【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及粉末增材制造设备，更具体地涉及一种用于金属3d打印的刮刀自动调平装置及操作方法。
技术介绍
1、在3d打印过程中，需要在打印初始阶段对3d打印机的刮刀进行调平，使刮刀与金属基板处于平行状态，刮刀与基板之间的距离为0.03mm～0.08mm。为保证工件的成形效果，需严格保证刮刀与基板之间的平行关系，平行度需达到±0.05mm。目前市面上的金属3d打印机一般通过手动进行调平，刮刀的上端分别有左右两个旋钮，通过旋转左右两个旋钮控制刮刀左右两端相对于基板之间的距离进行调平(即从开始时定位调平高度，不会随着移动调整与基板的距离)。用人工方式测量刮刀与基板之间的距离，操作人员需通过经验多次重复调节，但是由于客观原因，基板在安装时并不能完全保证它的平行度，因此在现实情况中基板在成型仓区域里是高低不平的且这种状态是无法通过肉眼观测的到，在这个调平过程中，不仅耗费大量的时间精力，而且最终还是无法保证刮刀与基板的距离和平行状态，更无法消除因刮刀卡顿、基板加工、人工装卸基板等原因产生的细微误差。因此十分有必要设计一种全自动、高精度、高效的刮刀自动调平装置。
技术实现思路
1、综上所述，为克服现有技术的不足，本专利技术提供一种用于金属3d打印的刮刀自动调平装置及操作方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种用于金属3d打印的刮刀自动调平装置，包括刮刀、用于实时采集基板测量点数据信息的检测装置、用于控制刮刀上下摆动的摆动角度装置和控制系统，所述摆动角度装置包括安
3、通过采用上述技术方案，检测装置实时采集基板测量点数据信息然后控制系统根据数据信息控制驱动电机带动摆臂连杆机构控制刮刀上下摆动一定的角度使得刮刀与基板之间达到平行的状态，完成这一系列工作后，下一步再控制刮刀装置往前移动一定距离，重复上一步操作，由于采用实时采集，在打印过程中，可以保证当刮刀每处在基板上方不同位置上，刮刀都能自适应调整一定的角度由此保证与基板之间一直处于相对平行的状态，实时调整刮刀平整度，全自动，高精度，更高效，稳定性高；刮刀一端铰接，另一端通过连杆机构进行调整摆动，仅采用一个驱动电机即可实现高精度的平整性调整，优化结构，缩小了体积，减少成本；相较于现有调平装置多通过调平基板实现两者调平，本专利技术通过调整刮刀实现两者调平，适用于不同型号的3d打印装置的改装，更加方便组装，适用性更强；在现实方案实施过程中，实际上刮刀的摆动角度不会很大也不宜过大，因此通过摆动调整，更加精确；自动化设置，节省人力成本和时间，效率高。
4、本专利技术进一步设置：所述检测装置包括设置于刮刀两端的激光测距位移传感器和用于将数据收集传送到控制系统的通讯模块。
5、通过采用上述技术方案，激光测距位移传感器通常带有通讯模块，优先采用高精度激光位移测距传感器模拟量带485通讯，采用高精度激光测距传感器，测量精度高，有效增加铺粉装置的调平精度。
6、本专利技术进一步设置：所述控制系统包括数据处理单元、数据储存单元和控制单元，所述数据处理单元用于处理基板上的所有区域数据并进行分析，所述数据储存单元用于保存基板上的所有区域数据和刮刀调整数据，所述控制单元用于接收通讯模块的数据并传送相应指令yn给摆动角度装置。
7、通过采用上述技术方案，数据处理单元对通讯模块传送的采集基板测量点数据信息进行分析，控制单元传送相应指令yn给摆动角度装置，比如此时应该发出多少的脉冲量给到驱动电机后，驱动电机旋转一定的角度，完成这一系列工作后，下一步再控制刮刀装置往前移动一定距离，重复上一步操作，直至检测装置扫描测量完基板上的所有区域，控制单元将收集回来的所有这些数据存储于数据模块存储并分析形成该基板各处的刮刀调整数据，控制单元根据刮刀调整数据在打印过程中，实时控制摆动角度装置调整刮刀角度，在整个打印过程中，可以保证当刮刀每处在基板上方不同位置上，刮刀都能根据数据模块存储的信息自适应调整一定的角度由此保证与基板之间一直处于相对平行的状态。
