CN105313327A

CN105313327A - 3d打印机及其打印材料控制方法

Info

Publication number: CN105313327A
Application number: CN201410357545.8A
Authority: CN
Inventors: 夏青; 乔英杰
Original assignee: Shanghai Co Ltd Of Zhi Wei Robot
Current assignee: Shanghai Co Ltd Of Zhi Wei Robot
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2034-07-25
Also published as: CN105313327B

Abstract

本发明提供了一种3D打印机，包括主控器、设置在进料口处的第一传感器以及设置在喷头处的第二传感器；所述第一传感器用于探测进料口处是否有打印材料，并将探测结果传送至所述主控器；所述第二传感器用于探测喷头处是否有打印材料，并将探测结果传送至所述主控器；所述主控器分别与所述第一传感器以及第二传感器相连，用于在接收到所述第一传感器探测到进料口处有打印材料的探测结果时，控制挤出机构把打印材料挤进料管，以及在接收到所述第二传感器探测到喷头处有打印材料的探测结果时，控制挤出机构挤出预设长度的打印材料，完成自动上料。

Description

3D打印机及其打印材料控制方法

技术领域

本发明涉及3D打印快速成形技术领域，尤其涉及一种能够在打印过程中根据传感器的探测结果，实现自动上料、自动退料的3D打印机及其打印材料控制方法。

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。现有打印过程中，需要预先把上料和退料的步骤放到SD卡中，执行SD卡中的打印文件完成手动的上料和退料。但此方法需要用户手动寻找存储设备中的文件，并且由于现有打印系统是一个开环的系统，没有反馈信息，用户无法知道是否上料或退料成功；特别是对于第一次使用3D打印机的用户，第一件要做的事情就是上料，用户最初的体验很差。打印材料是否足够，很大的程度上都取决于用户的经验，在打印材料剩余不多的情况下，只能丢弃不用，造成浪费。在有些打印件所需打印材料较多时，当打印材料用完了之后，由于现有打印系统没有任何提示，打印机构依然工作，但却没有打印材料挤出，造成打印失败，打印材料也会卡在料管中很难取出；且喷头处持续加热喷头内部残余打印材料，很容易造成打印材料性状改变，发生打印机喷头堵塞的情况。

因此，需要提供一种3D打印机，能够改善现有上料退料存在的问题，实现自动上料和自动退料。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有3D打印机无法实现自动上料和自动退料的问题，提供一种3D打印机及其打印材料控制方法，完善3D打印机自动上料和自动退料功能，通过各传感器，探测到没料后自动退料，探测到有料后自动上料，使用户可以轻松的完成自动上料和自动退料的整个过程。

为实现上述目的，本发明提供了一种3D打印机，包括主控器、设置在进料口处的第一传感器以及设置在喷头处的第二传感器；所述第一传感器用于探测进料口处是否有打印材料，并将探测结果传送至所述主控器；所述第二传感器用于探测喷头处是否有打印材料，并将探测结果传送至所述主控器；所述主控器分别与所述第一传感器以及第二传感器相连，用于在接收到所述第一传感器探测到进料口处有打印材料的探测结果时，控制挤出机构把打印材料挤进料管，以及在接收到所述第二传感器探测到喷头处有打印材料的探测结果时，控制挤出机构挤出预设长度的打印材料，完成自动上料。

所述主控器进一步用于在接收到所述第一传感器探测到进料口处没有打印材料时，控制挤出机构慢速挤出部分打印材料后，快速将剩余打印材料退出挤出机构，并在再次接收到所述第一传感器探测到进料口处没有打印材料的探测结果时，完成自动退料；其中，定义一预定速度值，当挤出速度小于所述预定速度值时，则为慢速，当挤出速度大于所述预定速度值时，则为快速。

可选的，所述主控器进一步用于在接收到自动上料指令时，打开加热器并控制打印平台下降，在所述主控器接收到所述第一传感器探测到进料口处有打印材料的探测结果时，控制挤出机构把打印材料挤进料管，以及在接收到所述第二传感器探测到喷头处有打印材料的探测结果时，控制挤出机构挤出预设长度的打印材料，完成自动上料。

可选的，所述主控器进一步用于在接收到自动退料指令时，打开加热器并控制打印平台下降，之后控制挤出机构慢速挤出部分打印材料后，快速将剩余打印材料退出挤出机构，并在接收到所述第一传感器探测到进料口处没有打印材料的探测结果时，完成自动退料；其中，定义一预定速度值，当挤出速度小于所述预定速度值时，则为慢速，当挤出速度大于所述预定速度值时，则为快速。

