3D打印机及其监控装置的制作方法

本实用新型涉及3d打印技术领域，尤其涉及一种3d打印机及其监控装置。

背景技术：

3d打印是一种快速成型或制造技术，以数字模型文件为基础，采用成型材料通过逐层打印的方式形成三维实体模型。使用3d打印机制作三维实体耗时长，且常由于成型实体与工作平台附着性不佳、打印参数设置有误、耗材用完等问题导致打印失败，若未能及时发现上述情况并进行处理，则会造成时间和材料浪费，进而影响交付时间和增加制作成本，于是，人们常采用监控装置对3d打印过程进行监控，以期及时地发现并解决问题。

然而，目前3d打印机的监控装置结构灵活性差，存在较大监控死角，无法对打印过程进行多方位准确的监控。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种监控装置及3d打印机，以解决传统的3d打印机的监控装置灵活性差，无法对打印过程进行多方位监控的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种监控装置，包括安装座、摄像组件以及驱动单元；所述安装座用于与3d打印机的机架连接，并能相对于所述机架沿第一方向移动，所述摄像组件活动设置于所述安装座上，所述驱动单元连接于所述摄像组件，所述驱动单元用于驱动所述摄像组件沿第二方向移动并绕平行于所述第一方向的旋转轴线转动，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。

进一步地，所述驱动单元包括设置于所述安装座上并与所述摄像组件连接的第一驱动机构，以及连接于所述摄像组件的第二驱动机构，所述第一驱动机构用于驱动所述摄像组件沿所述第二方向移动，所述第二驱动机构用于驱动所述摄像组件绕平行于所述第一方向的旋转轴线转动。

进一步地，所述摄像组件包括连接于所述第一驱动机构的移动板，转动连接于所述移动板并连接于所述第二驱动机构的转台，以及设置于所述转台上的摄像机。

进一步地，所述第一驱动机构包括连接于所述安装座的第一电机，连接于所述第一电机的输出轴的第一主动带轮，连接于所述安装座的第一从动带轮，以及分别绕设于所述第一主动带轮和所述第一从动带轮外周的第一同步带；所述第一同步带的长度方向与所述第二方向平行，且所述第一同步带连接于所述移动板。

进一步地，所述第二驱动机构包括设置于所述移动板上的第二电机，连接于所述第二电机的输出轴的第二主动带轮，连接于所述移动板的第二从动带轮，以及分别绕设于所述第二主动带轮和所述第二从动带轮外周的第二同步带；所述第二从动带轮连接于所述转台。

进一步地，所述安装座包括安装梁，以及固定连接于所述安装梁一端的第一滑块；所述第一滑块用于滑动连接于所述3d打印机的机架并能相对于所述机架沿所述第一方向移动，所述安装梁的另一端悬空，所述摄像组件活动设置于所述安装梁上。

本实用新型还提供了一种3d打印机，包括上述监控装置，以及机架、载物台、第一驱动组件、第二驱动组件，以及用于挤出打印原料的挤出头组件；所述安装座滑动连接于所述机架，所述第一驱动组件用于驱动所述挤出头组件分别沿所述第二方向和第三方向移动，所述第二驱动组件用于驱动所述载物台沿所述第一方向移动，所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向两两相互垂直。

进一步地，所述第二驱动组件包括连接于所述机架，并沿所述第一方向延伸的丝杠，以及用于驱动所述丝杠转动的第三电机；所述载物台套设于所述丝杠外周并与所述丝杠螺纹配合。

进一步地，所述第二驱动组件还包括连接于所述机架并沿所述第一方向延伸的光杆，所述载物台套设于所述光杆外周并与所述光杆滑动配合。

进一步地，所述机架包括架主体，以及间隔设置于所述架主体上并沿所述第二方向延伸的两第一导轨，相对两端分别滑动配合于两所述第一导轨的移动梁，设置于所述移动梁上且沿所述第三方向延伸的第二导轨，以及设置于所述架主体上并沿所述第一方向延伸的第三导轨；所述挤出头组件与所述第二导轨滑动配合，所述安装座与所述第三导轨滑动配合。

实施本实用新型，将具有如下有益效果：

本实用新型提供的监控装置，通过安装座将摄像组件安装在3d打印机的机架上，使打印过程得到实时监控，避免了打印出现问题而不能及时发觉和处理的现象；同时，通过驱动单元与摄像组件连接，使摄像组件能够在第一方向、第二方向上移动，并且能够绕平行于第一方向的旋转轴线转动，提高了摄像组件的灵活性，减小了拍摄死角，并可以根据打印进度获得最佳的拍摄位置和角度。本实用新型提供的3d打印机，采用了上述监控装置，且挤出头组件可沿第三方向移动，使得挤出头组件和摄像组件的相对位置可以从三个相互垂直的维度进行独立调整，进一步优化了监控装置的灵活性，减小了监控死角。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中3d打印机的结构示意图；

