本发明涉及增材制造，具体的涉及粉末床增材设备的智能调平装置及控制方法。
背景技术：
1、目前现有的粉末床增材设备的基板在进行手动调平时需要反复调整和测试，以找到最佳的基板位置，耗时较长且精度不高，进而导致整体打印效率低下。此外，目前粉末床增材设备的铺粉刮刀大多采用胶条，在安装和更换胶条的过程中难免存在偏差导致胶条与基板平面不是平行状态，导致铺粉层表面不是水平状态，进而影响打印件的精度和质量。有鉴于此上述问题，本案由此产生。
技术实现思路
1、本发明的一个目的是通过粉末床增材设备的智能调平装置及控制方法解决至少上述问题。
2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：粉末床增材设备的智能调平装置包括设备支架、成型平台、调平升降机构、铺粉刮刀、铺粉机构和刮刀调整机构，所述成型平台的顶部设有基板，所述成型平台通过调平升降机构进行升降，所述铺粉刮刀位于基板的上方，铺粉刮刀通过铺粉机构进行横向移动、并通过刮刀调整机构进行调平。
3、优选的，所述铺粉机构包括铺粉丝杆滑台和横移支架，铺粉丝杆滑台由铺粉伺服电机驱动，所述横移支架与铺粉丝杆滑台的滑块固接，所述铺粉刮刀设置于所述横移支架上，所述调平升降机构包括多个升降调平支腿和激光测距模块，所述升降调平支腿包括导轨、调平螺母、调平丝杆、调平连杆、弹簧和调平伺服电机，所述调平伺服电机驱动所述调平丝杆旋转，所述导轨和调平丝杆平行布置，所述调平螺母与调平丝杆螺纹连接并与导轨滑动连接，所述调平连杆的下端与调平螺母通过浮动接头连接、上端与成型平台铰接,所述弹簧的顶部与成型平台固接、底部与调平螺母固接，所述激光测距模块固设于横移支架上。
4、优选的，所述升降调平支腿设有四个、布置于成型平台的四周。
5、优选的，所述激光测距模块包括三个激光位移传感器，其中一个激光位移传感器位于横移支架的正中间，另外两个激光位移传感器对称设置于横移支架的两侧。
6、优选的，所述刮刀调整机构包括刮刀调整伺服电机、蜗杆、蜗轮、刀架、水平探测组件和角度传感器，所述蜗杆和蜗轮可旋转设置于横移支架上，所述刮刀调整伺服电机驱动蜗杆旋转，所述蜗杆和蜗轮啮合，所述铺粉刮刀固设刀架底部，所述刀架固设于蜗轮的转轴上，所述水平探测组件用于探测铺粉刮刀的水平状态，所述角度传感器设置于所述蜗轮的转轴上。
7、优选的，所述水平探测组件包括接触位移传感器、接触横杆和接触丝杆滑台，所述接触丝杆滑台固设于设备支架上，所述接触横杆水平固设于接触丝杆滑台的滑块上，所述接触位移传感器设有两个、对称设置于接触横杆的两端。
8、优选的，还包括微调机构，所述成型平台还包括位于基板下方的托板，所述微调机构包括上楔块、下楔块、水平位移传感器、竖直位移传感器、基板竖直导向机构、微调丝杆、微调螺母、微调支撑杆和微调伺服电机，所述基板竖直导向机构包括竖直导向杆和竖直导向座，所述竖直导向杆和上楔块的顶部均与基板固接，设有导向孔的竖直导向座固设于托板上，所述竖直导向杆的下端在所述导向孔内滑动，所述下楔块与托板通过燕尾槽滑动连接，所述微调螺母固设于下楔块上，并与微调丝杆螺纹连接，所述微调伺服电机驱动微调丝杆旋转，上楔块的下表面和下楔块的上表面为梯度相同的斜面，上楔块和下楔块通过斜面接触配合并可沿着斜面相对滑动，水平位移传感器和竖直位移传感器固设于托板上、分别用于监测下楔块的水平运动误差以及基板和托板之间的竖直位移误差，所述微调支撑杆的顶部与基板固定连接、底部与其中两个对向布置的升降调平支腿的调平连杆和弹簧连接，另外两个对向布置的升降调平支腿的调平连杆、弹簧与托板连接。
