基于优化散热的3D即时打印的位移曲线绘制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了基于优化散热的3D即时打印的位移曲线绘制系统及方法，包括：模型生成装置，用于将待绘制曲线的设备的模型进行生成；模型制作装置，用于将生成的模型进行3D打印制作；测绘装置，用于将3D打印制作的模型进行位移曲线同步绘制，并将绘制的曲线通过传感设备传输至上位机，在上位机中将实时监测的模型的位移曲线与模型生成时设定的参数进行误差对比。将凸轮的设计、制作和测绘这三个步骤巧妙的结合在一起，与目前存在的测绘仪器有很大的不同，创新了一种更有效的实验教学模式，填补了目前教学实验仪器市场上的空白。

【技术实现步骤摘要】
基于优化散热的3D即时打印的位移曲线绘制系统及方法
本专利技术涉及测量
，具体涉及基于优化散热的3D即时打印的位移曲线绘制系统及方法。
技术介绍
目前，《机械设计基础》等课程都含有凸轮机构，凸轮机构的重点内容和难点内容都包含凸轮位移曲线。教师口述难以把原理表达得清楚，学生绘图时容易出错。目前现有的技术只有凸轮机构的演示模型，较难理解凸轮形状与从位移曲线之间的关系，曲线形成过程抽象，教学效果比较差。现有技术中公开了“申请号：201320865424.5”，专利名称为“几何参数可变型凸轮运动位移曲线绘制仪”，该绘制仪器虽然能够获得凸轮的绘制曲线，但是学生无法得知绘制的精度，总之，现有的设备仅仅可以将符合绘制仪结构的凸轮进行位移曲线的绘制，无法得到凸轮的参数，如加速度、压力角、偏心距等，对绘制的后续工作无法进行进一步的处理，使用不够方便。
技术实现思路
为解决现有技术存在的不足，本专利技术公开了基于优化散热的3D即时打印的位移曲线绘制系统及方法，本专利技术不仅能够达到随着凸轮转动其位移曲线可以同步绘制出来，而且可以实现验证设计参数是否有误差。为实现上述目的，本专利技术的具体方案如下：基于优化散热的3D即时打印的位移曲线绘制系统，包括：模型生成装置，用于将待绘制曲线的设备的模型进行生成；模型制作装置，用于将生成的模型进行3D打印制作；测绘装置，用于将3D打印制作的模型进行位移曲线同步绘制，并将绘制的曲线通过传感设备传输至上位机，在上位机中将实时监测的模型的位移曲线与模型生成时设定的参数进行误差对比。进一步的，所述模型制作装置为3D打印设备，3D打印设备采用优化的散热组件。进一步的，所述优化的散热组件设置在3D打印机的喷头内部且包裹在喷出融化材料的导管的外部，用于对融化材料进行有效散热。进一步的，所述优化的散热组件包括散热组件本体，在散热组件本体上设置有直肋，直肋肋片间隔交叉开孔，散热组件本体一端设有在滚动轴承连接处，滚动轴承设置在滚动轴承连接处的位置，滚动轴承内圈通过焊接的方式与散热件相连，外圈通过焊接的方式与喷头相连，具体为与喷头内部剩余原螺纹连接金属部分相连。进一步的，所述喷头内还设有散热风扇，用于交错吹风使散热件转动。进一步的，所述测绘装置包括调速电机，所述调速电机输出轴分别与皮带传输机构及待绘制曲线的设备的模型相连，待绘制曲线的设备的模型与水平方向绘制机构相连，皮带传输机构与垂直方向绘制机构，垂直方向绘制机构与画板相连，水平方向绘制机构与画笔相连。进一步的，所述画笔前端装有传感器探头，传感器探头采用光栅传感器，光栅传感器将检测的信号传输至上位机。进一步的，所述测绘装置还包括底座，所述底座上设置有电机座，电机座上设有调速电机，所述底座上还设有底板，所述底板上设有水平方向绘制机构，所述水平方向绘制机构包括滚子，被测件凸轮通过滚子与直线轴承支架相连，所述直线轴承支架由支撑装置支撑，支撑装置包括两个直线轴承滑杆，两个直线轴承滑杆上分别设有各自对应的直线轴承滑块，直线轴承支架与笔架相连所述笔架通过拉簧与画笔相连。进一步的，垂直方向绘制机构包括皮带传动机构，包括安装在调速电机的输出轴上的第一皮带轮，第一皮带轮通过皮带与第二皮带轮相连，所述第二皮带轮与传动轴相连，传动轴通过相啮合的第一锥齿轮及第二锥齿轮相连，第二锥齿轮通过同轴的第一齿轮和第二齿轮与上滚筒相连。进一步的，所述上滚筒通过转动轴连接在画板架上，画板架通过螺栓连接在底座上。上滚筒与下滚筒相连，上滚筒与下滚筒之间设有画板。进一步的，基于优化散热的3D即时打印的位移曲线绘制方法，包括以下步骤：步骤一：在上位机中将待绘制曲线的设备的模型进行生成；步骤二：将生成的模型传输至3D打印设备并进行3D打印制作；步骤三：将打印好的待绘制曲线的设备的模型放入测绘装置，启动调速电机，调速电机带动水平方向绘制机构及垂直方向绘制机构动作，垂直方向绘制机构带动画板垂直运动，水平方向绘制机构带动画板水平运动，画笔在画板上画出待绘制曲线的设备的模型的位移曲线；步骤四：画笔通过传感设备将模型的位移曲线传输至上位机，在上位机中将实时监测的模型的位移曲线与模型生成时设定的参数进行误差对比。本专利技术的有益效果：1、将凸轮的设计、制作和测绘这三个步骤巧妙的结合在一起，与目前存在的测绘仪器有很大的不同，创新了一种更有效的实验教学模式，填补了目前教学实验仪器市场上的空白。2、凸轮测绘仪器部分，可以通过改变中心距、更换凸轮轮廓这两种方式，快速便捷的调整凸轮的几何参数。