本技術涉及打印機控制,具體而言,涉及一種光固化打印控制方法以及3d打印機。
背景技術:
1、光固化三維(three-dimensional,3d)打印通過紫外光選擇性固化液態樹脂逐層成形,廣泛應用于精密制造與快速原型領域。其單層工藝包含平臺回位、樹脂回流穩定、紫外線(ultraviolet,uv)曝光固化、內應力松弛及模型剝離五個關鍵物理階段,各階段時序銜接直接影響成型精度與成功率。
2、現有技術中,通常采用開環定時控制,例如固定設置回流等待時間、統一剝離行程以及固化后強制延時等,依賴經驗參數與理想工況假設進行各階段切換。
3、但是,上述做法存在如下缺點:第一,回流時間難以適配樹脂粘度、環境溫濕度及平臺運動擾動差異,過短導致液面未穩即曝光,邊緣模糊;過長則降低效率。第二,剝離完成僅靠位移閾值判斷,無法區分高粘材料的大面積粘附或小模型的瞬時脫粘,易致剝離不足或過度剝離。第三,固化后殘余收縮應力缺乏動態判據,帶應力剝離易引發峰值力超限與模型變形。
技術實現思路
1、本技術的目的在于,針對上述現有技術中的不足,提供一種光固化打印控制方法以及3d打印機,以解決現有技術中打印流程固化導致打印效率低或者打印失敗的問題。
2、為實現上述目的,本技術采用的技術方案如下:
3、第一方面,本技術提供了一種光固化打印控制方法,應用于3d打印機的控制器,所述方法包括:
4、控制打印平臺回位,并實時獲取力傳感器采集的力數據,所述力傳感器設置于所述打印平臺上;
5、根據當前最近的第一時間窗口內的多個力數據,判斷打印材料是否回流穩定,得到判斷結果;
6、根據判斷結果以及第一回流判斷時間,控制固化模塊對所述打印材料進行曝光固化,形成預設形狀的當前層打印結果;
7、根據當前最近的第二時間窗口內的多個力數據,判斷針對所述當前層打印結果的應力是否釋放;
8、若所述應力釋放,則控制驅動模塊移動所述打印平臺針對所述當前層打印結果執行剝離動作,并在根據當前最近的第三時間窗口內的多個力數據判斷所述當前層打印結果剝離成功后確定當前層打印完成。
9、可選地,所述控制打印平臺回位,包括:
10、確定所述打印平臺的當前位置;
11、判斷所述打印平臺的當前位置與預設的目標z軸位置的位置偏差是否大于預設的位置偏差閾值;
12、若是,則控制驅動模塊驅動所述打印平臺移動至所述目標z軸位置。
13、可選地,所述根據當前最近的第一時間窗口內的多個力數據,判斷打印材料是否回流穩定,得到判斷結果,包括:
14、計算所述第一時間窗口內的多個力數據的第一穩定性參數,所述第一穩定性參數為:第一標準差、第一方差、第一平均絕對偏差、第一信號能量和/或第一過零率;
15、判斷所述第一穩定性參數是否滿足第一預設閾值條件,且判斷回流是否穩定所用的第一回流判斷時間是否大于或者等于第一最小時間閾值;
16、若是,則所述判斷結果為確定打印材料回流穩定。
17、可選地,所述根據判斷結果以及第一回流判斷時間,控制固化模塊對所述打印材料進行曝光固化,形成預設形狀的當前層打印結果,包括:
18、若所述判斷結果為所述打印材料回流穩定,則控制固化模塊對所述打印材料進行曝光固化,形成預設形狀的當前層打印結果;
19、若所述判斷結果為所述打印材料回流不穩定,且判斷回流是否穩定所用的第一回流判斷時間大于第一最大時間閾值,則控制固化模塊對所述打印材料進行曝光固化,形成預設形狀的當前層打印結果。
20、可選地,所述根據當前最近的第二時間窗口內的多個力數據,判斷針對所述當前層打印結果的應力是否釋放,包括:
21、計算所述第二時間窗口內的多個力數據的第二穩定性參數,所述第二穩定性參數為:第二標準差、第二方差、第二平均絕對偏差、第二信號能量和/或第二過零率;
