CN105014957B - 3d打印机及其断电续打的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种3D打印机及其断电续打的方法，3D打印机包括备用电源、电压切换控制模块、主控器以及存储模块；电压切换控制模块分别与备用电源、外部电源以及主控器相连，用于在外部电源断开时，启动备用电源为3D打印机供电，同时发送暂停打印控制信号至主控器；主控器与所述存储模块相连，用于根据暂停打印控制信号停止读取打印指令，并执行完主控器内部缓冲区内的指令，之后发出控制指令至存储模块，并控制打印机构移位；存储模块根据主控器的控制指令存储暂停打印时打印机当前的状态信息以及校验信息。本发明实现了在外部电源恢复供电后继续打印，完善了3D打印机在意外断电的情况下的暂停功能，保证了3D打印机的稳定性。

Description

3D打印机及其断电续打的方法

技术领域

本发明涉及3D打印快速成形技术领域，尤其涉及一种在外部电源突然断电后能够保存当前打印状态以便在重启后可以继续打印的3D打印机及采用该3D打印机进行断电续打的方法。

背景技术

3D打印是一个比较漫长的过程，打印一个较大的打印件往往需要5到6个小时，有些较大的打印件甚至需要一天的时间。如果在打印过程中，发生了断电或者意外拔掉电源的情况，整个系统掉电，打印机无法正常运行，已打印的部分也无法使用，造成时间以及材料成本的浪费。

因此，需要提供一种3D打印机，能在外部电源突然断电后保存当前打印状态以便在恢复供电后可以继续打印。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术中3D打印过程中外部电源突然断电造成打印件报废的问题，提供一种3D打印机及采用该3D打印机进行断电续打的方法，完善3D打印机在意外断电的情况下的暂停功能，保存当前打印状态，并且在恢复供电后可以继续打印，保证3D打印机的稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了一种3D打印机，包括备用电源、电压切换控制模块、主控器以及存储模块；所述电压切换控制模块分别与备用电源、外部电源以及主控器相连，用于在外部电源断开时，启动备用电源为3D打印机供电，同时发送暂停打印控制信号至主控器；所述主控器与所述存储模块相连，用于根据所述暂停打印控制信号停止读取打印指令，并执行完主控器内部缓冲区内的指令，之后发出控制指令至所述存储模块，并控制打印机构移位；所述存储模块根据主控器的控制指令存储暂停打印时打印机当前的状态信息以及校验信息。

进一步，所述备用电源采用锂电池，所述锂电池进一步与外部电源相连，用于在外部电源供电时通过外部电源充电，并在外部电源断开时为3D打印机供电。

进一步，所述存储模块采用3D打印机内部存储器。

所述主控器进一步用于在接收到继续打印控制信号后，读取所述存储模块中的校验信息对打印信息进行数据校验，校验通过后继续读取打印指令，并控制打印机构复位继续打印。

所述主控器进一步用于控制继续打印的第一层的打印速度低于暂停前打印速度，以及控制3D打印机的风扇以低于暂停前的转速运行，并逐层提高风扇转速以及打印速度至暂停前状态。

为实现上述目的，本发明还提供了一种3D打印机断电续打的方法，采用本发明所述3D打印机，包括：（1）电压切换控制模块检测到外部电源断开时，启动备用电源为3D打印机供电，同时发送暂停打印控制信号至主控器；（2）主控器停止读取打印指令并执行完主控器内部缓冲区内的指令后，发出控制指令至存储模块；（3）存储打印机当前的状态信息以及校验信息；（4）主控器控制打印机构移位。

步骤（4）之后进一步包括：（5）接收继续打印的控制信号；（6）主控器读取所述状态信息以及校验信息，进行数据校验，若校验通过，则继续读取打印指令；（7）主控器控制打印机构复位，继续打印。

进一步，所述校验信息根据打印指令以及打印暂停位置生成。

步骤（7）进一步包括控制继续打印的第一层的打印速度低于暂停前打印速度，以及控制3D打印机的风扇以低于暂停前的转速运行，并逐层提高风扇转速以及打印速度至暂停前状态。

步骤（7）进一步包括控制继续打印的第一层的打印速度为暂停前打印速度的20%，并控制3D打印机的风扇关闭。

本发明的优点在于：通过在断电时采用备用电源供电，使得主控器可以有时间执行暂停程序，并通过对打印机当前的状态信息以及校验信息等打印数据进行存储，可实现在外部电源恢复供电后继续打印，完善了3D打印机在意外断电的情况下的暂停功能，保证了3D打印机的稳定性。且通过暂停后使包括喷头在内的打印机构及时离开断点，保证了不会有材料残余，以及通过继续打印后的缓慢提速，优化了断电续打的质量。

