[发明专利]3D打印机工作台实时水平监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种3D打印机工作台实时水平监测系统。

背景技术

3D打印机也称三维打印机，是快速成型技术的一种机器，3D打印机基于快速成型技术将数字模型打印成实物。3D打印机的正方形工作平台是3D打印机重要的结构部分，起着承载模型的作用。其工作平台的水平度直接影响打印模型的质量，当工作平台不平时，3D打印机打印模型底层时会出现翘边，打印不均匀，甚至不能粘附在工作平台上等情况。因此，打印模型之前的首要工作就是对3D打印机工作平台进行水平度检测与调平。目前3D打印机工作平台的水平度监测与调平多通过操作人员凭感觉手动调节四个顶角处的调平螺母来完成，因操作繁琐，精度难以控制，耗费时间长，所以要求操作人员掌握一定的技能和经验。即使工作平台调平以后，每打印一个模型，工作平台有可能发生微小偏转而不易发觉。这就需要操作人员不定期地对工作平台进行水平度检测，但不能实现对工作平台的水平度进行实时监测，而且每次手动调平具有一定的盲目性。

发明内容

为了克服3D打印机工作平台手动调平的盲目性和工作平台水平度监测的不足，本发明基于传感器技术、嵌入式控制系统技术、电子电路技术和几何学等学科领域的相关知识，提供一种3D打印机工作平台实时水平监测系统。该水平监测系统不仅可以监测3D打印机工作平台的倾斜方向，还可以实时监测工作平台的水平度，当工作平台的偏转倾角超过安全阈值时将发出警报。

为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

当工作平台面积小于250×250mm²时，可以忽略平台形变的影响，有适用于该情况的方案一：

一种3D打印机工作平台实时水平监测系统，包括双轴倾角传感器模块、微控制器、二个指示灯和蜂鸣器，所述的双轴倾角传感器模块平行安装固定在工作平台下侧的中间位置，所述的微控制器通过使能端口CS与所述双轴倾角传感器模块连接并且控制其连接与断开，所述的微控制器的数据输入端与所述的双轴倾角传感器模块的数据输出端连接，所述的微控制器的输出端与所述的双轴倾角传感器模块的输入端连接，所述微控制器的时钟信号端与所述双轴倾角传感器模块的时钟输入端连接，所述的指示灯和所述的蜂鸣器与所述的微控制器相连。

所述的指示灯为两个不同颜色的指示灯，它们分别指示水平X轴方向的水平度和水平Y轴方向的水平度。通过所述指示灯的闪烁频率来量化工作平台的倾斜度。所述蜂鸣器以两种频率鸣响，分别表示工作平台相对于水平面向上、向下倾斜。

参见图4本发明方案一的原理框图，所述的双轴倾角传感器模块SCA1900与所述的微控制器的SPI接口连接，片选端CS低电平有效，控制所述的双轴传感器模块的连接与断开。所述的微控制器的数据输入端MISO、输出端MOSI分别与SCA1900的数据输出端SO、输入端SI连接，所述的微控制器的时钟信号端与SCA1900模块的时钟输入端SCK连接。所述的微控制器的P1、P2口分别与所述的指示灯LED1、LED2连接，P0口与所述的蜂鸣器连接。

当工作平台面积大于500×500mm²时，不能忽略平台形变的影响，有适用于该情况的方案二：

一种3D打印机工作平台实时水平监测系统，包括四个双轴倾角传感器模块、微控制器、四个指示灯和蜂鸣器，所述的四个双轴倾角传感器模块分别平行安装固定在工作平台下侧的四面边缘中间位置，所述的微控制器通过片选端口CSX与所述四个双轴倾角传感器模块分别连接，所述的片选端口控制两者的连接与断开，所述微控制器的数据输入端与所述每个双轴倾角传感器模块的数据输出端连接，所述微控制器的数据输出端与所述每个双轴倾角传感器模块的数据输入端连接，所述微控制器的时钟信号端与所述每个双轴倾角传感器模块的时钟输入端连接，所述的四个指示灯和所述的蜂鸣器与微控制器相连。

所述的四个指示灯分别指示工作平台四边的水平度，通过指示灯的闪烁频率来量化工作平台的倾斜度。所述蜂鸣器以两种频率鸣响，分别表示工作平台相对于水平面向上、向下倾斜。