8、本专利技术进一步设置：所述调节机构包括旋转丝杆和与之相适配的丝杆螺母座，所述安装座上下两侧还设置有与旋转丝杆相适配的丝杆支撑座，所述旋转丝杆一旁设置有滑轨导块。
9、通过采用上述技术方案，旋转丝杆转动通过调整安装座改变刮刀与基板之间的距离，改变刮刀的z轴位置，由于自动调平装置是安装于打印装置的执行机构上(即执行机构本身是具有控制刮刀z轴移动控制铺粉厚度的功能)，因此设置调节机构本身是为了调整在安装过程中，铰接端的刮刀位置与基板之间的距离，使其精准度更高。
10、本专利技术进一步设置：所述摆臂连杆机构包括设置于安装座上的滚针凸轮导向器、分别与滚针凸轮导向器以及刮刀相连的两个关节轴承、连接两端的关节轴承的连接轴和角度控制旋转块，所述角度控制旋转块一端与驱动电机相连，另一端与滚针凸轮导向器相连。
11、通过采用上述技术方案，驱动电机通过角度控制旋转块带动滚针凸轮导向器转动，带动关节轴承摆动，实现刮刀非铰接端的摆动，稳定性更高，精度更高，从而提高打印质量。
12、本专利技术进一步设置：所述连接机构包括限位轴和轴承组件，所述限位轴一端穿过安装座与刮刀铰连接，所述轴承组件设置于安装座相对刮刀的另一侧并与限位轴另一端相连接。
13、通过采用上述技术方案，通过轴承组件进一步加强刮刀铰接端的稳定性，刮刀通过轴承组件与安装座铰连接，摆动更轻松，结构简单、拆卸方便、承载能力较大。
14、一种用于金属3d打印的刮刀自动调平装置的操作方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：将调平装置移动到成型仓基板的上方，确定开始工作；步骤2：检测装置通过激光探距测量出刮刀与基板的距离xn，并将数据xn收集传送到控制系统；步骤3：控制系统进行数据分析生成调整指令yn，判断基板与工作平台是否平行，如不平行，传送相应指令yn给摆动角度装置；步骤4：控制系统发出多少的脉冲量给到驱动电机后，驱动电机旋转一定的角度，带动摆臂连杆机构控制刮刀上下摆动一定的角度使得刮刀与基板之间达到平行的状态；步骤5：刮刀每随移动机构移动一定距离，重复步骤2-4的操作，直至检测装置扫描测量完基板上的所有区域；步骤6：控制系统将收集回来的所有这些数据进行数据库存储并分析；步骤7：控制系统将分析数据生成整合数据集合s，s为y1至yn的调整指令集合；步骤8：打印过程中，控制系统根据整合数据集合s实时控制摆动角度装置进行调整；步骤9：结束打印，数据重设。
15、通过采用上述技术方案，其中n指将整个基板划分为n个区域，检测装置根据每次移动机构移动一定距离的区域形成相应数据，例如x1为第一区域的检测数据，y2为第二区域的调整本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于金属3D打印的刮刀自动调平装置，其特征在于：包括刮刀、用于实时采集基板测量点数据信息的检测装置、用于控制刮刀上下摆动的摆动角度装置和控制系统，所述摆动角度装置包括安装座、驱动电机和摆臂连杆机构，所述安装座设置于所述刮刀侧端并通过连接机构与刮刀侧端相铰接，所述刮刀另一端与摆臂连杆机构一端相铰接，所述驱动电机设置于安装座相对刮刀的另一面，所述摆臂连杆机构另一端穿过安装座与驱动电机相联接，所述安装座相对刮刀的另一端设置有用于控制刮刀与基板距离的调节机构。
2.根据权利要求1所述的一种用于金属3D打印的刮刀自动调平装置，其特征在于：所述检测装置包括设置于刮刀两端的激光测距位移传感器和用于将数据收集传送到控制系统的通讯模块。
