一种3D打印机托盘及3D打印机的制作方法

本发明属于3d打印技术领域，尤其涉及一种3d打印机托盘及3d打印机。

背景技术

3d打印(3dp)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3d打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(aec)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)对于3d打印机的摆放为直接摆放在承载装置表面，不易移动且不易散热；在3d打印完成时，对承载台的清扫工作也会造成工作人员的额外工作；同时，如果在打印的过程中碰到需要关闭电源或需要暂停的情况，则需要手动修改文件，或者不得不重新打印。然而手动修改文件需要资深的工程师才能够完成，且会在一定程度上影响打印的效果；重新打印则增加了时间及材料成本.

(2)现有3d打印机的使用存在断续过程，即可能使用一段时间以后需要由于各种原因停止运行一段时间，然后再次启动运行，因此，在再次运行时可能造成加热部件、输送部件等部件存在上一次加热后冷却剩余的残迹，容易导致打印过程故障。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种3d打印机托盘及3d打印机。

本发明是这样实现的，一种3d打印机的使用方法，所述3d打印机的使用方法包括；

(1)通过拨动l形压板将锁板打开，将3d打印机摆放于托盘之中，通过打开挤出机，吸取物料盘中的物料通过喷嘴进行3d打印，通过设在托盘之中的温度传感器，在3d打印机温度过高时触发风扇进行散热工作；

(2)在打印完成后将模型取出时，通过设在承载台上的压力传感器触发气缸工作，通过毛刷对承载台进行清理工作；同时，通过摄像模块对3d打印机打印过程进行监控；通过高度设定模块设定3d打印机高度数据；通过故障检测模块检测3d打印机故障状态；

所述高度设定模块设定方法包括：

(1)设置需要暂停打印的高度并存储；

(2)打印过程中，当判定当前打印高度与设置的暂停打印高度相同时，停止读取打印指令，并执行完主控器内部缓冲区内的指令；

(3)存储打印机当前的状态信息以及校验信息，其中，所述校验信息根据打印指令以及打印暂停位置生成；

(4)控制打印机构移位；

所述故障检测模块检测方法如下：

(1)在3d打印机开始进料及加热前，检测3d打印机加热部件所在处空间的温度，记为第一环境温度；

(2)开启3d打印机，检测进料口的进料量，记录该物料的进料量相对于时间的比值，记为本次比值；

(3)当所述本次比值大于预定阈值时，检测3d打印机加热部件的温度，记此温度为第一物料温度；

(4)检测3d打印机喷料口处的物料温度，记此温度为第二物料温度；

(5)记录所述第一物料温度超过第一环境温度预定阈值所度过的第一变化时间；

(6)当第一物料温度在一定时间内均高于第一预定温度时，记录从开启3d打印机到此时所度过的时间，根据该时间与上述第一变化时间获得第一稳定时间；

(7)当第二物料温度在一定时间内均高于第二预定温度时，记录从开启3d打印机到此时所度过的时间，记为第二稳定时间；

(8)存储本次使用3d打印机的上述第一变化时间、第一稳定时间和第二稳定时间，并根据上述第一变化时间、第一稳定时间和第二稳定时间计算残迹累积系数；

(9)根据本次使用3d打印机的上述本次比值、第一变化时间、第一稳定时间、第二稳定时间、残迹累积系数以及存储的之前使用3d打印机的平均残迹系数判断3d打印机是否处于故障状态。

进一步，所述故障检测模块的温度模型包括：

3d打印机内部的温度模型有限差分为：

3d打印机外部温度模型的有限差分为：

3d打印机枕头温度模型的有限差分为：

3d打印机内部的压力传感器的压力模型有限差分为：

p为密度，kg/m³，q为流体流量，l/s；q为3d打印机内部摩擦力功率，w/m；t为温度，k；h为对流换热系数，w/(m·k)；c为比热容，j/(kg·k)；z为轴向坐标，m；r为径向坐标，m；l为液相，g为气相，p为针头，w为电机，

