CN110370648B - 多通道压电式3d打印喷头故障识别及状态监测***及方法 - Google Patents

多通道压电式3d打印喷头故障识别及状态监测***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多通道压电式3D打印喷头故障识别及状态监测***及方法，包括喷头驱动电路、多通道选通电路、压电信号采集电路及监测单元，喷头驱动电路用于提供驱动信号使压电喷头喷射；多通道选通电路用于提供多通道轮流选通信号实现压电喷头多喷孔轮流监测；压电信号采集电路利用自感应检测方式采集压电喷头流道腔体内的残余振动信号；监测单元包括驱动电压监测、液体粘度监测、供墨压力监测和液滴喷射速度计算模块，用于监测压电喷头工作状态。本发明能有效识别故障类型及产生原因，提高监测准确性，便于用户采用有效措施；同时无需外部传感器，通过轮流监测的方式降低了硬件成本；可在喷头工作过程中进行监测，提高监测灵活性。

Description

多通道压电式3D打印喷头故障识别及状态监测***及方法
技术领域
本发明属于先进制造技术领域，具体涉及一种多通道压电式3D打印喷头故障识别及状态监测***及方法。
背景技术
3D打印是从上世纪九十年代中期开始发展起来的一种革命性的制造方法。其基于材料累积成型的原理，从零件三维CAD模型出发，将模型进行离散化切片分层处理，然后将二维数据逐层制造最终累积成三维实体，实现工件成型制造。微滴喷射技术广泛应用在3D打印中，然而由于喷头属于精密器件，极易发生驱动电压超限、高粘堵头和供墨压力失衡等喷射故障，这类故障目前只能在观墨设备下被发现，不但需要大量的时间来维修喷头，而且严重了影响打印质量。
目前国内外对喷头喷射状态进行检测的研究有：
(1)韩国顺天乡大学利用压电喷头的自感应方式提取喷头流道腔体内的残余振动信号进行分析，采用方差的算法对喷头喷射状态进行检测，该方法通过单一算法特征参数实现喷射故障监测，对于有些喷射故障下特征参数重合混叠的情况无法有效识别出故障类型，也不能对液滴速度进行监测；
(2)杭州电子科技大学通过CCD高速相机进行墨滴喷射的图像采集，利用区域增长法来提取墨滴形态，并计算墨滴的速度和体积，该方法只能在特定位置对喷头进行检测，过程繁琐。
以上方法中存在如下问题：无法有效识别出具体故障类型，不利于采取对应措施；只能在固定位置进行检测，影响检测效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种多通道压电式3D打印喷头故障识别及状态监测***及方法，能有效识别故障类型并计算液滴速度，提高检测准确性，能在喷头打印运动的过程中进行检测，不受喷头位置限制，大大提高了检测的灵活性。
本发明采用以下技术方案：
一种多通道压电式3D打印喷头故障识别及状态监测***，包括喷头驱动电路、多通道选通电路、压电信号采集电路及监测单元，喷头驱动电路用于提供驱动信号使压电喷头喷射；多通道选通电路用于提供多通道轮流选通信号实现压电喷头多喷孔轮流监测；压电信号采集电路利用自感应检测方式采集压电喷头流道腔体内的残余振动信号；监测单元包括驱动电压监测、液体粘度监测、供墨压力监测和液滴喷射速度计算模块，用于监测压电喷头工作状态。
具体的，压电信号采集电路包括喷头电路和等效电路，等效电路包括分压电阻R2和喷头的等效电容Ce，喷头电路包括分压电阻R1和喷头的静态电容Cp，且Cp＝Ce，R1＝R2，输入的驱动电压Vin分两路，一路经电阻R2和电容Ce接地，另一路经电阻R1和电容Cp接地，等效电路中电容端电压V2和喷头电路中电容端电压V1经压电信号采集电路处理后的输出信号Vout与数据采集***连接，用于输出最终结果。
具体的，多通道选通电路包括等效电路、驱动信号发生器、多通道选通开关和多喷孔喷头，压电信号采集电路分两路，一路与多通道选通开关连接，用于提取喷头电路中喷头电容端电压，另一路与等效电路中等效电容Cne的远地端连接，用于提取等效电路中等效电容端电压；多通道选通开关接收选通信号，并与多喷孔喷头连接。
