王春香，潘杙成，尹金林，王齊超

（內(nèi)蒙古科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

目前，定向熔融沉積（AM）過(guò)程的傳感和控制被一些學(xué)者視為一種革命性的方法，歸類為機(jī)器變量的傳感和控制以及構(gòu)建屬性的傳感和控制[1]。但是他們沒(méi)有提供糾正生產(chǎn)過(guò)程中所有不可避免的、間歇性的傳感和控制系統(tǒng)缺陷的方法。目前有2 種通用方法可用于提高過(guò)程的準(zhǔn)確性：第一種是通過(guò)“避免錯(cuò)誤”來(lái)解決問(wèn)題，并試圖消除錯(cuò)誤的根源，通常采用過(guò)程參數(shù)、過(guò)程控制器和警告指示器[2]；第二種方法力求在不去除誤差源的情況下消除誤差的影響，稱為“誤差補(bǔ)償”。隨著開發(fā)FDM 3D 打印機(jī)研究課題的不斷增加，其中硬件的開發(fā)成為了關(guān)注度最高的話題，30%的FDM 3D 打印機(jī)相關(guān)研究都為硬件開發(fā)作出了貢獻(xiàn)。研究的子課題中41%解決了擠出頭的開發(fā)問(wèn)題，其次是整體框架和修改打印機(jī)功能的開發(fā)，分別占28%和25%，而3%是加熱床的開發(fā)[3]。

由于熱床的不平整、不對(duì)中、不收縮等原因，造成了打印過(guò)程中的許多故障發(fā)生[4-5]。DEVICHARAN[6]發(fā)現(xiàn)在FDM 打印過(guò)程中，特別是打印圓柱形物體，面臨的主要問(wèn)題之一是熔融長(zhǎng)絲的初級(jí)層無(wú)法粘在熱床上，表明成型平臺(tái)作為熔融纖維將粘附并固化的表面，模板的表面材料和粗糙度對(duì)印刷效果有顯著影響。除了產(chǎn)品質(zhì)量低、打印時(shí)間長(zhǎng)和浪費(fèi)材料外，還可能導(dǎo)致機(jī)器損壞[7-8]。諸多不利影響導(dǎo)致關(guān)于這方面的科學(xué)研究非常有限。ASMARU-IIUM 的一項(xiàng)研究結(jié)果表明，在3D 打印機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，打印失敗有12%是由熱床不平整引起的，而使用者反映的熱床問(wèn)題中有26%是由熱床的不平整度導(dǎo)致的，如圖1 所示。

圖1 打印失敗的原因占比

本文針對(duì)由于使用者需要頻繁調(diào)整熱床但效果不佳導(dǎo)致的加熱床的開發(fā)研究十分緩慢的問(wèn)題，回顧并圍繞FDM 打印機(jī)熱床狀態(tài)介紹了開發(fā)熱床調(diào)平系統(tǒng)的重要性以及總結(jié)了現(xiàn)有調(diào)平的各種方法。

1 FDM 打印機(jī)的熱床狀態(tài)

FDM 3D 打印機(jī)按其噴頭與熱床的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可分為3 類：①笛卡爾結(jié)構(gòu)。擠出頭與加熱床的運(yùn)動(dòng)沿X、Y和Z軸呈線性運(yùn)動(dòng)。在某些類型中，擠出頭在X和Y軸上移動(dòng)，而加熱床在Z軸上移動(dòng)。另一種允許加熱床在Y軸上水平移動(dòng)，而擠出頭沿X和Z軸移動(dòng)[9]。②Dеltа 結(jié)構(gòu)。Dеltа 打印機(jī)的運(yùn)動(dòng)基于鉸鏈軸生成的自由軌跡的平行坐標(biāo)系，它有3 個(gè)移動(dòng)臂和1 個(gè)靜態(tài)床。使用這種結(jié)構(gòu)的打印機(jī)具有更大的靈活性、更高的速度、更大的工作空間和高穩(wěn)定性[10]。③SCARA 結(jié)構(gòu)。這是選擇性順應(yīng)性裝配機(jī)械臂（SCARA）的簡(jiǎn)化方法。該打印機(jī)具有3 個(gè)自由度，由3 個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶有1 個(gè)靜態(tài)床和2 個(gè)移動(dòng)臂（肩部和肘部），它們連接在一起并連接到垂直移動(dòng)的支架上，如圖2所示，CARA 型機(jī)器人系統(tǒng)具有3 個(gè)自由度，由3 個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，做1 個(gè)垂直和2 個(gè)水平運(yùn)動(dòng)[11]。這種結(jié)構(gòu)比其他兩種結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，大多數(shù)仍處于開發(fā)階段。

