CN105291440B - 一种支持云服务的3d打印系统 - Google Patents

Abstract

一种支持云服务的3D打印系统，包括云服务平台、支持云服务的3D打印机和用户操作终端模块；云服务平台，包括模型库、打印工艺库、打印机参数库、打印材料参数库、3D打印云服务引擎及其服务调度器；3D打印云服务引擎及其服务调度器包括打印模型分层处理算法引擎。当用户选择打印3D模型库中的某个模型时，3D打印云服务引擎及其服务调度器定位对应的打印资源文件，并根据用户所用的打印机和打印材料，即时生成3D打印文件。本发明，能降低3D打印机的使用难度，使用户更易获得专业级质量的作品；产品交易形式为“卖设计—买设计—自己/代工制造”，能降低产品设计者的投资风险，减少社会资源浪费。

Description

一种支持云服务的3D打印系统

技术领域

本发明涉及3D打印领域，特别涉及一种支持云服务的3D打印系统。

背景技术

3D打印技术正在逐步改变人们的生活方式，3D打印机也正逐步走进寻常百姓的家庭，成为人们的日常生活工具。3D打印技术对于产品设计、制造和销售方式产生了变革作用，未来的产品销售将以设计销售为主，用户购买产品设计后直接用自己的或代工的3D打印机将产品制造出来。这种产品交付方式的变革，不仅大大降低产品设计者的投资风险，也能减少社会资源浪费。然而，现有的3D打印机及其系统的使用和操作难度却很高，要求使用者必须具备一定的专业知识，这是普及3D打印的主要障碍。3D打印机的应用涉及3D造型设计、3D打印工艺设计、切片处理、3D打印机本身的操控等，都需要相关的专业知识。

以著名的MakerBot、Ultimaker、Reprap等熔融型3D打印机为例，使用者首先须在PC电脑上运行切片程序将3D设计作品转换成打印文件，然后使用USB传输线将打印文件传输到3D打印机的SD卡等存储介质内，最后再启动打印，或使用3D打印机自带的按钮和LCD显示器选择打印文件启动打印。其中的3D打印切片程序是一组专业软件，涉及数十种打印工艺参数的配置，而且参数配置是否合适又直接影响打印质量。作为业余爱好者，很难完全掌握这些专业的配置技巧。

进入后PC时代，很多智能设备，如iPad、iPhone等却不支持文件拷贝。源于移动网络的普及，轻前端重云端是大趋势。于是，出现基于云的3D打印系统，如公开号为CN103144447A、CN103747101A和CN105025046A的中国专利都提出了基于云服务的3D打印技术。尽管这些专利都提出了基于云的3D打印方式，并要求对应的3D打印机必须具有网络接入功能。

公开号为CN103144447A的中国专利，仅仅是在云服务端存储可供用户搜索的“家用产品模型”，然后将模型通过网卡传输给智能芯片，由智能芯片对模型进行切片形成3D打印数据，却并不考虑3D模型图切片处理成3D打印数据时所必须的专业要求较高的打印工艺设计和配置。

公开号为CN103747101A的中国专利，实质性工作是将3D模型切片处理成3D打印数据所必须的大量计算搬至云服务端，用以降低用户端的计算量，以管理接入云端的3D打印机，提升用户体验。但是用户必须自己将3D模型上传至云端进行处理。

公开号为CN105025046A的中国专利，本质是通过提出的“用于3D打印的云平台”远程监管能联网的3D打印机群组，并未考虑用户如何将3D设计文件(3D模型)处理成3D打印数据文件时所必须的打印工艺设计和配置。

近些年已经上线的很多个商业3D打印云服务平台，商业目标是为3D造型设计师和3D打印机用户之间构建一个交易平台，并为无3D打印机的普通用户提供3D打印代工服务。这些商业平台以及各种类型的3D打印机对于产品设计、制造和销售方式带来了很多益处，同时也可能引发较高的专利侵权风险。这些商业云服务平台存在两个问题：其一是3D打印数据文件很容易被无意或恶意地传播，3D设计作品的知识产权无法得到保护，因为将3D打印数据文件直接地、或间接地交付离线的或具有离线存储功能的3D打印机；其二是打印出的3D产品的打印质量很难让用户满意，引起用户对购买的产品不满意，因为针对不同的3D打印机，需要对其进行各种参数的配置，而普通用户达不到这种专业配置的水平。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，提供一种支持云服务的3D打印系统，这种打印系统操作方便、可让普通用户打印出专业级质量的3D产品、可有效保护3D打印数据文件的知识产权。

