[0001] 本公开涉及3D打印行业的基板校准领域，更具体地，涉及基于IPMC感知阵列的3D打印基板校准方法及系统。

[0002] 本背景技术总体上呈现了本公开的上下文。在本背景技术中描述的程度上，当前署名的发明人的工作以及在提交时可能不构成现有技术的说明书的各方面，既不明示地也不暗示地被认为是本公开的现有技术。

[0003] 3D打印质量的高低在很大程度上取决于基板的平整度。在3D打印技术领域，传统的基板校准方法主要包括手动调平和机械调平两种方式。手动调平依赖于操作者的经验，效率较低且精度有限；而机械调平虽然提高了效率，但依然存在校准精度不足的问题。

[0004] 为了进一步提升3D打印的成功率和提高首层打印的精度，3D打印设备制造商和创客社群等引入了多种传感器技术，如接近传感器、伺服探头、BL‑TOUCH(一款基于开放源代码的智能3D打印机自动调平传感器，可通过简单易用的方式精确测量和调整基板与3D打印机喷嘴之间的距离，实现自动调平)、霍尔传感器和压力传感器等。这些传感器通过实时监测基板状态，应用双三次插值算法和/或拉格朗日算法等先进算法，实现对基板的动态补偿和校准。然而，这些传感器在长时间使用过程中，易受环境温度变化的影响，导致内部温度漂移，使得所采集的数据产生较大的误差。

[0005] 随着熔融沉积建模(Fused Deposition Modelling,FDM)高速3D打印技术的快速发展，首层打印质量的重要性日益凸显。因为首层打印的质量直接关系到整个3D打印件的粘附力和最终成品的精度。

[0006] 为了满足日益增长的3D打印质量和效率需求，一些领先的3D打印设备制造商和创客社群逐步对多头3D打印机进行研究，以实现同时执行多个3D打印任务，提高生产效率。

[0007] 然而，在多头3D打印环境下，主板扩展的选项相对较少，而传感器扩展同样受到一定的限制，这可能导致传感器的灵敏度较低，从而降低了3D打印机的工作效率。尤其是在多头3D打印环境下，传感器的灵敏度和响应速度成为制约3D打印效率的关键因素。

[0008] 因此，针对现有技术的不足，本公开亟需开发新型的3D打印基板校准方法及系统。提高校准效率，简化操作流程，控制校准成本，并提高传感器的灵敏度和响应速度。实现更为精准和高效的基板校准，满足高速3D打印和多头3D打印的需求，推动3D打印技术向更高层次的发展。

[0058] 为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面结合具体实施方式对本公开进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0059] 在下面的描述中将详细参考在附图中图示的本公开的几个示例阐述很多具体细节，以便于充分理解本公开，只要有可能，在附图和说明书中使用相同或相似的附图标记来表示相同或相似的部件或步骤。

[0060] 但是，本公开还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施。因此，本公开的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

[0061] 图1是本公开的一个具体实施例中的柔性传感器的封装结构的示意图。

[0062] 柔性传感器设计：本公开的新型柔性压电传感器，采用离子聚合物金属复合材料(IPMC)作为传感器的敏感元件，通过将离子聚合物金属复合材料(IPMC)202封装在聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜201中并引出电极203的方式进行封装。

[0063] 如图1所示，新型柔性压电传感器102以粘接、焊接或机械固定等方式被嵌入在铝基板101中。如图1所示，打印平台加热垫103被设置在铝基板101上，用于提供温度控制；打印平台聚醚酰亚胺(PEI)板104被设置在铝基板101上，聚醚酰亚胺(PEI)板因其耐高温、耐化学性和电绝缘性能，适合作为衬底或覆盖层，与柔性压电传感器102配合使用，以提高传感器的整体性能和稳定性。

[0064] 图2是本公开的一个具体实施例中的与打印基板一体化的柔性传感器的示意图。

[0065] 本公开的一个具体实施例设计了基于离子聚合物金属复合材料(IPMC)的柔性压电传感器。如图2所示的柔性压电传感器是离子聚合物金属复合材料(IPMC)的：将离子聚合物金属复合材料(IPMC)作为柔性压电传感器，与打印基板一体化地构建。