进一步的，等效电路包括分压电阻Rr和等效电容Cne，第n个喷孔的自感应电压信号Vn与等效电路的等效电压信号Vr经过压电信号采集电路进行处理，处理后的输出信号Vnout与数据采集***连接，用于输出最终结果；驱动信号发生器提供的输入电压Vnin分两路，一路经被测量喷孔电路的分压电阻Rn及喷孔电路后接地，用于使喷头喷射产生自感应信号Vn，另一路经等效电路的分压电阻Rr与等效电容Cne后接地，用于输出等效电压信号Vr，且Rr＝Rn。
本发明的另一技术方案是，一种多通道压电式3D打印喷头故障识别及状态监测方法，利用所述的多通道压电式3D打印喷头故障识别及状态监测***，采用自感应检测方式将压电喷头流道腔体内的残余振动信号转化为电压信号进行采集分析后得到故障发生时对应的特征参数，建立喷射故障与特征参数以及液滴速度与特征参数之间的算法模型，当驱动电压监测、液体粘度监测、供墨压力监测和液滴喷射速度计算模块中各个因素对应的特征参数超过阈值则表明发生故障。
具体的，驱动电压监测由自感应信号中的尖角幅值作为特征参数进行判断，尖角幅值为采集到的自感应信号的第一个尖角幅值，通过喷头驱动电路对某一选定喷孔进行喷射，采用压电信号采集电路和数据采集***对压电喷头流道腔体内的压力波信号进行提取采集，当喷头驱动电压过小导致液滴喷射速度低于正常值或驱动电压过大使得主液滴周围产生卫星液滴时，驱动电压对应的指示灯亮起，表明是由电压导致的液滴喷射故障。
具体的，液体粘度监测由自感应信号中的阻尼比作为特征参数进行判断，阻尼比由采集到的自感应信号尾部的残余振动的衰减阻尼比计算所得，通过喷头驱动电路对某一选定喷孔进行喷射，采用压电信号采集电路和数据采集***对压电喷头流道腔体内的压力波信号进行提取采集，当被喷射液体粘度过大导致液滴喷射速度低于正常值或液滴粘度很小使得主液滴尾部的液柱较长时，液体粘度对应的指示灯亮起，表明是由粘度导致的液滴喷射故障。
具体的，供墨压力监测由自感应信号中的相位作为特征参数进行判断，相位由采集到的自感应信号相位计算所得，通过喷头驱动电路对某一选定喷孔进行喷射，采用压电信号采集电路和数据采集***对压电喷头流道腔体内的压力波信号进行提取采集，当供墨压力负压过小时导致喷孔有液滴聚集无法喷射或当供墨压力负压过大导致喷孔内吸入气泡无法喷射时，供墨压力对应的指示灯亮起，表明是由压力导致的液滴喷射故障。
具体的，液滴喷射速度计算方案由回归模型计算获得，通过喷头驱动电路对某一选定喷孔进行喷射，采用压电信号采集电路和数据采集***对压电喷头流道腔体内的压力波信号进行提取采集，当喷射条件在正常范围内时，表明处于正常喷射状态，通过回归模型计算出的速度值反映液滴的喷射速度。
进一步的，其特征在于，特征值判断步骤如下：
S1、读取压电信号，依次对时域尖角幅值特征值、残余振动阻尼比特征值和频域相位特征值进行判断；
S2、当时域尖角幅值特征值、残余振动阻尼比特征值和频域相位特征值均正常时，计算液滴速度后结束；
S3、当时域尖角幅值特征值、残余振动阻尼比特征值和频域相位特征值中的任意一个产生异常时，直接结束。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种多通道压电式3D打印喷头故障识别及状态监测***，采用分时复用的检测方案，通过设计多通道选通电路来实现多喷孔的轮流检测，大大降低了硬件成本及电路功耗，同时也保证了检测效率，所用的检测电路能将压电喷头流道腔体内的微小压力波信号转化为自感应电压信号进行提取分析，提高检测准确度，能在喷头打印运动的过程中进行检测，不受喷头位置限制，大大提高了检测的灵活性。
进一步的，检测电路整体尺寸小，利用压电喷头自身的压电效应，无需外加传感器，便于安装在喷头上进行监测，进一步可以将检测电路封装到喷头内部，为压电喷头的制造提供技术支撑。