图2为一个实施例中3d打印机的局部结构示意图；

图3为一个实施例中监控装置的局部结构示意图；

图4为一个实施例中监控装置的侧视结构示意图一；

图5为一个实施例中监控装置的侧视结构示意图二。

其中，图中各附图标记：

10、监控装置；11、安装座；12、摄像组件；13、驱动单元；111、安装梁；s1、滑轨；s2、滑动块；112、第一滑块；131、第一驱动机构；132、第二驱动机构；121、移动板；122、转台；123、摄像机；1221、台本体；1222、转轴；1311、第一电机；1312、第一主动带轮；1313、第一从动带轮；1314、第一同步带；1321、第二电机；1322、第二主动带轮；1323、第二从动带轮；1324、第二同步带；20、机架；30、载物台；50、第二驱动组件；60、挤出头组件；51、丝杠；52、第三电机；31、板主体；53、光杆；32、套筒；21、架主体；22、第一导轨；23、移动梁；24、第二导轨；25、第三导轨；61、挤出头；62、连接板；63、第二滑块；z、第一方向；x、第二方向；y、第三方向；h、容置空腔；w1、l形连接块；w2、凸块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、

“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，一实施方式的监控装置10，包括安装座11、摄像组件12，以及驱动单元13；安装座11用于与3d打印机的机架20连接，并能相对于机架20沿第一方向移动，第一方向也即图1所示的z方向，摄像组件12活动设置于安装座11上，驱动单元13连接于摄像组件12，驱动单元13用于驱动摄像组件12沿第二方向移动，第二方向也即图1所示的x方向，驱动单元13还用于驱动摄像组件12并绕平行于第一方向的旋转轴线转动，第一方向与第二方向相互垂直。

在本实施方式中，安装座11连接于带轮传动机构，带轮传动机构通过电机驱动，使安装座11能够沿第一方向移动，从而带动摄像组件12沿第一方向运动；再加上摄像组件12还能在驱动单元13的驱动作用下沿第二方向移动，使得摄像组件12在第一方向和第二方向共同所在的平面内的位置可调，能够移动到最佳的拍摄位置；并且该摄像组件12还能够在驱动单元13的作用下绕平行于第一方向的旋转轴线转动，以取得最佳的拍摄角度。需要说明的是，在本实施例中，平行于第一方向的旋转轴线可以在摄像组件内，也可以在摄像组件之外，此处不作唯一限定。如此，本实施方式的监控装置结构灵活性高，不仅能够实时监控打印过程，还能多方位地对打印过程进行监控，以便于工作人员及时发现并解决打印过程中出现的问题，从而降低产品的制造成本，提高产品的制造效率。

值得一提的是，在本实施例中，通过带轮传动机构和电机配合的方式驱动安装座11移动，其结构简洁、稳定性高且成本低廉；当然，在其他实施方式中，安装座11还可以通过其他类型的机构进行驱动，例如剪式升降机构，或是丝杠升降机构等，此处不作唯一限定。

进一步地，请一并参阅图1和图3，作为本实用新型提供的监控装置10的一种具体实施方式，安装座11包括安装梁111，以及固定连接于安装梁111的第一滑块112；第一滑块112用于滑动连接于3d打印机的机架20并能相对于机架20沿第一方向移动，摄像组件12活动设置于安装梁111上。具体地，安装梁111沿第二方向延伸，在安装梁111的一端固定设置有沿第一方向上下设置的两第一滑块112，安装梁111的另一端悬空，这样可以简化安装梁111与机架20的连接结构，让出更多空间供其他装置安装；这里，因安装梁111采用了悬臂梁的形式与机架20连接，故采用两个第一滑块112来增强安装梁111与机架20的转动刚度，保证监控装置10的稳定性。当然，在本实用新型的其他实施例中，第一滑块112的数量还可进行增减，以保障安装梁111能够与3d打印机的机架20滑动连接且稳定运动为准，此处不做唯一限定。而且，在本实用新型的其他实施例中，安装梁111的相对两端可均与3d打印机的机架20形成沿第一方向上的滑动配合，此处不作唯一限定。

进一步地，请一并参阅图1、图3和图4，作为本实用新型提供的监控装置10的一种具体实施方式，驱动单元13包括设置于安装梁111上并与摄像组件12连接的第一驱动机构131，以及连接于摄像组件12的第二驱动机构132，第一驱动机构131用于驱动摄像组件12沿第二方向移动，第二驱动机构132用于驱动摄像组件12绕平行于第一方向的旋转轴线转动。如此，第一驱动机构131和第二驱动机构132分别负责摄像组件12的沿第二方向的直线运动和绕第一方向的旋转运动，两种运动相互独立，互不干涉。

