RU155203U1 - SYSTEM OF AUTOMATIC CALIBRATION PROCESS OF LOCATION OF THE PLATFORM OF THE 3D PRINTER - Google Patents

Abstract

1. Система автоматической калибровки расположения плоскости платформы 3D принтера, содержащая платформу - основание, датчик, термопечатающую головку, состоящую из стационарной части, перемещающейся по линейным направляющим, и соединенной посредством пары скольжения или качения с экструзионной головкой, содержащей сопло, нагревательную камеру, радиатор, отличающаяся тем, что тело датчика закреплено на стационарной части термопечатающей головки, воздействующий элемент, обеспечивающий срабатывание датчика, располагается на экструзионной головке, имеющей не более двух степеней свободы, срабатывание датчика в процессе калибровки платформы, настраиваемое в пределах рабочего хода экструзионной головки, происходит в момент поднятия экструзионной головки на величину h и составляет расстояние между воздействующим на датчик элементом при крайнем нижнем положении сопла и точкой его попадания в зону чувствительности датчика.2. Система автоматической калибровки расположения плоскости платформы 3D принтера по п. 1, отличающаяся тем, что между стационарной частью термопечатающей головки и экструзионной головкой, соосно пары скольжения, расположена пружина.3. Система автоматической калибровки расположения плоскости платформы 3D принтера по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве датчика может быть использован оптический щелевой, бесконтактный ёмкостной, индуктивный или любой другой датчик, с возможностью регистрирования приближения воздействующего на датчик элемента.4. Система автоматической калибровки расположения плоскости платформы 3D принтера по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве датчика и воздействующего �1. A system for automatically calibrating the plane location of a 3D printer platform, comprising a platform — a base, a sensor, a thermal head consisting of a stationary part moving along linear guides and connected by means of a sliding or rolling pair to an extrusion head containing a nozzle, a heating chamber, a radiator, characterized in that the sensor body is fixed on the stationary part of the thermal head, the acting element that provides the sensor is located on the extrusion the head, having no more than two degrees of freedom, the sensor is triggered during the calibration of the platform, adjustable within the working stroke of the extrusion head, occurs when the extrusion head is raised by the value of h and is the distance between the element acting on the sensor at the lowermost position of the nozzle and its point falling into the sensor sensitivity zone. 2. A system for automatically calibrating the plane location of a 3D printer platform according to claim 1, characterized in that a spring is located between the stationary part of the thermal head and the extrusion head, coaxially to the slip pair. 3. The system for automatically calibrating the location of the plane of a 3D printer platform according to claim 1, characterized in that the sensor can be an optical slotted, non-contact capacitive, inductive or any other sensor, with the possibility of registering the proximity of the element acting on the sensor. 4. A system for automatically calibrating the plane location of a 3D printer platform according to claim 1, characterized in that as a sensor and acting �

Description

Заявляемая полезная модель относится к элементам управления и контроля трехмерных (3D) принтеров по технологии FDM (Fused Deposition Modeling - моделирование методом осаждения расплавленной нити), но также применима и к другим технологиям, где важно обеспечить одинаковое расстояние между печатающим органом печатной головки и плоскостью начала печати.The inventive utility model relates to the elements of control and control of three-dimensional (3D) printers using the FDM technology (Fused Deposition Modeling), but also applies to other technologies where it is important to ensure the same distance between the print head of the print head and the start plane print.

Известен персональный портативный 3D-принтер Up!Plus2 разработанный компанией PP3DP , в котором используется калибровка расположения платформы в ручном и в автоматическом режиме. При автоматическом режиме используется программное обеспечение, при ручном режиме - датчик калибровки с магнитом устанавливаемый в специальное гнездо на задней стенке принтера.A well-known personal portable 3D printer Up! Plus2 developed by PP3DP, which uses the calibration of the location of the platform in manual and automatic mode. In automatic mode, software is used, in manual mode, a calibration sensor with a magnet is installed in a special slot on the back of the printer.

К недостаткам данной системы можно отнести обязательное демонтирование датчика после окончания процесса калибровки платформы.The disadvantages of this system include the mandatory dismantling of the sensor after the calibration of the platform.

