基于3D打印机的喷头针尖校准方法和低温打印平台技术

本发明专利技术提供一种基于3D打印机的喷头针尖校准方法和低温打印平台，所述喷头针尖校准方法具体包括如下步骤：S01：快速定位阶段，控制器驱动喷头针尖以速度V2靠近位置传感器，使针尖带动位置传感器的校准平面产生回缩位移L2，控制器根据回缩位移L2计算针尖与位置传感器的校准平面的初始校准高度H；S02：返回二次校准高度阶段，控制器驱动喷头针尖以速度V3反方向运动L2+L3的距离,其中H>L3>0；S03：慢速校准阶段，控制器驱动针尖以速度V4向校准平面运动，使针尖带动位置传感器的校准平面产生回缩位移L4，校准过程完成。通过本方案，可以实现更快速、更高效的喷头针尖校准。

【技术实现步骤摘要】
基于3D打印机的喷头针尖校准方法和低温打印平台
本专利技术涉及3D打印
，更具体地，涉及基于3D打印机的喷头针尖校准方法和低温打印平台。
技术介绍
从打印成型原理分析，3D打印是一种通多特定喷头将材料或能量以挤出、喷射或发射的形式按照预定的轨迹传递到一个成型平台上，通过逐层累积最终获得三维模型的过程。对于挤出式3D打印设备，为了实现更高效的打印操作，提高设备的自动化水平和准确度时必然发展趋势，在常见的生物3D打印设备上，针尖自动校准是衡量设备性能的重要指标，配备针尖校准功能的设备可以满足打印中不同喷头之间相互切换时确保针尖位置可控以及更换针头后重新标定针尖位置，可以有效减少人工介入操作，提高打印精确度。但在一般针尖校准时，为了提高校准结果的精确度，往往需要喷头缓缓的触碰传感器以获取位置参数，但由于初始校准行程较长，往往会导致校准过程耗时较多，从而影响打印效率。除了具备针尖校准效率问题外，在首次喷头加载材料后，由于预挤压打印过程不可控还经常导致喷头进入模型轨迹运动后针尖无材料挤出的问题发生。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种基于3D打印机的喷头针尖校准方法和低温打印平台，该方法可以实现更快速、更高效的喷头针尖校准。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种基于3D打印机的喷头针尖校准方法，具体包括如下步骤：S01：快速定位阶段，控制器驱动喷头针尖以速度V2靠近位置传感器，使针尖带动位置传感器的校准平面产生回缩位移L2，控制器根据回缩位移L2计算针尖与位置传感器的校准平面的初始校准高度H；S02：返回二次校准高度阶段，控制器驱动喷头针尖以速度V3反方向运动L2+L3的距离,其中H>L3>0，此时针尖已脱离位置传感器的校准平面并达到第二次校准高度；S03：慢速校准阶段，控制器驱动针尖以速度V4向校准平面运动，所述的V2>V4，使针尖带动位置传感器的校准平面产生回缩位移L4，校准过程完成。使用位置传感器进行位置校准的原理是：针尖保持竖直并慢慢靠近位置传感器的校准平面，当针尖接触位置传感器的校准平面并使校准平面产生一定位移时，位置传感器立刻输出与该位移量等价的电信号，通过采集该位置传感器发出的电信号并进行运算处理后既可以转换为针尖此刻所处的位置。在常规喷头针尖位置校准系统中，校准开始前针尖所处的位置一般远离校准平面且空间位置不可知，校准开始时针尖以一定的速度向校准平面运动并使得校准平面产生信号反馈。在该过程中，由于针尖初始位置不可知，很难评估针尖向校准平面运动的速度，若为了缩短校准时间，则需要加大该速度，但追求速度势必降低校准精度；若为了提高校准精度，则需要降低该速度，但在针尖与校准面较远的距离时降低速度必然会大大延长针尖校准的时间，降低打印效率。为了缩短校准时间同时提高校准精度，本方案提供了上述3D打印机的喷头针尖校准方法，校准时，针尖以较快速度V2向位置传感器的校准平面运动，与校准平面接触后推动校准平面在位置传感器的额定行程中运动直至位置传感器有位置信号反馈输出，控制器根据位置信号初步计算针尖相对于位置传感器的校准平面的初始校准高度H，即针尖的基本位置，然后控制器驱动针尖保持较高速度V3反向抬高L2+L3(H>L3>0)，使得针尖脱离校准平面至第二次校准针尖高度，此时针尖虽然已经脱离校准平面，但是离校准平面的位置非常接近且可控，这时控制器驱动针尖以较慢速度V4再次向位置传感器的校准平面运动直至位置传感器输出精确的位置信号，由于在本方案中传感器运动机构的校准平面与低温打印平台的成型平面处于同一水平面内或者保持定量已知的相对水平高度差，因此，控制器可以在获得针尖精确的位置信号后通过反向运动针尖以确定针尖与低温打印平台成型平面处于合适的打印距离。可见，本申请中采用两次触碰式的针尖校准的方法更能保证校准精度并缩短校准时间。优选地，所述位置传感器的接触力范围为1N～5N，优选地，位置传感器的接触力范围为1N～3N。优选地，本方案中的3D打印机Z轴方向的成型尺寸为5mm～500mm，更优选地，3D打印机Z轴方向的成型尺寸为10mm～200mm。由于本方案可以进行快速定位，因此，针对Z轴方向的成型尺寸在几十甚至几百毫米范围内的3D打印机，采用本申请中两次触碰式的针尖校准的方法更能保证校准精度并缩短校准时间。优选地，所述位置传感器的有效操作速度范围为50～200mm/min。具体地，所述L2、L4最大值为位置传感器的额定行程，所述V3≥V2，所述V4为位置传感器的有效操作速度。优选的，其中，Lmax为位置传感器的额定行程，F为位置传感器的接触力，m为喷头和针尖的质量。满足该条件的V2可保证不发生针尖运动过快损坏传感器的情况。优选的，位置传感器接触力为1N，所述的喷头运动部件重量为5kg，L2的极限值为5mm,校准初始时针尖距离位置传感器的校准平面的实际初始距离χ≥6.650mm。优选的，位置传感器接触力为1.5N，所述的喷头运动部件重量为5kg，L2的极限值为5mm,校准初始时针尖距离位置传感器的校准平面的实际初始距离χ≥6.188mm。优选的，位置传感器接触力为2.5N，所述的喷头运动部件重量为5kg，L2的极限值为5mm,校准初始时针尖距离位置传感器的校准平面的实际初始距离χ≥5.995mm。优选的，位置传感器接触力为3N，所述的喷头运动部件重量为5kg，L2的极限值为5mm,校准初始时针尖距离位置传感器的校准平面的实际初始距离χ≥5.910mm。在步骤S01开始前，可以调整位置传感器的校准平面与低温打印区域成型平面处于同一水平面或某一已知距离。这样的调整能够确保校准后，针尖相对于低温打印区域的距离准确。本专利技术还提供一种3D打印机的低温打印平台，其能够实现在打印前对喷头针尖的校准过程，具体包括低温打印区域和设于所述低温打印区域一侧的位置传感器，所述的位置传感器包括传感器运动机构和传感器通讯接口，所述传感器运动机构的表面为位置传感器的校准平面，所述位置传感器通过传感器通讯接口向控制器反馈位置参数。进一步的，所述的低温打印平台包括微调平台，所述的微调平台能够调整低温打印区域成型平面与位置传感器的校准平面的距离。微调平台主要在对针尖位置校准前，先保障低温打印区域与位置传感器的校准平面在同一平面或者距离已知，才能保障校验后的针尖位置继续保持准确。具体的，微调平台可以是自动的，也可以是手动的。进一步的，微调平台包括微动平台移动机构、锁定旋钮和微调旋钮，所述的位置传感器与所述的微动平台移动机构固定，所述的锁定旋钮能够锁紧微动平台移动机构的现有高度，微调旋钮能够在锁定旋钮松开的状态下对微动平台移动机构的高度进行调节。从而，通过手动调节微调旋钮和锁定旋钮的方式实现对位置传感器位置的移动。进一步的，该低温打印平台还包括落料检测模块和落料收纳模块，所述落料检测模块用于检测是否有材料挤出，所述的落料收纳模块设置在落料检测模块的下方用于收纳滴落的材料。优选的，所述落料检测模块包括光学传感器，落料收纳模块设置在落料检测模块光学传感器的下方并能够收纳滴落的落料。完成预挤操作的喷头接受控制器的指令停止材料挤出，但由于材料粘性等原因会使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于3D打印机的喷头针尖校准方法，其特征在于，具体包括如下步骤：S01：快速定位阶段，控制器驱动喷头针尖以速度V2靠近位置传感器，使针尖带动位置传感器的校准平面产生回缩位移L2，控制器根据回缩位移L2计算针尖与位置传感器的校准平面的初始校准高度H；S02：返回二次校准高度阶段，控制器驱动喷头针尖以速度V3反方向运动L2+L3的距离,其中H>L3>0，此时针尖已脱离位置传感器的校准平面并达到第二次校准高度；S03：慢速校准阶段，控制器驱动针尖以速度V4向校准平面运动，所述的V2>V4，使针尖带动位置传感器的校准平面产生回缩位移L4，校准过程完成。

