一种基于大尺寸高分子材料3d打印装置及实时监控系统
技术领域
1.本发明属于3d打印设备技术领域，具体涉及一种基于大尺寸高分子材料3d打印装置及实时监控系统。
背景技术：2.高分子材料的粒料在3d打印过程中，由于打印尺寸较大，材料在高低温变化下的膨胀系数导致形变较大，需要通过调整打印文件的设置尺寸，监控打印温度和打印的实际尺寸，对比后进行逆向补偿，以实现打印精度的控制。
3.在中国专利cn202110728018.3中公开了一种精准调平的3d打印设备，包括：滑动座，适于在所述滑动座顶部滑动的检测部和水平部，设置在所述滑动座侧壁的支撑架，以及适于在所述支撑架外壁上滑动的调节部，通过旋转调节部，控制调节部中的调节杆的横向长度，进而调节调节部与原料的贴合程度，以调节原料进料的速度，以保证打印板水平状态。
4.但是由于打印环境所采用的喷射原料不相同，并且这种喷射原料在不同温度环境下会有自身的膨胀系数，当通过喷射嘴位置喷射完成后，会造成一定的偏差，持续喷射打印，会造成原本的偏差系数进一步增大，严重影响精度。
技术实现要素：5.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于大尺寸高分子材料3d打印装置及实时监控系统，解决了现有技术中存在的上述技术问题。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种基于大尺寸高分子材料3d打印装置，包括机架本体、运动模组、喷料模组、相机模组；
8.所述机架本体为敞开式框架结构，并位于机架本体所在的内底部设置有承载平台，用于承载打印物件，且位于承载品台所在的上部承载空间设置有温控系统；
9.所述运动模组包括x轴运动组件、y轴运动组件、z轴运动组件，在所述喷料模组在x轴运动组件上沿x轴方向滑动设置，使喷料模组的喷射方向朝向承载平台，所述x轴运动组件在y轴运动组件上沿y轴方向滑动设置，同时所述承载平台在z轴运动组件上沿z轴方向滑动设置；
10.所述相机模组由多组组成，位于喷料模组的喷射方向以及侧边位置同步设置两组相机模组，同时位于x轴运动组件、y轴运动组件所构成的端面上设置多组相机模组，且每组相机模组所连接的后座均设置有转向座，通过调整转向座实现每组相机模组的对焦点与喷料模组的喷射点重合。
11.进一步的，所述x轴运动组件、y轴运动组件、z轴运动组件均通过独立的驱动方式实现驱动。
12.进一步的，所述x轴运动组件、y轴运动组件、z轴运动组件均通过丝杆传动方式实
现在延伸方向的轴向运动。
13.进一步的，所述相机模组设置有5组，且每组相机模组将采集的数据均独立上传至操作系统的控制中心。
14.所述的基于大尺寸高分子材料3d打印装置的实时监控系统，包括以下步骤：
15.s1、首先将待打印物件置于承载平台上，采用两种不同温度下通过相机模组测量的三维空间尺寸数据，并计算出两种不同温度下的三维空间尺寸数据的差值m，并根据m的数值调整运动模组相对于承载平台的相对位置，并将测量数据传输给控制中心；
16.s2、根据测量的数据，选择打印路径，并将承载品台所在上部承载空间的环境温度调整为测量时的状态温度；
17.s3、将测量数据的待打印物件从底部至顶部分割成若干等份层，随后从最底层开始通过选择的打印路径控制喷料模组喷射物料，喷射打印成型后，通过相机模组记录打印的数据与原先拍摄的数据进行比对并记录差异；
18.s4、将承载品台下降一个等份层，并采用逆向补偿的方法，在进行下一个工序打印时，继续从上一次完成打印成型的模型完成喷射打印，随后再次通过相机模组记录打印的数据与原先拍摄的数据进行比对并记录差异，直至完成所有的喷射打印工序。
19.进一步的，所述s2中，通过位于喷料模组上的x轴运动组件、y轴运动组件实现喷射的物料沉积在承载品台所在的上表面。
20.进一步的，所述s3、s4中多组相机模组的聚焦点位均与喷料模组所喷射出的物料点位相匹配。
21.本发明的有益效果：
22.1、本装置采用五机位摄像系统，利用数据采集中控系统，进行智能数据处理，根据打印数据和实际测得的数据差异，调整打印的文件数据和打印路径，逆向补偿，提升打印精度。