Наиболее близким устройством того же назначения, который принят за прототип, является 3D-принтер с FDM (Fused Deposition Modeling - моделирование методом осаждения расплавленной нити) технологией печати открытого проекта RepRap (http://reprapologv.info/archive/1545/tochki-nad-vo%ce%9bo/) в котором используется автоматическая калибровка расположения платформы, например функции «bed autoleveling» или «auto bed leveling» прошивки Marlin 1.0.The closest device of the same purpose, which is adopted as a prototype, is a 3D printer with FDM (Fused Deposition Modeling), a technology for printing an open RepRap project (http://reprapologv.info/archive/1545/tochki-nad -vo% ce% 9bo /) which uses automatic calibration of the platform location, for example, the “bed autoleveling” or “auto bed leveling” functions of Marlin 1.0 firmware.

К недостаткам данной автокалибровки является то, что:The disadvantages of this auto-calibration is that:

- в случае применения механических датчиков, они должны быть съемными, чтобы не мешать процессу печати после завершения калибровки;- if mechanical sensors are used, they must be removable so as not to interfere with the printing process after calibration is completed;

- датчики, автоматически убираемые с помощью миниатюрных сервоприводов, ухудшают повторяемость автокалибровки поскольку имеют не жесткую конструкцию;- sensors that are automatically removed using miniature servos reduce the repeatability of auto calibration because they are not rigid;

- в случае применения бесконтактных датчиков, они должны быть стойкими к повышенной температуре в зоне их размещения, особенно в случае нагреваемого основания («heat bed») то есть плоскости начала печати;- in the case of the use of proximity sensors, they must be resistant to elevated temperature in the area of their placement, especially in the case of a heated base ("heat bed"), that is, the plane of the beginning of printing;

- автокалибровкой отслеживается положение плоскости начала печати относительно датчика, хотя наиболее важным является отслеживание расстояние между этой плоскостью и нижней точкой сопла.- Auto-calibration tracks the position of the print start plane relative to the sensor, although tracking the distance between this plane and the bottom of the nozzle is most important.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемая полезная модель, является обеспечение надежности автоматической калибровки расположения плоскости платформы 3D-принтера, определяющееся более точным заданием или регистрацией положения эктрузионной головки, в частности нижней точки сопла, относительно плоскости начала печати и, как следствие, корректная печать 3D-модели.The technical problem to which the claimed utility model is directed is to ensure the reliability of automatic calibration of the location of the plane of the 3D printer platform, which is determined by a more accurate reference or registration of the position of the extrusion head, in particular the lower point of the nozzle, relative to the plane of the start of printing and, as a result, correct printing 3D models.

Указанная техническая задача решается общим с прототипом наличием платформы-основания 3D-принтера, датчика, термопечатающей головки, состоящей из стационарной части, перемещающейся по линейным направляющим (перемещение по осям X и Y), соединенной посредством пары скольжения или качения с экструзионной головкой, содержащей сопло, нагревательную камеру, радиатор.The specified technical problem is solved in common with the prototype by the presence of a base platform of a 3D printer, a sensor, a thermal head, consisting of a stationary part moving along linear guides (moving along the X and Y axes), connected by means of a sliding or rolling pair with an extrusion head containing a nozzle , heating chamber, radiator.

Для достижения указанного результата тело датчика крепится на стационарную часть термопечатающей головки, а воздействующий элемент, обеспечивающий срабатывание датчика, устанавливается на экструзионной головке, имеющей не более двух степеней свободы (перемещение вдоль оси Ζ и вращение вокруг нее). Геометрия воздействующего элемента может быть различной, необходимым условием является обеспечение срабатывания датчика.To achieve this result, the sensor body is mounted on the stationary part of the thermal head, and the acting element that provides the sensor is mounted on the extrusion head, which has no more than two degrees of freedom (moving along the оси axis and rotating around it). The geometry of the acting element may be different, a prerequisite is to ensure that the sensor is triggered.