[0066] 如图2所示，印刷聚二甲基硅氧烷(PDMS)201，将离子聚合物金属复合材料(IPMC)202封装在聚二甲基硅氧烷(PDMS)201中，并引出电极203，同时将传感器调理电路集成在外部扩展模块中，以实现算法的更新迭代。

[0067] 为了克服现有技术的不足，本公开引入了一项创新性的解决方案，采用柔性压电传感器离子聚合物金属复合材料(IPMC)。本公开提出了一种基于离子聚合物金属复合材料(IPMC)感知阵列的3D打印基板校准方法及系统，该方法及系统能够有效地解决温度变化对传感器灵敏度的影响，同时提高多个打印喷头的使用效率和精度。

[0068] 与打印基板一体化的柔性传感器的制备流程，如下：

[0069] 制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合液体，使用机械搅拌器混合均匀；

[0070] 并将聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合液体抽真空，将聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合液体的气泡抽出，以消除在混合过程中产生的气泡；

[0071] 再将抽真空后的聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合液体涂抹在离子聚合物金属复合材料(IPMC)表面上；

[0072] 在表面涂抹过聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合液体的离子聚合物金属复合材料(IPMC)的两端接上电极，并引出电极；

[0073] 再放进真空中静止2小时，以加速固化过程，聚二甲基硅氧烷(PDMS)就会凝固并附着在离子聚合物金属复合材料(IPMC)上。

[0074] 在制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合液体的步骤中，是将聚二甲基硅氧烷(PDMS)A溶液和聚二甲基硅氧烷(PDMS)B溶液进行混合，形成聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合液体。将聚二甲基硅氧烷(PDMS)A溶液和聚二甲基硅氧烷(PDMS)B溶液以按照体积或质量10:1的比例混合。通过精确控制和优化A溶液、B溶液的组分比例，可以确保PDMS具有良好的机械性能和精度，形成均匀的PDMS三维网络结构。

[0075] 其中，聚二甲基硅氧烷(PDMS)A溶液的成分主要是聚‑二甲基‑甲基‑乙烯基‑硅氧烷(poly‑dimethyl‑methyl‑vinyl‑siloxane)预聚物，还有微量的铂催化剂，用于加速固化反应；聚二甲基硅氧烷(PDMS)B溶液的成分是带乙烯基侧链的预聚物及交联剂：聚‑二甲基‑甲基‑氢‑硅氧烷(poly‑dimethyl‑methyl‑hydrogeno‑siloxane)，用于形成PDMS的三维网络结构。

[0076] 在本公开的一个优选实施例中，一种基于离子聚合物金属复合材料(IPMC)感知阵列的3D打印基板校准方法，在下文提到的步骤S300之前，还包括以下步骤：

[0077] S100：将离子聚合物金属复合材料(IPMC)封装在聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜中并引出电极，形成离子聚合物金属复合材料(IPMC)封装结构；

[0078] S200：将多个离子聚合物金属复合材料(IPMC)封装结构嵌入在3D打印基板中，形成离子聚合物金属复合材料(IPMC)感知阵列。

[0079] 在本公开的一个优选实施例中，在步骤S100中，还包括以下步骤：

[0080] S120：制备聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合液体，使用机械搅拌器混合均匀；

[0081] S140：将聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合液体抽真空，以消除混合过程中产生的气泡；

[0082] S160：将抽真空后的聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合液体涂抹在离子聚合物金属复合材料(IPMC)的表面上；

[0083] S180：在离子聚合物金属复合材料(IPMC)感知阵列的两端接上电极并引出电极；

[0084] S190：固化聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜，以形成封装结构。

[0085] 在本公开的一个优选实施例中，在步骤S120中，还包括以下步骤：

[0086] 按照质量比10:1的比例混合聚二甲基硅氧烷(PDMS)A溶液和聚二甲基硅氧烷(PDMS)B溶液，其中，聚二甲基硅氧烷(PDMS)A溶液包括聚‑二甲基‑甲基‑乙烯基‑硅氧烷预聚物和微量的铂催化剂，而聚二甲基硅氧烷(PDMS)B溶液包括带乙烯基侧链的预聚物及交联剂。

