CN105261188A - 用于3d打印机的远程通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明为了克服对于型号彼此不相同的多台3D打印机需要复杂建模才能够进行网络化作业的问题，提供了一种用于3D打印机的远程通信方法，包括如下步骤：(1)根据预设的与N个3D打印机的每一个相对应的第一系数和第三系数，对所述N个3D打印机进行第一次通信，其中N大于1；(2)经过预设时间后，获得所述N个3D打印机的原料消耗量与已打印物的产出量；(3)根据所述原料消耗量与已打印物的产出量修正第一系数；(4)根据第二系数和已打印物的产出量，获得所述N个3D打印机的工作进度；(5)根据所述第三系数、上述经过修正的第一系数和所述工作进度，对所述N个3D打印机进行第二次通信。本发明从整体上提高了不同型号3D打印作业的效率。

Description

用于3D打印机的远程通信方法

技术领域

本发明涉及3D打印机技术领域，更具体地，涉及一种用于3D打印机的远程通信方法。

背景技术

3D打印机又称三维打印机，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。

现阶段三维打印机被用来以逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机的原理是把数据和原料放进3D打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。3D打印机堆叠薄层的形式有多种多样。3D打印机与传统打印机最大的区别在于它使用的“墨水”是实实在在的原材料，堆叠薄层的形式有多种多样，可用于打印的介质种类多样，从繁多的塑料到金属、陶瓷以及橡胶类物质。有些打印机还能结合不同介质，令打印出来的物体一头坚硬而另一头柔软。

3D打印机通过加热式喷嘴熔化塑胶材料，然后按照事先建好的3D模型逐层堆积，等到材料凝固后用户就可以得到他们需要的实物了。从某种意义上讲，如果材料强度足够的大的话，那么3D打印机能制造出几乎所有我们想要的东西，比如说一把枪或者一辆汽车。

然而，3D打印机的操作非常复杂和缓慢。据科技网站TechCrunch报道，世界首款3D打印汽车Urbee2面世，它是一款混合动力汽车，绝大多数零部件来自3D打印——历时2500小时(约104天)。速度方面的弊端严重限制了3D打印机的应用和普及。另一方面，3D打印机的网络化工作方兴未艾，现有的技术多是将同一部件分成不同部分，在不同位置的不同的3D打印机上打印。然而，这种任务分配方式容易造成3D打印机各自效率和速度难以协调而影响整体进度的问题。如果参考各个3D打印机具体参数进行建模，则无法在短期内获得有效率的打印成果。

此外，由于3D打印机打印时，尤其对于复杂和精密的待打印物的精密度和准确度要求非常高，万一出错则此前的工作将毁于一旦且将影像整体进度。所以，仅依靠无线网络通信，有时存在信号不稳定问题，造成联网化的3D打印任务分配中的通信过程失败。

发明内容

本发明为了克服对于型号彼此不相同的多台3D打印机需要复杂建模才能够进行网络化作业，以及在联网化时这些打印机彼此之间的距离无法便利地告知这些打印机、以便于在不需要复杂建模即可高效分配打印作业的问题，提供了一种用于3D打印机的远程通信方法，包括如下步骤：

(1)根据预设的与N个3D打印机的每一个相对应的第一系数和第三系数，生成第一报头，根据该第一报头为所述N个3D打印机进行第一次通信，其中N大于1；

(2)经过预设时间后，获得所述N个3D打印机的原料消耗量与已打印物的产出量；

(3)根据所述原料消耗量与已打印物的产出量修正第一系数；

(4)根据第二系数和已打印物的产出量，获得所述N个3D打印机的工作进度；

(5)根据所述第三系数、上述经过修正的第一系数和所述工作进度，生成第二报头，根据该第二报头为所述N个3D打印机进行第二次通信。

进一步地，所述原料消耗量为所消耗的原料的质量。

进一步地，所述已打印物的产出量为已打印物的体积。

进一步地，所述第一系数为3D打印机的打印速度。

进一步地，所述第二系数为3D打印机的打印任务相关度。

进一步地，所述第三系数为各3D打印机彼此之间的距离。

本发明的有益效果是：针对复杂待打印物任务，能够根据各个不同型号或类型的3D打印机各自的单个打印参数和彼此之间的距离，以最短的时间成本找到获得高效率联网打印作业的解决方案；将各个不同型号的3D打印机按照它们之间的距离和单个打印参数进行划分，有利于将打印完成的相关零部件尽快地组合在一起，从而减少了远程运输次数和距离，节省了组装成本；将打印任务进行二次分配提高了各个子区域内针对相近或相关零部件之间的打印任务自我调节性能，从而从整体上提高了不同型号3D打印机协同作业的效率。

