3d打印機故障檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印機故障檢測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種3D打印機溫度故障檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著3D打印技術(shù)的不斷進步，人們對3D打印機的功能、性能及可靠性都提出了更高的要求。3D打印機作為一種新興的加工設(shè)備，具有越來越廣闊的應(yīng)用前景和市場潛力。目前市面上3D打印機多基于FDM原理，也就是熔融沉積制造原理。這類3D打印機的原材料一般是熱塑性材料，如蠟、ABS、尼龍等。對于溫度的檢測至關(guān)重要。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，中國專利申請CN201410489881.8公開了一種3D打印機工作狀態(tài)在線監(jiān)測裝置。包括數(shù)據(jù)采集處理模塊與電源模塊，所述數(shù)據(jù)采集處理模塊包括微處理器、攝像頭、溫度濕度傳感器模塊、速度加速度傳感器、通訊模塊、聲光報警、斷路保護、液晶顯示和按鍵輸入模塊。攝像頭實時采集3D打印機工作時噴頭以及工件的畫面，溫濕度傳感器模塊分別采集噴頭、底板溫度與環(huán)境溫度濕度信息，速度加速度傳感器實時測量底板的速度加速度，處理器將以上信息處理后發(fā)送至上位機與液晶顯示實時顯示。當溫濕度參數(shù)或者速度加速度參數(shù)超出設(shè)定范圍時，裝置通過斷路保護器切斷3D打印機電源，實現(xiàn)急停保護。
[0004]由于3D打印機的使用存在斷續(xù)過程，即可能使用一段時間以后需要由于各種原因停止運行一段時間，然后再次啟動運行，因此，在再次運行時可能造成加熱部件、輸送部件等部件存在上一次加熱后冷卻剩余的殘跡。這些殘跡分布不均勻且隨著使用壽命的縮短而變得愈發(fā)嚴重?，F(xiàn)有的3D打印機在加熱過程中只是檢測有限的溫度信息，例如加熱部件溫度等。然而，對于上述殘跡情況卻缺乏有效的檢測，造成了再次使用3D打印機過程中溫度檢測不準確的問題。這種3D打印機累次效應(yīng)對于材料加工精密度要求較高的場合尤其不利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的對3D打印機故障檢測缺乏累次效應(yīng)考慮的問題，本發(fā)明提供了一種尤其針對溫度方面的3D打印機故障檢測方法。該方法包括:
[0006](I)在3D打印機開始進料及加熱前，檢測3D打印機加熱部件所在處空間的溫度，記為第一環(huán)境溫度；
[0007](2)開啟3D打印機，檢測進料口的進料量，記錄該物料的進料量相對于時間的比值，記為本次比值；
[0008](3)當所述本次比值大于預(yù)定閾值時，檢測3D打印機加熱部件的溫度，記此溫度為第一物料溫度；
[0009](4)檢測3D打印機噴料口處的物料溫度，記此溫度為第二物料溫度；
[0010](5)記錄所述第一物料溫度超過第一環(huán)境溫度預(yù)定閾值所度過的第一變化時間；
[0011](6)當?shù)谝晃锪蠝囟仍谝欢〞r間內(nèi)均高于第一預(yù)定溫度時，記錄從開啟3D打印機到此時所度過的時間，根據(jù)該時間與上述第一變化時間獲得第一穩(wěn)定時間；
[0012](7)當?shù)诙锪蠝囟仍谝欢〞r間內(nèi)均高于第二預(yù)定溫度時，記錄從開啟3D打印機到此時所度過的時間，記為第二穩(wěn)定時間；
[0013](8)存儲本次使用3D打印機的上述第一變化時間、第一穩(wěn)定時間和第二穩(wěn)定時間，并根據(jù)上述第一變化時間、第一穩(wěn)定時間和第二穩(wěn)定時間計算殘跡累積系數(shù)；
[0014](9)根據(jù)本次使用3D打印機的上述本次比值、第一變化時間、第一穩(wěn)定時間、第二穩(wěn)定時間、殘跡累積系數(shù)以及存儲的之前使用3D打印機的平均殘跡系數(shù)判斷3D打印機是否處于故障狀態(tài)。
