(tǒng)、模型工作臺以及控制模型工作臺水平X方向、Y方向和Z方向運動的驅(qū)動電機，所述模型工作臺設(shè)有地磁方向檢測單元，所述地磁方向檢測單元與制模型工作臺方位一致，所述控制系統(tǒng)與地磁方向檢測單元連接，檢測工作平臺的地磁方位。本發(fā)明采用地磁方向檢測單元同時檢測X方向、Y方向和Z方向三路位置信號，利用地磁方向檢測單元不受電源中斷影響、不需要重新歸零的優(yōu)點，實現(xiàn)確定打印機原點，該裝置的性能價格比高，并且滿足3D打印機的實際控制要求，可以方便地用來取代絕對編碼器作為位移測量之用，兩者接口兼容，可以完全替代。
文檔編號B29C67/00GK103240882SQ201310104888
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者余鳴 申請人:惠州八毫米科技有限公司