本申请提供一种3D打印耗材监测装置以及应用其的3D打印机，3D打印耗材监测装置包括：光发射单元，朝向耗材设置，用于投影耗材并使耗材反射和/或穿透产生一光学信号；光采集单元，用于采集耗材反射和/或穿透产生的光学信号，光学信号包括多个特征位点；微处理器，与光采集单元电接触，微处理器接收至少两个间隔第一间隔时间的光学信号，通过比对至少两个光学信号中的多个特征位点以获取耗材在第一间隔时间内的第一位移，并通过第一位移及第一间隔时间计算耗材在第一间隔时间的第一进料速率。通过设置光发射单元及光采集单元，并通过微处理器对所述光学信息进行分析获得耗材的进料情况，实现对3D打印机的耗材的实时监测。实现对3D打印机的耗材的实时监测。实现对3D打印机的耗材的实时监测。
【技术实现步骤摘要】
3D打印耗材监测装置以及应用其的3D打印机
[0001]本申请涉及3D打印领域，尤其涉及3D打印耗材监测装置以及应用其的3D打印机。
技术介绍
[0002]3D打印即快速成型技术，是一种累积制造技术，又称增材制造，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。熔融沉积快速成型技术(FDM)，又称热熔堆积技术，是主要的3D 打印技术之一。该技术是将热熔型料丝加热融化后从喷头挤出，沉积在打印工作平台或前一层已固化的材料上，当温度低于料丝固化温度后开始固化成型，最终打印成实体。
[0003]使用熔融沉积快速成型技术的3D打印机在使用中，容易出现堵头、卡料、断料等问题。3D打印机碰嘴比较精密，当耗材含有杂质，或温度设置不合适时，容易把喷嘴堵塞，现有的3D打印机此时往往还在正常运行，耗材不能正常挤出，导致打印模型失败；常用的耗材直径通常需要通过两个齿轮咬合推挤以完成耗材的挤出，当两齿轮咬合力度过大时，容易磨损耗材，造成挤出打滑，进而导致卡料或断料。现有的3D打印机大部分都没有堵头检测、卡料检测、耗材余量显示等功能，使得打印过程仍不够智能。
[0004]如何解决上述问题，是本领域技术人员需要考虑的。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本申请提供一种3D打印耗材监测装置，用于监测 3D打印机的耗材供给情况，包括：
[0006]光发射单元，设置于所述耗材一侧并朝向所述耗材，用于投影所述耗材并使所述耗材反射和/或穿透产生一光学信号；
[0007]光采集单元，设置于所述耗材的所述光发射单元同一侧，并处于反射和/或穿透产生所述光学信号的有效接收区域内，用于采集所述耗材反射和/或穿透产生的所述光学信号，所述光学信号包括多个特征位点；以及
[0008]微处理器，与所述光采集单元电连接，用于接收所述光采集单元采集的所述光学信号，所述微处理器接收至少两个间隔的第一间隔时间的所述光学信号，通过比对至少两个所述光学信号中的所述多个特征位点以获取所述耗材在所述第一间隔时间内的第一位移，并通过将所述第一位移与所述第一间隔时间做商计算所述耗材在所述第一间隔时间的第一进料速率。
[0009]在一种可能的实施方式中，所述光采集单元为CMOS图像传感器，用于采集所述光学信号，所述微处理器包括数字信号处理器模块，以用于分析并提取所述光学信号中包含的光学形貌中的标记位点。
[0010]在一种可能的实施方式中，所述光发射单元发出的投影于所述耗材的光线包括相干光，所述光采集单元采集的所述光学信号包括干涉条纹信号或散斑信号。
[0011]在一种可能的实施方式中，所述光发射单元发出的投影于所述耗材的光线包括非
相干光，所述光采集单元采集的所述光学信号包括光影信号。
[0012]在一种可能的实施方式中，还包括光栅，所述光栅设置于所述光发射单元投影所述耗材的光路上，所述光栅阻挡由所述光发射单元射向所述耗材的光线的至少部分，以在所述耗材表面形成至少包括间隔的明纹和/或暗纹的光影信号的所述光学信号。
[0013]在一种可能的实施方式中，所述微处理器将所述第一位移与所述第一间隔时间做商得到所述第一进料速率，所述微处理器用于获取一个计算周期内的多个第一进料速率，所述计算周期涵盖多个所述第一间隔时间，所述微处理器还用于计算多个所述第一进料速率的平均值为一平均进料速率，所述微处理器还用于将所述平均进料速率与一预设速率阈值进行比较，若所述平均进料速率不在所述预设速率阈值内，则判断所述3D打印机发生堵头或卡料故障。
[0014]在一种可能的实施方式中，所述微处理器用于记录并调取一个所述计算周期内的多个连续的第一间隔时间所对应的多个第一位移，并将所述多个第一位移累加获得一第二位移，所述第二位移表示3D打印机在所述计算周期内的使用量，将预设的耗材总量与所述使用量做差得到所述耗材的剩余量，所述微处理器还用于将所述耗材的剩余量输出至所述3D打印机。
[0015]在一种可能的实施方式中，还包括光接收单元，所述光接收单元与所述光发射单元相对设置于所述耗材的两侧，所述光接收单元用于接收所述光发射单元发出的光线并产生电信号，所述微处理器还用于在接收到所述光发射单元传递的所述电信号后确认所述3D 打印机发生断料故障。