[0087] 此方案主要提供一种简单、低成本、高复制精度的PDMS倒模工艺，以解决现有技术中的不足。PDMS B溶液中的带乙烯基侧链的预聚物提供了可以交联的活性点，而交联剂则提供了额外的连接点，使得PDMS能够从液态转变为具有弹性的固态，带乙烯基侧链的预聚物和交联剂在混合后，通过硅氢加成反应(也称为氢化硅烷化反应)形成稳定的三维网络结构。这种硅氢加成反应在PDMS A溶液中的铂催化剂的作用下进行，是PDMS固化过程中的关键步骤。通过改变PDMS B溶液中乙烯基侧链预聚物和交联剂的比例，可以调节最终PDMS材料的机械性能，例如硬度、弹性和拉伸性。

[0088] 在电活性材料封装技术领域，本公开采用三明治的结构“聚二甲基硅氧烷(PDMS)”—“离子聚合物金属复合材料(IPMC)”‑‑“聚二甲基硅氧烷(PDMS)”。因为离子聚合物金属复合材料(IPMC)的灵敏度等性能主要取决于IPMC材料内部的水分子含量。本公开用聚二甲基硅氧烷(PDMS)将离子聚合物金属复合材料(IPMC)包裹起来，极大的减少了离子聚合物金属复合材料(IPMC)的水分的流失。提高了传感器的寿命和灵敏度。

[0089] 图3是本公开的一个具体实施例中的与打印基板一体化的柔性传感器的实物图。

[0090] 图3是根据图2示意图的结构制备成的传感器实物。在本公开的一个具体实施例中，在如图3所示的传感器中：将一块1平方厘米的离子聚合物金属复合材料(IPMC)作为柔性压电传感器，与打印基板——两块2平方厘米的聚二甲基硅氧烷(PDMS)和集成电路一体化地构建。

[0091] 为什么在本公开的这个具体实施例中，聚二甲基硅氧烷(PDMS)是2平方厘米？主要是这样的尺寸能将1平方厘米的离子聚合物金属复合材料(IPMC)完全包裹住，防止IPMC失水，失去感知性能。

[0092] IPMC和PDMS可以采取其他的尺寸和形状：以上1平方米厘米和2平方厘米的尺寸可以变化，形状也可以根据实际情况变化，是否变化，如何变化，都取决于怎么进行切片。

[0093] 其中，集成电路(Integrated Circuit，IC)是采用特定的加工工艺，按照一定的电路互联，把一个电路中所需的晶体管、电容、电阻等有源无源器件，集成在一小块半导体晶片上并装在一个管壳内，成为能执行特定电路或系统功能的微型结构。

[0094] 图4是本公开的一个具体实施例中的系统结构方框图。

[0095] 如图4所示为本公开所述的基于离子聚合物金属复合材料(IPMC)感知阵列的3D打印基板校准系统，主要分为传感器元件、传感器调理电路、下位机、上位机四部分构成。图4中的基板，在各个坐标点局部有IPMC材料的传感器元件。图4中有传感器调理电路，其将从传感器元件中采集到的信号进行放大并发送给MCU下位机。图4中有MCU(微控制器)下位机，其对接收到的信号进行二值化处理(当达到合适的压力时，就反馈为“1”，否则为“0”)，发送给kipper上位机。图4中有klipper上位机，其将二值化处理的信号进行双三次插值法和最小二乘面积法处理后，生成如图6所示的压力云图。

[0096] 本公开提出一种基于离子聚合物金属复合材料(IPMC)感知阵列的3D打印基板校准系统，包括：

[0097] 传感器元件，包括嵌入到3D打印基板的离子聚合物金属复合材料(IPMC)感知阵列；

[0098] 传感器调理电路，用于放大传感器元件采集的信号；

[0099] MCU下位机，用于对接收到的信号进行二值化处理；

[0100] 上位机，用于执行双三次插值法和最小二乘面积法处理后，生成压力云图。

[0101] 在本公开的一个优选实施例中，在离子聚合物金属复合材料(IPMC)感知阵列中的每个离子聚合物金属复合材料(IPMC)封装结构中，离子聚合物金属复合材料(IPMC)被封装在聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜中。