可选的，所述3D打印机进一步包括一按键，用于在3D打印机的显示器所显示的菜单中选择“自动上料”或“自动退料”；所述主控器通过所述按键接收自动上料指令或自动退料指令。

为实现上述目的，本发明还提供了一种3D打印机的打印材料控制方法，包括：（1）设置在进料口处的第一传感器探测到进料口处有打印材料时，发送探测结果至3D打印机的主控器；（2）主控器控制挤出机构把打印材料挤进料管；（3）设置在喷头处的第二传感器探测到喷头处有打印材料时，发送探测结果至所述主控器；（4）所述主控器控制挤出机构挤出预设长度的打印材料，完成自动上料。

所述方法进一步包括：（5）所述第一传感器探测到进料口处没有打印材料时，发送探测结果至所述主控器；（6）所述主控器控制挤出机构慢速挤出部分打印材料后，快速将剩余打印材料退出挤出机构，并在再次接收到所述第一传感器探测到进料口处没有打印材料的探测结果时，完成自动退料；其中，定义一预定速度值，当挤出速度小于所述预定速度值时，则为慢速，当挤出速度大于所述预定速度值时，则为快速。

可选的，步骤（1）之前进一步包括：（10）所述主控器在接收到自动上料指令时，打开加热器并控制打印平台下降。

可选的，所述方法进一步包括：（a）所述主控器在接收到自动退料指令时，打开加热器并控制打印平台下降；（b）所述主控器控制挤出机构慢速挤出部分打印材料后，快速将剩余打印材料退出挤出机构，并在接收到所述第一传感器探测到进料口处没有打印材料的探测结果时，完成自动退料；其中，定义一预定速度值，当挤出速度小于所述预定速度值时，则为慢速，当挤出速度大于所述预定速度值时，则为快速。

可选的，所述主控器通过一按键接收自动上料指令或自动退料指令。

本发明的优点在于：通过各传感器，探测到没料后自动退料，探测到有料后自动上料，完善3D打印机自动上料和自动退料功能，使用户可以轻松的完成自动上料和自动退料的整个过程，极大的提高了自动上退料的成功率。且控制方便、，节省时间和成本，大幅减少喷头堵塞的情况。

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打印机的打印材料控制方法的流程图；

图3-5，本发明一实施例所述3D打印机的打印材料控制方法的工作原理示意图；

图6-9，本发明另一实施例所述3D打印机的打印材料控制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打印机及其打印材料控制方法做详细说明。

参考图1，本发明所述3D打印机的架构示意图；所述3D打印机包括主控器12、设置在进料口处的第一传感器14以及设置在喷头处的第二传感器16。

所述第一传感器14用于探测进料口处是否有打印材料，并将探测结果传送至所述主控器12；所述第二传感器16用于探测喷头处是否有打印材料，并将探测结果传送至所述主控器12；所述主控器12分别与所述第一传感器14以及第二传感器16相连，用于在接收到所述第一传感器14探测到进料口处有打印材料的探测结果时，控制挤出机构11把打印材料挤进料管；以及在接收到所述第二传感器16探测到喷头处有打印材料的探测结果时，控制挤出机构11挤出预设长度的打印材料（通过多挤出一小段打印材料，以优化打印质量），完成自动上料。

作为优选的实施方式，所述主控器12进一步用于在接收到所述第一传感器14探测到进料口处没有打印材料时，控制挤出机构11慢速挤出部分打印材料后，快速将剩余打印材料退出挤出机构11，并在再次接收到所述第一传感器14探测到进料口处没有打印材料的探测结果时，完成自动退料。其中，定义一预定速度值，当挤出速度小于所述预定速度值时，则为慢速，当挤出速度大于所述预定速度值时，则为快速。慢速挤出部分打印材料用以防止喷头处打印材料积块，无法退出挤出机构11；快速的回退打印材料，用以在打印材料顶端没有固结之前退出挤出机构11。

作为优选的实施方式，进料口处的第一传感器14探测到没有料时，所述主控器12进一步用于控制存储当前状态后暂停打印，即执行断点续打功能：存储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）以及校验信息（根据打印指令以及打印暂停位置生成）。打印机当前的状态信息以及校验信息可以存储在3D打印机的内部存储器中，以在启动继续打印时，通过校验信息确保打印指令没有改变。后续主控器12在接收继续打印的控制信号后，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。

