[发明专利]一种基于标准件的五轴FDM三维打印机转台旋转轴的测定方法

说明书

本发明公开了一种基于标准件的五轴FDM三维打印机转台旋转轴的测定方法，标准件包括设置于底板上的两行平行的若干个锥形单元形成的阵列，其中行方向的若干个锥形单元顶点形成的直线和每组两个在列方向上对应的锥形单元顶点形成的直线相互垂直，每个锥形单元包括一个主锥和一个支锥，支锥的轴线和主锥的轴线形成夹角，各个支锥与其相对应的主锥之间形成的夹角角度相同，支锥与其对应的主锥顶点的连线在列方向上；本发明用于一些打印塑料样件的FDM三维打印机，在其采用低端转台的情况下，测定其转轴在机器坐标系中的对应的直线方程。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，特别涉及一种基于标准件的五轴FDM三维打印机转台旋转轴的测定方法。

背景技术

基于熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling，FDM)的3D打印技术是3D打印领域的传统打印技术之一，因其采用熔融状态的打印材料逐层堆积成型的原理简单而且易于实现而受到广大设备开发者和用户的欢迎，可以适用的打印各种实物模型和工艺品。但是，由于FDM打印机通常是打印塑料样件用的，其制造成本不应太高。

工业级的高端转台由于其定位精度高，制造和装配工艺复杂导致其成本很高，不适合用于制造塑料样件的FDM打印机使用。而低端转台由于其制造工艺和装配工艺比较粗糙，导致其转动的几何误差较大，因此在CAM软件中需要把FDM打印机中低端转台的A轴和C轴作为空间直线，让工件绕相应的空间直线转动从而得到满足FDM三维打印需求的定位精度。

因此，对于一些打印塑料样件的FDM三维打印机，在其采用低端转台的情况下，需要测定其转轴在机器坐标系中的对应的直线方程。

发明内容

本发明提供一种基于标准件的五轴FDM三维打印机转台旋转轴的测定方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于标准件的五轴FDM三维打印机转台旋转轴的测定方法，标准件包括设置于底板上的两行平行的若干个锥形单元形成的阵列，其中行方向的若干个锥形单元顶点形成的直线和每组两个在列方向上对应的锥形单元顶点形成的直线相互垂直，每个锥形单元包括一个主锥和一个支锥，支锥的轴线和主锥的轴线形成夹角，各个支锥与其相对应的主锥之间形成的夹角角度相同，支锥与其对应的主锥顶点的连线在列方向上，

在打印机机床坐标系中，操作人员面对打印机机床时，沿着打印机水平方向为x轴，且水平向右为正方向，沿着喷嘴竖直向上的方向是z轴，且向上为正，用右手定则确定y轴方向，打印机的A轴绕x轴旋转，打印机的C轴绕z轴旋转；

测定方法如下：将安装盘安装于打印机的转台上，分次将标准件安装在安装盘上进行测定，每次安装标准件的行方向与打印机机床坐标系的x轴成的夹角不同，然后移动打印喷嘴使得打印喷嘴与锥体尖点对齐测量标准件的各个单元的主锥体顶点的位置，逐行拟合行方向在机床坐标系中的直线方程并进行平均得到标准件的行方向直线，计算行方向的直线与机床坐标系x轴正向的夹角

计算各个支锥的顶点在机床坐标系中的位置其中：_k表示支锥号，_i,j分别表示行方向和列方向；

把C轴旋转角，使得行方向与x轴正向重合；依次旋转A轴为各个行的行方向支锥与主锥轴线的夹角θ_0,i，使得各行的行方向支锥的轴线与Z轴正向重合，分别通过理论公式计算各个顶点旋转后的理论位置其中：p_A,q_A是A轴上的两个点，p_C,q_C是C轴上的两个点，是绕A轴的旋转矩阵，是绕c轴的旋转矩阵，是初始位置；分别测量各支锥顶点在旋转后的实际位置