[0102] 在本公开的一个优选实施例中，传感器调理电路外置于3D打印基板。

[0103] 基于离子聚合物金属复合材料(IPMC)感知阵列的3D打印基板校准系统执行以下的校准步骤：

[0104] 首先步骤S240：粗略调平；

[0105] 然后步骤S280：调整Z限位：

[0106] 随后步骤S300：基于基板各点在z轴上的偏移值，用双三次插值法来进行网床重构；

[0107] 然后步骤S400：利用最小二乘面积法对网床平整性进行预测，最小化总误差。

[0108] 步骤S240：粗略调平：

[0109] 打印床(基板)调平的核心校准机制是“塞纸测试”。它涉及在打印床(基板)和喷嘴之间放置一张普通打印纸，然后将喷嘴控制到不同的Z高度，直到在来回移动纸张时感觉到适量的阻力。

[0110] 为了保证打印床(基板)的效果，经常会需要校准。打印床(基板)的校准机制也依赖“塞纸测试”。在后续由机器进行的步骤开始之前，都是需要“塞纸测试”来手动校准一次的。

[0111] 为了进行塞纸测试，先用随便取用一张A4纸。“塞纸测试”的第一步是检查打印机的喷嘴和打印床(即，基板)。确保打印机的喷嘴和打印床(即，基板)基本上没有塑料(或其他杂物)。如果喷嘴上残留了塑料，需要先加热挤出头，并用金属镊子把这些残留的塑料去除。等到挤出头完全冷却到室温后，再继续进行“塞纸测试”。当喷嘴正在冷却时，使用金属镊子去除任何可能漏出的塑料。只在喷嘴和打印床(即，基板)都处于室温的情况下进行“塞纸测试”，用A4纸在打印床(即，基板)上来回地抽拉，并调节螺母；直至，在抽拉过程中感知到有阻力时即可。

[0112] 分别对在打印床(即，基板)的四角进行“塞纸测试”。其目的主要是为S280的Z轴限位校准做铺垫。

[0113] 步骤S280：调整Z限位：调用Z限位校准命令，进行对Z限位的校准。

[0114] S280继续采用“塞纸测试”方法；但是，在命令调用时，打印头在基本中点归位于默认的Z轴“零点”时，3D打印机的控制平台对Z轴进行校准，操作人员用A4纸抽拉感受到阻力时即可。

[0115] 在本公开的一个具体实施例中，命令调用时，调用的可以是G代码命令，也可以是宏命令。采用的klipper系统可自行设定和定义其命令。G代码命名可以为

[0116] G0 XnnnYnnn Znnn Ennn Fnnn Snnn

[0117] 其中，Xnnn，Ynnn，Znnn，Ennn分别代表X、Y、Z、E移动的位置。Fnnn代表运动速度。Snnn代表限位开关。

[0118] 图5是本公开的一个具体实施例中的重构出的基板探测图。

[0119] 步骤S300：基于基板各点在z轴上的偏移值，用双三次插值法来进行网床重构：

[0120] 依次进行前面两个步骤S240和S280之后，进行S300：网床重构：基于基板各点在z轴上的偏移值，用双三次插值法来进行对网床的构图重建。

[0121] 步骤S310：设置基础零点：

[0122] 所述的校准系统，主要通过设置基础“零点”，比如在120mm×120mm的矩形基板上(打印床)，可以设置(60mm,60mm)为3D打印机的起始点。

[0123] 通过打印喷头对该点位的触碰，此时传感器获得的信号，通过传感器调理电路进行对信号的放大，并将放大信号反馈回下位机MCU，下位机MCU对采集到的信号进行二值化处理，当达到合适的压力时，就反馈为“1”，否则为“0”。

