应用于3D打印机的多材料称重设备及物料称重方法与流程

本发明涉及3d打印技术领域，特别是涉及一种应用于3d打印机的多材料称重设备及物料称重方法。

背景技术：

3d打印技术的出现颠覆了传统的生产制造过程，制造过程由传统的减材制造转向增材制造，大大降低了制造成本。随着3d打印技术日趋成熟，在铸造行业应用的优势凸显，因此得到了广泛的应用。其中3d打印运用于粉末逐层打印时，首先将粉末与固化剂以一定的比例混合，打印平台上铺一层粉，并涂覆粘结剂，然后整个打印面通过一系列机械装置的作用下降一个层厚，如此循环，最终打印出用于铸造的粉末模型。

打印过程中，打印的粉末品种不同，对应的固化剂加入比例不同，而且此比例是影响打印质量的关键参数。常规3d打印机的称重设备都是打印设备中有几种材料，就有几套独立的称重仓和计量变送仪表，各称重仓传感器及称重变送仪表受零点漂移、线性度误差、环境电磁干扰影响不同，因此计量精度也不同，物料称重过程中时常这个准确，那个不准确，造成称量误差，给物料的配比造成很大影响，从而影响打印产品质量。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有技术中3d打印机在多种材料混合过程中因使用多套称重设备而产生的称重设备误差，而导致多种材料混合比例不准确问题的问题，提供一种应用于3d打印机的多材料称重设备及物料称重方法。

一种应用于3d打印机的多材料称重设备，所述的多材料称重设备包括：支撑架、材料容器以及混合罐；所述材料容器安装于所述支撑架上；所述材料容器设置有若干分料仓，每一所述分料仓均具有上料口与出料口，靠近每一所述分料仓的上料口处均设置有位置检测器，每一所述分料仓的出料口处均安装有比例阀门，各所述比例阀门的出口分别连通所述混合罐。

在其中一个实施例中，所述支撑架包括支撑平台与立柱，所述立柱支撑设置于所述支撑平台的一面。

在其中一个实施例中，所述多材料称重设备还包括第一称重传感器，各所述第一称重传感器分别设置于所述支撑平台的表面，用于称量所述材料容器内的物料重量。

在其中一个实施例中，所述多材料称重设备还包括多个第二称重传感器，各所述第二称重传感器分别悬挂于所述支撑平台的背面，用于称量所述混合罐内的物料重量。

在其中一个实施例中，所述多材料称重设备还包括称重集线盒，所述称重集线盒电性连接各所述称重传感器。

在其中一个实施例中，所述多材料称重设备还包括变送显示仪表，所述变送显示仪表与所述称重集线盒电性连接，用于输送重量信息至所述称重设备。

在其中一个实施例中，每一所述分料仓的上料口的底端均设置有吸料泵。

在其中一个实施例中，所述位置检测器分别输出下位信号与上位信号，所述下位信号触发所述吸料泵开启吸料工作，所述上位信号触发所述吸料泵停止吸料工作。

在其中一个实施例中，所述材料容器的横截面为倒棱台形。

一种物料称重方法，采用上述任一实施例所述的多材料称重设备称重，所述物料称重方法包括如下步骤：按照物料配方及其配制顺序设定下料量；采用位置检测器检测若干分料仓内物料的料位；逐一打开与所述分料仓对应的比例阀门进行下料，并对下料量进行称量；使用混合罐进行物料混合。

上述应用于3d打印机的多材料称重设备及物料称重方法，通过在多材料称重设备中支撑架上设置包括若干分料仓的材料容器，以实现将多种材料分别对应容置于每一分料仓内，并根据设置于每一分料仓上的位置检测器确认分料仓内物料量，对应地开启安装于每一分料仓出口处的比例开关，实现根据给定下料量自动调节给料量，最后在下料结束后于混合罐内进行物料混合。这样可有效消除了因校准不一致所产生的误差，使测量精度大大提高，严格保证了各种材料之间的配比，以精确得到混合物料的总重量，为3d打印机内各种物料的加入提供准确数据，从而保证打印材料的合格。

附图说明

图1为一实施例的应用于3d打印机的多材料称重设备的立体结构示意图。

图2为图1所示的应用于3d打印机的多材料称重设备的另一视角的立体结构示意图。

图3为另一实施例的应用于3d打印机的多材料称重设备的立体结构示意图。

图4为一实施例的物料称重方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在一实施例中，一种应用于3d打印机的多材料称重设备，所述的多材料称重设备包括：支撑架、材料容器以及混合罐；所述材料容器安装于所述支撑架上；所述材料容器设置有若干分料仓，每一所述分料仓均具有上料口与出料口，靠近每一所述分料仓的上料口处均设置有位置检测器，每一所述分料仓的出料口处均安装有比例阀门，各所述比例阀门的出口分别连通所述混合罐。