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印机的喷头针尖校准方法，其特征在于，具体包括如下步骤：S01：快速定位阶段，控制器驱动喷头针尖以速度V2靠近位置传感器，使针尖带动位置传感器的校准平面产生回缩位移L2，控制器根据回缩位移L2计算针尖与位置传感器的校准平面的初始校准高度H；S02：返回二次校准高度阶段，控制器驱动喷头针尖以速度V3反方向运动L2+L3的距离,其中H>L3>0，此时针尖已脱离位置传感器的校准平面并达到第二次校准高度；S03：慢速校准阶段，控制器驱动针尖以速度V4向校准平面运动，所述的V2>V4，使针尖带动位置传感器的校准平面产生回缩位移L4，校准过程完成。2.根据权利要求1所述的3D打印机的喷头针尖校准方法，其特征在于，所述位置传感器的接触力范围为1N～5N，优选地，位置传感器的接触力范围为1N～3N。3.根据权利要求2所述的3D打印机的喷头针尖校准方法，其特征在于，所述3D打印机Z轴方向的成型尺寸为5mm～500mm，优选地，3D打印机Z轴方向的成型尺寸为10mm～200mm。4.根据权利要求3所述的3D打印机的喷头针尖校准方法，其特征在于，所述位置传感器的有效操作速度范围为50～200mm/min。5.根据权利要求4所述的3D打印机的喷头针尖校准方法，其特征在于，所述L2、L4最大值为位置传感器的额定行程，所述V3≥V2，所述V4为位置传感器的有效操作速度。6.根据权利要求1所述的3D打印机的喷头针尖校准方法，其特征在于,其中，Lmax为位置传感器的额定行程，F为位置传感器的接触力，m为喷头和针尖的质量。7.根据权利要求1所述的3D打印机的喷头针尖校准方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张传杰，袁玉宇，
申请(专利权)人：广州迈普再生医学科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44