本发明所述的3D打印机通过各传感器，探测到有料后自动上料，探测到没料后自动退料，改善了3D打印机上料退料用户体验，使用户可以轻松的完成自动上料和自动退料的整个过程，极大的提高了自动上退料的成功率。很好的拓展了当前3D打印机自动上退料的功能，让用户以更方便的方式控制3D打印机，节省时间和成本；且通过自动退料大幅减少喷头堵塞的情况。

作为可选的实施方式，本发明所述的3D打印机还可以根据控制指令进行自动上料退料操作。

根据控制指令进行自动上料操作具体为：所述主控器12在接收到自动上料指令时，打开加热器并控制打印平台下降，后续操作与前述完成自动上料过程相同，即，在接收到所述第一传感器14探测到进料口处有打印材料的探测结果时，控制挤出机构11把打印材料挤进料管；以及在接收到所述第二传感器16探测到喷头处有打印材料的探测结果时，控制挤出机构11挤出预设长度的打印材料，完成自动上料。

根据控制指令进行自动退料操作具体为：所述主控器12在接收到自动退料指令时，打开加热器并控制打印平台下降，之后控制挤出机构11慢速挤出部分打印材料后，快速将剩余打印材料退出挤出机构11，并在接收到所述第一传感器14探测到进料口处没有打印材料的探测结果时，完成自动退料。其中，定义一预定速度值，当挤出速度小于所述预定速度值时，则为慢速，当挤出速度大于所述预定速度值时，则为快速。

作为可选的实施方式，本发明所述的3D打印机进一步包括一按键（图1中未示出），用于在3D打印机的显示器所显示的菜单中选择“自动上料”或“自动退料”，从而发出相应控制指令；所述主控器12通过所述按键接收自动上料指令或自动退料指令，进而执行相应操作。

参考图2，本发明所述3D打印机的打印材料控制方法的流程图，包括如下步骤：S21）设置在进料口处的第一传感器探测到进料口处有打印材料时，发送探测结果至3D打印机的主控器；S22）主控器控制挤出机构把打印材料挤进料管；S23）设置在喷头处的第二传感器探测到喷头处有打印材料时，发送探测结果至所述主控器；S24）所述主控器控制挤出机构挤出预设长度的打印材料，完成自动上料。

作为优选的实施方式，所述方法进一步包括：S25）所述第一传感器探测到进料口处没有打印材料时，发送探测结果至所述主控器；S26）所述主控器控制挤出机构慢速挤出部分打印材料后，快速将剩余打印材料退出挤出机构，并在再次接收到所述第一传感器探测到进料口处没有打印材料的探测结果时，完成自动退料。其中，定义一预定速度值，当挤出速度小于所述预定速度值时，则为慢速，当挤出速度大于所述预定速度值时，则为快速。慢速挤出部分打印材料用以防止喷头处打印材料积块，无法退出挤出机构；快速的回退打印材料，用以在打印材料顶端没有固结之前退出挤出机构。

其中，步骤S25-26的实施顺序可以在步骤S21之前，也可以在步骤S24之后，不受附图以及标号顺序的限制。

作为优选的实施方式，进料口处的第一传感器探测到没有料时，所述主控器进一步用于控制存储当前状态后暂停打印，即执行断点续打功能：存储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）以及校验信息（根据打印指令以及打印暂停位置生成）。打印机当前的状态信息以及校验信息可以存储在3D打印机的内部存储器中，以在启动继续打印时，通过校验信息确保打印指令没有改变。后续主控器12在接收继续打印的控制信号后，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。

作为可选的实施方式，本发明所述的3D打印机的打印材料控制方法还包括根据控制指令进行自动上料退料操作。

根据控制指令进行自动上料操作具体为：所述主控器在接收到自动上料指令时，打开加热器并控制打印平台下降；后续操作与前述S21-S24完成自动上料过程相同。

根据控制指令进行自动退料操作具体为：所述主控器在接收到自动退料指令时，打开加热器并控制打印平台下降；所述主控器控制挤出机构慢速挤出部分打印材料后，快速将剩余打印材料退出挤出机构，并在接收到所述第一传感器探测到进料口处没有打印材料的探测结果时，完成自动退料。其中，定义一预定速度值，当挤出速度小于所述预定速度值时，则为慢速，当挤出速度大于所述预定速度值时，则为快速。