22、判斷所述第二穩定性參數是否滿足第二預設閾值條件,且判斷當前層打印結果的應力是否釋放的第二應力判斷時間是否大于或者等于第二最小時間閾值;
23、若是,則確定當前層打印結果的應力已經釋放。
24、可選地,所述在根據當前最近的第三時間窗口內的多個力數據判斷所述當前層打印結果剝離成功后確定當前層打印完成,包括:
25、確定所述第三時間窗口內的力數據數量;
26、根據所述力數據數量,按照時間順序將所述力數據劃分為初始段力數據以及結束段力數據;
27、根據所述第三時間窗口內的多個力數據,確定所述第三時間窗口內的最大力數據;
28、根據所述最大力數據、初始段力數據以及結束段力數據,判斷所述當前層打印結果是否剝離成功,若是,則確定當前層打印完畢。
29、可選地,所述根據所述最大力數據、初始段力數據以及結束段力數據,判斷所述當前層打印結果是否剝離成功,包括:
30、判斷所述最大力數據是否位于初始段力數據或者結束段力數據所在時間段內,若是,則當前層打印結果未剝離;
31、若否,則計算所述初始段力數據的平均力數據;
32、根據所述初始段力數據的平均力數據以及所述最大力數據,確定力峰值,判斷所述力峰值是否大于預設的力峰值閾值,若否,則當前層打印結果未剝離;
33、若是,則計算結束段力數據的平均力數據,并根據所述初始段力數據的平均力數據、結束段力數據的平均力數據以及所述力峰值,確定恢復率;
34、判斷所述恢復率是否小于預設的恢復率閾值,若是,則當前層打印結果剝離完成,若否,則當前層打印結果未剝離。
35、可選地,所述方法還包括:
36、若根據當前最近的第三時間窗口內的多個力數據判斷所述當前層打印結果未剝離完成,且所述打印平臺的剝離高度大于預設最小剝離高度,則計算所述第三時間窗口內的多個力數據的第三穩定性參數;
37、判斷所述第三穩定性參數是否滿足第三預設閾值條件,若是,則當前層打印結果剝離完成。
38、可選地,所述在根據當前最近的第三時間窗口內的多個力數據判斷所述當前層打印結果剝離成功后確定當前層打印完成,包括:
39、根據所述第三時間窗口內的多個力數據以及所述第三時間窗口內各力數據對應時刻下所述平臺的剝離高度,計算所述第三時間窗口內各力數據對應的斜率值;
40、若在所述第三時間窗口內出現斜率突變點,則確定所述當前層打印結果剝離成功、所述當前層打印完成。
41、第二方面,本技術提供了一種3d打印機,所述3d打印機包括:控制器、打印平臺、力傳感器、驅動模塊以及固化模塊;
42、所述控制器分別與所述打印平臺、所述力傳感器、所述驅動模塊以及所述固化模塊連接;
43、所述控制器用于執行如第一方面所述的光固化打印控制方法的步驟。
44、本技術的有益效果是:控制打印平臺回位,并實時獲取力傳感器采集的力數據,根據當前最近的第一時間窗口內的多個力數據,判斷打印材料是否回流穩定,得到判斷結果,根據判斷結果和第一回流判斷時間,按照第一回流判斷時間控制固化模塊對打印材料進行曝光固化,形成預設形狀的當前層打印結果,根據當前最近的第二時間窗口內的多個力數據,判斷針對當前層打印結果的應力是否釋放,若應力釋放,則控制驅動模塊移動打印平臺針對當前層打印結果執行剝離動作,并在根據當前最近的第三時間窗口內的多個力數據判斷當前層打印結果剝離成功后確定當前層打印完成。本技術通過力傳感器實時采集數據,以力數據波動特征為判據,實現打印材料回流穩定、應力釋放及剝離成功的精準判斷,替代固定延時策略,避免材料未穩定時曝光、帶應力時剝離等問題,提升打印精度,適配不同粘度材料、不同尺寸模型,增強打印適應性,同時降低剝離不足或過度剝離的風險,提升打印成功率。