双喷头相对位置测量座及测量方法与流程

本发明涉及一种用于机械运动精度的测量装置，具体地讲，本发明涉及一种用于3d打印机双喷头相对位置测量座。本发明还涉及应用该测量座的测量方法。

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平面内移动喷头并挤出熔融成型材料，当一层成型后即改变喷头在z方向的相对位置，再进行下一层的成型作业，通过逐层成型方式最终形成所需的三维模型。若需要用两种材料混合打印，则需配置双喷头分别挤出不同的材料。可是，双喷头安装存在相对位置精度的问题，为了确保两个喷头相对位置精确控制，需要精确测量出两个喷头各自的位置。传统的做法是在设定位置上固定喷头，然后经实际打印后按实测量，由于缺少测量手段，测量通常采用目测方法，这种定性测量方法虽然很简单，但定位精度很差，不能满足生产需求。

技术实现要素：

本发明主要针对市售3d打印机配置双喷头相对位置定位精度难控制的问题，提出一种结构简单、操作便捷、定位准确、测量精度高的双喷头相对位置测量座，还包括该测量座的测量方法。

本发明通过下述技术方案实现技术目标。

双喷头相对位置测量座，其改进之处在于：所述测量座以内置矩形平底凹腔的基座为载体，在基座四侧边内壁中部分别嵌装横向侧竖的电路板，片状的电路板以裸露电路一面相对而立，构成l相对r、f相对b的四个方向对喷头（a）或喷头（b）的位移电控限位结构。在电路板嵌装位置的四侧边上平面分别嵌装条状压电陶瓷片，基座凹腔平底上也平贴一张矩形压电陶瓷片，由此构成z轴向对下行的喷头（a）或喷头（b）有层差并以压力为测控元素的行程保护结构。

作为进一步改进方案，所述条状压电陶瓷片和矩形压电陶瓷片设有压力开关。

应用双喷头相对位置测量座的测量方法，所述测量座直接安置在待测3d打印机的打印平台上，位于喷头（a）或喷头（b）之下，具体测量按下列步骤进行：

3.1喷头（a）位置测量

3.1.1首先选择测量喷头（a），按程序驱动喷头（a）移到测量座上方，测定此点位置坐标值为xa、ya，接着程序驱动使打印平台带动测量座沿z轴缓慢上升，当喷头（a）触及基座凹腔平底上平贴的矩形压电陶瓷片时即停，程序及时记录喷头（a）的z轴坐标值为ha。

3.1.2按程序驱动打印平台联动测量座沿z轴向微量下行，只要喷头（a）与矩形压电陶瓷片脱离接触即可，按程序驱动喷头（a）向左移动至测量座l侧，直至喷头（a）触及位于l侧电路板（2）的裸露电路，因事前已在喷头（a）和电路板上接通了直流检测电压，两者一旦触及便造成喷头（a）停止运动，程序记录此位置的x轴向坐标la1；程序接着驱动喷头（a）向右移动至测量座r侧，直至喷头（a）触及位于r侧电路板（2）的裸露电路，两者一旦触及便造成喷头停止运动，程序记录此位置的x轴向坐标ra1；程序通过运算将喷头（a）移至l侧与r侧中间位置，该位置价款标为（la1+ra1）/2。

3.1.3按程序驱动喷头（a）向前移动至f侧，直至喷头（a）触及位于f侧电路板（2）的裸露电路，两者一旦触及便造成喷头（a）向后移动至b侧，直至喷头（a）触及位于b侧电路板（2）的裸露电路，两者一旦触及便造成喷头（a）停止运动，程序记录此位置的y轴向坐标ba1；程序通过运算将喷头（a）移至f侧与b侧中间位置，该位置坐标为（fa1+ba1）/2。

3.2喷头（b）位置测量

喷头（b）位置测量方法及顺序同喷头（a）一样，故不重复叙述，仅列出各步骤的测量结果：

3.2.1测量出喷头b的z轴向坐标值hb。

3.2.2测量出喷头b的x轴向坐标lb1、rb1，由此得到喷头b的x轴向中间位置坐标（lb1+rb1）/2。

3.2.3测量出喷头b的y轴向坐标fb1、bb1，由此得到喷头b的y轴向中间位置坐标（fb1+bb1）/2。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：