作为可选的实施方式，本发明所述的3D打印机进一步包括一按键，用于在3D打印机的显示器所显示的菜单中选择“自动上料”或“自动退料”，从而发出相应控制指令；所述主控器通过所述按键接收自动上料指令或自动退料指令，进而执行相应操作。

首先结合附图3-5给出一实施例，对本发明所述的3D打印机的打印材料控制方法的工作原理进行说明。其中，图3为本实施例检测到没有料后自动退料自动上料的流程图；图4为图3所示实施例自动退料对应的3D打印机运行示意图；图5为图3所示实施例自动上料对应的3D打印机运行示意图。

参考图3-4，进料口处的第一传感器（图4中标号42）探测到没有料，发送信息至主控器（如图3所示进程01）；主控器执行暂停打印功能（如图3所示进程02），包括：控制存储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）以及校验信息（根据打印指令以及打印暂停位置生成）；之后，主控器打开加热器（图4中标号43）开始加热（如图3所示进程03）；主控器控制电机驱动使打印平台（图4中标号44）下降（如图3所示进程04）；主控器控制挤出机构慢慢挤出一点打印材料（如图3所示进程05），防止喷头处打印材料积块，无法退出挤出机构；之后如图4中标号45所示方向快速的回退打印材料，在打印材料顶端没有固结之前退出挤出机构（如图3所示进程06）；等待用户把料取出以后，进料口处的第一传感器再次探测到没有料了，发送信息至主控器，系统就认为自动退料成功了，进入自动上料模式（如图3所示进程07）。其中，可以通过显示器（图4中标号41）实时显示当前状态。主控器通过电机驱动控制挤出机构中的电机转动，从而挤出打印材料。

参考图3、图5，用户把新打印材料放进进料口后（如图3所示进程08），进料口处的第一传感器（图5中标号52）再次探测到有料，发送信息至主控器（如图3所示进程09）；主控器控制挤出机构开始工作，如图5中标号53所示方向把打印材料挤进料管（如图3所示进程10）；喷头处的第二传感器（图5中标号54）检测到有料，发送信息至主控器（如图3所示进程11）；主控器控制挤出机构挤出预设长度的打印材料，即多挤出一小段（如图3所示进程12）；之后主控器执行继续打印功能（如图3所示进程13），包括：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。其中，可以通过显示器（图5中标号51）实时显示当前状态。主控器通过电机驱动控制挤出机构中的电机转动，从而挤出打印材料。

接下来结合附图6-9给出另一实施例，对本发明所述的3D打印机的打印材料控制方法的工作原理进行说明。其中，图6为本实施例通过菜单自动上料的流程图；图7为图6所示实施例对应的3D打印机运行示意图；图8为本实施例通过菜单自动退料的流程图；图9为图8所示实施例对应的3D打印机运行示意图。

参考图6-7，通过按键在显示器（图7中标号71）菜单里选择“自动上料”（如图6所示进程61），发出“执行自动上料”指令（如图6所示进程62）；主控器打开加热器（图7中标号72）开始加热（如图6所示进程63）；主控器控制电机驱动使打印平台（图7中标号73）下降（如图6所示进程64）；用户把打印材料放进进料口后，进料口处的第一传感器（图7中标号74）探测到有料，发送信息至主控器（如图6所示进程65）；主控器控制挤出机构开始工作，如图7中标号75所示方向把打印材料挤进料管（如图6所示进程66）；喷头处的第二传感器（图7中标号76）检测到有料，发送信息至主控器（如图6所示进程67）；主控器控制挤出机构挤出预设长度的打印材料（如图6所示进程68）；之后可以通过显示器71显示自动上料完成。主控器通过电机驱动控制挤出机构中的电机转动，从而挤出打印材料。

参考图8-9，通过按键在显示器（图9中标号91）菜单里选择“自动退料”（如图8所示进程81），发出“执行自动退料”指令（如图8所示进程82）；主控器打开加热器（图9中标号92）开始加热（如图8所示进程83）；主控器控制电机驱动使打印平台（图9中标号93）下降（如图8所示进程84）；主控器控制挤出机构慢慢挤出一点打印材料（如图8所示进程85），防止喷头处打印材料积块，无法退出挤出机构；之后如图9中标号94所示方向快速的回退打印材料，在打印材料顶端没有固结之前退出挤出机构（如图8所示进程86）；主控器关闭加热器92（如图8所示进程87）；也可以通过进料口处的第一传感器（图9中标号95）探测到没有料了，发送信息至主控器，系统就认为自动退料成功，之后可以通过显示器91显示自动退料完成（如图8所示进程88）。主控器通过电机驱动控制挤出机构中的电机转动，从而挤出打印材料。