在另一实施例中，一种物料称重方法，包括如下步骤：

按照物料配方及其配制顺序设定下料量；

采用位置检测器检测若干分料仓内物料的料位；

逐一打开与所述分料仓对应的比例阀门进行下料，并对下料量进行称量；

使用混合罐进行物料混合。

上述应用于3d打印机的多材料称重设备及物料称重方法，通过在多材料称重设备中支撑架上设置包括若干分料仓的材料容器，以实现将多种材料分别对应容置于每一分料仓内，并根据设置于每一分料仓上的位置检测器确认分料仓内物料量，对应地开启安装于每一分料仓出口处的比例开关，实现根据给定下料量自动调节给料量，最后在下料结束后于混合罐内进行物料混合。这样可有效消除了因校准不一致所产生的误差，使测量精度大大提高，严格保证了各种材料之间的配比，精确得到混合物料的总重量，为3d打印机内各种物料的加入提供准确数据，从而保证打印材料的合格。

下面结合具体实施例对所述应用于3d打印机的多材料称重设备进行说明，以进一步理解所述应用于3d打印机的多材料称重设备的发明构思。请参阅图1，一种应用于3d打印机的多材料称重设备10，包括：支撑架100、材料容器200以及混合罐300；所述材料容器200安装于所述支撑架100上，所述混合罐300与所述材料容器200连通设置。其中，所述支撑架100为支撑安装所述材料容器200以及所述混合罐300的架体机构，所述材料容器200用于分别独立存放3d打印机所用各种粉末材料，所述混合罐300为几种粉末材料混合用的容器。在一实施例中，所述材料容器200的横截面为倒棱台形。需要说明的是，所述材料容器200的结构为上大下小的结构，不限于倒棱台形。这样通过设置该种结构的所述材料容器200，可便于所述材料容器200内的物料顺利流向所述混合罐300。

请一并参阅图1和图2，所述材料容器200设置有若干分料仓210，每一所述分料210仓均具有上料口211与出料口212，靠近每一所述分料仓210的上料口211处均设置有位置检测器220，每一所述分料仓210的出料口212处均安装有比例阀门230，各所述比例阀门230的出口分别连通所述混合罐300。例如，所述分料仓的210数量为2个、3个、4个或其他数量，各个所述分料仓的210分别为独立容纳空间。所述分料仓的210的具体数量根据3d打印机所需的打印粉末种类确定。其中，所述位置检测器220用于检测对应所述分料仓210内的物料位置高度，对应地启动或停止向对应的所述分料仓210进行吸料。其中一实施例中，每一所述分料仓210的上料口的底端均设置有吸料泵240。所述吸料泵240用于向所述分料仓210内进行吸料。在其中一实施例中，所述位置检测器220分别输出下位信号与上位信号，所述下位信号触发所述吸料泵240开启吸料工作，所述上位信号触发所述吸料泵240停止吸料工作。即当所述分料仓210内的物料位置在低位时，触发所述位置检测器220输出下位信号，此时，所述比例阀门230的开度为零，对应地所述吸料泵240启动开始吸料；当所述分料仓210内的物料位置补料至高位时，所述位置检测器输出上位信号，对应地所述吸料泵240停止吸料。这样，通过所述位置检测器220能够分别输出下位信号与上位信号的功能，从而可以根据所述分料仓210内的物料位置信息对所述分料仓210的物料容积进行随时调节。进一步地，当所有所述吸料泵240均处于停止状态时，即所述位置检测器220的下位信号未输出时，所述比例阀门230开启，其中，所述比例阀门230在下料过程中其开度根据一定的算法自动调节，直至下料结束，所述比例阀门230自动关闭。其中，所述比例阀门的开度根据pid算法进行控制，从而可使得实际下料量与设定下料量一致。下料结束后，所述多材料称重设备接收到混料信号，从而开始在所述混合罐300内进行混料。

为了能够稳定地安装所述材料容器200以及所述混合罐300，在其中一实施例中，所述支撑架100包括支撑平台110与立柱120，所述立柱120支撑设置于所述支撑平110台的一面。具体地，所述材料容器200安装于所述支撑平台110的表面，所述混合罐300安装于所述支撑平台110的背面。例如，所述立柱120的数量具有四个，所述支撑平台110的四个角部分别对应设置一所述立柱120。这样，通过将所述材料容器200以及所述混合罐300支撑安装于连接有所述立柱120的所述平台110，从而有利于所述材料容器200以及所述混合罐300的稳定安装。