[0016]在一种可能的实施方式中，还包括指示灯，所述微处理器控制所述指示灯处于不同的点亮状态以展示所述3D打印耗材监测装置的感测结果。
[0017]本申请还提供一种3D打印机，包括进料通道、喷嘴以及如前述的3D打印耗材监测装置，耗材经由所述进料通道传递至所述喷嘴并由所述喷嘴喷出以进行3D打印，所述3D打印耗材监测装置与所述进料通道相邻设置，所述3D打印耗材监测装置相较于所述喷嘴设置于所述进料通道的上游。
[0018]相较于现有技术，本申请的3D打印耗材监测装置，通过在耗材输送通道上设置光发射单元及光采集单元，并通过微处理器对所述光学信息进行分析，可以获得耗材的进料情况，实现对3D打印机的耗材的实时监测，及时发现堵头、卡料、断料等故障并及时排除，以提升3D打印机的智能程度。
附图说明
[0019]图1为本申请一实施例的3D打印耗材监测装置的结构示意图。
[0020]图2为本申请一实施例的3D打印机的结构示意图。
[0021]主要元件符号说明
[0022]3D打印耗材监测装置
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[0023]光发射单元
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[0024]光采集单元
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[0025]微处理器
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[0026]光栅
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[0027]光接收单元
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[0028]指示灯
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[0029]电源模块
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[0030]输出模块
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[0031]耗材
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[0032]进料通道
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[0033]喷嘴
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[0034]主板
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种3D打印耗材监测装置，用于监测3D打印机的耗材供给情况，其特征在于，包括：光发射单元，设置于所述耗材一侧并朝向所述耗材，用于投影所述耗材并反射和/或穿透产生一光学信号；光采集单元，设置于所述耗材的所述光发射单元同一侧，并处于反射和/或穿透产生所述光学信号的有效接收区域内，用于采集所述耗材反射和/或穿透产生的所述光学信号，所述光学信号包括多个特征位点；以及微处理器，与所述光采集单元电连接，用于接收所述光采集单元采集的所述光学信号，所述微处理器还用于接收至少两个间隔的第一间隔时间的所述光学信号，所述微处理器还用于通过比对至少两个所述光学信号中的所述多个特征位点以获取所述耗材在所述第一间隔时间内的第一位移，所述微处理器还用于通过将所述第一位移与所述第一间隔时间做商计算所述耗材在所述第一间隔时间的第一进料速率。2.如权利要求1所述的3D打印耗材监测装置，其特征在于，所述光采集单元为CMOS图像传感器，用于采集所述光学信号，所述微处理器包括数字信号处理器模块，以用于分析并提取所述光学信号中包含的光学形貌中的标记位点。3.如权利要求1所述的3D打印耗材监测装置，其特征在于，所述光发射单元发出的投影于所述耗材的光线包括相干光，所述光采集单元采集的所述光学信号包括干涉条纹信号或散斑信号。4.如权利要求1所述的3D打印耗材监测装置，其特征在于，所述光发射单元发出的投影于所述耗材的光线包括非相干光，所述光采集单元采集的所述光学信号包括光影信号。5.如权利要求1所述的3D打印耗材监测装置，其特征在于，还包括光栅，所述光栅设置于所述光发射单元投影所述耗材的光路上，所述光栅阻挡由所述光发射单元射向所述耗材的光线的至少部分，以在所述耗材表面形成至少包括间隔的明纹和/或暗纹的光影信号的所述光学信号。6.如权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉林，唐京科，陈春，敖丹军，雷丛金，刘根伸，
申请(专利权)人：深圳市创想三维科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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