[0124] 同时，也将Z轴的相对的零点位置设置在(X,Y,0)处。X坐标、Y坐标的值在0‑120mm范围内。

[0125] 步骤S320：压电压力传感器通过打印机的喷头对基板进行探测，记录基板各点在z轴上的偏移值。

[0126] 在一个具体实施例中，当3D打印机的所有3个轴(X轴、Y轴、Z轴)都归零后，打印机就可以进行探测，探测顺序以(0,0)为起点，以(120,120)为终点。

[0127] 在一个具体实施例中，为了重构基板，对基板上各个点的探测顺序是Z字形。

[0128] 在一个具体实施例中，为了重构基板，对基板上各个点的探测顺序是S字形。

[0129] 在一个具体实施例中，为了重构基板，对基板上各个点的探测顺序是螺旋形。

[0130] 在一个具体实施例中，为了防止打印喷头无法探测到要探测的点。将要探测的点的位置分别先内扩展10mm。起点就变为(10,10)，终点变为(110,110)。逐点扫描如图5的重构出的基板探测图所示，对各点在基板上的相对z轴偏移进行记录。

[0131] 在一个具体实施例中，为了重构基板，对基板上各个点的探测顺序是S形的，这样的路径会相比其他路径更短，既能探测全图又节约时间。图5已经呈现了此路径，对基板上各个点的探测顺序是先从坐标(10,10)到坐标(10,35)到坐标(10,60)到坐标(10,85)到坐标(10,110)，然后到坐标(60,110)到坐标(60,85)到坐标(60,60)到坐标(60,35)到坐标(60,10)；然后到坐标(110,10)到坐标(110,35)到坐标(110,60)到坐标(110,85)到坐标(110,110)。这样的路径会相比其他路径更短，既能探测全图又节约时间。

[0132] 按照探测顺序，来探测和记录上述坐标点的高度，也就是对上述坐标点在基板上的相对z轴偏移，然后就可以从整体上了解基板的平整度了。

[0133] 步骤S330：针对在S320步骤中所存储记录的基板上每一个点在z轴上的偏移值，先用双三次插值法来对3D打印基板的网床(平台)进行重构(构图重建)。利用已知的基板上若干点的z轴偏移值，对整个网床进行精确的重构。

[0134] 在步骤S330中，还包括以下步骤：

[0135] 步骤S332：确定待插值点(待确定z轴偏移值的点)附近的已知的最近点：

[0136] 通过步骤S320记录基板上若干点的z轴偏移值。这些点被选为插值的基础，通常选择基板的角落和中心点，以及其他关键位置。

[0137] 在一个具体实施例中，对于网床上任意一个待插值点(待确定z轴偏移值的点)(x,y)，找到其周围的四个已知的最近点(x0,y0,z0)、(x0,y1,z1)、(x1,y0,z2)和(x1,y1,z3)。给定四个最近点(x0,y0,z0)、(x0,y1,z1)、(x1,y0,z2)和(x1,y1,z3)，构成了一个局部区域，用于对该点(x,y)进行插值，其中，(x0,y0)是最接近待插值点(x,y)的点。

[0138] 步骤S334：权重计算：

[0139] 对于每个最近点(x0,y0,z0)、(x0,y1,z1)、(x1,y0,z2)和(x1,y1,z3)，计算其到待插值点(x,y)的水平距离和垂直距离。

[0140] 用这些水平距离和垂直距离，计算最近点的水平插值权重a和垂直插值权重b；

[0141] a＝(x‑x0)/(x1‑x0)

[0142] b＝(y‑y0)/(y1‑y0)

[0143] 其中，x0、x1代表基板上X轴上的坐标值，y0、y1代表基板上Y轴上的坐标值。a表示在水平方向上的插值权重，b表示在垂直方向上的插值权重。

[0144] 步骤S336：双三次插值计算：

[0145] 用最近点的水平插值权重a和垂直插值权重b，基于双三次插值法，计算最近点(x0,y0,z0)、(x0,y1,z1)、(x1,y0,z2)和(x1,y1,z3)对于待插值点(x,y)的z轴偏移值Z。

