[发明专利]一种基于3D打印的旋转式光纤铺设装置及方法

权利要求书

1.一种基于3D打印的旋转式光纤铺设装置，其特征在于：包括外壳、光纤铺设旋转平台、位于光纤铺设旋转平台正上方的六自由度打印头、固定于光纤铺设旋转平台的光纤铺设机械组件和光纤收纳组件；

所述光纤铺设机械组件包括可升降的机械手组件、导轨平台、水平导轨、可伸缩的机械臂和两尖柔喙夹头；所述可升降的机械手组件主要由底座、伸缩机构、顶部三部分组成，底座固定在导轨平台上，通过伸缩机构将顶部升高；导轨平台沿水平导轨滑动；可伸缩的机械臂一端与顶部固定连接，另一端安装有两尖柔喙夹头；

所述光纤收纳组件包括安装于光纤收纳盒内部的光纤滚轴、位于光纤滚轴正前方的两尖柔喙夹头、光纤切割装置；所述光纤收纳组件还包括安装于光纤切割装置末端的光纤切割刀。

2.如权利要求1所述的一种基于3D打印的旋转式光纤铺设装置，其特征在于：所述光纤铺设机械组的两尖柔喙夹头将光纤从收纳装置中取出；光纤铺设旋转平台带动光纤铺设机械组转动，通过六自由度打印头，实现在平面360°的范围内边打印结构件边在3D打印结构件内部铺设光纤；通过所述可升降的机械手底座的伸缩机构将光纤升高，实现竖直方向上平面内光纤的铺设，在竖直方向上平面内铺设光纤后预留部分光纤作为熔接接头。

3.如权利要求2所述的一种基于3D打印的旋转式光纤铺设装置，其特征在于：通过实时监测打印过程中结构件的形变，提高3D打印的质量；同时通过预留的熔接接头与传感系统的其他器件相结合，为建立3D打印结构件健康监测系统提供支撑。

4.如权利要求3所述的一种基于3D打印的旋转式光纤铺设装置，其特征在于：所述的光纤铺设旋转平台与光纤铺设机械手所用的电机均为伺服电机；所述的光纤铺设旋转平台包含第一伺服电机与第二伺服电机，第一伺服电机用于驱动旋转平台在水平面转动，第二伺服电机用于驱动旋转平台在竖直方向升降；所述的光纤铺设机械组件内包含第三伺服电机、第四伺服电机与第五伺服电机，第三伺服电机安装于机械手底座用于驱动机械手在竖直方向上升降，第四伺服电机用于驱动机械手在导轨上水平移动，第五伺服电机用于驱动机械手伸长与收缩。

5.如权利要求3所述的一种基于3D打印的旋转式光纤铺设装置，其特征在于：所述的光纤收纳组件位于旋转平台上且与光纤铺设机械组件呈直角安装。

6.如权利要求3所述的一种基于3D打印的旋转式光纤铺设装置，其特征在于：散热系统包括安装于光纤收纳盒下部的散热风扇，同时在3D打印耗材进料器与热熔器之间还安装有散热片，用来实现在耗材融化过程中与打印过程中的散热，避免3D打印结构件的温度过高对光纤产生不利影响。

7.如权利要求3所述的一种基于3D打印的旋转式光纤铺设装置，其特征在于：光纤切割装置位于光纤滚轴前端，光纤切割刀由小型直流电机控制，实现对光纤的切割。