附图说明

图1，本发明所述3D打印机的架构示意图；

图2，本发明所述3D打印机断电续打的方法的流程图；

图3-6，本发明一实施例所述3D打印机断电续打的方法的工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的3D打印机及其断电续打的方法做详细说明。

参考图1，本发明所述3D打印机的架构示意图；所述3D打印机包括备用电源12、电压切换控制模块14、主控器16以及存储模块18。

所述备用电源12可以采用锂电池，所述锂电池进一步与外部电源11相连，用于在外部电源11供电时通过外部电源11充电，并在外部电源11断开时为3D打印机供电。

所述电压切换控制模块14块分别与备用电源12、外部电源11以及主控器16相连，用于在外部电源11断开时，启动备用电源12为3D打印机供电，同时发送暂停打印控制信号至主控器16。

电压切换控制模块14对备用电源12和外部电源11进行供电控制，在检测到外部电源11停止供电时，切换成备用电源12供电，从而保证主控器16的正常运行。在备用电源12和外部电源11发生切换时，电压切换控制模块14可以根据供电信号的变化，发送暂停打印控制信号至主控器16。电压切换控制模块14还可以在主控器16完成暂停打印所需进程后，切断除主控器16以外部件的供电，以降低3D打印机的耗电量。

所述主控器16与所述存储模块18相连，用于根据所述暂停打印控制信号停止读取打印指令，并执行完主控器16内部缓冲区内的指令，之后发出控制指令至所述存储模块18，并控制打印机构19移位。暂停打印后主控器16控制电机驱动移开包括喷头在内的打印机构19，并关闭加热器，可有效防止对打印材料的持续加热以及堆叠喷头中残留的打印材料。可以将打印机构19移动至靠近打印机边缘框架或回到打印开始前的初始位置，从而确保暂停后喷头与打印件保持一定距离。还可以控制打印平台下降以及使打印材料回缩，进一步保证不会有残余的材料对打印件造成影响。

所述存储模块18根据主控器16的控制指令存储暂停打印时打印机当前的状态信息以及校验信息。所述校验信息用以在继续打印时，进行数据校验确保打印指令没有改变。主控器16执行完内部缓冲区内指令后，存储模块18对打印机当前的状态信息（包括打印指令断点位置，暂停时打印机高度、位置等信息）进行存储；并根据打印指令以及打印暂停位置生成校验信息并存储，从而使3D打印机不会因为外部电源被切断造成打印数据的丢失。

所述存储模块18可以采用3D打印机内部存储器。而由于打印指令一般比较长，需要占用较大存储空间，而3D打印机的内部存储空间相对较小，因此，可以将所述打印指令存储在外部存储器中，比如存储在SD卡、U盘等存储设备中；需要打印时，连接外部存储器即可。

所述主控器16进一步用于在接收到继续打印控制信号后，读取所述存储模块18中的校验信息对打印信息进行数据校验，校验通过后继续读取打印指令，并控制打印机19构复位继续打印。主控器16控制电机驱动使打印机构19移动至暂停时位置实现复位，并继续打印。

为了防止打印信息被修改或丢失，需要根据校验信息对打印信息进行数据校验，以比对相对于暂停前，打印信息中的打印指令内容是否改变。若校验信息存储在内部存储器中，打印指令存储在外部存储器，可以在从内部存储器中读取到校验信息后，与外部存储器中打印信息进行比对，以保证外部存储器中打印信息没有改变，打印指令可以正确执行。例如，在暂停打印时，会把外部存储器的下一条指令如“G1 X107.171 Y91.385”以及其所在的位置作为校验信息存储到内部存储器中；当继续打印时从外部存储器读取相应位置上的数据，如果还是“G1 X107.171 Y91.385”，则校验通过；如果不是就停止打印，并提示“外部存储器数据损坏”。

作为优选的实施方式，所述主控器16进一步用于控制继续打印的第一层的打印速度低于暂停前打印速度，以及控制3D打印机的风扇以低于暂停前的转速运行，并逐层提高风扇转速以及打印速度至暂停前状态。通过继续打印后的缓慢提速，优化了断电续打的质量。其中，可以控制继续打印的第一层的打印速度为暂停前打印速度的20%，并控制3D打印机的风扇关闭；之后逐层提高风扇转速以及打印速度，直至恢复正常速度。

参考图2，本发明所述3D打印机断电续打的方法的流程图，采用本发明所述3D打印机，接下来对图2所示的步骤做详细说明。

S21：电压切换控制模块检测到外部电源断开时，启动备用电源为3D打印机供电，同时发送暂停打印控制信号至主控器。

电压切换控制模块14对备用电源12和外部电源11进行供电控制，当检测到外部电源11停止供电时，切换成备用电源12供电从而保证主控器16的正常运行；并发送暂停打印控制信号至主控器16。电压切换控制模块14还可以在主控器16完成暂停打印所需进程后，切断除主控器16以外部件的供电，以降低3D打印机的耗电量。

