专利名称：一种基于地磁感应的3d打印机的制作方法
技术领域：
本发明涉及三维快速制造技术领域，具体是指一种基于地磁感应的3D打印机。
背景技术：
3D打印机，即快速成形技术的一种机器，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。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用(比如髋关节或牙齿，或一些飞机零部件)已经有使用这种技术打印而成的零部件。“三维打印”意味着这项技术的普及。3D打印机的工作原理和传统打印机基本一样，都是由控制组件、机械组件、打印头、耗材和介质等架构组成。3D打印机主要是在打印前在电脑上设计了一个完整的三维立体模型，然后再进行打印输出。其采用了分层加工、叠加成型来完成3D实体打印。每一层的打印过程分为两步:首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散；然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末还可循环利用。3D打印机开机时，必须先确定打印机原点，而确定打印机原点的运动就是打印头返回参考点的操作，这样通过确认参考点，就确定了打印机原点。只有打印机参考点被确认后，打印头移动才有基准。打印机参考点与打印机原点的相对位置是固定的，在打印机出厂前由打印机制造厂家经精密测量确定，并通过打印机参数予以设置。打印机执行返回参考点的运动是建立坐标系的一方法，即在任何情况下，通过进行返回参考点运动，都可以使打印机坐标轴运动到参考 点并定位，系统自动以参考点为基准建立打印机坐标系。打印机坐标系一旦建立，在打印机不断电、不急停的前提下打印机坐标就保持不变。因为参考点、打印机原点位置都是固定不变的，打印机的加工限位、补偿、加工区域限制等功能均以之为基准才得以实现。现有技术中，上述参考点与打印机原点位置均是通过绝对编码器检测机床位置实现的。目前在位移测量中，绝对编码器占了很大的一部分市场，但绝对编码器价格偏高，容易损坏，使用寿命短，尤其不足的是，绝对编码器受电源中断影响大，如果由于某种特殊原因使电池没电或是系统干扰造成绝对编码器记忆丢失，打印机将无法进行返回参考点的操作，即无法建立打印机坐标系，打印机将不能正常运行。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于地磁感应的3D打印机，克服已有3D打印机中的检测机床位置的装置价格昂贵且容易损坏、使用寿命短的缺点，提高该装置的性能价格比，使3D打印机检测机床位置的装置不受电源中断影响，不需要重新归零。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种基于地磁感应的3D打印机，包括打印机主体，所述打印机主体包括控制系统、模型工作台以及控制模型工作台水平X方向、Y方向和Z方向运动的驱动电机，其特征在于:所述模型工作台设有地磁方向检测单元，所述地磁方向检测单元与制模型工作台方位一致，所述控制系统与地磁方向检测单元连接，检测工作平台的地磁方位。具体的，所述控制系统连接X方向、Y方向和Z方向运动的驱动电机的驱动电路，控制模型工作台水平X方向、Y方向和Z方向运动，调整模型工作台的地磁方位。优选的，地磁方向检测单元可包括与控制系统连接的地磁传感器，还可包括与控制系统连接的重力加速度传感器。优选的，所述地磁传感器为三轴地磁传感器。本发明相比现有技术具有以下优点及有益效果:1、本发明采用地磁方向检测单元同时检测X方向、Y方向和Z方向三路位置信号，利用地磁方向检测单元不受电源中断影响、不需要重新归零的优点，实现确定打印机原点，该装置的性能价格比高，并且满足3D打印机的实际控制要求，可以方便地用来取代绝对编码器作为位移测量之用，两者接口兼容，可以完全替代。