[0015]進一步地，所述步驟⑵進一步包括:開啟3D打印機后，累積記錄3D打印機的使用時間，記為累積使用時間。
[0016]進一步地，所述步驟(6)中根據(jù)該時間與上述第一變化時間獲得第一穩(wěn)定時間包括:利用從開啟3D打印機到此時所度過的時間減去第一變化時間的差，得到第一穩(wěn)定時間。
[0017]進一步地，所述步驟(8)中計算殘跡累積系數(shù)為:
[0018]殘跡累積系數(shù)=((第一穩(wěn)定時間-第一變化時間)/(第二穩(wěn)定時間-第一變化時間))*100%o
[0019]進一步地，所述步驟(9)包括:
[0020](9.1)查找所存儲的之前使用3D打印機的進料量相對于時間的比值，以確定與本次比值之差小于預(yù)設(shè)閾值的之前的一次或多次比值，然后對確定出來的該一次或多次比值計算平均值，記為歷史比值平均值；
[0021](9.2)查找所存儲的之前使用3D打印機的殘跡累積系數(shù)，以確定與本次殘跡累積系數(shù)之差小于預(yù)設(shè)閾值的之前的一次或多次殘跡累積系數(shù)，然后對確定出來的該一次或多次殘跡累積系數(shù)計算平均值，記為歷史殘跡累積系數(shù)平均值；
[0022](9.3)根據(jù)本次比值、歷史比值平均值、第一變化時間、第一穩(wěn)定時間、第二穩(wěn)定時間、殘跡累積系數(shù)和歷史殘跡累積系數(shù)平均值判斷3D打印機是否處于故障狀態(tài)。
[0023]進一步地，所述步驟(9.3)包括按照下式計算故障比例系數(shù):
[0024]故障比例系數(shù)=((本次比值/歷史比值平均值)/(殘跡累積系數(shù)/歷史殘跡累積系數(shù)平均值))* (第一穩(wěn)定時間*第一變化時間/第二穩(wěn)定時間*第二穩(wěn)定時間);當該故障比例系數(shù)小于預(yù)設(shè)閾值時，認為3D打印機未出現(xiàn)上述殘跡故障或者殘跡尚未影響3D打印機的正常；否則提示該3D打印機的殘跡影響其加熱精度。
[0025]本發(fā)明的有益效果是:在使用3D打印機制作融料溫度差別較小、控制要求精密的場合，例如醫(yī)療器械產(chǎn)品、復合型工件等場合，能夠確保3D打印機的靈敏度和控制靈活度滿足復雜應(yīng)用需求。
【附圖說明】
[0026]圖1示出了本發(fā)明的故障檢測方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0027]如圖1所示，本發(fā)明的3D打印機故障檢測方法包括如下步驟:
[0028](I)在3D打印機開始進料及加熱前，檢測3D打印機加熱部件所在處空間的溫度，記為第一環(huán)境溫度；
[0029](2)開啟3D打印機，檢測進料口的進料量，記錄該物料的進料量相對于時間的比值，記為本次比值；
[0030](3)當所述本次比值大于預(yù)定閾值時，檢測3D打印機加熱部件的溫度，記此溫度為第一物料溫度；這里的預(yù)定閾值一般是根據(jù)具體的3D打印機的型號以及所選擇的物料確定的。例如，對于AUR0RA3D打印機，采用MakerBot PLA藍色耗材，此處的閾值可以設(shè)置為 4.3mm/s。
[0031 ] (4)檢測3D打印機噴料口處的物料溫度，記此溫度為第二物料溫度；
[0032](5)記錄所述第一物料溫度超過第一環(huán)境溫度預(yù)定閾值所度過的第一變化時間；此處的預(yù)定閾值可以為25°C ±2°C。
[0033](6)當?shù)谝晃锪蠝囟仍谝欢〞r間內(nèi)均高于第一預(yù)定溫度時，記錄從開啟3D打印機到此時所度過的時間，根據(jù)該時間與上述第一變化時間獲得第一穩(wěn)定時間；對應(yīng)于上述MakerBot PLA藍色耗材材料，此處的第一預(yù)定溫度例如為130°C ±5°C。
[0034](7)當?shù)诙锪蠝囟仍谝欢〞r間內(nèi)均高于第二預(yù)定溫度時，記錄從開啟3D打印