Срабатывание датчика настраивается в пределах рабочего хода экструзионной головки и составляет расстояние h между воздействующим элементом при крайнем нижнем положении сопла и точкой попадания воздействующего элемента в зону чувствительности датчика. Использование воздействующего элемента, установленного на экструзионной головке позволяет отдалить само тело датчика от плоскости платформы, температура которой может достигать +120°С и тем самым негативно влиять на стабильность его работы. Поскольку срабатывание датчика происходит при одном и том же значении h, отпадает необходимость контроля размера сопел экструзионной головки, а значит, возможна их замена без ущерба калибровки расположения плоскости платформы. Дополнительной возможностью данной компоновки является использование датчика как дополнительного или единственного датчика нулевого положения по оси Ζ (положение «Home» оси Ζ).The operation of the sensor is adjusted within the working stroke of the extrusion head and is the distance h between the actuating element at the lowest position of the nozzle and the point of impact of the actuating element in the sensor sensitivity zone. The use of an acting element mounted on an extrusion head allows you to move the sensor body away from the plane of the platform, the temperature of which can reach + 120 ° C and thereby negatively affect the stability of its operation. Since the sensor is triggered at the same value of h, there is no need to control the size of the nozzles of the extrusion head, which means that they can be replaced without compromising the calibration of the location of the platform plane. An additional possibility of this arrangement is the use of the sensor as an additional or the only sensor of the zero position along the Ζ axis (the "Home" position of the Ζ axis).

При недостаточной массе экструзионной головки для ее гарантированного крайнего нижнего положения, соосно паре скольжения (качения), устанавливается пружина.In case of insufficient mass of the extrusion head for its guaranteed extreme lower position, coaxial to the pair of sliding (rolling), a spring is installed.

В качестве датчика может быть использован оптический щелевой, бесконтактный емкостной, индуктивный или любой другой датчик, с возможностью регистрирования приближения воздействующего элемента, установленного на экструзионной головке. Выбор типа и конкретной модели датчика определяется исходя из требуемой точности процесса печати на каждой конкретной модели 3D-принтера.As a sensor, an optical slotted, non-contact capacitive, inductive or any other sensor can be used, with the possibility of registering the proximity of the acting element mounted on the extrusion head. The choice of the type and specific model of the sensor is determined based on the required accuracy of the printing process on each specific model of the 3D printer.

Так же в качестве датчика может быть использовано электрическое замыкание двух контактов, один из которых закреплен на стационарной части печатающей головки, а другой на экструзионной головке, в том числе, если один или оба контакта датчика являются частью токопроводящих деталей соответствующих элементов.Also, an electric circuit of two contacts can be used as a sensor, one of which is fixed on the stationary part of the print head, and the other on the extrusion head, including if one or both of the sensor contacts are part of the conductive parts of the corresponding elements.

На фиг. 1 - общий вид системы автоматической калибровки расположения плоскости платформы 3D-принтера.In FIG. 1 is a general view of a system for automatically calibrating a plane location of a 3D printer platform.

Система (фиг. 1) содержит платформу-основание 1, печатающую головку, состоящую из стационарной части 2, соединенной посредством пары скольжения или качения 3 с экструзионной головкой, содержащей сопло 4, нагревательную камеру 5, радиатор 6, датчик 7, воздействующий элемент 8, пружину 9.The system (Fig. 1) contains a base platform 1, a print head, consisting of a stationary part 2, connected by means of a pair of sliding or rolling 3 with an extrusion head containing a nozzle 4, a heating chamber 5, a radiator 6, a sensor 7, an acting element 8, spring 9.

Калибровка плоскости платформы осуществляется следующим образом.Calibration of the platform plane is as follows.

Для осуществления срабатывания датчика выполняется несколько этапов: подъем плоскости платформы 1 до касания нижней точки сопла 4; дальнейший подъем платформы вместе с экструзионной головкой на расстояние h, необходимое для срабатывания датчика. Расстояние h обеспечивается конструктивно и должно быть не больше длины хода экструзионной головки. Использование пружины 9 обосновано, в случае если масса экструзионной головки мала.To implement the operation of the sensor, several steps are performed: raising the plane of the platform 1 to touch the lower point of the nozzle 4; further lifting of the platform together with the extrusion head to a distance h necessary for the sensor to trigger. The distance h is provided constructively and should not be greater than the stroke length of the extrusion head. The use of the spring 9 is justified if the mass of the extrusion head is small.

