CN105856563A - 一种用于3d打印机的网络数据传输设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于3d打印机的网络数据传输设备及方法，该网络数据传输设备包括后台数据接收模块，用于接收来自网络后台的数据；数据缓存模块，用于缓存接收的来自网络后台的数据；gcode指令下发模块，用于下发来自数据缓存模块中已缓存数据中的gcode指令到3d打印机；3d打印机状态数据接收模块，用于接收3d打印机的打印及运行状态数据；3d打印机状态数据上传模块，用于上传3d打印机的打印及运行状态数据至网络后台；主控处理模块，用于对3d打印机的打印及运行状态数据进行实时监控处理，并控制其工作状态，本发明具有操作简单的优点，并实现了保护gcode指令的版权的同时使得网络后能成功获取打印机的状态。
Description
技术领域
本发明涉及3d打印技术领域，特别是涉及一种用于3d打印机的网络数据传输设备及方法。
背景技术
目前，普通3d打印机只支持通过接收来自本地sd卡和上位机的gcode文件进行打印。若要与网络后台进行数据交互，必须通过连接外网的上位机登陆相关网站下载gcode文件后再下发给打印机终端，从而间接完成gcode文件在网络后台与打印机终端之间的传输。
以上这种实现gcode文件无线传输的方式弊端在于：
1.操作即繁琐又耗时，用户体验感不佳；
2.无法对gcode文件进行加密，从而无法保护知识产权；
3.只支持数据从网络后台下发到打印机终端的单向传输，不支持打印机终端上传数据到网络后台，从而后台无法读取到打印机终端的状态信息和性能信息。
此外，市面已有的自带无线通讯的3d打印机虽然无须通过上位机即能实现网络通讯，但其自带的无线通讯设备与打印机主体已成一体，因而无法兼容其他不带无线通讯的fdm 3d打印机。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明目的在于提出一种用于3d打印机的网络数据传输设备及方法，以解决上述现有技术存在的操作繁琐、无法保护版权等的技术问题。
为此，本发明提出一种用于3d打印机的网络数据传输设备，包括：
后台数据接收模块，用于接收来自网络后台的数据；
数据缓存模块，用于缓存接收的所述来自网络后台的数据；
gcode指令下发模块，用于下发来自所述数据缓存模块中已缓存数据中的gcode指令到3d打印机；
3d打印机状态数据接收模块，用于接收所述3d打印机的打印及运行状态数据；
3d打印机状态数据上传模块，用于上传所述3d打印机的打印及运行状态数据至所述网络后台；
主控处理模块，用于对所述3d打印机的打印及运行状态数据进行实时监控处理，并根据监控处理的结果控制该网络数据传输设备的工作状态。
优选地，本发明提供的设备还可以具有如下技术特征：
当所述主控处理模块得到的处理结果是正常时，保持该网络数据传输设备的正常工作状态，当所述主控处理模块得到的处理结果是异常时，则终止该网络数据传输设备的工作状态。
所述实时监控处理是指在所述3d打印机的打印及运行状态数据中解析出当前打印机相关的状态信息，所述状态信息包括所述gcode指令下发模块发出3d打印机初始化指令、3d打印机挤出头归零指令或挤出头与热床加热指令时，所述3d打印机的电机运转是否正常和/或温度传感器的温度变化是否正常。
所述gcode指令为加密gcode指令，该加密gcode指令中包含有随机生成的动态协议码，该动态协议码用于指定所述3d打印机的打印及运行状态数据的上传方式。
本发明还提出一种用于3d打印机的网络数据传输方法，采用上述任一项所述的3d打印机的网络数据传输设备，包括如下步骤：
s1、接收来自网络后台的数据并缓存；
s2、下发所述已缓存数据中的gcode指令到3d打印机；
s3、接收所述3d打印机的打印及运行状态数据并上传至所述网络后台；
s4、对所述3d打印机的打印及运行状态数据进行实时监控处理，并根据监控处理的结果控制该网络数据传输设备的工作状态。