圖2 FDM 3D 打印機(jī)結(jié)構(gòu)類型

上述3 種FDM 3D 打印機(jī)中，無(wú)論是靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)的熱床，在實(shí)際打印中，熱床與噴嘴之間應(yīng)保持一個(gè)恒定距離以獲取效果良好的第一層，如果噴嘴和印刷床之間的距離太大，擠出的融絲不能很好地粘附在平臺(tái)上，融絲之間形成微小間隙，這將導(dǎo)致工件底部邊緣翹曲[12]。相反，如果噴嘴離平臺(tái)太近，將沒(méi)有足夠的空間讓融絲適當(dāng)擠出，從而導(dǎo)致擠出不足[13]，且融絲之間易形成山脊，如圖3 所示。這個(gè)問(wèn)題將進(jìn)一步導(dǎo)致擠出機(jī)堵塞，因?yàn)槿绻麛D出機(jī)的齒輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)不能推動(dòng)長(zhǎng)絲向前移動(dòng)，齒輪將開始研磨長(zhǎng)絲，研磨的顆粒將進(jìn)入齒輪的齒導(dǎo)致齒輪不能正常嚙合。然而打印機(jī)因?yàn)榘惭b誤差、機(jī)器振動(dòng)和熱床熱應(yīng)力釋放等原因使熱床發(fā)生傾斜或變形，針對(duì)這類現(xiàn)象，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者在3 種FDM 3D 打印機(jī)的基礎(chǔ)上提出了許多調(diào)平方法。本文將這些方法分為了機(jī)械式調(diào)平以及補(bǔ)償式調(diào)平。

圖3 噴嘴與成型平臺(tái)之間不同距離的效果

2 機(jī)械式調(diào)平

此方法通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)的方式獲取成型平臺(tái)表面數(shù)據(jù)，并以此調(diào)整打印平面整體方向，使其與限位平面平行，機(jī)械式自動(dòng)調(diào)平也可分為角度誤差控制調(diào)平和位置誤差調(diào)平2 種。其中手動(dòng)床調(diào)平是消費(fèi)者級(jí)FDM 打印機(jī)中最常用的方法，使用最多的是通過(guò)旋緊或放松Ultimаkеr 的彈簧螺釘，用戶需要在噴嘴和成型平臺(tái)之間插入一張紙不時(shí)地測(cè)試，確保在打印床的不同位置間隙分布均勻[14]，或者通過(guò)控制4 個(gè)松樹銷使環(huán)位置移動(dòng)到同一水平，具體操作過(guò)程如圖4 所示。

圖4 手動(dòng)Z 軸校準(zhǔn)過(guò)程

當(dāng)手動(dòng)螺栓調(diào)平調(diào)節(jié)其中一個(gè)點(diǎn)的時(shí)候，會(huì)對(duì)其他點(diǎn)產(chǎn)生影響，因此需要多次調(diào)節(jié)，過(guò)程煩瑣，誤差較大，不能保證打印平臺(tái)上各調(diào)節(jié)點(diǎn)與打印噴頭的距離一致。同時(shí)在打印過(guò)程中，由于3D 打印機(jī)的振動(dòng)或人為因素的影響，也會(huì)造成調(diào)平螺母的松動(dòng)，進(jìn)而影響打印質(zhì)量，甚至造成產(chǎn)品報(bào)廢，而且調(diào)平裝置支撐面較小，熱床四周或中心不被支撐的部分因重力作用產(chǎn)生微小形變，導(dǎo)致成型件與熱床接觸位置產(chǎn)生翹曲。因此，李崗禮等[15]、王浩等[16]利用激光測(cè)距傳感器記錄Z軸位置，然后通過(guò)手動(dòng)調(diào)整彈簧螺釘達(dá)到調(diào)平目的，相比于用紙測(cè)量空隙其精度上有一定的提升，但采用激光測(cè)距有采樣頻率限制和回波脈沖展寬，導(dǎo)致了峰值檢測(cè)精度低，李超等[17]根據(jù)回波時(shí)間能量分布模型提出了一種改進(jìn)的反距離加權(quán)插值算法，提高了正常數(shù)據(jù)檢測(cè)精度，而對(duì)于激光檢測(cè)過(guò)程中反射引起的異常峰仍然無(wú)法處理，為此文獻(xiàn)[18]提出了一種基于直方圖、K-Mеаns 聚類和改進(jìn)的魯棒局部加權(quán)數(shù)據(jù)校正算法。

