一种光纤传感构件的制备装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光纤传感构件的制备装置及方法，涉及快速成型设备技术领域。一种基于3D打印技术的光纤传感构件的制备装置，其采用双机械手的设计，能够实现一边制造物体一边铺设光纤；通过把光纤埋入待测实体从而形成一个具有传感功能的构件，达到直接检测到待测实体的形变量，从而避免塑性变形。该制备装置结构简单，操作方便，适用面广；提高了测量精度且优化了打印效果，降低了打印件的废品率。一种光纤传感构件的制备方法，基于上述的光纤传感构件的制备装置，具备光纤传感构件的制备装置的特点。

Device and method for preparing optical fiber sensing component

The invention discloses a device and a method for preparing an optical fiber sensing component, relating to the technical field of rapid prototyping equipment. A device for preparing optical fiber sensing component 3D printing technology based on the design of dual manipulator can be realized, while creating objects while laying the fiber; the fiber embedded in the measured entity so as to form a component with sensing function, can directly detect the measured entity shape variables, so as to avoid plastic deformation. The preparation device has the advantages of simple structure, convenient operation, wide application range, improved measuring accuracy, optimized printing effect and reduced reject rate of printed parts. The invention relates to a method for preparing an optical fiber sensing component, which is based on the preparation device of the optical fiber sensing component, and has the characteristics of a preparation device of an optical fiber sensing component.

【技术实现步骤摘要】
一种光纤传感构件的制备装置及方法
本专利技术涉及快速成型设备
，具体而言，涉及一种光纤传感构件的制备装置及方法。
技术介绍
3D打印技术是一系列快速原型成型技术的统称；其基本原理是叠层制造形成3D实体。实体通常由打印所需的耗材通过热熔机融化再冷却凝固形成，但是耗材的硬度与强度不高，导致做出的实体易损坏。为了解决上述问题，目前一般采用将传感器安置于实体上，通过传感器实时监测打印件的形变程度。通常的作法是将传感器粘贴于实件表面。当被检测的实体发生形变时，粘贴传感器的胶体也会发生形变；但是其胶体的弹性模量与被检实体的不同，因而传感器的测量结果产生误差导致打印出来的实体的废品率还是较高。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的之一在于提供一种基于3D打印技术的光纤传感构件的制备装置，其采用双机械手的设计，能够实现一边制造物体一边铺设光纤；通过把光纤埋入待测实体从而形成一个具有传感功能的构件，达到直接检测到待测实体的形变量，从而避免塑性变形。该制备装置结构简单，操作方便，适用面广；提高了测量精度且优化了打印效果，降低了打印件的废品率。本专利技术实施例的目的之二在于提供一种光纤传感构件的制备方法，基于上述的光纤传感构件的制备装置，具备光纤传感构件的制备装置的特点。本专利技术的实施例是这样实现的：一种光纤传感构件的制备装置，包括第一机械手、第二机械手与支承装置；支承装置包括具有支承面的底座以及设于支承面上的工作台；第一机械手与第二机械手相对设置于工作台的两侧；工作台远离支承面的端面为操作面。