CN103907662B - 一种个性化蛋糕的打印工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种个性化蛋糕的打印工艺，其特征在于：按如下步骤进行，依据顾客的需要，通过利用个性化定制系统设计出顾客想象的或者需要的蛋糕数字模型；调配食品材料；利用上位机将模型数据和食品材料打包发送给下位机；由下位机驱动3D打印机完成蛋糕打印。本发明具有的个性化定制，结合了市场对食品个性化领域加工的需求，在生产产品的同时，加入了个性化因素，迎合了消费者对个性化因素的追求，将个性化因素注入产品理念，大大提高了本技术产品的实用性。

Description

一种个性化蛋糕的打印工艺

技术领域

本发明涉及一种个性化蛋糕的打印工艺，属于食品加工领域。

背景技术

1.一种数码蛋糕打印机及打印方法

该专利申请号：200610021188.3

在打印机机架的喷头下方放置有载物托盘，载物托盘经旋转机构控制旋转。所述旋转机构由电机、齿轮组构成，电机通过齿轮组带动载物托盘以及载物托盘上的蛋糕一起转动。该数码蛋糕打印机将需要打印物体的打印面切分为若干扇形，当打印机的喷头启动打印完第一个图案后，打印机的喷头要准备喷第二次时，打印机的控制电路发出命令，通过打印机的步进电机来带动需要打印的蛋糕食物转过设定角度后，喷头才开始工作，依次按上述方式打印，最终需要打印的蛋糕食物刚好转过360°。该技术涉及一种使物体绕定点旋转最大可打印直径为A3范围的圆形图案数码蛋糕打印机。

  2.蛋糕打印机

该专利申请号：200720020715.9

该打印机由打印装置、三维空间定位滑轨、与三维空间定位滑轨连接的步进电机、可360°旋转的物料台和与物料台连接的旋转步进驱动机构组成；打印装置安装在三维空间定位滑轨内。打印装置由打印头和喷嘴组成，打印头和喷嘴为万向连接。与三维空间定位滑轨连接的步进电机、与物料台连接的旋转步进驱动机构和打印装置均与计算机的输出端口连接。

在进行蛋糕胚正上面打印操作时物料台保持静止，由计算机输出XYZ坐标数据使得打印头能够实现三维空间的定位，打印出立体的造型；在进行蛋糕坯边缘和侧面打印操作时由计算机输出角度数据使物料台步进旋转，打印头只做X轴和Y轴运动，从而可以使蛋糕坯上面和侧面的都能够按照需要的造型打印上图案。

3.3D奶油打印机

该专利申请号：201320106983.8

在工作台上安装Y向滑轨，Y向滑轨上安装Z向滑轨，Z向滑轨上安装X向滑轨，X向滑轨上安装喷嘴固定装置，喷嘴固定装置上固定有六个奶油喷嘴，XYZ三向滑轨均由步进电机、导轨、丝杠、滑台和固定装置组成。奶油喷嘴由喷嘴、料筒、活塞、密封圈和微型气泵组成。XYZ三向滑轨的步进电机及喷嘴的微型气泵都与3D奶油打印机中央控制系统相连，中央控制系统可接收计算机控制信号。

首先将奶油喷嘴中装入不同颜色的奶油，在计算机上设计奶油图案的3D模型，然后根据工艺要求，将奶油图案的3D模型在Z向按一定厚度进行逐层分切，把奶油图案的3D模型变成一系列的层片，再根据每个层片的轮廓信息，自动生成数控扫描路径，路径信息由计算机传入3D奶油打印机中央控制系统，最终由中央控制系统控制XYZ三向滑轨按照扫描路径移动及微型气泵动作喷射奶油，打印出设计的3D奶油图案实体。

4.一种多功能食品打印机

该专利申请号：201320022312.3

该食品打印机包括空气压缩机和打印装置，所述打印装置包括设于底部的操作平台、设于操作平台上方的三维空间定位装置以及与三维空间定位装置连接的出料装置，所述出料装置设有与空气压缩机连通的储料管和与储料管连通的打印喷头。

首先在电脑上通过CAD软件绘制各种2D、3D的文字及图形，再通过CAM软件设计形成文字及图形的打印喷头行走路径。软件将这些信息转化为相应的信号代码输入到打印机的端口，端口再传递给设于打印装置内的内部数据系统，内部数控系统经过处理反馈给各轴步进电机，相应的步进电机就可以完成设定的运动。

