1.本发明属于3d打印设备，具体涉及一种用于非平整基材面的多独立喷头打印设备及其打印方法。
背景技术：2.随着工业的发展，在各种领域中，对精加工的加工精度要求也越来越高，例如，电路板成形、玻璃基材表面的油漆材料喷涂，电器绝缘类的喷漆等，目前市面上电路印刷设备或者喷涂设备的加工精度较差，只能做到平面印刷，无法满足空间结构的需求。
3.随着3d打印设备的不断更新，目前市面上的也出现一些用于对电路板进行打印的3d打印设备，在电路板等精密部件打印过程中，打印头的出料量极少，打印头与基材之间的间距也极小，及时基板高度发生极小的变化也容易对打印基材的打印精度造成极大的影响，现有的打印设备的打印精度低，常常将基材细微的高度变化忽略，导致产品良品率大大降低，并且现有的打印设备打印效率极低，大大降低了打印电路的应用前景。
技术实现要素：4.针对以上不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于非平整基材面的多独立喷头打印设备及其打印方法，以提高对于非平整基材表面线状材料成型制备的精度和效率。
5.为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是，用于非平整基材面的多独立喷头打印设备，包括多头打印装置、校准装置、用于定位多头打印装置的定位监测装置和用于固定基材的基材固定装置，多头打印装置与基材固定装置适配，校准装置安装在基材固定装置上，且与多头打印装置适配，以对多头打印装置进行校准，定位监测装置与多头打印装置、基材固定装置适配，以对多头打印装置进行定位；多头打印装置包括多个平行布设的打印头单元和激光测高传感器，打印头单元内布设有位置粗调组件、打印头和位置精调件，打印头安装在位置粗调组件上，位置精调件与位置粗调组件适配，以对打印头进行位置精细化调节，激光测高传感器与打印头适配，通过激光测高传感器扫描基材表面高度，以根据扫描结果调节各个打印头在打印过程中的相对高度。
6.进一步的，粗调组件包括间距粗调件、粗调安装座、对齐粗调件和精调安装座，粗调安装座固定安装在间距粗调件上，对齐粗调件固定安装在粗调安装座上，精调安装座固定安装在对齐粗调件上，打印头、位置精调件分别安装在精调安装座上，位置精调件与对齐粗调件适配，间距粗调件对相邻打印头之间的间距进行调节，对齐粗调件用于将相邻打印头对齐至同一水平线上，并且将高度粗调至同一水平面内。
7.进一步的，对齐粗调件包括双向滑台、横向粗调模块和竖向粗调模块，横向粗调模块、竖向粗调模块分别安装在双向滑台上，精调安装座分别安装在双向滑台上，且与竖向粗
调模块相抵。
8.进一步的，横向粗调模块、竖向粗调模块均包括粗调螺栓、粗调调节座和粗调固定座，粗调调节座、粗调固定座分别安装在双向滑台的两个相邻滑台板上，粗调螺栓安装在粗调调节座上，粗调螺栓与粗调固定座转动连接，以通过粗调螺栓调节粗调固定座、粗调调节座之间的间距，位置精调件通过粗调固定座与粗调螺栓对顶设置。
9.进一步的，精调安装座上固定连接有精调安装部和打印头安装部，精调安装部内成形有精调通孔，位置精调件安装在位置精调孔内，打印头安装部内成形有打印头通孔和调节通孔，调节通孔与精调通孔同轴布设，打印头安装在打印头通孔内。
10.进一步的，定位监测装置包括打印观测组件、垂直观测组件、倒置观测组件，打印观测组件、垂直观测组件分别安装在多头打印装置上，打印观测组件与打印头适配，以对打印头的打印过程进行观测，垂直观测组件与基材固定装置适配，以对基材上的定位点进行识别，倒置观测组件安装在基材固定装置上，倒置观测组件与打印头适配，以对相邻打印头之间的间距进行观测。
11.进一步的，打印观测组件包括观测相机、相机夹具和相机运动台，相机夹具滑动安装在相机运动台上，观测相机安装在相机夹具上，相机运动台上安装有光电开关，相机夹具上安装有遮挡片，遮挡片与光电开关适配，以确定观测相机的位置。