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

1.一种3D打印机，其特征在于，包括主控器、设置在进料口处的第一传感器以及设置在喷头处的第二传感器；

所述第一传感器用于探测进料口处是否有打印材料，并将探测结果传送至所述主控器；

所述第二传感器用于探测喷头处是否有打印材料，并将探测结果传送至所述主控器；

所述主控器分别与所述第一传感器以及第二传感器相连，用于在接收到所述第一传感器探测到进料口处有打印材料的探测结果时，控制挤出机构把打印材料挤进料管，以及在接收到所述第二传感器探测到喷头处有打印材料的探测结果时，控制挤出机构挤出预设长度的打印材料，完成自动上料。

2.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所述第一传感器探测到进料口处没有打印材料时，控制挤出机构慢速挤出部分打印材料后，快速将剩余打印材料退出挤出机构，并在再次接收到所述第一传感器探测到进料口处没有打印材料的探测结果时，完成自动退料；其中，定义一预定速度值，当挤出速度小于所述预定速度值时，则为慢速，当挤出速度大于所述预定速度值时，则为快速。

3.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自动上料指令时，打开加热器并控制打印平台下降，在所述主控器接收到所述第一传感器探测到进料口处有打印材料的探测结果时，控制挤出机构把打印材料挤进料管，以及在接收到所述第二传感器探测到喷头处有打印材料的探测结果时，控制挤出机构挤出预设长度的打印材料，完成自动上料。

4.根据权利要求3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自动退料指令时，打开加热器并控制打印平台下降，之后控制挤出机构慢速挤出部分打印材料后，快速将剩余打印材料退出挤出机构，并在接收到所述第一传感器探测到进料口处没有打印材料的探测结果时，完成自动退料；其中，定义一预定速度值，当挤出速度小于所述预定速度值时，则为慢速，当挤出速度大于所述预定速度值时，则为快速。

5.根据权利要求4所述的3D打印机，其特征在于，所述3D打印机进一步包括一按键，用于在3D打印机的显示器所显示的菜单中选择“自动上料”或“自动退料”；所述主控器通过所述按键接收自动上料指令或自动退料指令。

6.一种3D打印机的打印材料控制方法，其特征在于，包括：

（1）设置在进料口处的第一传感器探测到进料口处有打印材料时，发送探测结果至3D打印机的主控器；

（2）主控器控制挤出机构把打印材料挤进料管；

（3）设置在喷头处的第二传感器探测到喷头处有打印材料时，发送探测结果至所述主控器；

（4）所述主控器控制挤出机构挤出预设长度的打印材料，完成自动上料。

7.根据权利要求6所述的3D打印机的打印材料控制方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

（5）所述第一传感器探测到进料口处没有打印材料时，发送探测结果至所述主控器；

（6）所述主控器控制挤出机构慢速挤出部分打印材料后，快速将剩余打印材料退出挤出机构，并在再次接收到所述第一传感器探测到进料口处没有打印材料的探测结果时，完成自动退料；其中，定义一预定速度值，当挤出速度小于所述预定速度值时，则为慢速，当挤出速度大于所述预定速度值时，则为快速。

8.根据权利要求6所述的3D打印机的打印材料控制方法，其特征在于，步骤（1）之前进一步包括：

（10）所述主控器在接收到自动上料指令时，打开加热器并控制打印平台下降。

9.根据权利要求8所述的3D打印机的打印材料控制方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

（a）所述主控器在接收到自动退料指令时，打开加热器并控制打印平台下降；

（b）所述主控器控制挤出机构慢速挤出部分打印材料后，快速将剩余打印材料退出挤出机构，并在接收到所述第一传感器探测到进料口处没有打印材料的探测结果时，完成自动退料；其中，定义一预定速度值，当挤出速度小于所述预定速度值时，则为慢速，当挤出速度大于所述预定速度值时，则为快速。

10.根据权利要求9所述的3D打印机的打印材料控制方法，其特征在于，所述主控器通过一按键接收自动上料指令或自动退料指令。