一种利用视觉反馈系统实现自主调节的大型3D打印装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种利用视觉反馈系统实现自主调节的大型3D打印装置，包括驱动系统、框架结构、螺杆挤出装置、快换连接结构、自动供料系统、散热系统、温控/加热系统、外筒结构和视觉反馈系统；所述驱动系统与所述螺杆挤出装置连接且固定在所述框架结构上，所述快换连接结构一端与所述框架结构连接，另一端连接机械臂，所述自动供料系统与所述外筒结构连接，所述温控/加热系统设置在所述螺杆挤出装置上，所述散热系统与所述视觉反馈系统挂载于所述框架结构上。本实用新型专利技术采用螺杆加热挤出的方式实现在打印过程中出料速度与质量的均匀可控，通过视觉反馈系统实现了误差的自我修正，配套的散热系统确保了打印物件的精度与质量。配套的散热系统确保了打印物件的精度与质量。配套的散热系统确保了打印物件的精度与质量。

【技术实现步骤摘要】
一种利用视觉反馈系统实现自主调节的大型3D打印装置


[0001]本技术涉及3D打印领域，尤其涉及一种利用视觉反馈系统实现自主调节的大型3D打印装置。

技术介绍

[0002]目前，已有的能够进行3D打印热塑性材料的装置大部分使用4自由度框架，通过打印头对材料加热加压，将物料融化后实现层叠打印。这种打印方式存在一些弊端，第一是打印设备以及挤出头的体积比较小，无法进行大型构件以及特定模型的打印；第二是在打印过程中，当一些因为环境或设备本身导致的出料过多/过少或路径偏移的问题发生时，无法进行自我修正，导致打印失败，还有一点就是受打印机自由度以及材料坍塌的影响，无法进行复杂的空间打印；并且传统3D打印机是通过电机转动推挤线状物料的方式进行物料的挤出，利用重力做功进行出料，物料在挤出过程中由于重力因素容易出现出料不均或控制出料延迟大的问题。