12.进一步的，相机夹具包括相机夹具头、斜向连接块、相机连接座、相机竖向调节块和相机双轴调节块，相机夹具头通过相机双轴调节块可调式安装在斜向连接块上，斜向连接块通过相机竖向调节块可调式安装在相机连接座上，通过相机竖向调节块调节相机竖向高度，通过相机双轴调节块调节相机的横向位置和与打印头之间的间距。
13.进一步的，校准装置包括调整台夹具、调整台、基准组件和接触传感器，调整台夹具安装在基材固定装置上，调整台安装在调整台夹具上，基准组件安装在调整台上，通过调整台、定位监测装置配合将基准组件调至水平，接触传感器安装在基准组件上，接触传感器与打印头适配，以对多个打印头进行高度对齐。
14.进一步的，所述多头打印装置还包括打印龙门座、打印升降机构和打印安装板，打印龙门座固定安装在基材固定装置上，打印安装板通过打印升降机构可升降式安装在打印龙门座上，打印头单元、打印观测组件分别安装在打印安装板上，在打印安装板上还安装有激光测高传感器，通过激光测高传感器对基材进行高度扫描。
15.进一步的，基材固定装置包括设备底座、基材固定吸盘和基材移动组件，基材移动组件固定安装在设备底座上，基材移动组件固定安装在基材移动组件上。
16.上述用于非平整基材面的多独立喷头打印设备的打印方法，包括以下步骤，步骤一：打印材料填装，启动本打印设备，使得所有运动轴进行机械归零；步骤二：将基材安装至基材固定装置上；步骤三：通过激光测高传感器对基材高度进行扫描，将基材调整至相对水平状态；步骤四：利用倒置观测组件调整相邻打印头之间的间距，使得相邻打印头之间的间距保持一致；步骤五：通过校准装置调节每个打印头的高度，使得每个打印头位于同一水平面内；步骤六：将每个打印头调整至同一水平面上；
步骤七：使用激光测高传感器对调整好的基材进行全幅面高度数据扫描，并通过软件获得相应的每个针尖在相应xy位置的各自的z向高度数据；步骤八：使用垂直观察相机找到待加工基材的mark点位，并确定加工起始位置；步骤九：开始加工；加工过程中，位置精调件会根据之前扫描得到的基材面高度数据进行补偿，以保证针尖距基材面为恒定距离；步骤十：加工结束后，所有机械运动轴归零点，取下基材。
17.本发明的有益效果是，（1）通过校准装置对打印头在打印过程中的相对高度进行调节，便于后续根据激光测高传感器的扫描结果对打印头进行z向偏移调整，大大提高本设备的z向控制精度，从而便于本打印设备在非平整基材面上打印。
18.（2）通过在多头打印装置内设置多个打印单元，可以同时进行多个打印位置的打印，大大提高了打印效率。
19.（3）可以在非平整表面基材上进行打印、有较高的层厚控制能力，即使所需要加工的基材表面有起伏不平，压电陶瓷促动器会根据之前扫描得到的基材面高度数据进行补偿，以保证针尖距基材面为恒定距离，此外压电陶瓷促动器的响应频率高达1khz，即便是在较高的运行速度下也能保证对高度的精确补偿。
20.（4）通过视觉对位、打点对位，可以实现较高的xy对位精度并且较为便捷。
附图说明
21.图1是本发明的结构示意图。
22.图2是多头打印装置与打印观测组件配合的结构示意图。
23.图3是图2转过一定角度后的结构示意图。
24.图4是校准装置的结构示意图。
25.图5是打印单元的结构示意图。
26.图6是图5转过一定角度后的结构示意图。
27.图7是垂直观测组件的结构示意图。
