打印平台调校系统及其调校方法与流程

本发明涉及一种调校系统及其调校方法，尤其涉及一种可调整三维打印机的打印平台与喷头的水平位移面间平行度的打印平台调校系统及其调校方法。

背景技术：

近年来，随着工业技术的提升，三维打印的成本大幅降低，促使三维打印机趋于普及。然而，现有的三维打印机通常必须保持打印平台与喷头水平位移方向平行，以避免喷头在动作时与打印平台碰撞或喷出的成型料件被移动的喷头刮除，造成打印品成型失败，甚而致使喷头受损。因此，在移动三维打印机之后或是执行打印动作之前，通常须先进行打印平台与喷头水平位移面间的平行度调校作业。

然而，现行常用的调校方法仅通过目测及人工方式进行。请参阅图1，其为现有技艺的三维打印机的调校机构结构示意图。该三维打印机1包括喷头11、打印平台12、打印平台支撑架13、打印平台高度调整组14以及多个调整螺丝15，其中打印平台支撑架13用于承载打印平台12。喷头11由驱动单元带动，因此喷头11的水平位移面可稳定地维持于一水平，但打印平台12会因打印平台支撑架13的倾斜，或打印平台12与打印平台支撑架13的各角落的组接间距不同，而可能使打印平台12无法平行于喷头11的水平移动面，因此需进行平行度调校作业。当进行平行度调校作业时，先利用打印平台高度调整组14将打印平台支撑架13移动，使打印平台支撑架13带动打印平台12移动靠近喷头11，接着通过目测方式以手动微调调整螺丝15，使喷头11与打印平台12刚好碰触或与一对照物(未揭示)等高的间隙。之后，依前述方式，反复调整其他的调整螺丝15，直至调校者以目测方式判断完成为止。由于此现有技艺主要靠人体感官来判断距离，其调校程序繁复，调校时间较长，且调校结果也不够精确。

有鉴于此，如何发展一种三维打印机的打印平台调校系统及其调校方 法，以解决现有技术的缺陷，实为相关技术领域者目前需要解决的课题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种打印平台调校系统及其调校方法，适用于三维打印机，其可解决传统技术通过目测与人工方式进行打印平台与喷头水平位移面间的平行度调校作业，而造成调校程序繁琐、调校时间较长、调校结果不精确等问题，且可避免打印成品出现瑕疵以及喷头受损。

本发明的另一目的在于提供一种打印平台调校系统及其调校方法，适用于三维打印机，其以全自动或半自动方式进行打印平台与喷头水平位移面间的平行度调校作业，由此可简化调校的操作、缩短调校时间，且可提高调校的精确度，进而降低喷头损坏的机率，以及提升打印成型的品质。

本发明的又一目的在于提供一种打印平台调校系统及其调校方法，其可简化水平度调校的运算，以及降低处理单元的运算负担。

为达上述目的，本发明的一较广实施方式为提供一种打印平台调校系统，适用于三维打印机。该打印平台调校系统包括喷头单元、打印平台支撑架、打印平台、驱动单元、距离检测器、控制单元以及平行度调整组件。喷头单元包括喷头。打印平台设置于打印平台支撑架上，且具有多个检测点。驱动单元连结喷头单元，且带动喷头于水平位移面及垂直方向移动。距离检测器设置于喷头单元，且架构于检知喷头与打印平台的多个检测点间的多个检测垂直高度值。控制单元与驱动单元以及距离检测器连接，且架构于控制驱动单元动作，以带动喷头位移，且架构于接收距离检测器的多个检测垂直高度值，并转换为多个调校垂直高度值。平行度调整组件包括多个调整锁固单元，该多个调整锁固单元分别连接于打印平台与打印平台支撑架之间，且架构于根据多个调校垂直高度值以调整打印平台至与喷头的水平位移面相平行。

根据本发明一实施方式，还包含一显示单元，连接于该控制单元，以显示该多个调校垂直高度值。

根据本发明一实施方式，该打印平台包括多个导体柱，且该多个检测点位于该多个导体柱的端部。

根据本发明一实施方式，该距离检测器为一接触式距离检测器或一非接 触式距离检测器，且该距离检测器由该驱动单元带动以移动至该多个检测点的上方，且检知该喷头与该多个检测点间的距离，以取得该多个检测垂直高度值。