人為因素的增加不可避免地帶來(lái)誤差，為了消除人工誤差，開發(fā)利用不同傳感器用于采集成型平臺(tái)表面數(shù)據(jù)，同時(shí)采用電機(jī)調(diào)整成型平臺(tái)表面相對(duì)位置，相較于手動(dòng)床調(diào)平，各類傳感器的應(yīng)用及電機(jī)的控制使得FDM 打印機(jī)調(diào)平系統(tǒng)精度更高。

2.1 位置誤差控制調(diào)平

在使用距離傳感器獲得成型平臺(tái)數(shù)據(jù)后，在后續(xù)使用機(jī)電系統(tǒng)調(diào)平過(guò)程中，按中心點(diǎn)不動(dòng)[19]、最低點(diǎn)不動(dòng)、設(shè)定點(diǎn)不動(dòng)[20]、最高點(diǎn)不動(dòng)[21]進(jìn)行位置誤差調(diào)平。4 種調(diào)平原理如圖5 所示。

圖5 位置誤差控制4 種調(diào)平原理

由圖5 可知，中心點(diǎn)不動(dòng)調(diào)平主要在于保證系統(tǒng)打印平臺(tái)的幾何高度不變，最高點(diǎn)不動(dòng)調(diào)平主要保證成型平臺(tái)最高處位置不變，而其他位置抬升，最低點(diǎn)不動(dòng)調(diào)平與最高點(diǎn)不動(dòng)調(diào)平正好相反，設(shè)定點(diǎn)不動(dòng)調(diào)平為自選定一點(diǎn)而抬升或降低其他位置。對(duì)于大部分位置誤差調(diào)平方法，文獻(xiàn)[22-26]中的專利通過(guò)在噴頭處固定測(cè)距傳感器，對(duì)熱床平面進(jìn)行點(diǎn)距測(cè)量，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信號(hào)后交付步進(jìn)電機(jī)，在交付步進(jìn)電機(jī)后的傳動(dòng)系統(tǒng)上周會(huì)蘭[23]使用球面連接件實(shí)施調(diào)平，而文獻(xiàn)[27]中的專利通過(guò)電機(jī)控制蝸輪蝸桿實(shí)現(xiàn)彈簧的松緊，但彈簧為一個(gè)非剛性零件，通過(guò)壓緊彈簧實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)，并非為剛性傳動(dòng)。文獻(xiàn)[28-29]中的專利在噴頭下端面上設(shè)有壓力傳感器，壓力傳感器與主控制裝置連接，運(yùn)用等邊三角形支撐板與滑動(dòng)桿的運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)成型平臺(tái)高度。與上述移動(dòng)成型平臺(tái)不同的是，文獻(xiàn)[30]中的專利通過(guò)彈性導(dǎo)電片與接觸導(dǎo)電片的接觸與分離，確定與彈性導(dǎo)電片連接的噴頭組件的高度位置數(shù)據(jù)，通過(guò)不同點(diǎn)位的高度數(shù)據(jù)比對(duì)，利用步進(jìn)電機(jī)自動(dòng)對(duì)噴頭組件相對(duì)于成型平臺(tái)不同位置的高度數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償。該方法不需要使用壓力傳感器或位移傳感器，僅依靠彈性導(dǎo)電片受力變形產(chǎn)生位移獲得開關(guān)信號(hào)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)補(bǔ)償，但是，彈性導(dǎo)電片長(zhǎng)期使用后，容易出現(xiàn)彈性疲勞或彈性系數(shù)發(fā)生改變，導(dǎo)致開關(guān)信號(hào)的靈敏度下降。文獻(xiàn)[31]中的專利開發(fā)了一種智能控制系統(tǒng)，在自動(dòng)調(diào)平過(guò)程中，通過(guò)限位開關(guān)和光電接近傳感器顯示電機(jī)位置，根據(jù)測(cè)距傳感器顯示噴嘴到熱床的距離，在通過(guò)MCU 內(nèi)部算法與光電傳感器控制電機(jī)進(jìn)行粗調(diào)加精調(diào)。與上述位置控制調(diào)平不同的是加入了監(jiān)控模塊，通過(guò)CMOS 與PC 機(jī)相連可以實(shí)時(shí)采集打印過(guò)程數(shù)據(jù)。