本发明还公开了一种多通道压电式3D打印喷头故障识别及状态监测方法，在喷头非正常喷射时，能够同时对驱动电压、液体粘度、供墨压力等故障因素进行检测，当上述一种或多种因素导致喷射故障发生时，均有对应的状态指示反映，能有效识别出故障类别，有利于用户及时采取处理措施；在喷头正常喷射时能计算出液滴喷射速度，便于用户优化喷射参数使液滴喷射速度控制在合适范围内。
进一步的，通过监测驱动电压的大小来直接判断是否有驱动电压超限导致的喷射故障，提醒用户对驱动电压进行调整。例如，当喷射电压过小时，会因为驱动力不足导致液滴速度和体积均偏小影响3D打印零件的密度，当喷射电压过大时，会因为驱动力过大导致液滴周围产生部分微型液滴最终使得3D打印零件的分辨率降低。
进一步的，通过监测液体粘度的大小来直接判断是否有液体粘度不适导致的喷射故障，提醒用户采用合适粘度的液体进行喷射。例如，当液体粘度过大时会使喷头堵塞无法喷射，当液体粘度过小时会使得主液滴的尾部会有很长的液柱最终使得打印介质表面产生液滴扩散。
进一步的，通过监测供墨压力的大小来直接判断是否有供墨压力异常导致的喷射故障，提醒用户对供墨压力进行调整。例如，当供墨压力负压过小时会使得液滴被挤出悬挂在喷孔表面最终掉落在打印介质上破坏已打印表面，当供墨压力负压过大时会使得空气被吸入喷孔内使得喷射出的液滴变得杂乱无章。
进一步的，通过对特征参数的计算得到液滴的实时速度，无需再将喷头移至特定位置进行观测，节省了测量时间和空间，简化了测量过程，同时使得用户可以通过实时的速度监测结果来调节相应工艺参数来实现液滴速度的优化控制。
进一步的，通过计算各个特征值并进行比较判断得到各个驱动因素的状态及液滴的速度，当上述任意指标异常时相应的状态指示灯立刻变亮，提醒用户相应故障发生，具有监测过程高效、监测结果明确易懂的特点。
综上所述，本发明提供一种多通道压电式3D打印喷头故障识别及状态监测***及方法，在不使用外加传感器的条件下利用自感应检测方法提取处喷头内部的自感应信号，对自感应信号的特征参数进行计算判断得喷头的喷射状态。能有效识别故障类型及产生原因，提高监测准确性，便于用户采用有效措施；同时无需外部传感器，解决了传感器安装不便问题，通过轮流监测的方式降低了硬件成本；可在喷头工作过程中进行监测，不受喷头位置约束，提高监测灵活性。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为采用自感应方式将压电喷头流道内的压力波信号转化为电信号的压电信号采集电路示意图；
图2为多通道轮流监测电路示意图；
图3为利用压电信号采集电路及数据采集***采集到的自感应信号图；
图4为喷头喷射状态监测流程图；
图5为基于回归模型及算法开发的状态监测示意图；
图6为驱动电压不足导致液滴速度过低的监测效果图；
图7为液体粘度较大导致液滴速度过低的监测效果图；
图8为供墨压力负压过小导致液滴聚集在喷孔表面的监测效果图。
具体实施方式
本发明提供了一种多通道压电式3D打印喷头故障识别及状态监测***及方法，利用自感应检测方式将压电喷头流道腔体内的残余振动信号转化为电压信号进行采集分析后得到各种故障发生时对应的特征参数，若特征参数超过阈值则表明发生故障，通过指示灯判断故障类型便于采取处理措施。与传统的基于视频的喷射状态监测方式相比，本发明可以在喷头移动打印过程中实现喷头喷射状态的监测，不受喷头位置限制；同时本发明采用了轮流监测的方式来实现多喷孔的状态监测，大大降低了硬件成本，提高检测效率进而保证打印头工作的稳定性和可靠性。
本发明一种多通道式压电式3D打印喷头故障识别及状态监测***，包括喷头驱动电路、多通道选通电路、压电信号采集电路及监测单元，喷头驱动电路用于提供驱动信号使压电喷头喷射；多通道选通电路用于提供多通道轮流选通信号实现压电喷头多喷孔轮流监测的方案；压电信号采集电路利用自感应检测方式采集压电喷头流道腔体内的残余振动信号；监测单元用于将压电喷头状态检测结果呈现给用户。