如今3D打印技术构思慢慢成熟，然而真正的3D食品打印机却尚未在市场成熟出现。这说明现有的打印机尚未迎合市场的需要，比如：上述1一种数码蛋糕打印机及打印方法，该发明很直观的写到了将需要打印物体的打印面切分为若干扇形等内容，在实际应用中，非人工操作该步骤就不能完成，即便是人工来操作控制，很难保证其精度；上述2蛋糕打印机，该实用新型使用三维空间定位来打印，然打印头三维移动的话，工作量非常大，在实际应用中不具有高效性；上述3中3D奶油打印机，该发明新型提到的依据工艺需求将3D模型在Z方向上逐层分切，在实际操作中，如何来依据工艺需求分层，这种方式几乎不可行；上述4一种多功能食品打印机，该实用新型通过CAM软件设计形成文字及图形的打印喷头行走路径，如何进行打印食品的进出料控制，在实际应用中，打印喷头在切换食品颜色时需要停止工作，因此实用性较低。

发明内容

本发明很好的结合如今市场对食品加工领域的需求，在保证消费者个性化设计的基础上，通过利用上位机软件对数字模型进行分层设计并生成代码，改代码作用于下位机，驱动控制步进电机工作来实现个性化定制蛋糕打印。在保证顾客个性化设计的基础上，实现了实时性的蛋糕打印，具有很高的实用性。

本发明实现了打印底座与打印喷头的交互移动，节省了打印喷头的工作量，很大程度上提高了打印效率，节约了工作时间，具有较高实时性。

本发明的技术方案在于：

一种个性化蛋糕的打印工艺，其特征在于：按如下步骤进行，

1)      依据顾客的需要，通过利用个性化定制系统设计出顾客想象的或者需要的蛋糕数字模型；

2)      调配食品材料；

3)      利用上位机将模型数据和食品材料打包发送给下位机；

4)      由下位机驱动3D打印机完成蛋糕打印。

其中，所述个性化定制系统按如下流程进行，

1)              S1，系统开始，进入S2；

2)              S2，顾客构思出自己需求蛋糕形状，并简述之，并在备份库中选取出最接近自己构思的模型，进入S3；

3)              S3，计算机模型制作软件调取备份库中模型，进行个性化更改，并反馈给顾客，顾客判断模型是否符合自己需求，符合，进入S4；不符合要求，进入S5；

4)              S4，符合顾客要求，进入S6；

5)              S5，不符合顾客要求，反馈进入S3；

6)              S6，获取个性化数字模型，进入S7；

7)              S7，本过程结束，保存数字模型，以待上位机的载入。。

所述3D打印机包括：

一下位机，该部件基于上位机生成代码来驱动和控制各个部件的移动；

两第一步进电机，该部件用于控制打印钻头Z轴方向上的移动；

一第二步进电机，该部件用于控制打印钻头X轴方向上的移动；

一打印底座，该部件位于打印机系统中下位置，用于稳托蛋糕；

一支架部分，该部件集用来保证整个打印机的结构完整集合一起；

一第三步进电机3，该部件用于控制打印底座在Y轴方向上的移动。

本发明的优点在于：本发明与第三条中的4提案最接近，在保证消费者个性化设计的基础上，通过利用上位机软件对数字模型进行分层设计并生成代码，改代码作用于下位机，驱动控制步进电机工作来实现个性化定制蛋糕打印。在保证顾客个性化设计的基础上，实现了实时性的3D蛋糕打印。

本发明具有的个性化定制，结合了市场对食品个性化领域加工的需求，在生产产品的同时，加入了个性化因素，迎合了消费者对个性化因素的追求，将个性化因素注入产品理念，大大提高了本技术产品的实用性。本发明中上位机软件的功能实现，解决了如何将个性化数字模型与3D打印机连接的这一大问题。本发明中上位机软件通过分层形式将数字模型分成若干层并生成代码，下位机利用代码信息控制步进电机工作，打印出产品。