3.根据权利要求2所述的一种用于金属3D打印的刮刀自动调平装置，其特征在于：所述控制系统包括数据处理单元、数据储存单元和控制单元，所述数据处理单元用于处理基板上的所有区域数据并进行分析，所述数据储存单元用于保存基板上的所有区域数据和刮刀调整数据，所述控制单元用于接收通讯模块的数据并传送相应指令Yn给摆动角度装置。
4.根
5.根据权利要求1所述的一种用于金属3D打印的刮刀自动调平装置，其特征在于：所述摆臂连杆机构包括设置于安装座上的滚针凸轮导向器、分别与滚针凸轮导向器以及刮刀相连的两个关节轴承、连接两端的关节轴承的连接轴和角度控制旋转块，所述角度控制旋转块一端与驱动电机相连，另一端与滚针凸轮导向器相连。
6.根据权利要求1所述的一种用于金属3D打印的刮刀自动调平装置，其特征在于：所述连接机构包括限位轴和轴承组件，所述限位轴一端穿过安装座与刮刀铰连接，所述轴承组件设置于安装座相对刮刀的另一侧并与限位轴另一端相连接。
7.一种根据权利要求1至6中任一项所述的用于金属3D打印的刮刀自动调平装置的操作方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：将调平装置移动到成型仓基板的上方，确定开始工作；步骤2：检测装置通过激光探距测量出刮刀与基板的距离Xn，并将数据Xn收集传送到控制系统；步骤3：控制系统进行数据分析生成调整指令Yn，判断基板与工作平台是否平行，如不平行，传送相应指令Yn给摆动角度装置；步骤4：控制系统发出多少的脉冲量给到驱动电机后，驱动电机旋转一定的角度，带动摆臂连杆机构控制刮刀上下摆动一定的角度使得刮刀与基板之间达到平行的状态；步骤5：刮刀每随移动机构移动一定距离，重复步骤2-4的操作，直至检测装置扫描测量完基板上的所有区域；步骤6：控制系统将收集回来的所有这些数据进行数据库存储并分析；步骤7：控制系统将分析数据生成整合数据集合S，S为Y1至Yn的调整指令集合；步骤8：打印过程中，控制系统根据整合数据集合S实时控制摆动角度装置进行调整；步骤9：结束打印，数据重设。
...【技术特征摘要】
1.一种用于金属3d打印的刮刀自动调平装置，其特征在于：包括刮刀、用于实时采集基板测量点数据信息的检测装置、用于控制刮刀上下摆动的摆动角度装置和控制系统，所述摆动角度装置包括安装座、驱动电机和摆臂连杆机构，所述安装座设置于所述刮刀侧端并通过连接机构与刮刀侧端相铰接，所述刮刀另一端与摆臂连杆机构一端相铰接，所述驱动电机设置于安装座相对刮刀的另一面，所述摆臂连杆机构另一端穿过安装座与驱动电机相联接，所述安装座相对刮刀的另一端设置有用于控制刮刀与基板距离的调节机构。
2.根据权利要求1所述的一种用于金属3d打印的刮刀自动调平装置，其特征在于：所述检测装置包括设置于刮刀两端的激光测距位移传感器和用于将数据收集传送到控制系统的通讯模块。
3.根据权利要求2所述的一种用于金属3d打印的刮刀自动调平装置，其特征在于：所述控制系统包括数据处理单元、数据储存单元和控制单元，所述数据处理单元用于处理基板上的所有区域数据并进行分析，所述数据储存单元用于保存基板上的所有区域数据和刮刀调整数据，所述控制单元用于接收通讯模块的数据并传送相应指令yn给摆动角度装置。
4.根据权利要求1所述的一种用于金属3d打印的刮刀自动调平装置，其特征在于：所述调节机构包括旋转丝杆和与之相适配的丝杆螺母座，所述安装座上下两侧还设置有与旋转丝杆相适配的丝杆支撑座，所述旋转丝杆一旁设置有滑轨导块。
5.根据权利要求1所述的一种用于金属3d打印的刮刀自动调平装置，其特征在于：所述摆臂连杆机...
【专利技术属性】
技术研发人员：张健，史虞焕，章国淦，宣阳，吴战，朱天颖，李世炜，
申请(专利权)人：温州大学平阳智能制造研究院，
类型：发明
国别省市：
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