请参阅图1，压电信号采集电路包括喷头电路和等效电路，等效电路包括分压电阻R2和喷头的等效电容Ce，喷头电路包括分压电阻R1和喷头的静态电容Cp，且Cp＝Ce，R1＝R2，输入的驱动电压Vin分两路，一路经电阻R2和电容Ce接地，另一路经电阻R1和电容Cp接地，等效电路中电容端电压V2和喷头电路中电容端电压V1经压电信号采集电路处理后的输出信号Vout与数据采集***连接，用于输出最终结果。
请参阅图2，多通道选通电路包括等效电路、驱动信号发生器、多通道选通开关和多喷孔喷头，压电信号采集电路分两路，一路与多通道选通开关连接，用于提取喷头电路中喷头电容端电压，另一路与等效电路中等效电容Cne的远地端连接，用于提取等效电路中等效电容端电压，；多通道选通开关接收选通信号，并与多喷孔喷头连接。
等效电路包括分压电阻Rr和等效电容Cne，第n个喷孔的自感应电压信号Vn与等效电路的等效电压信号Vr经过压电信号采集电路进行处理，处理后的输出信号Vnout与数据采集***连接，用于输出最终结果；驱动信号发生器提供的输入电压Vnin分两路，一路经被测量喷孔电路的分压电阻Rn及喷孔电路后接地，用于使喷头喷射产生自感应信号Vn，另一路经等效电路的分压电阻Rr与等效电容Cne后接地，用于输出等效电压信号Vr，且Rr＝Rn。
其中，th为单通道选通持续时间，ts为相邻通道选通的间隔时间，可通过设置th调节单通道选通时间。
监测单元包括驱动电压监测、液体粘度监测、供墨压力监测和液滴喷射速度计算模块。
本发明的工作原理为：
1.压电材料具有压电效应，该特性让压电板在喷头***中既可作为驱动器也可作为传感器。
2.当压电板作为传感器时，其内部电流包括充放电效应产生的电流与残余压力波通过压电效应产生的电流两部分。
3.喷头的喷射状态会影响到残余压力波，进而影响到压电板内部的电流，因此采集压电板的电流来分析喷头的喷射状态。
4.利用自感应检测电路的差分特性提取出由压力波所产生的电流并将其转化为电压信号。
5.对自感应电压信号进行采集与分析，建立起喷射故障与特征参数以及液滴速度与特征参数之间的算法模型。
6.基于上述模型，开发状态监测***对喷头喷射状态进行监测，对喷射故障进行识别。
请参阅图4，一种多通道压电式3D打印喷头故障识别及状态监测方法,采用自感应检测方式将压电喷头流道腔体内的残余振动信号转化为电压信号进行采集分析后得到故障发生时对应的特征参数，建立喷射故障与特征参数以及液滴速度与特征参数之间的算法模型，当驱动电压监测、液体粘度监测、供墨压力监测和液滴喷射速度计算模块中各个因素对应的特征参数超过设定阈值时报警灯亮起。
其中，驱动电压监测方案由自感应信号中的尖角幅值作为特征参数进行判断，尖角幅值为采集到的自感应信号的第一个尖角幅值，当该尖角幅值超过设定阈值时即认为驱动电压导致喷射故障；
液体粘度监测方案由自感应信号中的阻尼比作为特征参数进行判断，阻尼比由采集到的自感应信号尾部的残余振动的衰减阻尼比计算所得，计算方法为相邻波峰或波谷的幅值比，当该阻尼比超过设定阈值时即认为液体粘度导致喷射故障；
供墨压力监测方案由自感应信号中的相位作为特征参数进行判断，相位由采集到的自感应信号二阶频率对应的相位计算所得，当该相位超过设定阈值时即认为供墨压力导致喷射故障；
液滴喷射速度计算方案由回归模型计算获得。
液滴喷射速度由各特征参数之间建立的回归模型计算所得，该回归模型基于实验数据拟合所得，并与压电喷头喷射过程的动力学模型基本一致，该实验的因素为驱动电压、液体粘度、供墨压力，因变量为液滴速度。
特征值判断如下：
读取压电信号，依次对时域尖角幅值特征值、残余振动阻尼比特征值和频域相位特征值进行判断；
当时域尖角幅值特征值、残余振动阻尼比特征值和频域相位特征值正常，分别计算液滴速度后结束；
当时域尖角幅值特征值、残余振动阻尼比特征值和频域相位特征值异常，直接结束。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在一个实例中，通过喷头驱动电路对某一选定喷孔进行喷射，采用压电信号采集电路和数据采集***对压电喷头流道腔体内的压力波信号进行提取采集，当喷头驱动电压过小导致液滴喷射速度低于正常值或者驱动电压过大使得主液滴周围产生卫星液滴时，此时监测软件界面上电压指示灯亮，表明是由电压导致的液滴喷射故障。