附图说明

图1示出了根据本发明的3D打印机的远程通信方法的流程框图。

具体实施方式

如图1所示，根据本发明的优选实施例，用于3D打印机的远程通信方法包括如下步骤：

(1)根据预设的与N个3D打印机的每一个相对应的第一系数和各3D打印机彼此之间的距离，生成第一报头，根据该第一报头为所述N个3D打印机进行第一次通信；

其中具体包括：

(11)获得待打印物的体积以及各个3D打印机的工作空间体积，并求得二者的比值并记作体积比；

(12)根据所述第一系数和各3D打印机彼此之间的距离，确定多个3D打印初步区域；

根据初步区域的数量，待打印物被预先划分成所述体积比的相近程度小于预设阈值的多个部分。该多个部分的数量与所述初步区域的数量相对应。这些初步区域将用于(利用各自区域中的3D打印机)以区域为单位，分别对上述多个部分进行一一对应的3D打印操作。

(13)建立各个3D打印初步区域内的3D打印机的通信链路；

将上面确定的距离与体积比，与各个3D打印机的IP网络地址一起作为数据包，从而形成第一报头，根据这样的第一报头为各个3D打印初步区域内的3D打印机建立通信链路。这样，在各个3D打印机之间建立通信链路之后，各个3D打印机就可以清楚地确定其所在的初步区域内与其他3D打印机之间的距离，从而在其中某些打印机位置发生改变时，使得这些3D打印机之间的作业分配能够相应地自动地根据距离这一因素的影响(并非唯一影响任务分配的因素)而完成3D打印任务的分配。

这里，为所述各个3D打印机配备具有相同通信协议的通信模块，以便于能够使它们的信息能够通过这些通信模块进行共享，以及能够使待打印任务被按照上述初步区域动态地分配和调整。

所述的通信模块优选地利用市售的3G通信模块、4G通信模块等无线通信模块来实现。

(14)在所述通信链路上，根据3D打印机的打印任务相关度和各3D打印机彼此之间的距离，为各所述3D打印初步区域中的3D打印机分配待打印任务。

在根据上述体积比确立了各个3D打印初步区域的前提下，此步骤将根据待打印物的结构上彼此关联性小于预设阈值的情况以及各个3D打印初步区域内的各个3D打印机之间的距离，对各个3D打印初步区域内的各个3D打印机(或至少一台3D打印机)进行任务分配。

分配的过程为：

A.为体积比小于预设阈值的多个3D打印机(即属于同一初步区域的至少一台3D打印机)建立彼此之间的局域网。此种局域网数量为一个，包括该初步区域中的所有3D打印机，且采用无线局域网形式。

B.根据上述局域网内各个3D打印机的打印速度彼此之间的比例，将分配给该初步区域的3D打印任务进一步分配，并传输到这些至少一个3D打印机。

C.向所述N个3D打印机传输开启指令。

(2)经过预设时间后，向所述N个3D打印机传输暂停指令，获得所述N个3D打印机的原料消耗量与已打印物的产出量；

优选地，所述原料消耗量为所消耗的原料的质量，所述已打印物的产出量为已打印物的体积。

(3)根据所述原料消耗量与已打印物的产出量修正第一系数；

根据本发明的优选实施例，具体来讲，首先计算所述原料消耗量与已打印物的产出量之间的比值，然后，将该比值与所述第一系数相乘，乘积作为修正后的第一系数。根据本发明的其他实施例，上述修正方式可以采用将上述系数进行乘方运算后再与所述第一系数相乘。

(4)根据所述3D打印机的打印任务相关度和已打印物的产出量，获得所述N个3D打印机的工作进度；

这里，对于某一台3D打印机，所述工作进度＝3D打印机的打印任务相关度*(已打印物的产出量/在步骤(1)中分配给该3D打印机的打印任务的待打印物的量)。在本发明的优选实施例中，待打印物的量以体积表示。