为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种支持云服务的3D打印系统，包括3D打印云服务平台、支持云服务的3D打印机和用户操作终端模块；

3D打印云服务平台，包括3D模型库、3D打印工艺库、3D打印机参数库、3D打印材料参数库、3D打印云服务引擎及其服务调度器、3D打印机管理器、3D打印材料管理器和用户管理器；

3D打印云服务引擎及其服务调度器由3D打印模型分层处理算法引擎和3D打印服务调度器组成，其中3D打印模型分层处理算法引擎根据用户选择的3D模型、3D打印机、3D打印材料，以及3D打印工艺库中与该3D模型对应的3D打印工艺，即时生成特定的3D打印文件；当多用户同时发起3D打印服务请求时，其中的3D打印服务调度器实时接受服务请求，并排队响应服务；

用户操作终端模块，用户可以通过这个模块浏览云服务平台上的3D模型库，选择需要打印的3D模型，管理自己的3D打印机和3D打印材料等。

上述的支持云服务的3D打印系统，3D打印云服务引擎生成的3D打印文件，以加密流格式传输至支持云服务的3D打印机，并存储于3D打印机控制器的内存。

支持云服务的3D打印机可与网络通讯，可接受用户的操控，接收3D打印云服务平台的3D打印云服务引擎及其服务调度器即时生成的3D打印数据文件，并适时地将当前状态上传到3D打印云服务平台的3D打印机管理器上进行维护。

用户操作终端模块，可以是运行在计算机的程序，或运行在智能设备，如智能手机，平板电脑，Pad上的应用程序App，实现操作者与支持云服务的3D打印系统之间的交互。使用智能设备的操作者越来越多，可借助于用户操作终端模块的App，注册登陆后，浏览3D打印云服务平台的3D模型库中的3D模型，并根据自己的需要选择3D模型、3D打印机类型和3D打印材料类型，然后启动3D打印服务。此后的所有3D打印过程不要求用户必须参与。当3D打印云服务平台的3D打印云服务引擎及其服务调度器接收到用户发起的“启动3D打印服务”请求时，即时生成3D打印数据文件。当3D打印数据文件生成完毕后，支持云服务的3D打印机收到“启动打印的消息”时，开始向3D打印云服务平台的3D打印云服务引擎及其服务调度器请求已经生成完毕的3D打印数据文件，并开始3D打印任务。

3D打印云服务平台上的3D模型库由3D造型设计师来维护，3D打印云服务平台将3D造型设计师提交的数据文件加密保存，并在相应的数据库内建立索引信息，以便于用户选择使用。

3D打印云服务平台上的3D打印工艺库由3D打印工艺师来维护，3D打印工艺师以自己特定身份访问3D造型设计师提交的3D模型，根据自己的专业知识为其规划3D打印工艺，并通过测试和确认，最后为之建立最优的3D打印工艺文件，提交到3D打印云服务平台上的3D打印工艺库。

3D打印云服务平台上的3D打印机参数库由3D打印机厂商来维护，将自己生产的各种3D打印机的技术参数，比如3D打印机的有效打印空间、打印速度、加速度范围、支持的打印温度范围等，并与3D打印机的型号一起逐一提交到3D打印云服务平台，作为3D打印参数库的数据之一。

3D打印云服务平台上的3D打印材料参数库由3D打印材料制造商来维护，将自己生产的各种3D打印材料的物理参数，比如3D打印材料的线径、单位密度、成型温度等，并与3D打印材料的型号一起逐一提交到3D打印云服务平台，作为3D打印参数库的数据之一。

通过本发明，用户操作终端App、支持云服务的3D打印机与3D打印云服务平台进行通讯，以达到必要的单向提交或双向交换信息。而且用户操作终端App和支持云服务的3D打印机之间也能够相互通讯，以实现操作者对3D打印机的本地控制和远程监测。3D造型设计师所提交的每一个3D模型都由专业的3D打印工艺师为之设计一个最优的3D打印工艺文件，从而形成一对3D打印资源文件，无论3D打印机用户是否具有专业知识，都可以使用这一对资源文件，进而打印出专业级质量的3D实物。当用户选择打印3D模型库中的某个3D模型时，3D打印云服务引擎及其服务调度器定位对应的3D打印资源文件，并根据用户所用的3D打印机和3D打印材料，即时生成3D打印文件，并以加密流格式传输至支持云服务的3D打印机控制器的内存，比如传输到DDR2等易失性存储器，而非SD卡或FlashROM等非易失性存储器执行3D打印，且以“用后即毁”的方法销毁已经使用过的打印数据。