在一个实例中，通过喷头驱动电路对某一选定喷孔进行喷射，采用压电信号采集电路和数据采集***对压电喷头流道腔体内的压力波信号进行提取采集，当被喷射液体粘度过大导致液滴喷射速度低于正常值或者液滴粘度很小使得主液滴尾部的液柱较长时，此时监测软件界面上粘度指示灯亮，表明是由粘度导致的液滴喷射故障。
在一个实例中，通过喷头驱动电路对某一选定喷孔进行喷射，采用压电信号采集电路和数据采集***对压电喷头流道腔体内的压力波信号进行提取采集，当供墨压力负压过小时导致喷孔有液滴聚集无法喷射或者当供墨压力负压过大导致喷孔内吸入气泡无法喷射时，监测软件界面上压力指示灯均会亮，表明是由压力导致的液滴喷射故障。
在一个实例中，通过喷头驱动电路对某一选定喷孔进行喷射，采用压电信号采集电路和数据采集***对压电喷头流道腔体内的压力波信号进行提取采集，当喷射条件均处在正常范围内时，此时监测软件界面上各因素的指示灯均正常，表明此时处于正常喷射状态，与此同时可以通过回归模型计算出的速度值来反映液滴的喷射速度，该速度计算值与采用观墨设备测量的实际值基本一致，表明该状态监测软件能有效计算出液滴速度。
在一个实例中，通过喷头驱动电路和多通道选通电路对一个具有16个喷孔的喷头进行轮流喷射，采用压电信号采集电路对流道腔体内的残余振动信号进行采集，并通过监测软件计算出每个喷孔的液滴喷射速度，可以实现多喷孔的液滴速度监测。
请参阅图5，为基于回归模型及算法开发的状态监测软件界面，包括串口配制、采样设置、波形显示、监测状态结果显示等模块，该界面能直接有效地显示出引起喷头喷射故障的原因及正常喷射时液滴的速度；
图6～8中左侧为监测界面，右侧黑点为通过观墨设备采集到的液滴实时图像，可测量液滴速度，用以进行对比验证本发明的监测效果，所用观墨设备为杭州米杰公司的MiWatcher设备，液滴位置越靠上表明液滴速度越低，当液滴速度低于参考值时认为发生喷射故障，本发明中参考速度设为5m/s。
请参阅图6，为驱动电压不足导致液滴速度过低的监测效果，通过人为降低驱动电压，使得液滴速度变为4.49m/s，即为故障状态，此时驱动电压对应的状态指示灯变量，表示由驱动电压引起的故障；
请参阅图7，为液体粘度较大导致液滴速度过低的监测效果，通过更换高粘度液滴进行喷射，观墨设备测量的液滴速度为2.88m/s，即为故障状态，此时液体粘度对应的指示灯变亮，表示由喷射液体粘度引起的故障；
请参阅图8，为供墨压力正压过大导致液滴聚集在喷孔表面的监测效果，通过人为升高供墨压力使得液滴聚集在喷孔表面，即为故障状态，此时供墨压力对应的指示灯变量，表示由供墨压力引起的故障。
由图6～8的监测效果表明，当实际喷射故障发生时，本发明能立即提醒用户喷头发生故障并能有效识别故障类型，避免盲目处理。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多通道压电式3D打印喷头故障识别及状态监测方法，其特征在于，采用自感应检测方式将压电喷头流道腔体内的残余振动信号转化为电压信号进行采集分析后得到故障发生时对应的特征参数，建立喷射故障与特征参数以及液滴速度与特征参数之间的算法模型，当驱动电压监测、液体粘度监测、供墨压力监测和液滴喷射速度计算模块中各个因素对应的特征参数超过阈值则表明发生故障；
驱动电压监测由自感应信号中的尖角幅值作为特征参数进行判断，尖角幅值为采集到的自感应信号的第一个尖角幅值，通过喷头驱动电路对某一选定喷孔进行喷射，采用压电信号采集电路和数据采集***对压电喷头流道腔体内的压力波信号进行提取采集，当喷头驱动电压过小导致液滴喷射速度低于正常值或驱动电压过大使得主液滴周围产生卫星液滴时，驱动电压对应的指示灯亮起，表明是由电压导致的液滴喷射故障；