进一步地，请一并参阅图1、图4至图5，作为本实用新型提供的监控装置10的一种具体实施方式，摄像组件12包括连接于第一驱动机构131的移动板121，转动连接于移动板121并连接于第二驱动机构132的转台122，以及设置于转台122上的摄像机123，摄像机123优选为电子摄像机123，进一步优选为ccd(chargecoupleddevice，电荷耦合器件)相机。

具体地，安装梁111上设置有沿第二方向延伸的滑轨s1，移动板121通过滑动块s2与该导轨s1形成滑动配合，并且与第一驱动机构131连接在一起，在第一驱动机构131的作用下，移动板121能沿该导轨s1滑动；转台122包括用于安装摄像机123的台本体1221，以及连接于台本体1221的转轴1222，该转轴1222沿第一方向延伸，并通过轴承(图未示)与移动板121转动连接，转轴1222同时与第二驱动机构132连接，从而能够在第二驱动机构132的作用下绕自身轴线转动，从而带动台本体1221旋转，进而实现摄像机123的旋转。在本实施方式中，台本体1221上用于承载摄像机123的一面的面积大于转轴1222的横截面的面积，和摄像机123直接与转轴1222的连接方式相比，台本体1221能够增大与摄像机123的接触面积，提高结构稳定性。可以理解的是，在其他实施方式中，台本体1221也可以省略，转轴1222与摄像机123直接连接。

进一步地，请一并参阅图1和图3，作为本实用新型提供的监控装置10的一种具体实施方式，第一驱动机构131包括连接于安装梁111的第一电机1311，连接于第一电机1311的输出轴的第一主动带轮1312，连接于安装梁111的第一从动带轮1313，以及分别绕设于第一主动带轮1312和第一从动带轮1313外周的第一同步带1314；第一同步带1314的长度方向与第二方向平行，且第一同步带1314连接于移动板121。

具体地，第一电机1311通过l形连接块w1与安装梁111固定连接，且第一电机1311的输出轴沿第一方向延伸；第一主动带轮1312和第一从动带轮1313的中轴线和第一主动带轮1312的中轴线也沿第一方向延伸，第一从动带轮1313通过凸块w2与安装梁111固定连接。第一从动带轮1313和第一主动带轮1312的相对位置应使第一同步带1314的长度方向能够能够沿第二方向延伸，从而，第一电机1311转动，带动第一同步带1314沿第二方向运动，进而带动移动板121沿第二方向移动。在本实用新型的其他实施例中，该第二驱动机构132还可以包括其他类型的传动机构，例如蜗轮蜗杆机构、丝杠螺母机构或曲柄滑块机构等，此处不作唯一限定。另外，第一电机1311也可以由气缸等动力源替代。

进一步地，请一并参阅图1、图4至图5，作为本实用新型提供的监控装置10的一种具体实施方式，第二驱动机构132包括设置于移动板121上的第二电机1321，连接于第二电机1321的输出轴的第二主动带轮1322，连接于移动板121的第二从动带轮1323，以及分别绕设于第二主动带轮1322和第二从动带轮1323外周的第二同步带1324；第二从动带轮1323连接于转台122。具体地，移动板121上开设有第一通孔(图未示)和第二通孔(图未示)，转台122的转轴1222穿过第一通孔与第二从动带轮1323连接，第二电机1321的输出轴穿过第二通孔与第二主动带轮1322连接，且第二从动带轮1323与第二主动带轮1322的设置位置以能够使第二同步带1324的长度方向沿第二方向延伸为准；如此，第二电机1321的输出轴转动，带动第二主动带轮1322转动，通过第二同步带1324将动能传递至第二从动带轮1323，第二从动带轮1323带动转轴1222转动，进而使设置于台本体1221上的摄像机123第一方向转动。当然，在本实用新型的其他实施例中，该第二驱动机构131还可以以齿轮传动机构等其他结构作为传动机构，此处不作唯一限定。

请一并参阅图1至图5，本实用新型还提供了一种3d打印机，包括上述的监控装置10、机架20、载物台30、第一驱动组件(图未示)、第二驱动组件50以及用于挤出打印原料的挤出头组件60；安装座11滑动连接于机架20，第一驱动组件用于驱动挤出头组件60分别沿第二方向和第三方向移动，第二驱动组件50用于驱动载物台30沿第一方向移动，以靠近或远离挤出头组件60，第一方向、第二方向以及第三方向两两相互垂直。这里的第三方向为图1和图2中所指的y方向。