9、根据上述的粉末床增材设备的智能调平装置的控制方法，包括如下步骤：
10、一、基板调平：通过激光位移传感器对基板的定位点进行测量，控制器分别读取经过a/d及滤波处理的激光位移传感器的信号，对信号进行判断，计算出四个升降调平支腿的平均高度，控制器内部程序运算行程控制策略，产生控制信号并由dac送入调平伺服电机的驱动器，发送一定量的脉冲控制调平伺服电机旋转，丝杠螺母副将电机的旋转运动转变为调平螺母的直线运动，进而将四个升降调平支腿调整至同一目标高度，实现成型平台的四点调平；
11、二、刮刀调平：铺粉刮刀移动至接触位移传感器的正上方，接触位移传感器在接触丝杆滑台驱动下上升，直至一端或两端的接触位移传感器接触到铺粉刮刀后停止，此时角度传感器归零，通过刮刀调整伺服电机驱动蜗杆旋转，通过蜗轮蜗杆传动带动转轴旋转，使转轴反向旋转，直到另一端的接触位移传感器也接触到铺粉刮刀，通过角度传感器记录期间转轴转过的角度，然后控制刮刀调整伺服电机反转一半的角度值，刮刀调平完成。
12、优选的，所述激光位移传感器的软件控制方法如下：第一步，系统初始化，唤醒控制器与激光位移传感器的连接，将激光位移传感器的引脚拉高，完成激光位移传感器的唤醒应答；第二步，由控制器发送测距字符串，使激光位移传感器能够发射激光到基板；第三步，经过激光位移传感器的信号回收系统将回收到的光信号进行处理计算，得到激光位移传感器测得的到基板的距离；第四步，控制器将测得的数据进行保存，然后等待下一个位置的计算；
13、伺服电机的软件控制方法如下：首先确定伺服电机的初始位置，即对应的定子位置，经过控制器将激光位移传感器反馈的距离取平均值，分别计算出基板每个点位的距离与平均值之间的差值，得到伺服电机的运动距离，然后通过控制器处理转换成伺服电机需要旋转的角度。
14、优选的，所述粉末床增材设备的智能调平装置的控制系统包括控制器、操作显示面板、外部接口单元和采集模块，所述控制器与操作显示面板、外部接口单元信号连接，所述外部接口单元的输出接口与调平伺服电机、刮刀调整伺服电机、微调伺服电机和铺粉伺服电机的驱动器信号连接，激光位移传感器、角度传感器、接触位移传感器、水平位移传感器、垂直位移传感器通过采集模块与外部接口单元的输入接口进行信号连接。
15、由上述描述可知，本发明提供的粉末床增材设备的智能调平装置及控制方法具有如下有益效果：本发明通过在铺粉刮刀结构的前端增加激光测距模块，对基板的四个定位点的距离进行监测，并在基板底部装备有机电式4点调平升降装置进行调平，确保基板与设备平台保持平行；本发明还对基板的升降机构进行了创新设计，设计了一种主要由微调机构、丝杠、伺服电机和检测元件组成的宏/微式升降机构，提高了工作台在z轴方向的精准位移；本发明设计了一种刮刀调整机构，依靠传感器反馈的信号，通过刮刀调整机构将胶条底部调整至与基板平行，保证铺粉层的均匀性与水平度，以提高打印件的质量和打印效率。