技术实现思路

[0003]本技术所要解决的技术问题是，提供一种利用视觉反馈系统实现自主调节的大型3D打印装置，其能够实现在打印过程中对出料速度与质量的均匀可控以及误差的自我修正。
[0004]为了解决上述技术问题，本技术是通过以下技术方案实现的：一种利用视觉反馈系统实现自主调节的大型3D打印装置，包括驱动系统、框架结构、螺杆挤出装置、快换连接结构、自动供料系统、散热系统、温控/加热系统、外筒结构和视觉反馈系统；所述驱动系统与所述螺杆挤出装置连接且固定在所述框架结构上，所述快换连接结构一端与所述框架结构连接，另一端连接机械臂，通过机械臂可以控制框架结构的移动运行，所述自动供料系统与所述外筒结构连接，实现供料和存料，所述温控/加热系统设置在所述螺杆挤出装置上，实现料温的控制，所述散热系统与所述视觉反馈系统挂载于所述框架结构上，可随时进行快拆作业；所述驱动系统、螺杆挤出装置、自动供料系统、散热系统、温控/加热系统以及视觉反馈系统通过外置的西门子PLC进行控制，其中进出料控制、出料速度、加热以及冷却可通过与PLC连接的人机交互界面进行操作。
[0005]进一步地，所述框架结构由中框架、上框架、下框架、封盖、侧板、L型连接片以及导轨组成；所述上框架和下框架分别固定设置在中框架的上下两端，所述封盖固定设置在中框架的前侧，导轨和侧板分别固定设置在中框架的左右两侧，且所述导轨竖向设置，其底部向下延伸在中框架的左侧下方，所述L型连接片具有多个，其通过螺栓固定连接在导轨上，且该L型连接片可以在导轨上上下移动调节；
[0006]所述驱动系统包括伺服驱动电机、减速机以及与所述减速机传动连接的联轴器，所述伺服驱动电机与所述减速机传动连接，所述减速机通过螺栓固定于所述上框架的顶部，上框架顶部位于减速机的外侧竖向设置有用于支撑固定伺服驱动电机的驱动电机固定
板，所述联轴器位于所述中框架内；
[0007]所述螺杆挤出装置包括竖向设置的螺杆，所述螺杆上端通过固定设置在下框架上的轴承和端面轴承与设置在中框架内的联轴器传动连接，从而实现与所述减速电机的直连，所述端面轴承和轴承通过固定设置在下框架上的轴承盖连接块连接，其中轴承固定设置在所述轴承盖连接块内，端面轴承固定设置在所述轴承盖连接块的上方；
[0008]所述快换连接结构包括快换接头，所述快换接头一端通过快换连接板固定在所述中框架的后侧，另一端连接机械臂；
[0009]所述外筒结构包括套筒，所述套筒套接在螺杆外部，其上端通过法兰盘与所述轴承盖连接块固定连接，下端固定设置有挤出头；
[0010]所述自动供料系统包括料仓和连接在所述料仓一侧的真空上料管，所述料仓下方连接有透明管，所述透明管与设置在套筒上且与所述套筒内部连通的管支架连接，所述管支架靠近套筒的上端位置，管支架上靠近其两端的部位分别设置一个气动接头安装块，所述气动接头安装块上设置有与所述管支架内部连通的气动接头；
[0011]所述散热系统由四个直流散热风扇、基座连接板、散热基座、冷却控制阀、四个不锈钢喷头和保温罩组成；所述基座连接板和散热基座均呈矩形结构，其中心均设置有上下连通的套接孔，所述基座连接板和散热基座通过套接孔套接在外筒结构外部，其中基座连接板通过L型连接片固定连接在导轨下端，所述散热基座通过螺栓固定连接在基座连接板底部，散热基座四个对称面上各设置有一个散热口，四个直流散热风扇通过螺栓分别固定安装在四个散热口上，所述散热基座内部以其中心套接孔为中心圆形阵列有四个导向型散热通道，四个导向型散热通道一端与套接孔连通，另一端分别与四个散热口连通，所述四个不锈钢喷头分别固定设置在所述散热基座的四个对角上，所述保温罩套接在挤出头的外部，其顶部与所述散热基座的底部固定连接，所述冷却控制阀通过螺栓安装在导轨上，其一端与外部气泵连接，另一端通过气路与所述不锈钢喷头连接，所述不锈钢喷头的下端喷嘴与延伸在保温罩底部下方的挤出头相对应；
[0012]所述温控/加热系统包括固定设置在所述侧板外侧的四个温控器以及上下分布于所述套筒四个位置的四个环形加热片，每个环形加热片中部设置有一个温度传感器，四个温度传感器通过导线分别与四个温控器连接，温控器通过温度传感器实时回传的温度启停所述环形加热片，进而实现对温度的自动控制；
[0013]所述视觉反馈系统由深度相机与相机支架组成，所述深度相机通过螺栓固定连接在所述相机支架下端，其位于挤出头的侧面且与所述挤出头相对应，所述相机支架上端通过L型连接片固定连接在导轨上；所述深度相机可实时拍摄打印物料的形态，所得图像数据经计算机实时处理，通过内置于机械臂的mxautomation程序对工作中的机械臂工作速度进行实时控制，进而调节打印物料的宽度与打印速度，在打印过程中可以实现误差的自我修复以及计算机端的远程控制。
[0014]进一步地，所述料仓顶部设置有灰尘过滤器。
[0015]进一步地，所述套筒外部设置有隔热层，所述环形加热片固定设置在隔热层和套筒之间，其中位于最下方的环形加热片设置在套筒下端的挤出头处，设置在环形加热片中部的温度传感器其一端与套筒外侧对应，另一端穿过对应的环形加热片和隔热层与所述温控器导线连接。