28.附图标记：多头打印装置1，校准装置2，定位监测装置3，基材固定装置4，激光测高传感器1-1，打印头1-2，位置精调件1-3，间距粗调件1-4，粗调安装座1-5，对齐粗调件1-6，精调安装座1-7，双向滑台1-8，横向粗调模块1-9，竖向粗调模块1-10，粗调螺栓1-11，粗调调节座1-12，粗调固定座1-13，精调安装部1-14，打印头安装部1-15，调节通孔1-16，打印龙门座1-17，打印升降机构1-18，打印安装板1-19，调整台夹具2-1，调整台2-2，基准组件2-3，接触传感器2-4，基准夹具2-5，硅片2-6，打印观测组件3-1，垂直观测组件3-2，倒置观测组件3-3，观测相机3-4，相机夹具3-5，相机运动台3-6，光电开关3-7，遮挡片3-8，相机夹具头3-9，斜向连接块3-10，相机连接座3-11，相机竖向调节块3-12，相机双轴调节块3-13，手动微调滑块3-14，竖直相机夹具3-15，竖直相机3-16，设备底座4-1，基材固定吸盘4-2，基材移动组件4-3。
具体实施方式
29.下面结合附图对本发明进行进一步描述。
30.用于非平整基材面的多独立喷头打印设备包括多头打印装置1、校准装置2、用于
定位多头打印装置1的定位监测装置3和用于固定基材的基材固定装置4，多头打印装置1与基材固定装置4适配，校准装置2安装在基材固定装置4上，且与多头打印装置1适配，以对多头打印装置1进行z向校准，便于使得多个打印单元内的打印头处于同一高度，便于后续根据激光测高传感器1-1的扫描结果对打印头进行z向偏移调整，定位监测装置3与多头打印装置1、基材固定装置4适配，以对多头打印装置1进行定位，并且对打印过程进行监控，提高打印精度。
31.多头打印装置1包括多个平行布设的打印头单元和激光测高传感器1-1，通过在多头打印装置内设置多个打印单元，可以同时进行多个打印位置的打印，大大提高了打印效率。
32.打印头单元内布设有位置粗调组件、打印头1-2和位置精调件1-3，打印头1-2安装在位置粗调组件上，通过人工对位置粗调组件进行调节，从而初步对打印头1-2的xyz三向进行调节，提高调节效率，位置精调件1-3与位置粗调组件适配，通过位置精调组件对打印头的z向位置进行调节，以对打印头进行位置精细化调节，保证本打印设备在打印过程中可以根据基材表面的高度变化及时对打印头的z向高度进行调整，保证产品的良品率，激光测高传感器1-1与打印头1-2适配，一方面通过激光测高传感器1-1扫描基材表面高度，以根据扫描结果调节各个打印头1-2在打印过程中的相对高度，另一方面，在基材装夹过程中，通过激光测高传感器1-1对基材进行调整，保证基材安装完成后处于一个相对平整的高度上。
33.本实施例中，为提高位置精调件1-3的调节精度，位置精调件1-3采用压电陶瓷促动器。
34.所述多头打印装置1还包括打印龙门座1-17、打印升降机构1-18和打印安装板1-19，打印龙门座1-17固定安装在基材固定装置4上，打印安装板1-19通过打印升降机构1-18可升降式安装在打印龙门座1-17上，打印头单元、打印观测组件3-1分别安装在打印安装板1-19上，在打印安装板1-19上还安装有激光测高传感器1-1，通过激光测高传感器1-1对基材进行高度扫描，通过打印升降机构1-18来驱动打印头进行上下移动，从而将打印头移动至开始打印的位置，本实施例中，打印升降机构1-18采用的是丝杆滑块机构，通过电机驱动丝杆转动，从而改变滑块的相对高度，打印安装板1-19安装在滑块上。
35.粗调组件包括间距粗调件1-4、粗调安装座1-5、对齐粗调件1-6和精调安装座1-7，间距粗调件1-4安装在打印安装板1-19上，粗调安装座1-5固定安装在间距粗调件1-4上，对齐粗调件1-6固定安装在粗调安装座1-5上，精调安装座1-7固定安装在对齐粗调件1-6上，打印头1-2、位置精调件1-3分别安装在精调安装座1-7上，间距粗调件1-4用于对相邻打印头1-2之间的间距进行调节，保证相邻打印头1-2之间的间距相同，位置精调件1-3与对齐粗调件1-6适配，对齐粗调件1-6用于将相邻打印头1-2对齐至同一水平线上，并且将高度粗调至同一水平面内，保证在打印前对打印头进行调整，保证打印精度。