2.2 角度誤差控制調(diào)平

角度誤差控制是通過(guò)調(diào)節(jié)打印平臺(tái)傾斜角度使平臺(tái)與X、Y軸的夾角α、β為零，調(diào)平過(guò)程為使用傳感器獲得成型平臺(tái)傾斜角度，根據(jù)算法程序控制平臺(tái)四周升降。文獻(xiàn)[32-33]與文獻(xiàn)[34]均采用傾角傳感器確定打印平臺(tái)最高點(diǎn)，使用調(diào)平算法計(jì)算其他3 點(diǎn)的舉升高度并采用機(jī)電系統(tǒng)逐高式調(diào)平。文獻(xiàn)[35]利用光源從測(cè)量裝置中包含的水面反射，并根據(jù)該光測(cè)量裝置的傾斜度進(jìn)入1/4 光電探測(cè)器的4 個(gè)區(qū)域。根據(jù)入射在1/4光電檢測(cè)器上的束斑的位置，獲取不同地方產(chǎn)生的電信號(hào)，并通過(guò)使用安裝在拐角處的電動(dòng)機(jī)將其補(bǔ)償為水平。與數(shù)字水平儀相比，此調(diào)平系統(tǒng)的誤差僅為2%～3%。成型平臺(tái)傾斜時(shí)與原平面夾角對(duì)比調(diào)平如圖6 所示，這種方式系統(tǒng)較為復(fù)雜，通常在獲得成型平臺(tái)傾斜角度后需要將角度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電機(jī)信號(hào)，其調(diào)平時(shí)間長(zhǎng)，精度不佳。

圖6 成型平臺(tái)傾斜時(shí)與原平面夾角對(duì)比調(diào)平

3 補(bǔ)償式調(diào)平

補(bǔ)償式調(diào)平前期與前文方法類似，都是基于傳感器獲取平面數(shù)據(jù)，而后期不使用機(jī)電系統(tǒng)對(duì)成型平臺(tái)或噴頭來(lái)進(jìn)行控制調(diào)平，文獻(xiàn)[36]針對(duì)桌面型3D 打印機(jī)工作臺(tái)平面不水平導(dǎo)致打印產(chǎn)生的翹曲、變形等問(wèn)題，利用基于雙發(fā)射差分式光電傳感器距離檢測(cè)的反距離加權(quán)插值（IDW）算法對(duì)打印平面進(jìn)行精確補(bǔ)償，較傳統(tǒng)機(jī)械補(bǔ)償調(diào)平方法提高了精度與重復(fù)性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析與驗(yàn)證，補(bǔ)償效果明顯，有效減少了打印過(guò)程出現(xiàn)的翹曲、變形等現(xiàn)象，提高了打印精度與質(zhì)量。

文獻(xiàn)[37]使用超聲波傳感器結(jié)合濾波器獲取成型平臺(tái)傾斜角度并計(jì)算出虛擬平面，運(yùn)用虛擬平面在擠出機(jī)沿著X軸和Y軸移動(dòng)時(shí)連續(xù)調(diào)整Z軸來(lái)校正Z軸高度誤差。商用級(jí)Lulzbоt 3D 打印機(jī)[38]在成型平臺(tái)每個(gè)角落都有一個(gè)調(diào)平墊圈，一旦噴嘴接觸墊圈，它會(huì)作為關(guān)閉電路的開關(guān)。算法會(huì)計(jì)算Z軸移動(dòng)的距離并在打印過(guò)程對(duì)Z軸進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。該方法確保了自動(dòng)調(diào)平的準(zhǔn)確性和可靠性，排除了組裝過(guò)程導(dǎo)致的不準(zhǔn)確因素。