[0016]进一步地，所述管支架与套筒之间通过固定设置在套筒上且与所述套筒内外连通的隔热过渡板连接。
[0017]进一步地，所述隔热过渡板上设置有槽口，所述槽口直径为1.5mm。
[0018]进一步地，所述透明管的外壁设置有光电传感器。
[0019]进一步地，所述机械臂为KUKA机械臂。
[0020]与现有技术相比，本技术的有益之处在于：这种利用视觉反馈系统实现自主调节的大型3D打印装置采用螺杆加热挤出的方式，可以适配更大直径的打印头，采用伺服控制螺杆转速实现物料挤出可控，独立设计的散热系统保证物料在挤出后快速冷却成型，视觉反馈系统可实时控制机械臂作业速度，进而调整物料挤出宽度，保证了打印物件的精度与质量。
附图说明
[0021]图1是本技术立体结构示意图；
[0022]图2是本技术主视结构剖面图；
[0023本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用视觉反馈系统实现自主调节的大型3D打印装置，其特征在于：包括驱动系统（1）、框架结构（2）、螺杆挤出装置（3）、快换连接结构（4）、自动供料系统（5）、散热系统（6）、温控/加热系统（7）、外筒结构（8）和视觉反馈系统（9）；所述驱动系统（1）与所述螺杆挤出装置（3）连接且固定在所述框架结构（2）上，所述快换连接结构（4）一端与所述框架结构（2）连接，另一端连接机械臂，通过机械臂可以控制框架结构（2）的移动运行，所述自动供料系统（5）与所述外筒结构（8）连接，实现供料和存料，所述温控/加热系统（7）设置在所述螺杆挤出装置（3）上，实现料温的控制，所述散热系统（6）与所述视觉反馈系统（9）挂载于所述框架结构（2）上，可随时进行快拆作业；所述驱动系统（1）、螺杆挤出装置（3）、自动供料系统（5）、散热系统（6）、温控/加热系统（7）以及视觉反馈系统（9）通过外置的西门子PLC进行控制，其中进出料控制、出料速度、加热以及冷却可通过与PLC连接的人机交互界面进行操作。2.根据权利要求1所述一种利用视觉反馈系统实现自主调节的大型3D打印装置，其特征在于：所述框架结构（2）由中框架（201）、上框架（202）、下框架（203）、封盖（204）、侧板（205）、L型连接片（206）以及导轨（207）组成；所述上框架（202）和下框架（203）分别固定设置在中框架（201）的上下两端，所述封盖（204）固定设置在中框架（201）的前侧，导轨（207）和侧板（205）分别固定设置在中框架（201）的左右两侧，且所述导轨（207）竖向设置，其底部向下延伸在中框架（201）的左侧下方，所述L型连接片（206）具有多个，其通过螺栓固定连接在导轨（207）上，且该L型连接片（206）可以在导轨（207）上上下移动调节；所述驱动系统（1）包括伺服驱动电机（101）、减速机（102）以及与所述减速机（102）传动连接的联轴器（103），所述伺服驱动电机（101）与所述减速机（102）传动连接，所述减速机（102）通过螺栓固定于所述上框架（202）的顶部，上框架（202）顶部位于减速机（102）的外侧竖向设置有用于支撑固定伺服驱动电机（101）的驱动电机固定板（104），所述联轴器（103）位于所述中框架（201）内；所述螺杆挤出装置（3）包括竖向设置的螺杆（301），所述螺杆（301）上端通过固定设置在下框架（203）上的轴承（303）和端面轴承（302）与设置在中框架（201）内的联轴器（103）传动连接，从而实现与所述减速机（102）的直连，所述端面轴承（302）和轴承（303）通过固定设置在下框架（203）上的轴承盖连接块（304）连接，其中轴承（303）固定设置在所述轴承盖连接块（304）内，端面轴承（302）固定设置在所述轴承盖连接块（304）的上方；所述快换连接结构（4）包括快换接头（402），所述快换接头（402）一端通过快换连接板（401）固定在所述中框架（201）的后侧，另一端连接机械臂；所述外筒结构（8）包括套筒（802），所述套筒（802）套接在螺杆（301）外部，其上端通过法兰盘（801）与所述轴承盖连接块（304）固定连接，下端固定设置有挤出头（803）；所述自动供料系统（5）包括料仓（501）和连接在所述料仓（501）一侧的真空上料管（502），所述料仓（501）下方连接有透明管（504），所述透明管（504）与设置在套筒（802）上且与所述套筒（802）内部连通的管支架（506）连接，所述管支架（506）靠近套筒（802）的上端位置，管支架（506）上靠近其两端的部位分别设置一个气动接头安装块（508），所述气动接头安装块（508）上设置有与所述管支架（506）内部连通的气动接头（509）；所述散热系统（6）由四个直流散热风扇（601）、基座连...

【专利技术属性】
技术研发人员：石新羽，毕康，周海宁，徐恺，
申请(专利权)人：昆山达姆机器人科技有限公司，
类型：新型
国别省市：