根据本发明一实施方式，该平行度调整组件包括：

一第一调整锁固单元，连接于该打印平台与该打印平台支撑架之间，且位于该打印平台的一第一侧边缘；

一第二调整锁固单元，连接于该打印平台与该打印平台支撑架之间，且位于该打印平台的一第二侧边缘的一第一端，其中该第二侧边缘与该第一侧边缘相对；以及

一第三调整锁固单元，连接于该打印平台与该打印平台支撑架之间，且位于该打印平台的该第二侧边缘的一第二端，其中该第二端与该第一端相对。

根据本发明一实施方式，该控制单元包括一调校高度运算模块，该调校高度运算模块接收该多个检测垂直高度值，且转换取得该喷头与该多个调整锁固单元间的多个计算垂直高度值。

根据本发明一实施方式，该控制单元的该调校高度运算模块将该多个计算垂直高度值的其中之一设定为一基准高度值，且取得其他计算垂直高度值分别与该基准高度值间的多个垂直高度差值，并设定该多个垂直高度差值为该多个调整垂直高度值。

根据本发明一实施方式，该多个调整锁固单元的数量小于该多个检测点的数量。

根据本发明一实施方式，还包括一驱动马达，连接于该控制单元以及该多个调整锁固单元的两个调整锁固单元，且因应该控制单元的控制而驱动该两个调整锁固单元，以依据该多个调整垂直高度值进行调校作业。

根据本发明一实施方式，还包括一玻璃平板，可拆卸地设置于该打印平台上。

为达上述目的，本发明的另一较广实施方式为提供一种打印平台调校方法，适用于三维打印机的打印平台调校系统。打印平台调校系统包括具有喷头的喷头单元、打印平台、打印平台支撑架、距离检测器、控制单元以及水平度调整组件，其中打印平台设置于打印平台支撑架，距离检测器设置于喷 头单元，控制单元与距离检测器连接，水平度调整组件连接于打印平台与打印平台支撑架之间。打印平台调校方法包括：移动喷头至打印平台的多个检测点上，且通过距离检测器检知喷头与多个检测点间的多个检测垂直高度值；控制单元依据多个检测垂直高度值取得水平度调整组件的多个调整锁固单元与喷头间的多个计算垂直高度值；将多个计算垂直高度值的其中至一设定为一基准高度值，并取得其他计算垂直高度值分别与该基准高度值间的多个垂直高度差值，并设定该多个垂直高度差值为多个调整垂直高度值；以及依据多个调整垂直高度值调整打印平台至与喷头的水平位移面相平行。

本发明的有益效果为：本发明打印平台调校系统及其调校方法，适用于三维打印机，其以全自动或半自动方式进行打印平台与喷头水平位移面间的平行度调校，由此可简化调校的操作、缩短调校时间，且可提高调校的精确度，进而降低喷头损坏的机率，以及提升打印成型的品质。