1.粉末床增材设备的智能调平装置，其特征在于：包括设备支架、成型平台、调平升降机构、铺粉刮刀、铺粉机构和刮刀调整机构，所述成型平台的顶部设有基板，所述成型平台通过调平升降机构进行升降，所述铺粉刮刀位于基板的上方，所述铺粉刮刀通过铺粉机构进行横向移动、并通过刮刀调整机构进行调平，所述铺粉机构包括铺粉丝杆滑台和横移支架，所述铺粉丝杆滑台由铺粉伺服电机驱动，所述横移支架与铺粉丝杆滑台的滑块固接，所述铺粉刮刀设置于所述横移支架上，所述调平升降机构包括多个升降调平支腿和激光测距模块，所述升降调平支腿包括导轨、调平螺母、调平丝杆、调平连杆、弹簧和调平伺服电机，所述调平伺服电机驱动所述调平丝杆旋转，所述导轨和调平丝杆平行布置，所述调平螺母与调平丝杆螺纹连接并与导轨滑动连接，所述调平连杆的下端与调平螺母通过浮动接头连接、上端与成型平台铰接,所述弹簧的顶部与成型平台固接、底部与调平螺母固接，所述激光测距模块固设于横移支架上。
2.根据权利要求1所述的粉末床增材设备的智能调平装置，其特征在于：所述升降调平支腿设有四个、布置于成型平台的四周。
3.根据权利要求2所述的粉末床增材设备的智能调平装置，其特征在于：所述激光测距模块包括三个激光位移传感器，其中一个激光位移传感器位于横移支架的正中间，另外两个激光位移传感器对称设置于横移支架的两侧。
4.根据权利要求1所述的粉末床增材设备的智能调平装置，其特征在于：所述刮刀调整机构包括刮刀调整伺服电机、蜗杆、蜗轮、刀架、水平探测组件和角度传感器，所述蜗杆和蜗轮可旋转设置于横移支架上，所述刮刀调整伺服电机驱动蜗杆旋转，所述蜗杆和蜗轮啮合，所述铺粉刮刀固设刀架底部，所述刀架固设于蜗轮的转轴上，所述水平探测组件用于探测铺粉刮刀的水平状态，所述角度传感器设置于所述蜗轮的转轴上。
5.根据权利要求4所述的粉末床增材设备的智能调平装置，其特征在于：所述水平探测组件包括接触位移传感器、接触横杆和接触丝杆滑台，所述接触丝杆滑台固设于设备支架上，所述接触横杆水平固设于接触丝杆滑台的滑块上，所述接触位移传感器设有两个、对称设置于接触横杆的两端。
6.根据权利要求1所述的粉末床增材设备的智能调平装置，其特征在于：还包括微调机构，所述成型平台还包括位于基板下方的托板，所述微调机构包括上楔块、下楔块、水平位移传感器、竖直位移传感器、基板竖直导向机构、微调丝杆、微调螺母、微调支撑杆和微调伺服电机，所述基板竖直导向机构包括竖直导向杆和竖直导向座，所述竖直导向杆和上楔块的顶部均与基板固接，设有导向孔的竖直导向座固设于托板上，所述竖直导向杆的下端在所述导向孔内滑动，所述下楔块与托板通过燕尾槽滑动连接，所述微调螺母固设于下楔块上，并与微调丝杆螺纹连接，所述微调伺服电机驱动微调丝杆旋转，上楔块的下表面和下楔块的上表面为梯度相同的斜面，上楔块和下楔块通过斜面接触配合并可沿着斜面相对滑动，水平位移传感器和竖直位移传感器固设于托板上、分别用于监测下楔块的水平运动误差以及基板和托板之间的竖直位移误差，所述微调支撑杆的顶部与基板固定连接、底部与其中两个对向布置的升降调平支腿的调平连杆和弹簧连接，另外两个对向布置的升降调平支腿的调平连杆、弹簧与托板连接。
7.根据权利要求1-6任一项所述的粉末床增材设备的智能调平装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的粉末床增材设备的智能调平装置的控制方法，其特征在于：
9.根据权利要求7所述的粉末床增材设备的智能调平装置的控制方法，其特征在于：所述粉末床增材设备的智能调平装置的控制系统包括控制器、操作显示面板、外部接口单元和采集模块，所述控制器与操作显示面板、外部接口单元信号连接，所述外部接口单元的输出接口与调平伺服电机、刮刀调整伺服电机、微调伺服电机和铺粉伺服电机的驱动器信号连接，激光位移传感器、角度传感器、接触位移传感器、水平位移传感器、垂直位移传感器通过采集模块与外部接口单元的输入接口进行信号连接。