23.2、本装置采用的计算出两种不同温度下的三维空间尺寸数据的差值m，并根据m的数值调整运动模组相对于承载平台的相对位置，并将测量数据传输给控制中心，减少因为温差造成的喷射物料的膨胀系数变化较大，影响成型精度。
24.3、本发明采用的实时监控系统采用数控化操作，对待打印物件进行分层定位拍照后，再从底部开始逐层逐级进行打印，每次打印时均通过修正方式对下一次工序打印的方向角度进行矫正，重新调整打印路径，适合大尺寸高分子材料的打印成型，进一步提高了打印精度。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
26.图1是本发明实施例的整体结构示意图；
27.图2是本发明实施例的侧面结构示意图；
28.图3是本发明实施例的俯视结构示意图；
29.图4是本发明实施例的实时监控系统流程示意图；
30.图5是本发明实施例的打印状态显示示意图。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
32.如图1、图2所示，本发明实施例提供一种基于大尺寸高分子材料3d打印装置，包括机架本体1、运动模组2、喷料模组3、相机模组4。
33.机架本体1为敞开式框架结构，位于近身面并位于机架本体1所在的内底部设置有承载平台11，用于承载待打印物件，且位于承载品台11所在的上部承载空间设置有温控系统，通过温控系统可以对为位于承载品台11上方的环境温度进行控制。
34.运动模组2包括x轴运动组件21、y轴运动组件22、z轴运动组件23，此时每种运动组件通过丝杆传动方式实现在延伸方向的轴向运动，同时x轴运动组件21、y轴运动组件22、z轴运动组件23均通过独立的驱动方式实现驱动。在喷料模组3在x轴运动组件21上沿x轴方向滑动设置，使喷料模组3的喷射方向朝向承载平台11，x轴运动组件21在y轴运动组件22上沿y轴方向滑动设置，同时承载平台11在z轴运动组件23上沿z轴方向滑动设置；
35.如图3所示，相机模组4由多组组成，相机模组4设置有5组，且每组相机模组4将采集的数据均独立上传至操作系统的控制中心，每组位于喷料模组3的喷射方向以及侧边位置同步设置两组相机模组4，同时位于x轴运动组件21、y轴运动组件22所构成的端面上设置多组相机模组4，且每组相机模组4所连接的后座均设置有转向座41，通过调整转向座41实现每组相机模组4的对焦点与喷料模组3的喷射点重合。
36.如图4、图5所示，基于大尺寸高分子材料3d打印装置的实时监控系统，包括以下步骤：
37.s1、首先将待打印物件置于承载平台11上，采用两种不同温度下通过相机模组4测量的三维空间尺寸数据，两种温度的变化值，减少因为温差变化造成的尺寸数据偏差过大，并计算出两种不同温度下的三维空间尺寸数据的差值m1，并根据m1的数值调整运动模组2相对于承载平台11的相对位置，将测量的数据传输给控制中心。
38.s2、控制中心根据测量的数据，选择打印路径(打印路径通过预先植入到系统内的程序植入，有多种选择，根据测量的数据匹配对应的打印路径)，并将承载品台11所在上部承载空间的环境温度调整为测量时的状态温度(使喷射的物料膨胀系数与之前测量的两种不同温度的均值时的物料膨胀系数处于相同状态)。在喷料时，通过位于喷料模组3上的x轴运动组件21、y轴运动组件22实现喷射的物料沉积在承载品台11所在的上表面。
39.s3、将测量数据的待打印物件从底部至顶部分割成若干等份层，随后从最底层开始通过选择的打印路径控制喷料模组3喷射物料，即在同一水平面上打印一层打印层，喷射打印成型后，通过相机模组4记录打印的数据与原先拍摄的数据进行比对并记录差异。
40.s4、将承载品台11下降一个等份层，并采用逆向补偿的方法，在进行下一个工序打印时，继续从上一次完成打印成型的模型完成喷射打印，随后再次通过相机模组4记录打印的数据与原先拍摄的数据进行比对并记录差异，直至完成所有的喷射打印工序。
41.进一步的，s2中，
42.进一步的，s3、s4中多组相机模组4的聚焦点位均与喷料模组3所喷射出的物料点位相匹配。
43.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