附图说明

图1为现有技术的三维打印机的调校机构结构示意图。

图2为本发明较佳实施例的三维打印机及其打印平台调校系统的结构示意图。

图3为本发明第一较佳实施例的打印平台调校系统的架构图。

图4为本发明第二较佳实施例的打印平台调校系统的架构图。

图5为本发明较佳实施例的打印平台上各检测点与水平度调整组件的位置关系示意图。

图6为本发明较佳实施例的打印平台调校方法的步骤流程图。

【符号说明】

1：三维打印机

11：喷头

12：打印平台

13：打印平台支撑架

14：打印平台高度调整组

15：调整螺丝

2：三维打印机

3：基座

4：框架

41：容置空间

5：打印平台调校系统

51：喷头单元

510：载体

511：喷头

52：打印平台

520：玻璃平板

521：第一检测点

522：第二检测点

523：第三检测点

524：第四检测点

525：第一导体柱

526：第二导体柱

527：第三导体柱

528：第四导体柱

529：夹具

52A：第一侧边缘

52B：第二侧边缘

52B1：第一端

52B2：第二端

53：打印平台支撑架

54：距离检测器

55：平行度调整组件

551：第一调整锁固单元

552：第二调整锁固单元

553：第三调整锁固单元

554：驱动马达

56：驱动单元

57：控制单元

571：高度调整运算模块

58：打印平台高度调整装置

59：显示单元

A、B、C：调校点

D、E、F、G：检测点

H、I、K、L：参考点

X：X轴

Y：Y轴

Z：Z轴

ZD、ZE、ZF、ZG：检测垂直高度值

AH、DH、HE、ID、HL、KE、BI、KI、KC、IF、KG、FL：线段长度

S1至S4：流程步骤

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非架构于限制本发明。

图2为本发明较佳实施例的三维打印机及其打印平台调校系统的结构示意图，以及图3为本发明较佳实施例的打印平台调校系统的架构图。如图2及图3所示，本发明的三维打印机2包括基座3、框架4以及打印平台调校系统5，其中框架4固定设置于基座3上，且框架4具有容置空间41。打印平台调校系统5包括喷头单元51、打印平台52、打印平台支撑架53、距离检测器54、平行度调整组件55、驱动单元56以及控制单元57。喷头单元51包括载体510以及喷头511，其中喷头511设置于载体510，且架构于喷出成型材料。打印平台52设置于框架4的容置空间41内，且作为进行打印作业的工作平台，其中打印平台52具有多个检测点521、522、523、524。打印平台支撑架53设置于基座3上，且架构于承载打印平台52。距离检测器54设置于喷头单元51，且架构于检知喷头511与打印平台52上的多个检测点521、522、523、524间的多个检测垂直高度值。驱动单元56连结于喷 头单元51且带动喷头单元51移动，使喷头511可选择性地于一水平位移面(即XY平面)及一垂直方向(即Z轴方向)移动。控制单元57连接于驱动单元56与距离检测器54，且架构于控制驱动单元56动作而带动喷头511移动，且架构于接收距离检测器54所检知的多个检测垂直高度值，并转换为多个调校垂直高度值。平行度调整组件55包括多个调整锁固单元551、552、553，该多个调整锁固单元551、552、553分别连结于打印平台52与打印平台支撑架53之间，且架构于依据多个调校垂直高度值调整打印平台52至与喷头511的水平位移面达相互平行。

于本实施例中，驱动单元56可为三轴驱动机构，以因应控制单元57的控制而带动喷头单元51的喷头511于三维空间中移动。于一些实施例中，打印平台调校系统5还包括一打印平台高度调整装置58，设置于基座3上，其中打印平台支撑架53可移动地组接于打印平台高度调整装置58，藉此使打印平台支撑架53可以于垂直方向移动，以利于进行打印平台52与喷头511间距离的粗调作业。

于本实施例中，打印平台52的多个检测点521、522、523、524排列为一矩形。打印平台52还包括多个导体柱525、526、527、528，该多个导体柱525、526、527、528为等高的金属柱，且打印平台52的多个检测点521、522、523、524位于该多个导体柱525、526、527、528的端部，其中打印平台52的多个导体柱525、526、527、528亦排列为一矩形。于本实施例中，多个导体柱525、526、527、528上的多个检测点521、522、523、524所构成的平面平行于打印平台52的表面。于本实施例中，距离检测器54为接触式距离检测器或非接触式距离检测器。接触式距离检测器可为例如但不限于电流式距离检测器，由于距离检测器54与多个导体柱525、526、527、528的端部接触时会产生导通电流，如此即可检知多个检测垂直高度值。非接触式距离检测器可为光学距离检测器，其包括光遮断器(photo-interrupter)结合感测臂(sensor arm)，或光发射器结合光接收器。可替换地，非接触式距离检测器亦可为电感式近物感测器(inductive proximity sensor)。应强调的是，距离检测器54并不以前揭实施例为限，其可依实际应用需求调整与变化。