优选地，本发明提供的方法还可以具有如下技术特征：
当所述主控处理模块得到的处理结果是正常时，保持该网络数据传输设备的正常工作状态，当所述主控处理模块得到的处理结果是异常时，则终止该网络数据传输设备的工作状态。
所述实时监控处理是指在所述3d打印机的打印及运行状态数据中解析出当前打印机相关的状态信息，所述状态信息包括所述gcode指令下发模块发出3d打印机初始化指令、3d打印机挤出头归零指令或挤出头与热床加热指令时，所述3d打印机的电机运转是否正常和/或温度传感器的温度变化是否正常。
所述gcode指令为加密gcode指令，该加密gcode指令中包含有随机生成的动态协议码，该动态协议码用于指定所述3d打印机的打印及运行状态数据的上传方式。
所述3d打印机的打印及运行状态数据中，电机的运行状态通过采集电机驱动器中专门用于监测电机电流的功率电阻上的波形进行信号处理后得到。
本发明与现有技术对比的有益效果包括：本发明提出的传输设备可以实现对gcode指令的保护，使得gcode指令解码过程在传输设备上进行，对于现有技术而言，避免了gcode指令的在网络后台或上位机上破译和存储，所以用户无法再从网络后台或者上位机获取gcode指令，保护了知识产权，同时解决了现有的网络后台或上位机无法实时的监控打印机的状态，通过数据上传模块，监控打印机的状态，完成双向的数据传输，本发明使得通讯的效率大大提高，在保证数据双向传输的同时又能实现gcode指令的加密和保护，从而提高了3d打印的打印效率。
本发明提出的传输方法，有效的完成了网络后台与3d打印之间的通讯，并通过上传至所述网络后台的运行数据进行监控处理，通过监控结果来控制该网络数据传输设备的工作状态。
优选地方案中，本发明提出的设备和方法中，主控处理模块可根据处理的结果判断并控制所述网络数据传输设备的工作状态，可以避免因打印机出错时打印的继续执行。
所述实时监控处理是根据打印机的相关的状态信息数据的解析来实现对3d打印的状态信息的监控的，所以监控的过程中不会对gcode指令泄露，保证了监控的过程gcode指令的安全性。
本发明的gcode的指令可以为加密的gcode指令，通过动态协议码可防止除协议以外的3d打印机利用该加密的gcode指令执行相关打印任务，加密型gcode文件传输过程中可通过网络后台向底层下发动态协议(动态协议码)来防止该gcode文件被其他设备截取，比如在发现有非法截取GCODE指令的行为发生时停止下发gcode指令，从而避免数据的泄露。
本发明通过上述设备，实现了网络后台对联网的任何一台3d打印机无线下发gcode文件，并统计文件类型、文件打印耗时、所用进给料。
本发明通过上述设备的加密，实现了后台对某特定厂商生产的特定型号的打印机进行双向数据交互，从而实现对打印机的状态、性能的监控。
附图说明
图1是本发明实施例一、二网络数据传输设备的架构图；
图2是本发明实施例二网络数据传输方法的流程图。
1-网络后台，2-后台数据接收模块，3-3d打印机状态数据上传模块，4-网络数据传输设备，5-3d打印机状态数据接收模块，6-3d打印机，7-gcode指令下发模块，8-主控处理模块，9-数据缓存模块，10-订单服务管理。
具体实施方式
下面结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
参照以下附图，将描述非限制性和非排他性的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。
实施例一：
本实施例中，不通过上位机即实现网络后台1与任何一台普通3d打印机6进行数据交互来下发gcode文件，统计文件类型、文件打印耗时、所用进给料、加密文件以保护后台数据的知识产权，并实现网络后台1对特定厂商生产的特定型号进行在线状态和性能的监控及维护提醒，提出了一种用于3d打印机的网络数据传输设备，包括：
后台数据接收模块2，用于接收来自网络后台1的数据；
数据缓存模块9，用于缓存接收的所述来自网络后台1的数据；