通过测绘，获取凸轮相关参数，可以反向验证是否与自主设计时的设定参数相吻合。3、凸轮制作设备部分，采用了更加优化的散热组件，相较现有的打印机散热片形式，采取直肋的形式，在表面积一定的条件下，获取更大的换热面积。散热片上下连接处通过转子实现转动，肋片采用间隔交叉开孔的方式，并借助风扇相向交错吹风，以形成空气流场增强散热。这种优化散热的方式可以使打印机高效制作需要的凸轮，并节省了因喷头堵塞造成的材料浪费。4、信号输出部分，借助光栅采集运动路径将图像导入电脑。方便直观，可以有效地进行凸轮压力角、加速度、位移等误差的对比，学生能深入了解凸轮结构与运动的规律。附图说明图1本专利技术的测绘装置的正视图；图2本专利技术的测绘装置的俯视图；图3本专利技术的测绘装置的左视图；图4本专利技术的优化散热组件的正视图；图5本专利技术的优化散热组件的俯视图；图6本专利技术的优化散热组件的左视图；图中，1、被测件凸轮，2、第一皮带轮，3、皮带，4、第一齿轮，5、第二皮带轮，6、上滚筒，7、画板，8、下滚筒，9、笔架，10、直线轴承滑杆，11、直线轴承滑块，12、底座，13、第二齿轮，14、调速电机，15、第一锥齿轮，16、第二锥齿轮，17、画笔，18、拉簧，19、位移传感器的杆，20位移传感器的箱体，1-1、孔，1-2、直肋，1-3、散热件滚动轴承连接处。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术进行详细说明：实施例子中，测绘装置可以测绘多种构件，以凸轮为例进行说明；测绘部分可以验证设计部分的参数，这是与现存测绘装置的一大不同；将即时设计制作、测绘、反向验证巧妙结合，也是一大特点。本申请给出一种可以同步绘制出不同型号凸轮位移曲线来让学生更直观的理解，能够达到随着凸轮转动其位移曲线可以同步绘制出来。本研究构想能够设计一套可以让学生自主设计凸轮并进行制作的模块，让学生在设计过程中进一步了解凸轮的各项性能，设计出的凸轮可以进行同步曲线测绘并来验证设计参数是否有误差。本装置可分为设计模块、制作模块、测绘模块和信号输出四个模块，学生可以通过电脑软件自主设计凸轮结构，在3D打印模块上即时制作出来，然后将凸轮实物放到测绘模块上进行同步绘图，将绘制曲线及数据显示在电脑上，便于学生们数据分析及验证。仪器工作过程：凸轮自主设计→3D即时打印→位移曲线同步测绘→光栅信号采集输出。在凸轮自主设计过程中，学生可以通过计算机辅助设计(CAD)或计算机动画建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，从而指导打印机逐层打印。在设计中，学生可以对凸轮的各项知识有一个具体的了解，实现了对知识的整体把握。在3D即时打印过程中，为防止打印机喷嘴因温度过高而导致堵塞，采用一种新型喷头，可以优化喷头的散热。3D打印机通过读取文件中的横本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于优化散热的3D即时打印的位移曲线绘制系统，其特征是，包括：模型生成装置，用于将待绘制曲线的设备的模型进行生成；模型制作装置，用于将生成的模型进行3D打印制作；测绘装置，用于将3D打印制作的模型进行位移曲线同步绘制，并将绘制的曲线通过传感设备传输至上位机，在上位机中将实时监测的模型的位移曲线与模型生成时设定的参数进行误差对比。

【技术特征摘要】
1.基于优化散热的3D即时打印的位移曲线绘制系统，其特征是，包括：模型生成装置，用于将待绘制曲线的设备的模型进行生成；模型制作装置，用于将生成的模型进行3D打印制作；测绘装置，用于将3D打印制作的模型进行位移曲线同步绘制，并将绘制的曲线通过传感设备传输至上位机，在上位机中将实时监测的模型的位移曲线与模型生成时设定的参数进行误差对比；所述模型制作装置为3D打印设备，3D打印设备采用优化的散热组件；所述优化的散热组件包括散热组件本体，在散热组件本体上设置有直肋，直肋肋片间隔交叉开孔，散热组件本体一端设置在滚动轴承连接处，滚动轴承设置在滚动轴承连接处的位置，滚动轴承内圈通过焊接的方式与散热件相连，外圈通过焊接的方式与喷头相连。2.如权利要求1所述的基于优化散热的3D即时打印的位移曲线绘制系统，其特征是，所述优化的散热组件设置在3D打印设备的喷头内部且包裹在喷出融化材料的导管的外部，用于对融化材料进行有效散热。3.如权利要求1所述的基于优化散热的3D即时打印的位移曲线绘制系统，其特征是，所述喷头内还设有散热风扇，用于交错吹风使散热件转动。4.如权利要求1所述的基于优化散热的3D即时打印的位移曲线绘制系统，其特征是，所述测绘装置包括调速电机，调速电机输出轴分别与皮带传输机构及待绘制曲线的设备的模型相连，待绘制曲线的设备的模型与水平方向绘制机构相连，皮带传输机构与垂直方...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹群，崔峥，孙锲，季万祥，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37