1、在同一基准条件下分别测量，操作简便，测量准确；

2、双喷头相对位置经定位测量后，其偏差得到精确量化指示，便于实施有针对性地补偿修正；

3、在程序控制下测量，测量有序且效率高。

附图说明

图1是基座结构立体示意图。

图2是测量座与喷头a配合作ha位置坐标测量的示意图。

图3是测量座与喷头a配合作x向位置坐标测量的示意图。

图4是测量座与喷头a配合作y向位置坐标测量的示意图。

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所示的双喷头相对位置测量座，它以内置矩形平底凹腔的基座1为载体，在基座1四侧边内壁中部分别嵌装横向竖置的电路板2，片状的电路板2以裸露电路一面相对而立，构成l相对r、f相对b的四个方向对喷头a或喷头b的位移电控限位结构。在电路板2嵌装位置的四侧边上平面分别嵌装条状压电陶瓷片3，基底1凹腔平底上也平贴一张矩形压电陶瓷片4，由此构成沿z轴向下行的喷头a或喷头b有层差并以压力为测控元素的行程保护结构。为了实现对喷头a或喷头b下行位置控制，本实施例中应用的条状压电陶瓷片3和矩形压电陶瓷片4都设有压力开关，只要达到设定压力值便启动行程保护。

应用本发明双喷头相对位置测量座的测量方法实施前，首先将所述测量座直接安置在待测3d打印机的打印平台上，位于喷头a或喷头b之下，具体测量按下列步骤进行：

3.1喷头a位置测量

3.1.1首先选择测量喷头a，按程序驱动喷头a移到测量座上方，测定此点位置坐标值为xa、ya，接着程序驱动使打印平台带动测量座沿z轴缓慢上升，当喷头a触及基座1凹腔平底上平贴的矩形压电陶瓷片4时即停，程序及时记录喷头a的z轴坐标值为ha。

3.1.2按程序驱动沿z轴向运动的打印平台联动测量座微量下行，只要喷头a与矩形压电陶瓷片4脱离接触即可，按程序驱动喷头a向左移动至测量座l侧，直至喷头a触及位于l侧电路板2的裸露电路，因事前已在喷头a和电路板2上接通了直流检测电压，两者一旦触及便造成喷头a停止运动，程序记录此位置的x轴向坐标la1。程序接着驱动喷头a向右移动至测量座r侧，直至喷头a触及位于r侧电路板2的裸露电路，两者一旦触及便造成喷头停止运动，程序记录此位置的x轴向坐标ra1。程序通过运算将喷头a移至l侧与r侧中间位置，该位置坐标为（la1+ra1）/2。

3.1.3按程序驱动喷头a向前移动至f侧，直至喷头a触及位于f侧电路板2的裸露电路，两者一旦触及便造成喷头a向后移动至b侧，直至喷头a触及位于b侧电路板2的裸露电路，两者一旦触及便造成喷头a停止运动，程序记录此位置的y轴向坐标ba1。程序通过运算将喷头a移至f侧与b侧中间位置，该位置坐标为（fa1+ba1）/2。

3.2喷头b位置测量

喷头b位置测量方法及顺序同喷头a一样，故不重复叙述，仅列出各步骤的测量结果：

3.2.1测量出喷头b的z轴向坐标值hb。

3.2.2测量出喷头b的x轴向坐标lb1、rb1，由此得到喷头b的x轴向中间位置坐标（lb1+rb1）/2。

3.2.3测量出喷头b的y轴向坐标fb1、bb1，由此得到喷头b的y轴向中间位置坐标（fb1+bb1）/2。

通过对喷头a、喷头b定位测量，准确地得到位于基座1水平面中间位置的喷头a、喷头b高度，程序根据此高度坐标值计算出基座1水平中间位置的喷头a、喷头b的初始位置相对值∆xa、∆ya，∆xb、∆yb，由此可得到喷头a与喷头b的空间相对坐标值，即：x向=∆xa-∆xb，y向=∆ya-∆yb，z=ha-hb，最终由程序根据偏差值对喷头a、喷头b进行位置补偿，从而实现对双喷头的精确控制。

本发明在基座1四侧边上平面分别嵌装的压电陶瓷片3，是用于控制喷头a、喷头b沿z轴向下行的行程保护结构。测量时若喷头a或喷头b与测量座中的电路板2上面裸露电路没有导通，多余的行程产生压力首先触发所在位置的压电陶瓷片3，因压电陶瓷片3中预设压力开关，一旦受压便启动行程保护，及时消除测量过程中的失误操作后果，确保有序测量、准确测量。