通过本发明，首先降低3D打印机的使用难度，使非专业的3D打印机使用者也能打印出专业级质量的3D实物；其次由专业的3D造型师专注于3D作品设计，普通用户不必花时间去掌握各种3D打印工艺，尤其3D打印技术本身是多种多样的，借助于专业3D打印工艺师的专家知识，更容易获得专业级质量的首版作品，达到更快的作品设计迭代；再者产品交易形式为“卖设计—买设计—自己/代工制造”，能降低产品设计者的投资风险，减少社会资源浪费；最后，通过本发明，能切实有效地保护3D设计作品的知识产权，使得3D模型、工艺设计经加密方式进行文件交换，不会被轻易盗用。

附图说明

图1为本发明所述的一种支持云服务的3D打印系统示意图。

图2为本发明所述的一种支持云服务的3D打印系统的应用案例。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

参照附图，本发明所述的3D打印云服务平台01，包括由3D造型设计师所维护的3D模型库111、由3D打印工艺师所维护的3D打印工艺库112、由3D打印机厂商所维护的3D打印机参数库113、由3D打印材料制造商所维护的3D打印材料参数库114，以及3D打印云服务引擎及其服务调度器115、3D打印机管理器116、3D打印材料管理器117、用户管理器118，以及由3D打印云服务引擎及其服务调度器115根据用户请求即时生成的3D打印数据文件119。

用户通过用户操作模块，即从智能设备的应用程序App03登录3D云打印服务平台，从3D模型库111中选择待打印制造的3D模型，并选择3D打印机和3D打印材料，向3D打印云服务平台01发出启动3D打印请求，3D打印云服务引擎及其服务调度器115根据用户的选择的3D模型，从3D打印工艺库112中确定与之对应的3D打印工艺文件，最后由3D打印云服务引擎及其服务调度器115根据用户请求即时生成的3D打印数据文件119。3D云打印服务平台再将该3D打印数据文件传输到用户指定的3D打印机进行打印。

通过本发明所述的支持云服务的3D打印系统，可以实现3D产品从设计到产品制造的整个销售过程。产品销售方仅提供自己的产品设计，以一种数字化的格式文件201即3D模型提交至3D打印云服务平台01，3D打印工艺师根据这个产品3D模型的特定结构为其设计、测试并确认一套完整的3D打印工艺，也以数字化格式文件202提交至3D打印云服务平台01，从而形成该产品独有的一对3D打印数字资源，即3D模型及其工艺设计文件。

当购买方需要购买该产品时，选定3D打印云服务平台01所支持的3D打印机和3D打印材料，然后启动3D打印，3D打印云服务引擎204根据用户提交的信息，确定对应的3D打印机和3D打印材料的参数文件203，定位该产品对应的3D打印数字资源，即时生成3D打印数据文件；产品购买方拥有的支持云服务的3D打印机启动工作，以加密流格式对3D打印数据文件进行缓存、处理打印数据流，制造出所购买的3D产品。

从这一实施示例看，本发明所提供的一种支持云服务的3D打印机系统，把传统“产品设计-批量制造-销售”形式转变为“产品设计-购买设计-单件制造”形式，这一形式上的转变，大大降低产品设计者的投资风险，避免滞销产品，减少社会资源浪费。

Claims (2)

1.一种支持云服务的3D打印系统，包括3D打印云服务平台、支持云服务的3D打印机和用户操作终端模块；

3D打印云服务平台，包括3D模型库、3D打印工艺库、3D打印机参数库、3D打印材料参数库、3D打印云服务引擎及其服务调度器、3D打印机管理器、3D打印材料管理器和用户管理器；

3D打印云服务引擎及其服务调度器由3D打印模型分层处理算法引擎和3D打印服务调度器组成，其中3D打印模型分层处理算法引擎根据用户选择的3D模型、3D打印机、3D打印材料，以及3D打印工艺库中与该3D模型对应的3D打印工艺，即时生成特定的3D打印文件；当多用户同时发起3D打印服务请求时，其中的3D打印服务调度器实时接受服务请求，并排队响应服务；

用户操作终端模块，用户可以通过这个模块浏览云服务平台上的3D模型库，选择需要打印的3D模型，管理自己的3D打印机和3D打印材料等。

2.如权利要求1所述的一种支持云服务的3D打印系统，其特征在于3D打印云服务引擎生成的3D打印文件，以加密流格式传输至支持云服务的3D打印机，并存储于3D打印机控制器的内存。