进一步，所述摄像模块对图像局部信息的模糊聚类能量：

kσ(x)是扩散点函数，约束条件是隶属度函数的自然约束，是为了惩罚过聚类和空聚类；

是以x∈ω为圆心，ω为半径的圆面，|b(x，ω)|＝∫b(x，ω)dz表示区域b(x，ω)的面积，模糊聚类能量和空间约束能量像素点x；最优隶属度函数μi(x)；图像区域ω；水平集函数φi(x)；服从期望为ci。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述3d打印机的使用方法使用的3d打印机，所述3d打印机设置有：

托盘、3d打印机机盒、承载台、挤出机、喷嘴、物料盘、温度传感器、风扇、蓄电池、锁板、l形压板、压力传感器、气缸、条形板、毛刷、输料管、带刹车轮、摄像模块、高度设定模块、故障检测模块；

所述托盘下端通过螺丝固定有带刹车轮，所述托盘内部设有自动降温结构，所述托盘上部可拆卸链接有3d打印机机盒，所述3d打印机机盒底部通过螺丝固定有承载台，承载台上设有清扫承载台结构，所述3d打印机机盒上端通过螺丝固定有挤出机，挤出机下端头通过螺纹连接有喷嘴，所述3d打印机机盒右侧壁上通过螺丝固定有物料盘；

3d打印机机盒左侧外壳设置有高度设定模块；3d打印机机盒左侧内壁上方设置有摄像模块；3d打印机机盒左侧内壁下方设置有故障检测模块；

摄像模块，用于通过摄像头对3d打印机打印过程进行监控；

高度设定模块，用于设定3d打印机高度数据；

故障检测模块，用于检测3d打印机故障状态。

进一步，所述自动降温结构包括螺丝固定在托盘上壁上的温度传感器，及通过螺丝固定在托盘底部的风扇，所述托盘底部通过螺丝固定有蓄电池，位于风扇右侧。

进一步，所述可拆卸件包括铰接在托盘上表面的锁板，所述锁板设有两块对称分布于托盘上表面，所述锁板上焊接连接有l形压板。

进一步，所述自动清洗结构包括螺丝固定于承载台下表面的压力传感器，及通过螺丝固定于3d打印机机盒左侧壁上的气缸，所述气缸输出端连接有条形板，所述条形板前端通过粘粘连接有毛刷。

进一步，所述物料盘与挤出机之间通过输料管连接。

本发明的优点及积极效果为：该发明在托盘下端设有带刹车轮，可方便3d打印机的移动放置，托盘与3d打印机之间可拆卸，可方便携带，设有自动降温结构，可保证在3d打印机工作中的正常运行，且不损耗额外的电能，设有自动清理结构，方便3d打印机的承载台的清理打扫，免除人力的过多工作；同时，本发明通过高度设定模块很好的拓展了现有3d打印机暂停和继续打印的功能，实现了智能的设定高度暂停打印以及继续打印，简化了3d打印机的操控方式，节省时间及材料成本；通过本发明的设定高度暂停打印以及继续打印，在打印封闭中空的打印件时，可以在指定的高度停止，在打印件内部放入物体后，继续打印，使该物体可以在打印产品内部。另外，本发明通过故障检测模块采集多个位置处于稳定工作状态时的温度和所经历的时间，并减掉从环境温度上升到预定阈值(例如物料的规定融化温度)这种准备时间(因其随环境温度变化而具有不确定性，故需要去掉这种因素)，再通过与历史记录中近似的进料速度的残迹累积系数、物料的进料量相对于时间的比值等相乘，最终得到表征3d打印机本次工作时物料融化造成3d打印机融化物料的温度控制精度变差的故障的系数，并根据经验值作为阈值进行故障判断，保障3d打印机正常使用。

附图说明

图1是本发明实施例提供的3d打印机托盘的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的托盘的结构示意图；

图中：1、托盘；2、3d打印机机盒；3、承载台；4、挤出机；5、喷嘴；6、物料盘；7、温度传感器；8、风扇；9、蓄电池；10、锁板；11、l形压板；12、压力传感器；13、气缸；14、条形板；15、毛刷；16、输料管；17、带刹车轮；18、摄像模块；19、高度设定模块；20、故障检测模块。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的3d打印机设置有托盘1、3d打印机机盒2、承载台3、挤出机4、喷嘴5、物料盘6、温度传感器7、风扇8、蓄电池9、锁板10、l形压板11、压力传感器12、气缸13、条形板14、毛刷15、输料管16、带刹车轮17、摄像模块18、高度设定模块19、故障检测模块20。