在本实施方式中，第一驱动组件可以使挤出头组件60在第二方向和第三方向共同所在的平面内的位置可调，配合第二驱动组件50能驱动载物台30沿第一方向运动，从而挤出头组件60能相对载物台30做三维空间内的相对运动，从而打印出三维实体结构。通过采用上述监控装置10，使得打印过程得以实时多方位的监控，避免了打印过程中出现的问题不能及时发现并处理的情况，从而间接节省了打印时间和打印材料，降低了产品的制作成本，提高产品的制造效率。并且该监控装置10的摄像装置能相对于机架20做沿第一方向和沿第二方向的移动，挤出头组件60能相对于机架20沿第三方向运动，使得挤出头组件60和摄像组件12的相对位置可以从三个相互垂直的维度进行独立调整，进一步优化了监控灵活性，减小了监控死角。

一实施例中，第一驱动组件包括电机及带轮传动机构，当然在本实用新型的其他实施例该第一驱动组件还可以为其他类型的结构，比如带轮传动机构可由丝杠螺母替换，此处不作唯一限定。

一实施例中，3d打印机优选为fdm(fuseddepositionmodeling，熔融沉积成型)3d打印机。在本实用新型的其他实施例中3d打印机还可以为其他类型的打印机，此处不作唯一限定。

进一步地，请一并参阅图1至图2，作为本实用新型提供的3d打印机的一种具体实施方式，第二驱动组件50包括连接于机架20并沿第一方向延伸的丝杠51，以及用于驱动丝杠51转动的第三电机52；载物台30套设于丝杠外周并与丝杠51螺纹配合。具体地，丝杠51的一端转动连接于机架20，另一端连接于第三电机52的输出轴，第三电机52与机架20连接，载物台30包括大致呈平板状的板主体31，板主体31的一侧开设有通孔(图未示)，该载物台30还包括固定安装于该通孔内并与板主体31固定连接的具有内螺纹的螺母件(图未示)，该螺母件套设于丝杠51的外周并与丝杠51螺纹配合，如此，当第三电机52驱动丝杠51旋转，载物台30则能沿第一方向上下移动。当然，在本实用新型的其他实施例中，也可直接在板主体31上开设螺纹孔，丝杠51螺旋穿设于该螺纹孔内。

进一步地，请一并参阅图1至图2，作为本实用新型提供的3d打印机的一种具体实施方式，第二驱动组件50还包括连接于机架20并沿第一方向延伸的光杆53，载物台30套设于光杆53外周并与光杆53滑动配合。具体地，在本实施例中，光杆53的相对两端分别与机架20固定连接，且第二驱动组件50包括有两光杆53，丝杠51位于两光杆53之间，载物台30的板主体31上开设有沿y方向等距间隔排布的三个通孔(图未示)，丝杠51穿过位于中间的通孔，两光杆53分别穿过位于两侧的通孔，如此可保证载物台30平衡受力，减少振动；并且，两光杆53与板主体31间隙配合，如此可避免在载物台30移动时增加载物台30的运动阻力，同时起到了可靠的导向作用。

一实施例中，请一并参阅图1至图2，载物台30还包括有两套筒32，两套筒32为中空圆柱状，分别与板主体31一体成型，并分别与开设于板主体31的上供光杆53穿过的两通孔同轴设置，两光杆53分别穿过两套筒32，并与套筒32内壁间隙配合。如此可进一步优化光杆53的导向效果，提高载物台30运动的准确性和稳定性。

进一步地，请一并参阅图1至图2，作为本实用新型提供的3d打印机的一种具体实施方式，机架20包括架主体21，以及间隔设置于架主体21上并沿第二方向延伸的两第一导轨22，相对两端分别滑动配合于两第一导轨22的移动梁23，设置于移动梁23上且沿第三方向y延伸的第二导轨24，以及设置于架主体21上并沿第一方向延伸的第三导轨25；挤出头组件60与第二导轨24滑动配合，安装座11与第三导轨25滑动配合。如此，挤出头组件60和摄像机123沿第三方向y上的相对位置也灵活可变。又因为摄像机123能够在驱动单元13的作用下沿第一方向和第二方向相对挤出头61运动，且摄像机123能够绕第一方向转动，进一步优化了摄像机123多方位获取最佳拍摄位置和角度的能力。

一实施例中，请参阅图1，架主体21具有容置空腔h，挤出头组件60和载物台30容设于容置空腔h内。

一实施例中，请一并参阅图1至图2，挤出头组件60包括挤出头61、连接板62以及第二滑块63，连接板62分别连接于挤出头61和第二滑块63，该滑块滑动配合于第二导轨24。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。