【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于3d打印，尤其涉及一种3d打印接触式对针系统、3d打印装置及对针方法。
技术介绍
1、目前在3d打印过程中，普遍使用陶瓷针作为打印针头，陶瓷针尖长度约为10mm，且针尖形状为锥形均匀分布，应力释放均匀，具有高硬度，不易碎的特性，在与对刀仪对针时，对刀仪读取到陶瓷针压力时，针尖不太容易发生形变或断裂。但随着行业技术的发展，在对直径30-80μm，长度50-80mm的孔进行填孔打印时，现有的锥形陶瓷针已无法满足工作要求，其无法完成伸入填孔的工作，需使用直径18-50μm，针尖长度不低于100mm的玻璃针进行打印工作。这种玻璃针的针尖为窄口沙漏型，在极小的压力下便会产生破碎，而由于玻璃针外形导致材料带来的易碎性，在使用上述技术对针时，对刀仪在未能达到足够产生信号的压力时，玻璃针尖已经破碎。现有技术中，通常可以选用如工业压力式对刀仪，光透过型激光检测传感器，高精度接触式数字传感器或桥式应变片等进行对针，但是存在如下技术问题：
2、工业压力式对刀仪是根据压力改变光栅尺相对位置，通过判断光栅尺相对位移量后，读取电信号捕捉针尖位置。在使用中，对刀仪的光栅尺触发压力阈值约为0.3n，由于陶瓷针的稳定性好，针尖受力破碎的最大应力较大，可以作为陶瓷针针尖位置捕捉的模块，但在玻璃针使用中，因为玻璃针未达到触发阈值，玻璃针已经破碎，无法作为对针模块使用；
3、光透过型激光检测传感器是使用激光发射器和激光接收器形成激光光幕，针尖穿过激光光幕，遮挡部分激光，改变通光量作为判断针尖是否到达指定位置。陶瓷针由于不透光性，在
4、高精度接触式数字传感器(工业探针作为弹簧压力传感器)的技术问题与工业压力式对刀仪类似；
5、桥式应变片在受到挤压变形后，会产生弯曲，曲率随挤压的压力大小呈现线性变化，但玻璃针针尖太细，无法折弯应变片。
6、由此可见，目前要实现针对细长玻璃针的高精度对针有着较大的技术难度，因此，目前亟待研发出一种能解决接触式对针过程中玻璃针易碎问题的对针系统及方法。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种3d打印接触式对针系统、3d打印装置及对针方法，以解决现有技术在接触式对针过程中玻璃针容易破碎的技术问题。
2、第一方面，本专利技术提供了一种3d打印接触式对针系统，包括z轴滑动模块，位置测量模块，打印头和电容式传感器；
3、所述z轴滑动模块设于打印头上方，用于控制打印头上下移动，打印头下方设有打印针头；
4、所述位置测量模块用于测量各部件的相对位置；
5、所述电容式传感器通过内部线圈电流导致的温度变化用于判断打印针头是否与电容式传感器相互接触，从而实现对针。
6、进一步地，所述电容式传感器包括接触感应面，温度传感器，电流控制器，电光位置传感器，支杆，感应轴点和线圈；
7、所述接触感应面设于支杆上方，用于和打印针头接触，所述支杆下方设有感应轴点；
8、所述光电位置传感器用于检测支杆相对位置的变化，并控制电流控制器对电流进行调控，随之线圈电阻的温度发生变化；
9、所述温度传感器用于检测线圈电阻的温度变化。
10、所述电容式传感器的工作原理如下：当物体接触到电容式传感器的接触感应面后，物体的自身的重力会使电容式传感器内部与接触感应面相连的支杆倾斜，电光位置传感器检测到支杆的位置变化信息后，控制增加流过补偿线圈的电流，在感应轴点的支撑作用下，使支杆回到原始平衡位置；线圈位于永磁体内，线圈电流变化会带来磁通量变化随即带来温度变化，最终通过检测温度变化倒推得到物体相关信息，并在电容式传感器上显示读数。
11、进一步地，该系统还包括视觉观测模块，所述视觉观测模块设于z轴滑动模块的侧面，用于观测打印针头的针尖是否损坏。
12、进一步地，该系统还包括用于控制电容式传感器移动的x轴滑动模块和y轴滑动模块。
13、进一步地，所述位置测量模块设于z轴滑动模块的侧面。
14、进一步地，所述打印针头为包括但不限于玻璃针，即使针对承受极限应力值较小的打印针头也同样适用。本专利技术所述3d打印接触式对针系统尤其适用于细长玻璃针对针，所述玻璃针的直径为18-50μm，其针尖长度不低于100mm。
15、第二方面，本专利技术提供了一种3d打印装置，该装置包括上述3d打印接触式对针系统。
16、进一步地，该装置还包括打印平台，所述打印平台可通过x轴滑动模块和y轴滑动模块控制移动。