技术特征：1.一种基于大尺寸高分子材料3d打印装置，其特征在于，包括机架本体(1)、运动模组(2)、喷料模组(3)、相机模组(4)；所述机架本体(1)为敞开式框架结构，并位于机架本体(1)所在的内底部设置有承载平台(11)，用于承载打印物件，且位于承载品台(11)所在的上部承载空间设置有温控系统；所述运动模组(2)包括x轴运动组件(21)、y轴运动组件(22)、z轴运动组件(23)，在所述喷料模组(3)在x轴运动组件(21)上沿x轴方向滑动设置，使喷料模组(3)的喷射方向朝向承载平台(11)，所述x轴运动组件(21)在y轴运动组件(22)上沿y轴方向滑动设置，同时所述承载平台(11)在z轴运动组件(23)上沿z轴方向滑动设置；所述相机模组(4)由多组组成，位于喷料模组(3)的喷射方向以及侧边位置同步设置两组相机模组(4)，同时位于x轴运动组件(21)、y轴运动组件(22)所构成的端面上设置多组相机模组(4)，且每组相机模组(4)所连接的后座均设置有转向座(41)，通过调整转向座(41)实现每组相机模组(4)的对焦点与喷料模组(3)的喷射点重合。2.根据权利要求1所述的基于大尺寸高分子材料3d打印装置，其特征在于，所述x轴运动组件(21)、y轴运动组件(22)、z轴运动组件(23)均通过独立的驱动方式实现驱动。3.根据权利要求1所述的基于大尺寸高分子材料3d打印装置，其特征在于，所述x轴运动组件(21)、y轴运动组件(22)、z轴运动组件(23)均通过丝杆传动方式实现在延伸方向的轴向运动。4.根据权利要求1所述的基于大尺寸高分子材料3d打印装置，其特征在于，所述相机模组(4)设置有5组，且每组相机模组(4)将采集的数据均独立上传至操作系统的控制中心。5.根据权利要求1-4任一项所述的基于大尺寸高分子材料3d打印装置的实时监控系统，其特征在于，包括以下步骤：s1、首先将待打印物件置于承载平台(11)上，采用两种不同温度下通过相机模组(4)测量的三维空间尺寸数据，并计算出两种不同温度下的三维空间尺寸数据的差值m1，并根据m1的数值调整运动模组(2)相对于承载平台(11)的相对位置，并将测量数据传输给控制中心；s2、根据测量的数据，选择打印路径，并将承载品台(11)所在上部承载空间的环境温度调整为测量时的状态温度；s3、将测量数据的待打印物件从底部至顶部分割成若干等份层，随后从最底层开始通过选择的打印路径控制喷料模组(3)喷射物料，喷射打印成型后，通过相机模组(4)记录打印的数据与原先拍摄的数据进行比对并记录差异；s4、将承载品台(11)下降一个等份层，并采用逆向补偿的方法，在进行下一个工序打印时，继续从上一次完成打印成型的模型完成喷射打印，随后再次通过相机模组(4)记录打印的数据与原先拍摄的数据进行比对并记录差异，直至完成所有的喷射打印工序。6.根据权利要求5所述的基于大尺寸高分子材料3d打印装置的实时监控系统，其特征在于，所述s2中，通过位于喷料模组(3)上的x轴运动组件(21)、y轴运动组件(22)实现喷射的物料沉积在承载品台(11)所在的上表面。7.根据权利要求5所述的基于大尺寸高分子材料3d打印装置的实时监控系统，其特征在于，所述s3、s4中多组相机模组(4)的聚焦点位均与喷料模组(3)所喷射出的物料点位相匹配。
技术总结本发明公开了一种基于大尺寸高分子材料3D打印装置及实时监控系统，位于机架本体所在的内底部设置有承载平台，用于承载打印物件，且位于承载品台所在的上部承载空间设置有温控系统；相机模组由多组组成，位于喷料模组的喷射方向以及侧边位置同步设置两组相机模组，同时位于X轴运动组件、Y轴运动组件所构成的端面上设置多组相机模组，且每组相机模组所连接的后座均设置有转向座，通过调整转向座实现每组相机模组的对焦点与喷料模组的喷射点重合。采用五机位摄像系统，利用数据采集中控系统，进行智能数据处理，根据打印数据和实际测得的数据差异，调整打印的文件数据和打印路径，逆向补偿，提升打印精度。提升打印精度。提升打印精度。
技术研发人员：姚志坚 袁小虎 汪显成
受保护的技术使用者：苏州研拓自动化科技有限公司
技术研发日：2022.07.22
技术公布日：2022/11/1