[0146] Z＝(1‑a)(1‑b)*z0+a)1‑b)*z1+(1‑a)b/z2+ab*z3

[0147] 其中，Z是插值点(最近点)(x0,y0,z0)、(x0,y1,z1)、(x1,y0,z2)和(x1,y1,z3)对于待插值点(x,y)的z轴偏移值。

[0148] z0、z1、z2、z3代表计算的插值结果，即在给定坐标(x,y)处的像素值。

[0149] 步骤S338：重构整个网床的精确形状：

[0150] 通过重复上述步骤，我们可以得到整个网床上每个点(x,y)的z轴偏移值Z，从而重构出整个网床的精确形状。有效地利用已知的基板上的点的数据，通过双三次插值法对整个网床进行精确的重构，从而提高3D打印的质量和效率。这有助于校准3D打印基板，确保打印过程中的平整度和精度。

[0151] 步骤S400：利用最小二乘面积法对网床平整性进行预测，最小化总误差：对用双三次插值法来得到的对网床的重构，再将所生成的数据通过最小二乘面积法进行预测处理。

[0152] 在3D打印网床校准中，用最小二乘法来确定最佳的平面拟合，以确保打印基板的平整度和位置准确性。最小二乘法能够提供一个最佳拟合平面，该平面最接近所有测量点，从而确保3D打印过程中基板的平整度和位置的准确性。最小二乘法的优势在于它提供了客观的、数学上的最优解，可以处理大量数据点，并找到最佳拟合模型。

[0153] 具体步骤如下：

[0154] 测量基板上多个数据点实际观测坐标(xi,yi,zi)；

[0155] 假设基板的最佳拟合平面Z的模型为函数：

[0156]

[0157] 该函数可以描述自变量xi和yi与因变量 之间的关系，其中α和β是模型参数。

[0158] 步骤S410：计算每个数据点实际观测坐标(xi,yi,zi)到拟合平面Z的垂直距离di：

[0159]

[0160] 对于每个数据点实际观测坐标(xi,yi,zi)，计算拟合平面模型预测值 和实际观测值zi之间的差异(即误差)，具体表现为计算每个数据点实际观测坐标(xi,yi,zi)到拟合平面Z上的预测值 的垂直距离di。

[0161] 步骤S420：将所有垂直距离di的平方和定义为总误差E，计算出拟合平面Z＝αx+βy+γ中的参数α、β、γ的值；

[0162] 基于每个数据点实际观测坐标(xi,yi,zi)到拟合平面的垂直距离di，将所有数据点(xi,yi,zi)到拟合平面的垂直距离di的平方和定义为总误差E：

[0163]

[0164] 其中N代表所有数据点的总数。

[0165] 基于总误差E，计算出拟合平面Z＝αx+βy+γ中的参数α、β、γ的值。

[0166]

[0167]

[0168] 步骤S430：通过使用数学方法(如矩阵运算)求解最佳参数α、β、γ来调整校准参数值α、β、γ，而最小化总误差E(即所有数据点到拟合平面的垂直距离的平方和)。调整拟合平面Z＝αx+βy+γ中的参数α、β、γ的值，以使拟合平面最符合各个数据点实际观测坐标，从而最小化总误差E，以确保3D打印基板的平整度和位置准确性。

[0169] 其中，N代表所有的点数；α是拟合平面的斜率，α表示自变量x对因变量z的影响；β是拟合平面的斜率，β表示自变量x对因变量z的影响；γ是拟合平面的截距，γ表示在自变量都为零时，因变量z的值。

[0170] 在一个具体实施例中，通过求总误差E对每个参数α、β、γ的的偏导数，并将其设置为零，来找到总误差E的最小值。解上述导数方程，找到使总误差E最小化的参数值α、β、γ。这些参数值α、β、γ就是最佳拟合参数。

[0171] 使用最小二乘面积法来拟合数据点的分布。通过调整参数α、β和γ，可以使拟合平面最符合数据点，从而最小化总误差E，进而得到如图6所示的本公开的一个具体实施例中的压力云图。最小二乘面积法的目标是找到一个平面，以最小化数据点到该平面的垂直距离的平方和，从而拟合数据点的分布，这在3D打印网床校准中用于确保打印基板的平整度和位置准确性。图6是本公开的一个具体实施例中的压力云图。