17、进一步地，所述位置测量模块可用于测量其与电容式传感器的相对位置，也可以用于测量其与打印平台的相对位置。
18、进一步地，该装置还包括稳定块和防风罩，用于实现更高精度的对针；也可配合相应的软件系统进行自动化对针。
19、第三方面，本专利技术提供了一种3d打印接触式对针方法，该方法包括：
20、将电容式传感器移动到位置测量模块下方，测得电容式传感器接触感应面到位置测量模块的距离为z1；
21、将打印平台移动到位置测量模块下方，测得位置测量模块到打印平台的相对位置为z2，此时打印平台的绝对位置设为z0，得到电容式传感器的绝对位置为z3＝z0+z2-z1；
22、将电容式传感器的接触感应面移动至打印头下方，缓慢下降z轴滑动模块，在电容式传感器显示读数时(也即打印针头与接触感应面接触后)，捕捉z轴滑动模块位置z4，得到玻璃针的绝对位置z5＝z4-z3，然后抬升z轴滑动模块。
23、进一步地，在完成位置测量模块对电容式传感器接触面距离测量后，将电容式传感器的接触感应面移动到打印头下方，手动下降z轴滑动模块，先通过视觉观测模块初步判断玻璃针是否与电容式传感器的接触感应面接触，当二者接近时，降低z轴滑动模块的下降速度，直至打印针头与接触感应面接触并产生接触信号。
24、本专利技术提供的3d打印接触式对针系统、3d打印装置及对针方法，具有以下有益效果：
25、所述电容式传感器通过内部线圈温度变化用于判断打印针头是否与电容式传感器相互接触，从而实现高精度对针。所述电容式传感器在与针尖产生接触时，由于硬接触改变传感器接触感应面的相对位置，内部电阻降低，通过内部的电流增大，从而确定针尖是否已经到达相对位置。传感器能捕捉到1μm的位置，且在针尖与传感器接触后再下降10μm，针尖依旧未破损，极限位置能够到达到15μm。本专利技术所述对针系统的对针精度至少可达1μm。
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1.一种3D打印接触式对针系统，其特征在于，包括Z轴滑动模块，位置测量模块，打印头和电容式传感器；
2.根据权利要求1所述的3D打印接触式对针系统，其特征在于，所述电容式传感器包括接触感应面，温度传感器，电流控制器，电光位置传感器，支杆，感应轴点和线圈；
3.根据权利要求1所述的3D打印接触式对针系统，其特征在于，该系统还包括视觉观测模块，所述视觉观测模块设于Z轴滑动模块的侧面，用于观测打印针头的针尖是否损坏。
4.根据权利要求1所述的3D打印接触式对针系统，其特征在于，该系统还包括用于控制电容式传感器移动的X轴滑动模块和Y轴滑动模块。
5.根据权利要求1所述的3D打印接触式对针系统，其特征在于，所述位置测量模块设于Z轴滑动模块的侧面。
6.一种3D打印装置，其特征在于，包括权利要求1-5任一所述3D打印接触式对针系统。
7.根据权利要求6所述的3D打印装置，其特征在于，该装置还包括打印平台，所述打印平台可通过X轴滑动模块和Y轴滑动模块控制移动。
8.根据权利要求6所述的3D打印装置，其特征在于，
9.一种3D打印接触式对针方法，其特征在于，采用权利要求6-8任一所述3D打印装置进行对针，该方法包括：
10.根据权利要求9所述的3D打印接触式对针方法，其特征在于，先通过视觉观测模块初步判断玻璃针是否与电容式传感器的接触感应面接触，当二者接近时降低Z轴滑动模块的下降速度，直至打印针头与接触感应面接触并产生接触信号。
...【技术特征摘要】
1.一种3d打印接触式对针系统，其特征在于，包括z轴滑动模块，位置测量模块，打印头和电容式传感器；
2.根据权利要求1所述的3d打印接触式对针系统，其特征在于，所述电容式传感器包括接触感应面，温度传感器，电流控制器，电光位置传感器，支杆，感应轴点和线圈；
3.根据权利要求1所述的3d打印接触式对针系统，其特征在于，该系统还包括视觉观测模块，所述视觉观测模块设于z轴滑动模块的侧面，用于观测打印针头的针尖是否损坏。
4.根据权利要求1所述的3d打印接触式对针系统，其特征在于，该系统还包括用于控制电容式传感器移动的x轴滑动模块和y轴滑动模块。
5.根据权利要求1所述的3d打印接触式对针系统，其特征在于，所述位置测量模块设于z轴滑动模块...
【专利技术属性】
技术研发人员：周南嘉，鲁律汛，
申请(专利权)人：芯体素杭州科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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