于一些实施例中，打印平台调校系统5还包括显示单元59，连接于控制单元57，以显示控制单元57所传输的多个调校垂直高度值。平行度调整组 件55包括多个调整锁固单元，例如第一调整锁固单元551、第二调整锁固单元552及第三调整锁固单元553，其中第一调整锁固单元551连接于打印平台2与打印平台支撑架3之间，且位于打印平台2的第一侧边缘52A。第二调整锁固单元552连接于打印平台2与打印平台支撑架3之间，且位于打印平台2的第二侧边缘52B的第一端52B1，其中第二侧边缘52B与第一侧边缘52A相对。第三调整锁固单元553连接于打印平台52与打印平台支撑架53之间，且位于打印平台52的第二侧边缘52B的第二端52B2，其中第二端52B2与第一端52B1相对。

于本实施例中，控制单元57的调校高度运算模块571接收距离检测器54的多个检测垂直高度值，且转换取得喷头511与多个调整锁固单元551、552、553间的多个计算垂直高度值。举例而言，控制单元57将距离检测器54于四个检测点521、522、523、524所取得的四个检测垂直高度值转换为对三个调整锁固单元551、552、553的三个计算垂直高度值，其中各计算垂直高度值代表各调整锁固单元551、552、553与喷头511的距离。此外，控制单元57的调校高度运算模块571将多个计算垂直高度值之一者设定为一基准高度值，且取得其他计算垂直高度值分别与该基准高度值间的多个垂直高度差值，并设定该多个垂直高度差值为多个调整垂直高度值。举例而言，如设定第一调整锁固单元551无须进行调校，则将第一调整锁固单元551的计算垂直高度值设定为一基准高度值，且取得第二调整锁固单元552与第三调整锁固单元553的计算垂直高度值与该基准高度值的两个垂直高度差值，并且将该两个垂直高度差值设定为两个调整垂直高度值，由此第二调整锁固单元552与第三调整锁固单元553即可分别依据该两个调整垂直高度值，以进行后续的平行度调校作业。于此实施例中，多个调整锁固单元的数量小于多个检测点的数量。

于一些实施例中，第一调整锁固单元551可为固定螺丝，第二调整锁固单元552以及第三调整锁固单元553可为机械式高度调整装置，其具有转动部以及多个刻度，使用者可依据刻度指标转动转动部，使机械式高度调整装置可以调整打印平台52与打印平台支撑架53于该位置的组接间距。由此，使用者可依据显示单元59所显示的两个调整垂直高度值分别对第二调整锁固单元552以及第三调整锁固单元553进行对应的转动与调整，以以半自动 化方式实现水平度调校作业。

于一些实施例中，如图4所示，打印平台调校系统5还包括一驱动马达554，连接于控制单元57、第二调整锁固单元552以及第三调整锁固单元553，且因应控制单元57的控制而驱动第二调整锁固单元552以及第三调整锁固单元553动作，以依据该两个调整垂直高度值自动进行调校作业，由此可利用全自动化方式实现水平度调校作业。

于一些实施例中，打印平台调校系统5还包括一玻璃平板520，其可拆卸地设置于打印平台52上，以利于取出打印成品以及进行清洁作业。玻璃平板520可利用多个夹具529固定于打印平台52上。

请参阅图2及图3并配合图5，其中图5为本发明较佳实施例的打印平台上各检测点与水平度调整组件位置关系示意图。于图5中，附图标记A、B、C分别代表第一调整锁固单元551、第二调整锁固单元552以及第三调整锁固单元553映射于打印平台52上的位置，附图标记D、E、F、G分别代表第四检测点524、第三检测点523、第一检测点521、第二检测点522(或第四导体柱528、第三导体柱527、第一导体柱525及第二导体柱526)映射于打印平台52上的位置。当距离检测器54测得第一检测点521、第二检测点522、第三检测点523及第四检测点524所属的复数检测垂直高度值后，即可利用同直线上已知两高度的两点，计算同直线上第三点的高度，进而求得第一调整锁固单元551、第二调整锁固单元552及第三个调整锁固单元553处的计算垂直高度值。

