本发明专利技术涉及一种硅胶3D打印机及其挤出延迟误差函数的构建方法。该硅胶挤出延迟误差函数的构建方法通过设计多组路径图案，然后利用挤出头依次对多组路径图案进行打印，得到分别与多组路径图案相对应的多组打印样品，从而在每组打印样品的起始段和稳态段上分别设置N个测量点，并测量起始段上各测量点处的第一路径宽度以及第二路径宽度，进而计算出每组打印样品上各测量点处的路径宽度比例，最后建立出每组打印样品的比例变化函数，将多个比例变化函数拟合处理，构建出硅胶基挤出延迟误差函数，从而可根据延迟误差函数方便获取在挤出头移动状态发生变化时，硅胶打印路径发生的宽度变化，提高打印成型件的成型精度以及打印质量。提高打印成型件的成型精度以及打印质量。提高打印成型件的成型精度以及打印质量。
【技术实现步骤摘要】
一种硅胶3D打印机及其挤出延迟误差函数的构建方法
[0001]本专利技术涉及3D打印
，特别是涉及一种硅胶挤出延迟误差函数的构建方法；还涉及一种硅胶3D打印机的补偿控制方法；还涉及一种硅胶3D打印机。
技术介绍
[0002]硅胶材料具有耐高低温、耐水性好、高频绝缘性好、化学性质稳定以及生物相容性好等特点，广泛应用在生物医疗、密封件、汽车零部件制造等领域，具有广泛的应用前景和市场需求。
[0003]传统的硅胶结构产品的生产方法具有许多限制和缺点，比如不能制造出高复杂度和完整的结构。目前，硅胶3D打印问世以来，硅胶3D打印成型件的成型精度、表面质量和机械性能等方面依然是目前硅胶3D打印技术的短板，由于硅胶粘性液体在挤出过程中与挤出头内壁产生摩擦、粘滞等因素的存在，导致材料挤出延迟过大，从而在材料挤出启停位置产生明显的缺陷，同时运动平台在转角处有不可避免的减速或加速过程，从而引起转角处材料的过多堆积。这都限制了硅胶3D打印成型件的成型精度以及打印质量。
技术实现思路
[0004]基于此，有必要针对现有的硅胶3D打印技术中，由于硅胶材料挤出存在延迟误差，从而对打印成型件的成型精度以及打印质量造成不利影响，本专利技术提供一种硅胶3D打印机及其挤出延迟误差函数的构建方法。
[0005]本专利技术公开一种硅胶挤出延迟误差函数的构建方法，其用于构建3D打印机的挤出头在挤出硅胶时的延迟误差函数。延迟误差函数用于表征挤出头移动状态发生变化时，硅胶打印路径的宽度变化规律。构建方法包括以下步骤，即步骤(1)～(7)。
[0006](1)建立X
‑
Y
‑
Z坐标系，并确定打印参数。打印参数包括：挤出头高度、挤出头移动速度以及挤出气压压力。
[0007](2)设计多组路径图案。每组路径图案包括：位于同一水平面且均为直线的起始段、过渡段以及稳态段。起始段的一端与过渡段的一端连接，过渡段的另一端与稳态段的一端连接。起始段与稳态段之间相互平行且长度相等。
[0008](3)利用挤出头依次对多组路径图案进行打印，得到分别与多组路径图案相对应的多组打印样品。
[0009](4)在每组打印样品的起始段和稳态段上分别设置N个测量点，并测量起始段上各测量点处的第一路径宽度，同时测量出稳态段上对应测量点处的第二路径宽度。其中，起始段上的N个测量点位置分别与稳态段上的N个测量点一一对应。
[0010](5)根据第一路径宽度以及相对应的第二路径宽度，计算出每组打印样品上各测量点处的路径宽度比例。
[0011](6)根据每组打印样品上的多个路径宽度比例，建立出与每组打印样品相对应的比例变化函数。
[0012](7)将多组打印样品相对应的多个比例变化函数拟合处理，构建出硅胶挤出延迟误差函数G(t)。
[0013]在其中一个实施例中，步骤(3)中，在打印多组路径图案时，不同组路径图案的挤出头移动速度不同，且挤出头高度以及挤出气压压力均相等。在打印每组路径图案时，挤出头移动速度保持匀速。
[0014]在其中一个实施例中，步骤(5)中，每组打印样品上各测量点处的路径宽度比例的表达公式为：
[0015][0016]式中，μ
i
表示每组打印样品上各测量点处的路径宽度比例。表示每组打印样品的起始段上各测量点处的第一路径宽度。表示每组打印样品的稳态段上各测量点处的第二路径宽度。
[0017]在其中一个实施例中，步骤(7)中，在一个预设挤出气压压力条件下，硅胶挤出延时函数G(t)的表达公式为：
[0018][0019]其中，e表示自然常数；t表示挤出调整时间。
[0020]在其中一个实施例中，每组打印样品中，相邻的两个测量点之间的距离等于每隔一个预设时间段挤出头的移动距离。
[0021]本专利技术还公开一种硅胶3D打印机的补偿控制方法，其用于对3D打印机的挤出头的延迟误差进行补偿控制，以实现硅胶的精确挤出，得到均匀的硅胶打印路径。延迟误差为挤出头移动状态发生变化时，硅胶打印路径的宽度变化。误差补偿控制方法包括以下步骤，即步骤S1～S4。
[0022]S1.构建硅胶挤出延迟误差函数G(t)。其中，硅胶挤出延迟误差函数G(t)采用上述任意一项的硅胶挤出延迟误差函数的构建方法构建。
[0023]S2.分别获取硅胶打印时的延迟区间，以及在硅胶打印路径达到稳态时挤出头的进给速度。
[0024]S3.根据硅胶挤出延迟误差函数G(t)，计算得到延迟误差补偿函数。延迟误差补偿函数的表达公式为：