本发明中利用打印喷头与打印底座交互移动方式工作满足了打印过程中的三维方向上的需求，避免了上述方案4中只有打印喷头的大量工作。提高了工作效率，节省了工作时间，在实际应用中，可以很快的生产出产品。

附图说明

图1是本发明系统结构示意图。

图2是本发明个性化定制系统的结构流程图。

图3是本发明系统软件功能实现流程图。

图4是本发明打印机结构图。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

参考图1至图4，本发明涉及一种个性化蛋糕的打印工艺，按如下步骤进行，

1)      依据顾客的需要，通过利用个性化定制系统设计出顾客想象的或者需要的蛋糕数字模型；

2)      调配食品材料；

3)      利用上位机将模型数据和食品材料打包发送给下位机；

4)      由下位机驱动3D打印机完成蛋糕打印。

上述个性化定制系统按如下流程进行，

1)              S1，系统开始，进入S2；

2)              S2，顾客构思出自己需求蛋糕形状，并简述之，并在备份库中选取出最接近自己构思的模型，进入S3；

3)              S3，计算机模型制作软件调取备份库中模型，进行个性化更改，并反馈给顾客，顾客判断模型是否符合自己需求，符合，进入S4；不符合要求，进入S5；

4)              S4，符合顾客要求，进入S6；

5)              S5，不符合顾客要求，反馈进入S3；

6)              S6，获取个性化数字模型，进入S7；

7)              S7，本过程结束，保存数字模型，以待上位机的载入。。

上述3D打印机包括：

一下位机，该部件基于上位机生成代码来驱动和控制各个部件的移动；

两第一步进电机，该部件用于控制打印钻头Z轴方向上的移动；

一第二步进电机，该部件用于控制打印钻头X轴方向上的移动；

一打印底座，该部件位于打印机系统中下位置，用于稳托蛋糕；

一支架部分，该部件集用来保证整个打印机的结构完整集合一起；

一第三步进电机3，该部件用于控制打印底座在Y轴方向上的移动。

如图1所示,该方案的主要结构可包括三大部分：个性化定制部分、系统软件部分以及系统硬件部分。

个性化定制部分：

在现实生活中，个性化定制成为一种简单而时尚的生活方式。定制是企业品牌品质和文化的提升，也是企业在品牌文化体系建设的过程中更丰富、更可靠的内涵。对于消费者来说，定制任何产品本就是一个非常愉悦的生活经历，不是为了炫富，不是为了身份象征。在这个世界上，每个人都有属于自己的时尚密码，而标准化和规模化的产品永远无法完美的表现自我，“定制”风潮就应运而生。

个性化定制是用户介入产品的生产过程，将指定的图案和文字印刷到指定的产品上，用户获得自己定制的个人属性强烈的商品。因此，本发明很好的结合了发展的需求，在生产产品的同时，加入了个性化定制的理念，很好的满足了顾客及时性需求，适应了我国文化发展的潮流。

图2是个性化定制系统的结构流程图，下面结合图2来详细阐述个性化定制部分：

S1，系统开始,进入S2。

S2，顾客构思出自己需求蛋糕形状，并简述之，并在备份库中选取出最接近自己构思的模型，进入S3。

S3，计算机模型制作软件调取备份库中模型，进行个性化更改，并反馈给顾客。顾客判断模型是否符合自己需求，符合，进入S4；不符合要求，进入S5。

S4，符合顾客要求，进入S6。

S5，不符合顾客要求，反馈进入S3。

S6，获取个性化数字模型，进入S7。

S7，本过程结束，保存数字模型，以待上位机软件的载入。

系统软件部分：

系统软件部分主要是基于上位机将个性化数字模型与3D蛋糕打印机的交互连接在一起，是本发明最重要的一个环节。本发明中上位机具有可视化动态图，利用驱动程序，连接按键实现了上位机与打印机结合的功能。连接成功后，上位机软件便可以控制整个打印机系统（硬件和软件），载入按键实现了数字模型导入上位机的功能。可视化黑色框图显示的便是个性化数字模型的3D展示效果，在驱动程序的作用下，黑色框图映射出系统硬件部分中的打印机底座结构部分（图4中4）。