gcode指令下发模块7，用于下发来自所述数据缓存模块9中已缓存数据中的gcode指令到3d打印机6；
3d打印机状态数据接收模块5，用于接收所述3d打印机6的打印及运行状态数据；
3d打印机状态数据上传模块3，用于上传所述3d打印机6的打印及运行状态数据至所述网络后台1；
主控处理模块8，用于对所述3d打印机6的打印及运行状态数据进行实时监控处理，并根据监控处理的结果控制该网络数据传输设备4的工作状态。
该设备具有体积小巧、成本低廉、高速、性能稳定的优点。
本实施例中，如图1所示，为本发明网络数据传输设备4的架构图。图中的网络后台1主要执行订单服务管理10和后台监控管理(后台数据接收模块2)两套任务。在订单服务管理10流程中，用户下发打印需求后，可通过无线数据远程传输将打印数据gcode下发给由网络数据传输设备4并最终下发至3d打印机6。在这一过程中需事先通过数据缓存模块9将gcode指令缓存起来，再根据3d打印机6底层的握手协议，由gcode指令下发模块7将gcode指令传送给3d打印机6。
后台的gcode指令可分为无加密gcode指令和加密型gcode指令两种类型，对于无加密gcode指令，所述网络数据传输设备4与3d打印机6之间的握手协议(动态协议码)与普通上位机和打印机之间的握手协议完全相同，因而，所述网络数据传输设备4可兼容任何一台3d打印机6进行网络打印。
对于加密型gcode指令而言，在gcode指令传输过程中，为了提高保密性，防止黑客将所述网络数据传输设备4接驳一台用于截取gcode指令的虚拟3d打印机。所述网络数据传输设备4须在状态上传的数据中解析出当前打印机相关的状态信息并判定该状态信息正常时，才可以继续下发gcode指令数据。例如：在打印的初始化过程中，gcode指令下发挤出头位置归零指令、挤出头与热床加热指令，适配器能从上传的状态报文中解析出电机的正常运动、温度传感器的正常变化是下发下一条gcode指令的必要条件。并且上述过程须基于一套由后台制定的动态协议(动态协议码)完成，这个动态协议由网络后台随机生成的动态协议码，且该动态协议码每次生成都不一样，因而指定的状态数据的上传方式也不一样，可更进一步保障gcode数据的安全。即每次打印，后台会通过适配器向打印机发送一串协议码，打印机识别到这串协议码后，根据协议码所指示的状态上传方式来来上传状态。因此，加密型gcode指令只能下发给本厂家生产的专用3d打印机6才能进行打印。并且在发现有非法截取GCODE指令的行为发生时停止下发gcode指令，从而避免数据的泄露。
本实施例中，为加密型gcode指令，即当所述主控处理模块8得到的处理结果是正常时，保持该网络数据传输设备4的正常工作状态，当所述主控处理模块8得到的处理结果是异常时，则终止该网络数据传输设备4的工作状态，该加密gcode指令中包含有随机生成的动态协议码，该动态协议码用于指定所述3d打印机6的打印及运行状态数据的上传方式。
此外，本实施例中，在打印过程中，可根据打印文件的来源和文件传输的起止标志位来推断出文件类型和文件传输时间，具体的为，通过数据缓存模块9上传包括文件类型和文件传输时间至后台数据接收模块2。本实施例还可根据3d打印机6的各传感器和各电机运动状况来判断打印机当前的运动状态并通过网络数据传输设备4，上传后台数据接收模块2中。后台数据接收模块2根据特定的管理流程对各个3d打印机6终端的各种状态进行统计、归档、分析来了解所有终端设备的使用状况。
其中，本实施例中，电机的运动状态由采集电机驱动器中专门用于监测电机电流的功率电阻上的波形进行信号处理得出。
实施例二：
本实施例提供一种用于3d打印机的网络数据传输方法，采用上述实施例一中所述的3d打印机6的网络数据传输设备4，如图2所示，包括如下步骤：
1、接收来自网络后台1的数据并缓存；
s2、下发所述已缓存数据中的gcode指令到3d打印机6；
s3、接收所述3d打印机6的打印及运行状态数据并上传至所述网络后台1；
s4、对所述3d打印机6的打印及运行状态数据进行实时监控处理，并根据监控处理的结果控制该网络数据传输设备4的工作状态。