液体粘度监测由自感应信号中的阻尼比作为特征参数进行判断，阻尼比由采集到的自感应信号尾部的残余振动的衰减阻尼比计算所得，通过喷头驱动电路对某一选定喷孔进行喷射，采用压电信号采集电路和数据采集***对压电喷头流道腔体内的压力波信号进行提取采集，当被喷射液体粘度过大导致液滴喷射速度低于正常值或液滴粘度很小使得主液滴尾部的液柱较长时，液体粘度对应的指示灯亮起，表明是由粘度导致的液滴喷射故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，供墨压力监测由自感应信号中的相位作为特征参数进行判断，相位由采集到的自感应信号相位计算所得，通过喷头驱动电路对某一选定喷孔进行喷射，采用压电信号采集电路和数据采集***对压电喷头流道腔体内的压力波信号进行提取采集，当供墨压力负压过小时导致喷孔有液滴聚集无法喷射或当供墨压力负压过大导致喷孔内吸入气泡无法喷射时，供墨压力对应的指示灯亮起，表明是由压力导致的液滴喷射故障。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，液滴喷射速度计算方案由回归模型计算获得，通过喷头驱动电路对某一选定喷孔进行喷射，采用压电信号采集电路和数据采集***对压电喷头流道腔体内的压力波信号进行提取采集，当喷射条件在正常范围内时，表明处于正常喷射状态，通过回归模型计算出的速度值反映液滴的喷射速度。
4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，特征值判断步骤如下：
S1、读取压电信号，依次对时域尖角幅值特征值、残余振动阻尼比特征值和频域相位特征值进行判断；
S2、当时域尖角幅值特征值、残余振动阻尼比特征值和频域相位特征值均正常时，计算液滴速度后结束；
S3、当时域尖角幅值特征值、残余振动阻尼比特征值和频域相位特征值中的任意一个产生异常时，直接结束。
5.多通道压电式3D打印喷头故障识别及状态监测***，其特征在于，采用权利要求1所述的多通道压电式3D打印喷头故障识别及状态监测方法，包括喷头驱动电路、多通道选通电路、压电信号采集电路及监测单元，喷头驱动电路用于提供驱动信号使压电喷头喷射；多通道选通电路用于提供多通道轮流选通信号实现压电喷头多喷孔轮流监测；压电信号采集电路利用自感应检测方式采集压电喷头流道腔体内的残余振动信号；监测单元包括驱动电压监测、液体粘度监测、供墨压力监测和液滴喷射速度计算模块，用于监测压电喷头工作状态。
6.根据权利要求5所述的多通道压电式3D打印喷头故障识别及状态监测***，其特征在于，压电信号采集电路包括喷头电路和等效电路，等效电路包括分压电阻R2和喷头的等效电容Ce，喷头电路包括分压电阻R1和喷头的静态电容Cp，且Cp＝Ce，R1＝R2，输入的驱动电压Vin分两路，一路经电阻R2和电容Ce接地，另一路经电阻R1和电容Cp接地，等效电路中电容端电压V2和喷头电路中电容端电压V1经压电信号采集电路处理后的输出信号Vout与数据采集***连接，用于输出最终结果。
7.根据权利要求5所述的多通道压电式3D打印喷头故障识别及状态监测***，其特征在于，多通道选通电路包括等效电路、驱动信号发生器、多通道选通开关和多喷孔喷头，压电信号采集电路分两路，一路与多通道选通开关连接，用于提取喷头电路中喷头电容端电压，另一路与等效电路中等效电容Cne的远地端连接，用于提取等效电路中等效电容端电压；多通道选通开关接收选通信号，并与多喷孔喷头连接。
8.根据权利要求7所述的多通道压电式3D打印喷头故障识别及状态监测***，其特征在于，等效电路包括分压电阻Rr和等效电容Cne，第n个喷孔的自感应电压信号Vn与等效电路的等效电压信号Vr经过压电信号采集电路进行处理，处理后的输出信号Vnout与数据采集***连接，用于输出最终结果；驱动信号发生器提供的输入电压Vnin分两路，一路经被测量喷孔电路的分压电阻Rn及喷孔电路后接地，用于使喷头喷射产生自感应信号Vn，另一路经等效电路的分压电阻Rr与等效电容Cne后接地，用于输出等效电压信号Vr，且Rr＝Rn。
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