详言之，点A在Y轴方向于线段的交错点为点H；而与线段的交错点为点L。线段与线段的交错点为点I；而线段与线段的交错点则为点K。而上述各点间的距离即为线段长度假设喷头511与打印平台52的垂直高度为Z，则各点处与喷头511的垂直距离即为Z_A、Z_B、Z_C、Z_D、Z_E、Z_F、Z_G、Z_H、Z_I、Z_K、Z_L。其中Z_F、Z_G、Z_E及Z_D即为距离检测器54测得已知的第一检测点521、第二检测点522、第三检测点523及第四检测点524所属的复数检测垂直高度值；而Z_A、Z_B及Z_C则为欲求得第一调整锁固单元551、第二调整锁固单元552以及第三个调整锁固单元553处的计算垂直高度值。其计算过程例示如下。

首先利用式(1)，已知Z_D及Z_E即可利用三角函数计算求得Z_H。

利用式(2)，则可以已知Z_F及Z_G再通过三角函数计算求得Z_L。

利用式(3)，则可以Z_L及Z_H通过三角函数计算求得Z_A。

利用式(4)，则可以Z_F及Z_D通过三角函数计算求得Z_I。

接着利用式(5)，同样可以Z_G及Z_E通过三角函数计算求得Z_K。

最后利用式(6)，以Z_K及Z_I通过三角函数计算求得Z_B。

利用式(7)，再以Z_K及Z_I通过三角函数计算求得Z_C。

依据前述方法可知，当第一检测点521、第二检测点522、第三检测点523及第四检测点524所属的复数检测垂直高度值Z_F、Z_G、Z_E及Z_D被测得后，即可以前述线段关系及三角函数求得第一调整锁固单元551、第二调整锁固单元552及第三个调整锁固单元553处的计算垂直高度值Z_A、Z_B及Z_C。而喷头511与打印平台52的平行度调校则可根据第一调整锁固单元551、第二调整锁固单元552及第三个调整锁固单元553处的计算垂直高度值Z_A、Z_B及Z_C为之。

于一些实施例中，可预设第一调整锁固单元551为无须进行调校，此时可将第一调整锁固单元551的计算垂直高度值Z_A设定为一基准高度值。然后，计算取得第二调整锁固单元552的计算垂直高度值Z_B与该基准高度值(即Z_A)的一垂直高度差值，以及计算取得第三调整锁固单元553的计算垂直高度值Z_C与该基准高度值(即Z_A)的一垂直高度差值。之后，设定该两个垂直高度差值为两个调整垂直高度值，由此第二调整锁固单元552及第三个调整锁固单元553则可依据各自的调整垂直高度值进行平行度调校作业。换言之，于进行调校作业时，只需固定第一调整锁固单元551，并依据转换取得的调整垂直高度值来调整第二调整锁固单元552及第三调整锁固单元553， 由此可实现喷头511与打印平台52的平行移动面间的平行度调校作业。

请参阅第2、3及6图，其中图6为本发明较佳实施例的打印平台调校方法的步骤流程图。根据本发明的构想，本发明的打印平台调校方法包括下列步骤：首先，如步骤S1所示，移动喷头511至打印平台52的多个检测点521、522、523、524上，且通过距离检测器54检知喷头511与多个检测点521、522、523、524间的多个检测垂直高度值。接着，如步骤S2所示，控制单元57依据多个检测垂直高度值取得平行度调整组件55的多个调整锁固单元551、552、553与喷头511间的多个计算垂直高度值。之后，如步骤S3所示，将多个计算垂直高度值的其中之一设定为一基准高度值，取得其他计算垂直高度值分别与该基准高度值间的多个垂直高度差值，并设定该多个垂直高度差值为该多个调整垂直高度值。最后，如步骤S4所示，依据多个调整垂直高度值，调整打印平台52至与喷头511的水平位移面相平行。于一些实施例中，于步骤S3之后，还可包括将多个调整垂直高度值显示于显示单元59的步骤。于另一些实施例中，于步骤S4中，还可包括控制单元57控制驱动马达554动作，以使多个调整锁固单元依据该多个调整垂直高度值进行水平度调校作业的步骤。

综上所述，本发明提供一种打印平台调校系统及其调校方法，适用于三维打印机，其以全自动或半自动方式进行打印平台与喷头水平位移面间的平行度调校，由此可简化调校的操作、缩短调校时间，且可提高调校的精确度，进而降低喷头损坏的机率，以及提升打印成型的品质。

本发明得由本领域技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求所欲保护者。