[0172] 图7是本公开的一个具体实施例中的传感器外置示意图。离子聚合物金属复合材料(IPMC)感知阵列：如图7所示，采用离子聚合物金属复合材料(IPMC)感知阵列来实时反馈压力分布，通过将5块封装好的压电压力传感器分别放置在基板的四个角和中心位置，以全面捕捉压力信息。这有助于实现更精确地重建图6压力云图。

[0173] 调理电路外置，防止打印床(基板)升温对采集数据产生干扰，提供电源和信号放大功能，增强了传感器系统的功能和灵活性。

[0174] 图8是本公开的一个具体实施例中的打印效果对比图。

[0175] 更新迭代算法：引入了一种更新迭代算法，基于主流Marlin固件和Klipper固件自带的双三次插值法和拉格朗日法。这一算法结合了双三次插值法和最小二乘面积法，用于创建探测压力分布图，并对基板长期持续加热使用中的影响进行评估。

[0176] 我们可以得到图8打印出来的效果对比图。其中，图8的左图是通过借助图7压力云图校准后打印效果图，左图打印出的底面平整均匀，图8的右图是未通过借助图7压力云图进行校准的打印效果图，右图打印出的底面凹凸不平且打印失败。

[0177] 本公开的技术方案：

[0178] 采用打印床(基板)调平方式，

[0179] 采用IPMC(离子聚合物金属复合材料)感知阵列来实时反馈压力分布，[0180] 通过将5块封装好的压电压力传感器分别放置在基准板的四个角和中心位置，以全面捕捉压力信息。

[0181] 这有助于实现更精确地重建压力云图。

[0182] 打印床(基板)升温对采集数据产生干扰。打印过程中，不同材料会采用不同的打印温度，喷嘴有不同的温度，打印床(基板)又称热床，也有对应的温度，不然会导致打印时翘边，导致打印失败，严重会导致火灾。

[0183] 调理电路外置，防止打印床(基板)升温对采集数据产生干扰，提供电源和信号放大功能，增强了传感器系统的功能和灵活性。调理电路是微小信号放大电路，因为ipmc触摸产生的是微电压信号，需要将微电压信号放大。为了防止放大电路受温漂影响，所以将调理电路外置，减小误差。提高效率，降低打印失败率。

[0184] 并进行对算法的更新，通过双三插值法对网床的点对点地重构成网床面，[0185] 重构的网床面(mesh bed)是探测基板后在几何空间中重建的数学模型。

[0186] 根据时间的推演，打印平台受温度形变，

[0187] 通过最小二乘面积法建立模型，对网床的预测已经修改。

[0188] 通过最小二乘面积法对基板平整性进行预测，成功提高了打印精度，减少了频繁的调平操作，从而节省时间。不再需要继续手动校准。

[0189] 长期加热影响评估：持续对打印床(基板)进行加热，并记录压力数据。

[0190] 通过比较不同时间点的压力分布图，可以评估基板在长期持续加热使用中的变化情况，根据评估结果，可以调整打印参数或采取其他措施来改善打印精度和效率，例如调整打印头高度，优化加热控制等。

[0191] 综合来看，本公开提供了一种创新的系统和方法，基于柔性压电传感器离子聚合物金属复合材料(IPMC)以及离子聚合物金属复合材料(IPMC)感知阵列，以解决3D打印基板校准的挑战。

[0192] 这一系统和方法综合了新型传感器设计、高效的数据采集和处理，以及优化的校准算法，从而提高了打印机的性能、精度和效率。通过上述技术方案，本公开的基板校准方法为3D打印机的3D打印基板校准提供了一种高效、低成本、易于操作的解决方案，具有显著的技术进步性和市场应用潜力。

[0193] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0194] 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公开。对上述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公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所示的上述实施例，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。

[0195] 以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

[0196] 以上描述仅仅是说明性的并且决不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以多种形式实现。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的范围不应当受到此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求后，其他修改将变得显而易见。