36.对齐粗调件1-6包括双向滑台1-8、横向粗调模块1-9和竖向粗调模块1-10，横向粗调模块1-9、竖向粗调模块1-10分别安装在双向滑台1-8上，精调安装座1-7分别安装在双向滑台1-8上，且与竖向粗调模块1-10相抵，便于通过双向滑台1-8对打印头进行双向调节。
37.本实施例中，双向滑块1-8包括三个相互平行布设的滑块板，横向粗调模块1-9与第一第二滑块板连接，驱动第一第二滑块板进行相对移动，将相邻打印头1-2对齐至同一水平线上，竖向粗调模块1-10与第二第三滑块板连接，驱动第二第三滑块板进行相对移动，将
打印头1-2对齐至同一高度上。
38.本实施例中，间距粗调件1-4包括间距调节模块和单向滑块上，通过间距调节模块驱动单向滑块发生移动，单向滑块包括两个相互连接的滑块板。
39.间距调节模块、横向粗调模块1-9、竖向粗调模块1-10均包括粗调螺栓1-11、粗调调节座1-12和粗调固定座1-13，粗调调节座1-12、粗调固定座1-13分别安装在双向滑台1-8的两个相邻滑台板上，粗调螺栓1-11安装在粗调调节座1-12上，粗调螺栓1-11与粗调固定座1-13转动连接，以通过粗调螺栓1-11调节粗调固定座1-13、粗调调节座1-12之间的间距， 位置精调件1-3通过粗调固定座1-13与粗调螺栓1-11对顶设置，便于位置精调件1-3对竖向粗调模块1-10进行精调。
40.精调安装座1-7上固定连接有精调安装部1-14和打印头安装部1-15，精调安装部1-14内成形有精调通孔，位置精调件1-3安装在位置精调孔内，打印头安装部1-15内成形有打印头通孔和调节通孔1-16，调节通孔1-16与精调通孔同轴布设，通过调节通孔1-16对竖向粗调模块1-10的粗调螺栓1-11进行调节，打印头1-2安装在打印头通孔内。
41.校准装置2包括调整台夹具2-1、调整台2-2、基准组件2-3和接触传感器2-4，调整台夹具2-1安装在基材固定装置4上，调整台2-2安装在调整台夹具2-1上，基准组件2-3安装在调整台2-2上，本实施例中的调整台2-2为两轴角位移调整台，在调整时，通过调整台2-2、定位监测装置3配合将基准组件2-3调至水平，接触传感器2-4安装在基准组件2-3上，接触传感器2-4与打印头1-2适配，以对多个打印头1-2进行高度对齐。
42.基准组件2-3包括基准夹具2-5和硅片2-6，硅片2-6、接触传感器2-4分别安装在基准夹具2-5上，使用时，通过调整两轴角位移调整台2-2使得接触传感器2-4上平面与xy运动平面平行，通过在硅片2-6上打印一个点，再通过垂直观测相机识别中心位置即可得到针尖与垂直观测相机视野中心的xy相对距离，通过使用激光测高传感器1-1分别扫描硅片2-6尖角两条边线任意两点的数据有无，即可得到边线的上两点的xy坐标进而求解出边线的直线方程，随后可求解出两条边线的交点坐标即硅片2-6尖角坐标，再通过垂直观测相机视觉识别出硅片17尖角的坐标，即可得到垂直观测相机10视野中心和激光测高传感器32光斑之间的xy相对距离定位监测装置3包括打印观测组件3-1、垂直观测组件3-2、倒置观测组件3-3，打印观测组件3-1、垂直观测组件3-2分别安装在多头打印装置1上，打印观测组件3-1与打印头1-2适配，以对打印头1-2的打印过程进行观测，垂直观测组件3-2与基材固定装置4适配，以对基材上的定位点进行识别，倒置观测组件3-3安装在基材固定装置4上，倒置观测组件3-3与打印头1-2适配，以对相邻打印头1-2之间的间距进行观测，以便于通过倒置观测组件3-3调整打印头之间的间距。
43.本实施例中，导致观测组件3-3包括倒置相机和倒置相机支架，倒置相机通过导致相机支架安装在基材固定吸盘4-2上。