S22：主控器停止读取打印指令并执行完主控器内部缓冲区内的指令后，发出控制指令至存储模块。

S23：存储打印机当前的状态信息以及校验信息。

所述校验信息用以在继续打印时，进行数据校验确保打印指令没有改变。主控器16执行完内部缓冲区内指令后，对打印机当前的状态信息（包括打印指令断点位置，暂停时打印机高度、位置等信息）进行存储；并根据打印指令以及打印暂停位置生成校验信息并存储，从而使3D打印机不会因为外部电源被切断造成打印数据的丢失。所述状态信息以及校验信息数据可以存储在3D打印机内部存储器中。而由于打印指令一般比较长，需要占用较大存储空间，而3D打印机的内部存储空间相对较小，因此，可以将所述打印指令存储在外部存储器中，比如存储在SD卡、U盘等存储设备中；需要打印时，连接外部存储器即可。

S24：主控器控制打印机构移位。

暂停打印后主控器16控制电机驱动移开包括喷头在内的打印机构并关闭加热器，可有效防止对打印材料的持续加热以及堆叠喷头中残留的打印材料。可以将打印机构移动至靠近打印机边缘框架或回到打印开始前的初始位置，从而确保暂停后喷头与打印件保持一定距离。还可以控制打印平台下降以及使打印材料回缩，进一步保证不会有残余的材料对打印件造成影响。

由于在断电时通过备用电源供电，使得主控器可以有时间执行暂停程序，并通过对打印机当前的状态信息以及校验信息等打印数据进行存储，可实现在外部电源恢复供电后继续打印，完善了3D打印机在意外断电的情况下的暂停功能，保证了3D打印机的稳定性。且通过暂停后使包括喷头在内的打印机构及时离开断点，保证了不会有材料残余，优化了断电续打的质量。

作为优选的实施方式，以下给出本发明在外部电源恢复供电后继续打印的方法。

S25：接收继续打印的控制信号。

可以通过在3D打印机的显示屏上增设“继续打印”的选项，通过选择“继续打印”选项，发出继续打印的控制信号。或者在电压切换控制模块检测到外部电源恢复供电时，发送继续打印控制信号至主控器。

S26：主控器读取所述状态信息以及校验信息，进行数据校验，若校验通过，则继续读取打印指令。

为了防止打印信息被修改或丢失，需要根据校验信息对打印信息进行数据校验，以比对相对于暂停前，打印信息中的打印指令内容是否改变。若校验信息存储在内部存储器中，打印指令存储在外部存储器，可以在从内部存储器中读取到校验信息后，与外部存储器中打印信息进行比对，以保证外部存储器中打印信息没有改变，打印指令可以正确执行。例如，在暂停打印时，会把外部存储器的下一条指令如“G1 X107.171 Y91.385”以及其所在的位置作为校验信息存储到内部存储器中；当继续打印时从外部存储器读取相应位置上的数据，如果还是“G1 X107.171 Y91.385”，则校验通过；如果不是就停止打印，并提示“外部存储器数据损坏”。

S27：主控器控制打印机构复位，继续打印。

即，主控器16控制电机驱动使打印机构移动至暂停时位置实现复位，并继续打印。

可以控制继续打印的第一层的打印速度低于暂停前打印速度，以及控制3D打印机的风扇以低于暂停前的转速运行，并逐层提高风扇转速以及打印速度至暂停前状态。优选的，控制继续打印的第一层的打印速度为暂停前打印速度的20%，并控制3D打印机的风扇关闭。通过继续打印后的缓慢提速，优化断电续打的质量。

以下结合附图3-6给出一实施例，对本发明所述的3D打印机断电续打的方法的工作原理进行说明。其中，图3为本实施例外部电源断电后暂停打印的流程图；图4为图3所示实施例对应的3D打印机运行示意图；图5为本实施例外部电源恢复供电后继续打印的流程图；图6为图5所示实施例对应的3D打印机运行示意图。

参考图3-4，使用备用7.4V锂电池（图4中标号47）作为备用电源，当正常运行时，外部电源为锂电池充电。当外部电源掉电的情况下，电压切换控制模块自动切换到锂电池供电，使用锂电池对3D打印机供电，同时电压切换控制模块根据电源切换状态发送暂停打印控制信号至主控器（如图3所示进程31）。例如，外部电源的电压为12V，锂电池电压为7.4V，当电源发生切换时，电压切换控制模块检测到的供电电源的信号不同，从而获取目前的供电电源，进而发出相应的控制信号；电压切换控制模块也可以根据外部电源与锂电池的供电线路不同，从而获取目前的供电电源，进而发出相应的控制信号。电压切换控制模块通过外部电源和锂电池保证主控器的正常运行。