Для установления нулевого значения координаты Ζ с помощью того же датчика достаточно установить плоскость платформы (плоскость начала печати) в положение срабатывания датчика (экструзионная головка поднята на высоту h, координата Ζ=0 -h), а затем опустить экструзионную головку (увеличить координату Z) на величину h. Величина h должна быть известна и, как правило, ее значение заносится в прошивку 3D-принтера.To establish the zero value of the coordinate Ζ using the same sensor, it is enough to set the platform plane (plane of the start of printing) to the position of the sensor (the extrusion head is raised to a height h, coordinate Ζ = 0 -h), and then lower the extrusion head (increase the Z coordinate) by the value of h. The value of h must be known and, as a rule, its value is entered in the firmware of the 3D printer.

Благодаря данной схеме процесса калибровки расположения платформы, датчик не подвергается нагреву, точность калибровки плоскости платформы увеличивается, даже при использовании различных размеров сопел в экструзионной головке.Thanks to this diagram of the process of calibrating the location of the platform, the sensor is not heated, the accuracy of the calibration of the platform plane is increased, even when using different sizes of nozzles in the extrusion head.

Claims (4)

1. Система автоматической калибровки расположения плоскости платформы 3D принтера, содержащая платформу - основание, датчик, термопечатающую головку, состоящую из стационарной части, перемещающейся по линейным направляющим, и соединенной посредством пары скольжения или качения с экструзионной головкой, содержащей сопло, нагревательную камеру, радиатор, отличающаяся тем, что тело датчика закреплено на стационарной части термопечатающей головки, воздействующий элемент, обеспечивающий срабатывание датчика, располагается на экструзионной головке, имеющей не более двух степеней свободы, срабатывание датчика в процессе калибровки платформы, настраиваемое в пределах рабочего хода экструзионной головки, происходит в момент поднятия экструзионной головки на величину h и составляет расстояние между воздействующим на датчик элементом при крайнем нижнем положении сопла и точкой его попадания в зону чувствительности датчика.1. A system for automatically calibrating the plane location of a 3D printer platform, comprising a platform — a base, a sensor, a thermal head consisting of a stationary part moving along linear guides and connected by means of a sliding or rolling pair to an extrusion head containing a nozzle, a heating chamber, a radiator, characterized in that the sensor body is fixed on the stationary part of the thermal head, the acting element that provides the sensor is located on the extrusion the head, having no more than two degrees of freedom, the sensor is triggered during the calibration of the platform, adjustable within the working stroke of the extrusion head, occurs when the extrusion head is raised by the value of h and is the distance between the element acting on the sensor at the lowermost position of the nozzle and its point falling into the sensor sensitivity zone. 2. Система автоматической калибровки расположения плоскости платформы 3D принтера по п. 1, отличающаяся тем, что между стационарной частью термопечатающей головки и экструзионной головкой, соосно пары скольжения, расположена пружина.2. The system for automatically calibrating the location of the plane of the 3D printer platform according to claim 1, characterized in that a spring is located between the stationary part of the thermal head and the extrusion head, coaxial to the slip pair. 3. Система автоматической калибровки расположения плоскости платформы 3D принтера по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве датчика может быть использован оптический щелевой, бесконтактный ёмкостной, индуктивный или любой другой датчик, с возможностью регистрирования приближения воздействующего на датчик элемента.3. The system for automatically calibrating the location of the plane of the 3D printer platform according to claim 1, characterized in that the sensor can be an optical slotted, non-contact capacitive, inductive or any other sensor, with the possibility of registering the proximity of the element acting on the sensor. 4. Система автоматической калибровки расположения плоскости платформы 3D принтера по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве датчика и воздействующего элемента может быть использовано электрическое замыкание двух контактов.

4. The system for automatically calibrating the location of the plane of the 3D printer platform according to claim 1, characterized in that the electrical contact of two contacts can be used as a sensor and an acting element.

Images