托盘1内部设有自动降温结构，托盘1上部可拆卸链接有3d打印机机盒2，3d打印机机盒2底部通过螺丝固定有承载台3，承载台3上设有清扫承载台结构，3d打印机机盒2上端通过螺丝固定有挤出机3，挤出机3下端头通过螺纹连接有喷嘴4，3d打印机机盒2右侧壁上通过螺丝固定有物料盘5；

自动降温结构包括螺丝固定在托盘上壁上的温度传感器7，及通过螺丝固定在托盘底部的风扇8，托盘1底部通过螺丝固定有蓄电池9，位于风扇8右侧。可拆卸件包括焊接在托盘1上表面的锁板10，锁板10设有两块对称分布于托盘1上表面，锁板10上焊接连接有l形压板11。自动清洗结构包括螺丝固定于承载台3下表面的压力传感器12，及通过螺丝固定于3d打印机机盒2左侧壁上的气缸13，气缸13输出端连接有条形板14，条形板14前端通过粘粘连接有毛刷15。物料盘6与挤出机4之间通过输料管16连接；

3d打印机机盒2左侧外壳设置有高度设定模块19；3d打印机机盒2左侧内壁上方设置有摄像模块18；3d打印机机盒2左侧内壁下方设置有故障检测模块20；

摄像模块18，用于通过摄像头对3d打印机打印过程进行监控；

高度设定模块19，用于设定3d打印机高度数据；

故障检测模块20，用于检测3d打印机故障状态。

本发明提供的高度设定模块19设定方法如下：

(1)设置需要暂停打印的高度并存储；

(2)打印过程中，当判定当前打印高度与设置的暂停打印高度相同时，停止读取打印指令，并执行完主控器内部缓冲区内的指令；

(3)存储打印机当前的状态信息以及校验信息，其中，校验信息根据打印指令以及打印暂停位置生成；

(4)控制打印机构移位。

本发明提供的故障检测模块20检测方法如下：

(1)在3d打印机开始进料及加热前，检测3d打印机加热部件所在处空间的温度，记为第一环境温度；

(2)开启3d打印机，检测进料口的进料量，记录该物料的进料量相对于时间的比值，记为本次比值；

(3)当本次比值大于预定阈值时，检测3d打印机加热部件的温度，记此温度为第一物料温度；

(4)检测3d打印机喷料口处的物料温度，记此温度为第二物料温度；

(5)记录所述第一物料温度超过第一环境温度预定阈值所度过的第一变化时间；

(6)当第一物料温度在一定时间内均高于第一预定温度时，记录从开启3d打印机到此时所度过的时间，根据该时间与上述第一变化时间获得第一稳定时间；

(7)当第二物料温度在一定时间内均高于第二预定温度时，记录从开启3d打印机到此时所度过的时间，记为第二稳定时间；

(8)存储本次使用3d打印机的上述第一变化时间、第一稳定时间和第二稳定时间，并根据上述第一变化时间、第一稳定时间和第二稳定时间计算残迹累积系数；

(9)根据本次使用3d打印机的上述本次比值、第一变化时间、第一稳定时间、第二稳定时间、残迹累积系数以及存储的之前使用3d打印机的平均残迹系数判断3d打印机是否处于故障状态。

本发明的工作原理是：该装置通过拨动l形压板11将锁板10打开，将3d打印机摆放于托盘1之中，通过打开挤出机4，吸取物料盘6中的物料通过喷嘴进行3d打印，通过设在托盘1之中的温度传感器7，在3d打印机温度过高时触发风扇8进行散热工作；在打印完成后将模型取出时，通过设在承载台3上的压力传感器12触发气缸13工作，通过毛刷15对承载台3进行清理工作；同时，通过摄像模块18对3d打印机打印过程进行监控；通过高度设定模块19设定3d打印机高度数据；通过故障检测模块20检测3d打印机故障状态。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。