44.垂直观察组件3-2包括手动微调滑块3-14、竖直相机夹具3-15和竖直相机3-16，竖直相机3-16通过竖直相机夹具3-15安装在手动微调滑块3-14上，通过手动微调滑块3-14对竖直相机3-16进行高度调节，竖直相机3-16主要用于识别定位打印基材上的mark点、识别对针区硅片2-6尖角坐标、识别对针区接触传感器2-4中心坐标以及识别倒置相机中心坐标使用；打印完成后该垂直观测相机10可作为打印效果观测镜头使用。
45.打印观测组件3-1包括观测相机3-4、相机夹具3-5和相机运动台3-6，相机夹具3-5滑动安装在相机运动台3-6上，观测相机3-4安装在相机夹具3-5上，相机运动台3-6上安装有光电开关3-7，相机夹具3-5上安装有遮挡片3-8，遮挡片3-8与光电开关3-7适配，以确定观测相机3-4的位置，通过相机运动台3-6的设置，便于对观测相机3-4进行横向平移，便于对多个平行布设的打印头的打印过程进行观察。
46.相机夹具3-5包括相机夹具头3-9、斜向连接块3-10、相机连接座3-11、相机竖向调节块3-12和相机双轴调节块3-13，相机夹具头3-9通过相机双轴调节块3-13可调式安装在斜向连接块3-10上，斜向连接块3-10通过相机竖向调节块3-12可调式安装在相机连接座3-11上，通过相机竖向调节块3-12调节相机竖向高度，通过相机双轴调节块3-13调节相机的横向位置和与打印头1-2之间的间距，便于观测相机3-4可以对焦至打印头的打印部位，提高观测精度。
47.基材固定装置4包括设备底座4-1、基材固定吸盘4-2和基材移动组件4-3，基材移动组件4-3固定安装在设备底座4-1上，基材移动组件4-3固定安装在基材移动组件4-3上，基材移动组件4-3包括xy方向移动的丝杠机构，在打印过程中，通过xy方向移动的丝杠机构驱动基材移动，从而便于打印头在基材上进行打印。
48.上述用于非平整基材面的多独立喷头打印设备的打印方法，包括以下步骤，步骤一：打印材料填装，启动本打印设备，使得所有运动轴进行机械归零；步骤二：将基材安装至基材固定装置上；步骤三：通过激光测高传感器对基材高度进行扫描，将基材调整至相对水平状态；步骤四：利用倒置观测组件调整相邻打印头之间的间距，使得相邻打印头之间的间距保持一致；步骤五：通过校准装置调节每个打印头的高度，使得每个打印头位于同一水平面内；使用时以最左边的打印头为基准，通过视觉识别对位，将倒置观察相机视野中心与喷头中心对位重合，将相机向右移动指定间距距离，通过手动调节第二根打印头的xy使其打印头中心与相机视野中心重合已达到调整针间距的目的，依次调节其余针头间距；步骤六：将每个打印头调整至同一水平面上；具体操作如下：操作高精度运动机台使得打印针头慢慢接触接触传感器的上表面直至其达到检测阈值，记录此时的高度z0；将其余的针头用同样的方式调节z向高度使其在z0高度时恰好能够使接触传感器指示灯由亮转变为灭；随后需要软件控制机台复核一遍，z向有误差就需要控制压电陶瓷促动器进行补偿；步骤七：使用激光测高传感器对调整好的基材进行全幅面高度数据扫描，并通过软件获得相应的每个针尖在相应xy位置的各自的z向高度数据；步骤八：使用垂直观察相机找到待加工基材的mark点位，并确定加工起始位置；步骤九：开始加工；加工过程中，位置精调件会根据之前扫描得到的基材面高度数据进行补偿，以保证针尖距基材面为恒定距离；步骤十：加工结束后，所有机械运动轴归零点，取下基材。
49.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明
将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
50.尽管本文较多地使用了图中附图标记对应的术语，但并不排除使用其它术语的可能性；使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