为了准确称量所述材料容器内的物料下料重量，请一并参阅图2和图3，在其中一实施例中，所述多材料称重设备10还包括第一称重传感器400，各所述第一称重传感器400分别设置于所述支撑平台110的表面，用于称量所述材料容器200内的物料重量。在其中一实施例中，所述多材料称重设备还包括多个第二称重传感器700，各所述第二称重传感器700分别悬挂于所述支撑平台110的背面，用于称量所述混合罐300内的物料重量。需要说明的是，所述第一称重传感器400与所述第二称重传感器700可以是相同型号的传感器也可以是不相同的传感器。在一实施例中，各所述第一称重传感器400分别设置于所述材料容器200的表面；在另一实施例中，各所述第一称重传感器400分别通过安装框架设置。相应地，在一实施例中，各所述第二称重传感器700分别设置于所述混合罐300的表面；在另一实施例中，各所述第二称重传感器700分别通过安装框架设置。这样，通过设置多个所述第一称重传感器400与多个所述第二称重传感器700，从而形成多点检测，以实现准确地对所述材料容器200内的物料重量与所述混合罐300的物料进行及时准确称量。另外需要说明的是，在实际使用的过程中，选择性启动所述第一称重传感器400，以实现对所述材料容器200内的物料的下料量进行及时称重，以准确获知对应启动打开的所述分料仓210的物料重量；或者选择启动所述第二称重传感器700，以实现对所述混合罐300内的物料量进行及时称重，以准确获知接收到的对应启动打开的所述分料仓210的物料下料量。即所述第一称重传感器400与所述第二称重传感器700选择不同时开启进行物料下料量的检测，这样可进一步提高物料重量的准确称重。其中，为了称量所述材料容器内的物料下料重量及所述混合罐内的物料增加重量，在一实施例中，所述多材料称重设备还包括多个所述第一称重传感器400与多个所述第二称重传感器700的称重系统。在其中一实施例中，所述应用于3d打印机的多材料称重设备10还包括称重集线盒500，所述称重集线盒500电性连接各所述称重传感器400。即所述称重集线盒500用于将各所述称重传感器400的重量信息进行集中收集。在其中一实施例中，所述应用于3d打印机的多材料称重设备10还包括变送显示仪表600，所述变送显示仪表600与所述称重集线盒500电性连接，用于输送重量信息至所述称重设备。其中，所述变送显示仪表600能够显示各所述称重传感器400发出的重量信息，并将该重量信息传输至所述称重设备，这样所述称重设备中集中控制系统便可根据所述重量信息及时调整所述3d打印机在实际打印过程中所使用的物料配比及物料量。需要说明的是，所述称重集线盒500与所述变送显示仪表600为所述称重系统中的部件。

请一并参阅图4，在另一实施例中，一种物料称重方法，采用上述任一项所述的多材料称重设备称重，所述物料称重方法包括如下步骤：

s110：按照物料配方及其配制顺序设定下料量；

具体地，假设所述混合罐300的混合能力为wkg/次，根据3d打印机所需物料的配方w=(x+y+z+u)×w（其中x、y、z、u为配方因子，以4种物料为例）。在下料前所述混合罐300去皮后称重重量为0kg，按照配方顺序及配方设定的下料量逐个打开所述比例阀门230下料，设定物料1下料量b=x×wkg，物料2下料量c=y×wkg，物料3下料量d=z×wkg，物料4下料量e=u×wkg。且同时将每次下料称重重量设定值如下：物料1下料称重设定值：bkg；物料2下料称重设定值：b+ckg；物料3下料称重设定值：b+c+dkg；物料4下料称重设定值：b+c+d+ekg。每种物料下料值设定后，则所述多材料称重设备10的控制系统使用高效准确的pid算法控制所述比例阀门230，使实际下料量与设定下料量一致。

s120：采用位置检测器检测若干分料仓内物料的料位；

即，根据所述位置检测器220对各分料仓内的物料的高度位置进行检测，当其高度到达低位时则需要对应开启补料，当检测到其高度到达高位时，则对应地准备停止补料。

s130：逐一打开与所述分料仓对应的比例阀门进行下料，并对下料量进行称量；

即，每一所述比例阀门对应一所述分料仓，当所述分料仓内的物料处于待下料状态的高位时，则对应地开启所述比例阀门启动下料，使得各个所述分料仓内的物料进入到与各所述分料仓连通的所述混合罐内。并在此过程中，对所述分料仓中进入到所述混合罐内的物料进行及时称量，以明确获知各所述分料仓中物料的减少量或者所述混合罐内的物料的增加量。具体称重可以采用包括例如称重传感器的称重系统进行测量，再次不再详细赘述。

s140：使用混合罐进行物料混合。

即，进入到混合罐内的各种物料在所述混合罐内进行混合，最后输出到3d打印机的打印平台上。

上述应用于3d打印机的多材料称重设备及物料称重方法，通过在多材料称重设备中支撑架上设置包括若干分料仓的材料容器，以实现将多种材料分别对应容置于每一分料仓内，并根据设置于每一分料仓上的位置检测器确认分料仓内物料量，以对应地触发开启安装于每一分料仓出口处的比例开关，实现根据给定下料量自动调节给料量，最后在下料结束后于混合罐内进行物料混合。这样可有效消除了因校准不一致所产生的误差，使测量精度大大提高，严格保证了各种材料之间的配比，精确得到混合物料的总重量，为3d打印机内各种物料的加入提供准确数据，从而保证打印材料的合格。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。