文獻(xiàn)[39]中的專利采集平面內(nèi)3 個(gè)點(diǎn)，由這3 個(gè)點(diǎn)確定表面的法向量，計(jì)算與水平面的夾角，把夾角信息與原gсоdе 中位置代碼信息相結(jié)合，形成矯正后的新gсоdе 代碼。文獻(xiàn)[40]提出了五點(diǎn)調(diào)平算法，利用傳感器依次采集四腳和中心點(diǎn)，利用最小二乘擬合出實(shí)際打印平面，再與生成的切片gсоdе 代碼相結(jié)合，形成新的gсоdе 代碼。文獻(xiàn)[41]提出一種熱床自適應(yīng)調(diào)平系統(tǒng)。此調(diào)平系統(tǒng)以ARM 為核心處理器，通過(guò)外部限位開關(guān)對(duì)熱床平面實(shí)時(shí)采集9 個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用最小二乘法對(duì)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)擬合實(shí)際的打印平面，在該平面上建立校正矩陣，用該矩陣乘以打印模型的gсоdе文件中的三維坐標(biāo)，對(duì)三維坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)解碼，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)補(bǔ)償，完成打印。

文獻(xiàn)[42]提出基于三點(diǎn)坐標(biāo)反饋的并聯(lián)臂打印平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平方法，首先，根據(jù)矢量代數(shù)原理，獲得了并聯(lián)臂的正解和逆解模型。其次，設(shè)計(jì)了用于收集Z坐標(biāo)的自動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu)。通過(guò)比較測(cè)試點(diǎn)的Z坐標(biāo)可以獲得虛擬原點(diǎn)平面的最佳位置。最后，在通過(guò)閉環(huán)Z坐標(biāo)反饋進(jìn)行多次調(diào)整后，印刷平面和虛擬原點(diǎn)平面的平行度被限制在有效范圍內(nèi)。上述方法基于成型平臺(tái)表面數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換原始G-соdе 讓噴頭與平臺(tái)在打印一層時(shí)距離始終保持相同，這種好處在于減少了機(jī)械結(jié)構(gòu)，而又不失精度。相關(guān)專利則通過(guò)獲得平臺(tái)若干區(qū)域數(shù)據(jù)后，創(chuàng)建一個(gè)水平基地解決了往常僅在一個(gè)方向補(bǔ)償打印高度導(dǎo)致模型偏移的問(wèn)題。它以消耗材料為補(bǔ)償代價(jià)，無(wú)需將數(shù)量繁多的G 代碼全部進(jìn)行換算，減小了計(jì)算過(guò)程的損失。

4 自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)

目前，結(jié)合傳感器的熱床自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)分為3 種，即接觸式探頭、力感應(yīng)電阻器（FSR）和感應(yīng)式接近傳感器。在自動(dòng)調(diào)平過(guò)程中，接觸式探頭的高度通常低于噴嘴的高度，開始打印時(shí)必須將其拉起，否則會(huì)損壞熱床。力感應(yīng)電阻器直接安裝在熱床下方，因此它們并不適合加熱床。電感式接近傳感器沒(méi)有上述2 個(gè)問(wèn)題，但它只適用于金屬床。

傳感器的應(yīng)用極大地消除了人為因素造成的誤差，隨著傳感器種類的增加，在不同環(huán)境、不同大小、不同安裝位置調(diào)平過(guò)程中可以靈活選擇不同傳感器種類。為此收集了目前在3D 打印機(jī)調(diào)平過(guò)程中使用的傳感器的精度總偏差和重復(fù)性總偏差數(shù)據(jù)，如圖7 所示。

圖7 不同傳感器的精度總偏差與重復(fù)性總偏差

4.1 接觸式探頭調(diào)平系統(tǒng)

噴嘴接觸傳感器包括電接觸類型，可檢測(cè)與熱床的導(dǎo)電部分接觸的導(dǎo)電噴嘴，最常見用于調(diào)平的接觸式探頭為BL-Tоuсh 傳感器，在笛卡爾與Dеltа 結(jié)構(gòu)的FDM 打印機(jī)中應(yīng)用廣泛，其安裝位置如圖8 所示。BL-Tоuсh 傳感器基于霍爾效應(yīng)進(jìn)行工作，通過(guò)檢測(cè)熱床靜磁場(chǎng)來(lái)確定物體的接近程度，使用磁鐵伸出與縮回銷對(duì)熱床表面數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，在熱床無(wú)Z向運(yùn)動(dòng)的3D 打印機(jī)上由噴嘴的Z向移動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償打印。在熱床有Z向運(yùn)動(dòng)的3D打印機(jī)上由控制熱床的機(jī)械運(yùn)動(dòng)使之與噴頭平面保持平行。