[0025][0026]式中，v
″
表示延迟误差补偿速度。v
′
表示在硅胶打印路径达到稳态时挤出头的进给速度。
[0027]S4.根据延迟误差补偿函数，在延迟区间内将挤出头的实时进给速度调节为相应的延迟误差补偿速度，以使延迟区间内的硅胶打印路径达到稳态线宽。
[0028]本专利技术还公开一种硅胶3D打印机，其包括：挤出头以及控制器。
[0029]挤出头固定安装在一个移动载台上。
[0030]控制器用于对挤出头的延迟误差进行补偿控制，以实现硅胶的精确挤出。控制器
采用上述任意一项硅胶3D打印机的补偿控制方法对挤出头硅胶挤出的延迟误差进行补偿控制。
[0031]在其中一个实施例中，挤出头包括：挤料管、活塞以及驱动机构。
[0032]挤料管底部开设有出料口。挤料管固定在移动载台上。
[0033]活塞滑动安装在挤料管的内壁。活塞的下表面与挤料管内壁以及出料口之间形成一个存料空间。
[0034]驱动机构用于驱动活塞在挤料管内升降，以调节存料空间大小，实现硅胶的挤出或回抽。
[0035]在其中一个实施例中，驱动机构包括：丝杆、滑块、连接杆以及驱动电机。
[0036]丝杆同轴设置在挤料管内，且丝杆的顶部与挤料管的顶壁转动连接。
[0037]滑块沿挤料管的延伸方向可滑动连接在挤料管内，且滑块位于活塞上方。滑块上开设有与丝杆匹配的螺纹孔，且滑块通过螺纹孔与丝杆配合连接。
[0038]多根连接杆呈圆周分布在滑块与活塞之间。每根连接杆的一端与滑块的底部固定连接，另一端与活塞的顶部固定连接。
[0039]驱动电机用于驱使丝杆转动。
[0040]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0041]1、该硅胶挤出延迟误差函数的构建方法通过建立X
‑
Y
‑
Z坐标系，确定打印参数后，设计多组路径图案，然后利用挤出头依次对多组路径图案进行打印，得到分别与多组路径图案相对应的多组打印样品，从而在每组打印样品的起始段和稳态段上分别设置N个测量点，并测量起始段上各测量点处的第一路径宽度，同时测量出稳态段上对应测量点处的第二路径宽度，进而根据第一路径宽度以及相对应的第二路径宽度，计算出每组打印样品上各测量点处的路径宽度比例，最后建立出每组打印样品的比例变化函数，将多个比例变化本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种硅胶挤出延迟误差函数的构建方法，其用于构建3D打印机的挤出头在挤出硅胶时的延迟误差函数；所述延迟误差函数用于表征所述挤出头移动状态发生变化时，硅胶打印路径的宽度变化规律；其特征在于，所述构建方法包括以下步骤：(1)建立X
‑
Y
‑
Z坐标系，并确定打印参数；所述打印参数包括：挤出头高度、挤出头移动速度以及挤出气压压力；(2)设计多组路径图案；每组路径图案包括：位于同一水平面且均为直线的起始段、过渡段以及稳态段；起始段的一端与过渡段的一端连接，过渡段的另一端与稳态段的一端连接；所述起始段与所述稳态段之间相互平行且长度相等；(3)利用所述挤出头依次对多组所述路径图案进行打印，得到分别与多组路径图案相对应的多组打印样品；(4)在每组所述打印样品的起始段和稳态段上分别设置N个测量点，并测量所述起始段上各测量点处的第一路径宽度，同时测量出所述稳态段上对应测量点处的第二路径宽度；其中，所述起始段上的N个测量点位置分别与所述稳态段上的N个测量点一一对应；(5)根据所述第一路径宽度以及相对应的所述第二路径宽度，计算出每组所述打印样品上各测量点处的路径宽度比例；(6)根据每组所述打印样品上的多个所述路径宽度比例，建立出与每组所述打印样品相对应的比例变化函数；(7)将多组打印样品相对应的多个比例变化函数拟合处理，构建出硅胶挤出延迟误差函数G(t)。2.根据权利要求1所述的硅胶挤出延迟误差函数的构建方法，其特征在于，步骤(3)中，在打印多组所述路径图案时，不同组所述路径图案的所述挤出头移动速度不同，且所述挤出头高度以及所述挤出气压压力均相等；在打印每组路径图案时，所述挤出头移动速度保持匀速。3.根据权利要求2所述的硅胶挤出延迟误差函数的构建方法，其特征在于，步骤(5)中，每组所述打印样品上各测量点处的路径宽度比例的表达公式为：式中，μ
i
表示每组所述打印样品上各测量点处的路径宽度比例；表示每组所述打印样品的起始段上各测量点处的第一路径宽度；表示每组所述打印样品的稳态段上各测量点处的第二路径宽度。4.根据权利要求2所述的硅胶挤出延迟误差函数的构建方法，其特征在于，步骤(7)中，在一个预设挤出气压压力条件下，所述硅胶挤出延时函数G(t)的表达公式为：其中，e表示自然常数；t表示挤出调整时间。5.根据权利要求2所述的硅胶挤出延迟误差函数的构建方法，其特征在于，每组所...
【专利技术属性】
技术研发人员：田晓青，房庆博，刘俊饶，马丁逸飞，王昱霖，刘智炫，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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