第一机械手具有相对的两端，其中一端可拆式地设有打印头组件；另一端与支承面可转动地连接，用于移动打印头组件在操作面上打印出3D构件。第二机械手具有相对的两端，其中一端可拆式地设有光纤铺设组件；光纤铺设组件包括铺设支座、固定件、铺设滚轴与光纤导轨；铺设滚轴通过滚轴支架设于铺设支座上；光纤导轨的两端分别连接于铺设滚轴与铺设支座；固定件具有相对的两端，其中一端与铺设支座可转动地连接，另一端与光纤可分离地配合；光纤沿着光纤导轨延伸直至缠绕于铺设滚轴，并与固定件配合；第二机械手的另一端与支承面可转动地连接，用于移动光纤铺设组件将光纤嵌入3D构件。专利技术人发现：目前一般采用将传感器安置于实体上实现实时监测形变量，通常的作法是将传感器粘贴于实件表面。但是其粘贴所用的胶体的弹性模量与被检实体的不同，因而传感器的测量结果产生误差导致打印出来的实体的废品率较高。旨在解决上述情况，专利技术人设计了一种光纤传感构件的制备装置，具备双机械手的操作方式，其第一机械手与第二机械手可活动地相对设置于工作台的两侧。第一机械手可拆式地设有打印头组件，用于在工作台的操作面上打印出3D构件；第二机械手可拆式地设有光纤铺设组件，用于将光纤嵌入3D构件。其光纤铺设组件包括铺设支座以及设于该铺设支座上的固定件、铺设滚轴与光纤导轨；其中铺设滚轴是通过滚轴支架设于铺设支座上；而光纤导轨的两端分别连接于铺设滚轴与铺设支座。固定件具有相对的两端，其中一端与铺设支座可转动地连接。当光纤沿着光纤导轨延伸直至缠绕于铺设滚轴，固定件的另一端用于与光纤可分离地配合。该制备装置结构简单，操作方便；通过把光纤埋入待测实体共同形成一个具有传感功能的构件，达到直接检测到待测实体的形变量，从而避免塑性变形；提高了测量精度且优化了打印效果，降低了打印件的废品率。在本专利技术的一种实施方式中：第一机械手与第二机械手均为四轴机械手，具有依次可转动连接的第一机械臂、第二机械臂与第三机械臂；第三机械臂连接有设于底座的第四电机，第四电机用于驱动第三机械臂围绕第四电机的轴线旋转；第二机械臂连接有第三电机，第三电机用于驱动第二机械臂围绕与第三机械臂连接的关节点旋转且与第三机械臂具有倾角；第一机械臂连接有第二电机，第二电机用于驱动第一机械臂围绕与第二机械臂连接的关节点旋转且与第二机械臂具有倾角；第一机械臂内部还设有第一电机，第一电机用于驱动第一机械臂围绕第二机械臂的轴线旋转。在本专利技术的一种实施方式中：打印头组件设于第一机械臂远离第二机械臂的一端端部；打印头组件包括喷头、散热器、热熔器与耗材进料器；耗材进料器设有第五电机与齿轮件，第五电机与齿轮件配合用于将耗材挤压进入热熔器；喷头与热熔器相连用于将融化的耗材喷出；散热器设于喷头处。在本专利技术的一种实施方式中：散热器包括至少一个散热风扇，散热风扇还设有对准喷头的出风口；耗材进料器与热熔器之间还设有散热片。在本专利技术的一种实施方式中：光纤铺设组件还包括光纤卷筒，光纤卷筒设于铺设支座远离铺设滚轴的端面上。在本专利技术的一种实施方式中：光纤卷筒还设有弹性件，弹性件与缠绕于光纤卷筒的光纤连接。在本专利技术的一种实施方式中：铺设支座与光纤导轨的连接处还设有用于固定光纤的第一固定环；工作台上还设有固定光纤的第二固定环。在本专利技术的一种实施方式中：第一机械手与第二机械手分别位于操作面的一条对角线的两端。在本专利技术的一种实施方式中：操作面上还铺设有热床。一种光纤传感构件的制备方法，包括如下步骤：S1：热熔器和热床开始预热，直到喷头和热床的温度达到预定温度时，开始打印工作；S2：喷头通过第一机械臂对准热床并调整好距离；耗材进料器通过第五电机将打印所需的耗材挤压进入热熔器，并通过齿轮件共同施压将融化的耗材通过喷头喷出；喷头与第一机械手共同配合在热床上移动开始逐层打印出3D构件；S3：当打印过程进行到需要光纤铺设层面时，喷头按照光纤铺设轨迹弯曲次数，将光纤铺设层面分成多个区域；每弯曲一次分成两个区域，构成容纳光纤的光纤槽与光纤铺设口；然后喷头退出操作面的工作区域，光纤铺设组件通过第二机械手移动到操作面上方开始铺设光纤工作；光纤从光纤卷筒拉出，穿过第一固定环沿着光纤导轨缠绕于光纤滚轴上后，固定件将光纤固定按压进光纤槽；铺设好的光纤远离光纤卷筒的一端穿过工作台上的第二固定环，第二机械手带动光纤铺设组件退出操作面的工作区域，并向工作台的下方移动以保持光纤的紧绷状态；喷头继续开始打印工作，在光纤铺设层面上继续逐层打印直至打印结束。