(5)根据所述各3D打印机彼此之间的距离、上述经过修正的第一系数和所述工作进度，生成第二报头，根据该第二报头为所述N个3D打印机进行第二次通信；

其中具体包括：

(51)根据各3D打印机彼此之间的距离和经过修正的第一系数，确定多个3D打印子区域；

根据本发明的优选实施例，上述3D打印子区域的划分方式为：将各3D打印机彼此之间的距离(例如X、Y两台之间的距离)除以X、Y这两台各自的经过修正的第一系数的平均值，得到X、Y两台3D打印机之间的作业时间标识。

然后，根据该作业时间标识的相近程度，重新将所有N台3D打印机所在的区域划分成多个部分，每个部分包括至少一台3D打印机。每个被分成的区域作为一个3D打印子区域。

(52)建立各个3D打印子区域内的3D打印机的通信链路；

将上面确定的距离、工作进度和经过修正的第一系数，与各个3D打印机的IP网络地址一起作为数据包，从而形成第二报头，根据这样的第二报头为各个3D打印子区域内的3D打印机建立通信链路。这样，在各个3D打印机之间建立通信链路之后，各个3D打印机就可以清楚地确定其所在的子区域内与其他3D打印机之间的距离，从而在其中某些打印机位置发生改变时，使得这些3D打印机之间的作业分配能够相应地自动地根据距离这一因素的影响(并非唯一影响任务分配的因素)而完成3D打印任务的分配。该第二报头的分配使得在某些子区域中的3D打印机相比于所述第一报头突破了主要依靠距离优化子区域的划分的局限性，有利于更准确地和合理地辅助3D打印任务的高效分配。

这里，为所述各个3D打印机配备具有相同通信协议的通信模块，以便于能够使它们的信息能够通过这些通信模块进行共享，以及能够使待打印任务被按照上述子区域动态地分配和调整。

所述的通信模块优选地利用市售的3G通信模块、4G通信模块等无线通信模块来实现。根据本发明的其他实施例，这些通信模块也可以使用有线通信模块和无线通信模块的混合模式实现，例如，对至少一个3D打印机配备有线通信模块，而对其他的3D打印机配备无线通信模块。根据本发明的另外的实施例，这些3D打印机也可以均被配备为利用有线通信模块进行通信。

(53)在所述通信链路上，根据各3D打印机的工作进度，为各所述3D打印子区域中的3D打印机分配待打印任务。

根据本发明的优选实施例，

分配的过程为：

A.为工作进度小于预设阈值的多个3D打印机(即属于同一子区域的至少一台3D打印机)建立彼此之间的局域网。此种局域网数量为一个，包括该子区域中的所有3D打印机，且采用无线局域网形式。

B.根据上述局域网内各个3D打印机的工作进度彼此之间的比例，将分配给该子区域的3D打印任务进一步分配，并传输到这些至少一个3D打印机。

C.向所述N个3D打印机传输开启指令。

所述第一系数为3D打印机的打印速度。根据本发明的其他实施例，所述第一系数还可以为3D打印机的打印精度。

通过试验，本发明的3D打印机远程通信方法能够相比于静态分配作业的方式节省约30-50％的时间(视打印机的型号、数量以及待打印物的复杂程度)。

Claims (6)

1.一种用于3D打印机的远程通信方法，包括如下步骤：

(1)根据预设的与N个3D打印机的每一个相对应的第一系数和第三系数，生成第一报头，根据该第一报头为所述N个3D打印机进行第一次通信，其中N大于1；

(2)经过预设时间后，获得所述N个3D打印机的原料消耗量与已打印物的产出量；

(3)根据所述原料消耗量与已打印物的产出量修正第一系数；

(4)根据第二系数和已打印物的产出量，获得所述N个3D打印机的工作进度；

(5)根据所述第三系数、上述经过修正的第一系数和所述工作进度，生成第二报头，根据第二报头为所述N个3D打印机进行第二次通信。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原料消耗量为所消耗的原料的质量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述已打印物的产出量为已打印物的体积。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一系数为3D打印机的打印速度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二系数为3D打印机的打印任务相关度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三系数为各3D打印机彼此之间的距离。