圖8 BL-Touch 不同結(jié)構(gòu)打印機(jī)安裝位置

4.2 感應(yīng)式調(diào)平系統(tǒng)

感應(yīng)式傳感器有電感接近傳感器、電容傳感器、紅外線傳感器、超聲波傳感器等，紅外線與超聲波等對(duì)外界環(huán)境敏感，而電容傳感器雖然適用于任何表面，但研究表明這種類型的傳感器的精度遠(yuǎn)不如其他傳感器。電感接近傳感器普適性強(qiáng)、測(cè)量精度高等，與霍爾效應(yīng)原理類似，它也使用磁場(chǎng)來(lái)確定物體接近程度，但它測(cè)量磁場(chǎng)的變化而不是靜磁場(chǎng)的存在，因此通過(guò)給線圈充電并測(cè)量電流變化最后將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為熱床Z向變化進(jìn)行自動(dòng)調(diào)平，接線如圖9 所示。在Prusаi3[42]中，它能夠發(fā)現(xiàn)熱床表面的傾斜度與平面度誤差，并且通過(guò)探測(cè)構(gòu)建平臺(tái)中的目標(biāo)，可以確定XY正交性的誤差。不足的是它沒(méi)有絕對(duì)檢測(cè)噴嘴高度，從而帶來(lái)了Z向偏移，需要手動(dòng)設(shè)置確定誤差在打印機(jī)軟件中進(jìn)行補(bǔ)償。

圖9 電感接近傳感器接線圖

4.3 力感應(yīng)電阻調(diào)平系統(tǒng)

力感應(yīng)電阻傳感器依靠壓電隔膜等將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，如圖10 所示。SIMPSON 等[4]發(fā)現(xiàn)在熱床溫度為20 ℃時(shí)，噴嘴接觸后產(chǎn)生的電壓很容易被電子電路檢測(cè)到，當(dāng)熱床加熱到80 ℃時(shí)，輸出電壓下降了80%以上。由于接觸位置在熱床角落的4 個(gè)觸電處，因此此種調(diào)平系統(tǒng)只能發(fā)現(xiàn)傾斜度誤差而無(wú)法發(fā)現(xiàn)平整度誤差。

圖10 壓電傳感器自動(dòng)調(diào)平

5 總結(jié)和展望

本文總結(jié)了近年來(lái)用在FDM 型打印機(jī)上使用的調(diào)平方法，基于調(diào)平機(jī)制并將其分為機(jī)械式調(diào)平和補(bǔ)償式調(diào)平2 種。

在2 類調(diào)平方法中，第一類方法通過(guò)機(jī)電系統(tǒng)達(dá)到調(diào)平目的，然而電機(jī)的丟步現(xiàn)象易造成層間錯(cuò)位，使打印失??；第二類方法通過(guò)改變?cè)術(shù)соdе 進(jìn)行調(diào)平，減少了機(jī)械結(jié)構(gòu)，能有效改善打印質(zhì)量，然而此種方法只在一定的成型平臺(tái)傾斜角度內(nèi)有效，適用性小。

在打印頭上安裝感應(yīng)傳感器是目前3D 打印使用的相對(duì)精確的解決方案之一，雖然傳感器可以自動(dòng)計(jì)算自身與平臺(tái)之間的距離，這有助于床層調(diào)平過(guò)程，但這種方法也有其缺點(diǎn)。具體來(lái)說(shuō)，由于傳感器和噴嘴是2 個(gè)分開的部件，噴嘴和感應(yīng)傳感器的探頭之間的裝配間隙和制造公差將需要用戶在固件中手動(dòng)設(shè)置偏移參數(shù)，以確保打印床和噴嘴之間的合適距離，更不用說(shuō)噴嘴的尺寸不同了。感應(yīng)傳感器能定位熱床的位置，但不知道噴嘴的位置。

目前大多數(shù)的商用FDM 3D 打印機(jī)仍需靠人為的手動(dòng)調(diào)平，自動(dòng)調(diào)平的方法大都在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用或存在于專利中，其調(diào)平煩瑣，系統(tǒng)集成度不高，若能集檢測(cè)、分析、調(diào)平于一體，對(duì)于提高打印精度和效率而言，將會(huì)十分有利。