本专利技术的实施例具有以下有益效果：本专利技术的实施例提供的一种基于3D打印技术的光纤传感构件的制备装置，其采用双机械手的设计，能够实现一边制造物体一边铺设光纤；通过把光纤埋入待测实体共同形成一个具有传感功能的构件，达到直接检测到待测实体的形变量从而避免塑性变形。该制备装置结构简单，操作方便，适用面广；提高了测量精度且优化了打印效果，降低了打印件的废品率。本专利技术的实施例提供的一种光纤传感构件的制备方法，基于上述的光纤传感构件的制备装置，具备光纤传感构件的制备装置的特点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。图1为本专利技术实施例中光纤传感构件的制备装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例中打印头组件的结构示意图；图3为本专利技术实施例中打印头组件内部的结构示意图；图4为本专利技术实施例中光纤铺设组件的结构示意图。图标：100-光纤传感构件的制备装置；10-支承装置；101-底座；102-支承面；103-工作台本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤传感构件的制备装置，其特征在于：包括第一机械手、第二机械手与支承装置；所述支承装置包括具有支承面的底座以及设于所述支承面上的工作台；所述第一机械手与所述第二机械手相对设置于所述工作台的两侧；所述工作台远离所述支承面的端面为操作面；所述第一机械手具有相对的两端，其中一端可拆式地设有打印头组件；另一端与所述支承面可转动地连接，用于移动所述打印头组件在所述操作面上打印出3D构件；所述第二机械手具有相对的两端，其中一端可拆式地设有光纤铺设组件；所述光纤铺设组件包括铺设支座、固定件、铺设滚轴与光纤导轨；所述铺设滚轴通过滚轴支架设于所述铺设支座上；所述光纤导轨的两端分别连接于所述铺设滚轴与所述铺设支座；所述固定件具有相对的两端，其中一端与所述铺设支座可转动地连接，另一端与光纤可分离地配合；所述光纤沿着所述光纤导轨延伸直至缠绕于所述铺设滚轴，并与所述固定件配合；所述第二机械手的另一端与所述支承面可转动地连接，用于移动所述光纤铺设组件将所述光纤嵌入所述3D构件。

【技术特征摘要】
1.一种光纤传感构件的制备装置，其特征在于：包括第一机械手、第二机械手与支承装置；所述支承装置包括具有支承面的底座以及设于所述支承面上的工作台；所述第一机械手与所述第二机械手相对设置于所述工作台的两侧；所述工作台远离所述支承面的端面为操作面；所述第一机械手具有相对的两端，其中一端可拆式地设有打印头组件；另一端与所述支承面可转动地连接，用于移动所述打印头组件在所述操作面上打印出3D构件；所述第二机械手具有相对的两端，其中一端可拆式地设有光纤铺设组件；所述光纤铺设组件包括铺设支座、固定件、铺设滚轴与光纤导轨；所述铺设滚轴通过滚轴支架设于所述铺设支座上；所述光纤导轨的两端分别连接于所述铺设滚轴与所述铺设支座；所述固定件具有相对的两端，其中一端与所述铺设支座可转动地连接，另一端与光纤可分离地配合；所述光纤沿着所述光纤导轨延伸直至缠绕于所述铺设滚轴，并与所述固定件配合；所述第二机械手的另一端与所述支承面可转动地连接，用于移动所述光纤铺设组件将所述光纤嵌入所述3D构件。2.根据权利要求1所述的光纤传感构件的制备装置，其特征在于：所述第一机械手与所述第二机械手均为四轴机械手，具有依次可转动连接的第一机械臂、第二机械臂与第三机械臂；所述第三机械臂连接有设于所述底座的第四电机，所述第四电机用于驱动所述第三机械臂围绕所述第四电机的轴线旋转；所述第二机械臂连接有第三电机，所述第三电机用于驱动所述第二机械臂围绕与所述第三机械臂连接的关节点旋转，且所述第二机械臂与所述第三机械臂具有倾角；所述第一机械臂连接有第二电机，所述第二电机用于驱动所述第一机械臂围绕与所述第二机械臂连接的关节点旋转，且所述第一机械臂与所述第二机械臂具有倾角；所述第一机械臂内部还设有第一电机，所述第一电机用于驱动所述第一机械臂围绕所述第二机械臂的轴线旋转。3.根据权利要求2所述的光纤传感构件的制备装置，其特征在于：所述打印头组件设于所述第一机械臂远离所述第二机械臂的一端端部；所述打印头组件包括喷头、散热器、热熔器与耗材进料器；所述耗材进料器设有第五电机与齿轮件，所述第五电机与所述齿轮件配合用于将耗材挤压进入所述热熔器；所述喷头与所述热熔器相连用于将融化的所述耗材喷出；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐刚，李玉梅，李红丽，吴昊，戴晓光，梅华平，盛继群，
申请(专利权)人：湖北工程学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42