3D打印机平面运动精度测量装置的制作方法

本发明涉及一种测量装置，具体地讲，本发明涉及一种运动精度测量装置，特别是一种3d打印机平面运动精度测量装置。

背景技术：

熔融沉积式3d打印机是一种采用增材技术的快速成型装置，在xy平面内按运动轨迹移动挤出喷头并挤出熔融成型材料，当一层完成后改变挤出喷头在z方向的相对位置，再进行另一层的成型作业，通过逐层成型的方式最终形成所需的三维模型或产品。上述xy运动轨迹精度决定了成型精度，因此对xy运动轨迹精度测量，有利于提高3d打印机的成型精度。对xy运动轨迹精度测量有两种状态，一种是静态定位测量，另一种是动态测量，不管在何种状态测量，测量的实质是检查实际运动轨迹与设计轨迹之间的误差。现有技术条件下，本行业普遍使用激光干涉仪和激光跟踪仪作为xy平面运动轨迹精度的测量装置。市售的激光干涉仪是一种测量精度很高装置，可用于3d打印机的运动轨迹测量，但是该装置只能在静态下定位测量，即在静态下先测量被测运动部件的初始位置，待运动至终点处再作被测运动部件测量。尽管激光干涉仪静态定位测量精度高，但不能作动态运动轨道迹测量，再加上激光干涉仪属于精贵类仪器，操作步骤繁琐，使用不便，以及对操作者及检测环境要求高，特别对温度、湿度超标十分敏感，所以激光干涉仪仅适合标准实验室使用，不适合生产现场使用。激光跟踪仪也属于一种精贵仪器，它与激光干涉仪的性能相反，仅适合动态测量，由于功能不全面，以及对检测环境要求高等原因，至今仍然不能用于生产现场测量，只能作实验室的型式测量设备。

技术实现要素：

本发明主要针对市售激光干涉仪和激光跟踪仪功能单一，不满足3d打印机平面运动精度测量的问题，提出一种结构简单、操作便捷、测量准确、造价低廉、适合在生产现场作动、静态的3d打印机平面运动精度测量装置。

本发明通过下述技术方案实现技术目标。

3d打印机平面运动精度测量装置，它包括底座、x向导轨、y向导轨、x向滑板、y向滑块、y向光栅读数头、y向光栅尺7、x向光栅尺、数据处理系统和x向光栅读数头。所述底座为平置的矩形框，两长边上平面分别安置一根相互平行的x向导轨。其改进之处在于：所述x向导轨顶面居中设有矩形凹槽嵌装x向光栅尺。所述x向滑板横跨在两根x向导轨上自由滑动，x向滑板一侧边固定连接x向光栅读数头，x向光栅读数头和x向光栅尺组成x向光栅测量系统。所述y向导轨安置在x向滑板朝上的一面，y向滑块沿y向导轨自由滑动，y向滑块一侧面固定连接y向光栅读数头，在y向导轨朝上的一面居中设有矩形凹槽嵌装y向光栅尺，y向光栅尺和y向光栅读数头组成y向光栅测量系统。所述数据处理系统是一种由cpu及其外围电路组成具有显示屏的微计算机系统，安置在底座一端的数据处理系统通过线缆分别外连接x向光栅测量系统和y向光栅测量系统，由此构成在动、静状态下都可以实施平面运动精度测量的架构。

作为进一步改进方案，所述数据处理系统中的cpu是单片机，或arm，也可以是x86类型的微处理器。

作为进一步改进方案，所述数据处理系统中的外围电路包括x向光栅读数头和y向光栅读数头的线缆接口，以及相关的数据通讯接口。

本发明与现有市售的激光干涉仪、激光跟踪仪相比，具有以下积极效果：

1、在xy方向中分别配置光栅系统，结构简单、使用方便、制作成本低廉；

2、装置中配有数据处理系统，既可以静态定位精度测量，又可以作动态运动轨迹精度测量，而且测量精度高；

3、本发明实际使用时，对检测环境要求不高，便于生产现场用于测量。

附图说明

图1是本发明实施例立体示意图。

图2是展示图1中一边x向滑板与x向导轨配合的结构放大示意图。

图3是图2中a-a剖面示意图。

具体实施方式

下面根据附图并结合实施例，对本发明作进一步说明。

图1所示的3d打印机平面运动精度测量装置，它包括底座1、x向导轨2、y向导轨3、x向滑板4、y向滑块5、y向光栅读数头6、y向光栅尺7、x向光栅尺8、数据处理系统9和x向光栅读数头10。所述底座1是基础构件，它为平置的矩形框，两长边上平面分别安置一根相互平行的x向导轨2，在x向导轨2顶面居中设有矩形凹槽嵌装x向光栅尺8。所述x向滑板4横跨在两根x向导轨2上自由滑动，为了便于测量，在x向滑板4一侧边固定连接x向光栅读数头10。此处的x向光栅读数头10和x向导轨2上安置的x向光栅尺8组成x向光栅测量系统。所述y向导轨3安置在x向滑板4朝上的一面，y向滑块5沿y向导轨3自由滑动。y向滑块5是一块载体，上平面用于安装被测运动部件，为了便于测量，在y向滑块5一侧面固定连接y向光栅读数头6，y向导轨3朝上的一面居中设有矩形凹槽嵌装y向光栅尺7，y向光栅尺7和y向光栅读数头6组成y向光栅测量系统。所述数据处理系统9是一种由cpu及其外围电路组成具有显示屏的微计算机系统。本实施例中应用的cpu是一种单片机，当然也可以选用apm或x86类型的微处理器。外围电路包括x向光栅读数头10和y向光栅读数头6的线缆接口，以及相关的数据通讯接口。本实施例将数据处理系统9安置在底座1一端，数据处理系统9通过线缆分别外连接x向光栅测量系统和y向光栅测量系统，由此构成动、静状态下都可以实施平面运动精度测量的架构。

本发明实际使用时，对测试环境要求不高，可以在生产现场用于测量。测量数据处理系统9实时采集来自于x向光栅读数头10和y向光栅读数头6的位置数，cpu及时对采集到的数据进行处理，并向相平面数据通讯接口输出包含x向和y向位置的实际运动坐标数据，此阶段cpu将实际运动坐标数据拟合成动态运动轨迹图，并通过显示屏直观展示，便于使用者或用户直观了解实测结果。

本发明中的测量数据处理系统9，还可以通过数据通讯接口接收来自用户的输入数据，该数据包含对被测运动系统的指令位置数据，通过cpu对此指令位置数据和实际运动坐标数据计算并分析，得到两者运动轨迹的误差。该误差可以通过表格或图形格式在显示屏中展示出来。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种3D打印机平面运动精度测量装置,它包括底座、X向导轨、Y向导轨、X向滑板、Y向滑块、Y向光栅读数头、Y向光栅尺、X向光栅尺、数据处理系统和X向光栅读数头。本发明结构简单、使用方便、制作成本低廉，使用时对测试环境要求不高，可以在生产现场用于测量。实际测量时由数据处理系统实时采集来自X向光栅读数头和Y向光栅读数头的位置数，CPU及时对采集到的数据进行处理，并向相关数据通讯接口输出包含X向和Y向位置的实际运动坐标数据，此阶段CPU将实际运动坐标数据拟合成动态运动轨迹图，并通过显示屏直观展示，便于使用者或用户了解实测结果。

技术研发人员：陶国强;黄华;李获鼎;熊威;董志根;王登元;黄骏;闫志刚;梁泉
受保护的技术使用者：泰州鑫聚自动化科技有限公司
技术研发日：2017.08.31
技术公布日：2017.12.01