通过对框图部分的调整，最终体现在打印机打印产品上。简单的说，在上位机软件的作用下，框图和个性化模型完整映射为蛋糕打印机底座和产品。其中，代码生成器生成三维坐标代码控制打印钻头的三维移动和步进电机的转动，最终生成产品。整个过程中，三维坐标中X轴坐标用来调节打印钻头左右移动，Y轴坐标用来调节打印机底座的前后移动，Z轴坐标用来控制打印钻头的上下移动。步进电机依据脉冲信号实现了送料管道的进出料控制，最终通过一层层的打印，打印出产品。

图3是系统软件功能实现流程图。下面结合图3来详细阐述系统软件部分：

S1,开始，进入S2。

S2，启动系统，进入S3。

S3,点击上述连接按键，连接下位机，可依据图3中最低端显示数据检查是否连接成功。连接成功，进入S4；连接不成功，进入S5。

S4，连接成功，可载入个性化定制系统的结果，即个性化数字模型。进入S6。

S5，数据显示连接不成功，重新连接，返回到S3。

S6，调整数字模型的摆放位置，直到满意为止。激活上位机程序，开始生产代码调控打印机工作。进入S7。

S7，连接成功后，在下位机调控下打印机开始正常工作，打印钻头开始一层层打印蛋糕。进入S8。

S8，在整个打印过程中，观察并判断打印是否正常工作。若正常工作，进入S9；若工作中出现误差，没有正常工作，进入S10。

S9，在上位机和下位机的交互调控下，打印钻头正常工作，成功打印出产品。进入S11。

S10，打印机工作中出现误差或者其他状况导致本次打印失败，则需要重新打印，返回S4。

S11，产品成功打印，本次工作结束。

系统硬件部分：

如图4所示，本发明打印机主要有：下位机1，也就是单片机，该部件基于上位机生成代码来驱动和控制各个部件的移动；第一步进电机2，该部件用于控制打印钻头Z轴方向上的移动；第二步进电机3，该部件用于控制打印钻头X轴方向上的移动；打印底座4，该部件位于打印机系统中下位置，用于稳托蛋糕；支架部分5，该部件集用来保证整个打印机的结构完整集合一起；第三步进电机6，该部件用于控制打印底座4打印底座在Y轴方向上的移动。

打印机硬件部分正常工作时，送料系统基于一种机械传动方法推动奶油控制进出料，上位机软件依据个性化定制模型按一定厚度进行逐层分切，把个性化定制3D数字模型变成一系列的层片，再依据每个层片的模型外廓廊信息生成数控扫描路径代码。代码作用下位机驱动第一步进电机2，控制打印钻头Z轴方向上正常工作；驱动第二步进电机3，控制打印钻头X轴方向上正常工作；驱动第三步进电机6，控制打印底座Y轴方向上正常工作；在作用步进电机的同时，下位机调控机械传动系统控制送料系统的进出料,打印出基于数字模型的蛋糕实体。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (1)

1. 一种个性化蛋糕的打印工艺，其特征在于：按如下步骤进行，

依据顾客的需要，通过利用个性化定制系统设计出顾客想象的或者需要的蛋糕数字模型，

调配食品材料，

利用上位机将模型数据和食品材料打包发送给下位机，

由下位机驱动3D 打印机完成蛋糕打印；

所述3D 打印机包括：

一下位机，该部件基于上位机生成代码来驱动和控制各个部件的移动，

两第一步进电机，该部件用于控制打印钻头Z 轴方向上的移动，

一第二步进电机，该部件用于控制打印钻头X 轴方向上的移动，

一打印底座，该部件位于打印机系统中下位置，用于稳托蛋糕，

一支架部分，该部件集用来保证整个打印机的结构完整集合一起，

一第三步进电机，该部件用于控制打印底座在Y 轴方向上的移动；

所述个性化定制系统按如下流程进行：

S1，系统开始，进入S2，

S2，顾客构思出自己需求蛋糕形状，并简述之，并在备份库中选取出最接近自己构思的模型，进入S3，

S3，计算机模型制作软件调取备份库中模型，进行个性化更改，并反馈给顾客，顾客判断模型是否符合自己需求，符合，进入S4 ；不符合要求，进入S5 ，

S4，符合顾客要求，进入S6 ，

S5，不符合顾客要求，反馈进入S3 ，

S6，获取个性化数字模型，进入S7，

S7，本过程结束，保存数字模型，以待上位机的载入。