2、地磁传感器工作的可靠性好、SSI同步串行输出方式，数据格式与绝对编码器相同，输出格雷码或二进制代码，信号有很高的抗干扰性，精度更高。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例如图1所示，本实施例提供一种基于地磁感应的3D打印机，包括打印机主体，所述打印机主体包括控制系统、模型工作台以及控制模型工作台水平X方向、Y方向和Z方向运动的驱动电机，其特征在于:所述模型工作台设有地磁方向检测单元，所述地磁方向检测单元与制模型工作台方位一致，所述控制系统与地磁方向检测单元连接，检测工作平台的地磁方位。本发明中印机主体的控制系统连接地磁方向检测单元，实时检测模型工作台的三维地磁方位。地磁方向检测单元不受电源中断影响、不需要重新归零的优点，实现确定打印机原点，该装置的性能价格比高；并且满足3D打印机的实际控制要求，可以方便地用来取代绝对编码器作为位移测量之用，两者接口兼容，可以完全替代。地磁方向检测单元可包括与控制系统连接的地磁传感器。地磁传感器能够灵敏地检测地球磁场的三维分布，计算出地磁传感器自身的地磁方位，本发明通过地磁方向检测单元调整3D打印机的打印头指向实现快速定位，有效满足3D打印机的实际控制要求。此夕卜，由于地磁场的相对方向相应于3D打印机安装方向的变化,定向装置可能会有不同的位置或方向，例如安装时俯仰变化，地磁方向数据也会变化。为了克服该该类变化引起的对3D打印机实际地磁方向的检测偏差，地磁方向检测单元还可包括重力加速度传感器以获得倾仰角度的变化，由此进行地磁方向的修正。所述控制系统连接X方向、Y方向和Z方向运动的驱动电机的驱动电路，控制模型工作台水平X方向、Y方向和Z方向运动，调整模型工作台的地磁方位。优选的，所述地磁传感器为三轴地磁传感器。如图2所示，3D打印机主体的控制系统进串行口连接地磁传感器，接收器发出的三维地磁方位数据；控制系统连接X方向、Y方向和Z方向运动的驱动电机的驱动电路，控制模型工作台水平X方向、Y方向和Z方向运动，调整模型工作台的地磁方位。本发明的具体实现过程为:地磁方向检测单元采集模型工作台所处的磁场方向的数据，控制系统从地磁传感器获得地磁方向数据，叠加来自重力加速度传感器获取的装置倾角数据，从而确定该模型工作台的朝向位置信息，控制系统根据上述数据，控制系统控制模型工作台水平X方向、Y方向和Z方向的驱动电机运动，调整模型工作台的地磁方位，确定所述参考点与打印机原点位置。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置 换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于地磁感应的3D打印机，包括打印机主体，所述打印机主体包括控制系统、模型工作台以及控制模型工作台水平X方向、Y方向和Z方向运动的驱动电机，其特征在于:所述模型工作台设有地磁方向检测单元，所述地磁方向检测单元与制模型工作台方位一致，所述控制系统与地磁方向检测单元连接，检测工作平台的地磁方位。
2.根据权利要求1所述基于地磁感应的3D打印机，其特征在于:所述控制系统连接X方向、Y方向和Z方向运动的驱动电机的驱动电路，控制模型工作台水平X方向、Y方向和Z方向运动，调整模型工作台的地磁方位。
3.根据权利要求2所述基于地磁感应的3D打印机，其特征在于:地磁方向检测单元包括与控制系统连接的地磁传感器。
4.根据权利要求1-3任一项所述基于地磁感应的3D打印机，其特征在于:地磁方向检测单元包括还包括与控制系统连接的重力加速度传感器。
5.根据权利要求4所述基于地磁感应的3D打印机，其特征在于:所述地磁传感器为三轴地磁传感器。`
全文摘要
本发明公开了一种基于地磁感应的3D打印机，包括打印机主体，所述打印机主体包括控制系统、模型工作台以及控制模型工作台水平X方向、Y方向和Z方向运动的驱动电机，所述模型工作台设有地磁方向检测单元，所述地磁方向检测单元与制模型工作台方位一致，所述控制系统与地磁方向检测单元连接，检测工作平台的地磁方位。本发明采用地磁方向检测单元同时检测X方向、Y方向和Z方向三路位置信号，利用地磁方向检测单元不受电源中断影响、不需要重新归零的优点，实现确定打印机原点，该装置的性能价格比高，并且满足3D打印机的实际控制要求，可以方便地用来取代绝对编码器作为位移测量之用，两者接口兼容，可以完全替代。
文档编号B29C67/00GK103240882SQ201310104888
公开日2013年8月14日 申请日期2013年3月28日 优先权日2013年3月28日
发明者余鸣 申请人:惠州八毫米科技有限公司