主控器接到暂停打印控制信号后，停止读取外部存储器的打印指令（如图3所示进程32），并将内部缓冲区的指令执行完（如图3所示进程33）；之后，存储打印机当前的状态信息和校验信息至内部存储器（如图3所示进程34）。主控器控制电机驱动使包括喷头在内的打印机构（图4中标号42）按图4中标号43所示方向快速移位（如图3所示进程35）；可以移动到打印初始位置。同时平台（图4中标号44）下降，并使材料按图4中标号45所示方向回缩，以及关闭加热器（图4中标号46）（如图3所示进程36）。可以通过显示器（图4中标号41）显示当前状态。此时保证了3D打印机不会因外部电源切断而造成打印数据的丢失。可以进一步切断除主控器以外部件的供电（如图3所示进程37）。

参考图5-6，若需要继续打印，可以在打开3D打印机外部电源后通过在显示器（图6中标号61）所显示的菜单中选中“继续打印”后，主控器获取继续打印控制信号（如图5所示进程51）；主控器从内部存储器中读取暂停打印时存储的打印机状态信息以及校验信息（如图5所示进程52）；将内部存储器存储的校验信息与外部存储器的内容进行数据校验，保证外部存储器里的内容没有改变；若校验通过，主控器从外部存储器中读取打印指令（如图5所示进程53）；主控器控制电机驱动使包括喷头在内的打印机构（图6中标号62）按图6中标号63所示方向快速复位，即移到暂停前相应位置（如图5所示进程54）；同时平台（图6中标号64）上升，并使材料按图6中标号65所示方向上料，启动加热器（图6中标号66），开始继续打印。可以通过显示器（图6中标号61）显示当前状态。继续打印的第一层以20%的速度进行打印，并关闭风扇；打印若干层后提高风扇转速或逐层提高转速，并每层提高打印速度，直到打印速度恢复到正常速度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种3D打印机，其特征在于，包括备用电源、电压切换控制模块、主控器以及存储模块；

所述电压切换控制模块分别与备用电源、外部电源以及主控器相连，用于在外部电源断开时，启动备用电源为3D打印机供电，同时发送暂停打印控制信号至主控器；

所述主控器与所述存储模块相连，用于根据所述暂停打印控制信号停止读取打印指令，并执行完主控器内部缓冲区内的指令，之后发出控制指令至所述存储模块，并控制打印机构移位；

所述存储模块根据主控器的控制指令存储暂停打印时打印机当前的状态信息以及校验信息。

2.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述备用电源采用锂电池，所述锂电池进一步与外部电源相连，用于在外部电源供电时通过外部电源充电，并在外部电源断开时为3D打印机供电。

3.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述存储模块采用3D打印机内部存储器。

4.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于， 所述主控器进一步用于在接收到继续打印控制信号后，读取所述存储模块中的校验信息对打印信息进行数据校验，校验通过后继续读取打印指令，并控制打印机构复位继续打印。

5.根据权利要求4所述的3D打印机，其特征在于，所述主控器进一步用于控制继续打印的第一层的打印速度低于暂停前打印速度，以及控制3D打印机的风扇以低于暂停前的转速运行，并逐层提高风扇转速以及打印速度至暂停前状态。

6.一种3D打印机断电续打的方法，采用权利要求1所述3D打印机，其特征在于，包括：

（1）电压切换控制模块检测到外部电源断开时，启动备用电源为3D打印机供电，同时发送暂停打印控制信号至主控器；

（2）主控器停止读取打印指令并执行完主控器内部缓冲区内的指令后，发出控制指令至存储模块；

（3）存储打印机当前的状态信息以及校验信息；

（4）主控器控制打印机构移位。

7.根据权利要求6所述的3D打印机断电续打的方法，其特征在于，步骤（4）之后进一步包括：

（5）接收继续打印的控制信号；

（6）主控器读取所述状态信息以及校验信息，进行数据校验，若校验通过，则继续读取打印指令；

（7）主控器控制打印机构复位，继续打印。

8.根据权利要求6或7所述的3D打印机断电续打的方法，其特征在于，所述校验信息根据打印指令以及打印暂停位置生成。

9.根据权利要求7所述的3D打印机断电续打的方法，其特征在于，步骤（7）进一步包括控制继续打印的第一层的打印速度低于暂停前打印速度，以及控制3D打印机的风扇以低于暂停前的转速运行，并逐层提高风扇转速以及打印速度至暂停前状态。

10.根据权利要求9所述的3D打印机断电续打的方法，其特征在于，步骤（7）进一步包括控制继续打印的第一层的打印速度为暂停前打印速度的20%，并控制3D打印机的风扇关闭。