本实施例中，当所述主控处理模块8得到的处理结果是正常时，保持该网络数据传输设备4的正常工作状态，当所述主控处理模块8得到的处理结果是异常时，则终止该网络数据传输设备4的工作状态。
本实施例中，所述实时监控处理是指在所述3d打印机6的打印及运行状态数据中解析出当前打印机相关的状态信息，所述状态信息包括所述gcode指令下发模块7发出3d打印机6初始化指令、3d打印机挤出头归零指令或挤出头与热床加热指令时，所述3d打印机6的电机运转是否正常和/或温度传感器的温度变化是否正常。
本实施例中，所述gcode指令为加密gcode指令，该加密gcode指令中包含有随机生成的动态协议码，该动态协议码用于指定所述3d打印机6的打印及运行状态数据的上传方式。
本实施例中，所述3d打印机6的打印及运行状态数据中，电机的运行状态通过采集电机驱动器中专门用于监测电机电流的功率电阻上的波形进行信号处理后得到。
本实施例的具体操作流程：
后台下发加密型gcode给3d打印机6；
第一步，在后台下单、点击打印服务、开始打印；
第二步，加密型gcode下发给图1中的网络数据传输设备4并通过数据缓存模块9缓存到本地；与此同时，经主控处理模块8得到的后台将动态协议码不通过缓存直接下发给3d打印机6。
第三步，网络数据传输设备4根据3d打印机6底层的基本通讯握手协议连同后台动态协议将缓存在本地的gcode指令下发给打印机，并由打印机执行打印命令。
本实施例中，打印机上传本地打印状态给后台为：
打印机在打印过程中，通过供料电机的线速度估算出当前进给料和总进给料，并上传给网络数据传输设备4的3d打印机状态数据接收模块5，再由网络数据传输设备4的主控处理模块8、3d打印机状态数据上传模块3将上述与进给料有关的数据与对应的打印机ip地址上传给网络后台1的后台数据接收模块2。网络后台1根据对进给料与客户购料记录统计进行对比分析，得出客户使用3d打印机6的习惯等信息；
3d打印机6在打印过程中，如果产生堵头、运动电机异常、某加热部件温度异常等现象，则上传异常信息与打印机的ip地址给后台，以通过长期统计所有打印机终端的故障率来分析3d打印机6的性能、使用状况，并制定维修计划；例如，当进料电机堵头时，用于监测电机电流的功率电阻会出现一个电压突变的脉冲。通过滤波，并不断监测该峰值的导数即可判断电机是否堵头，并将此状态上传后台。
打印机在成功打印某个文件后，网络数据传输设备4向后台上传“打印成功”的标志、打印耗时和打印机的ip地址。网络后台1长期统计与收集所有打印机终端对应的打印文件的类型以分析某客户的打印喜好。
其中包括：
打印过程中，进挤料的统计。
电机运行状态的上传与监控；
加热设备异常状态的上传与监控
传感器运行状态的上传与监控；
网络后台1可通过对以上述数据进行历史分析来评测打印机当前的性能并在关键时刻下发维护建议与提醒。
本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例仅是用来描述一个或多个特定实施方式。
尽管已经描述和叙述了被看作本发明的示范实施例，本领域技术人员将会明白，可以对其作出各种改变和替换，而不会脱离本发明的精神。另外，可以做出许多修改以将特定情况适配到本发明的教义，而不会脱离在此描述的本发明中心概念。所以，本发明不受限于在此披露的特定实施例，但本发明可能还包括属于本发明范围的所有实施例及其等同物。
Claims (9)
1.一种用于3d打印机的网络数据传输设备，其特征在于包括：
后台数据接收模块，用于接收来自网络后台的数据；
数据缓存模块，用于缓存接收的所述来自网络后台的数据；
gcode指令下发模块，用于下发来自所述数据缓存模块中已缓存数据中的gcode指令到3d打印机；
3d打印机状态数据接收模块，用于接收所述3d打印机的打印及运行状态数据；
3d打印机状态数据上传模块，用于上传所述3d打印机的打印及运行状态数据至所述网络后台；
主控处理模块，用于对所述3d打印机的打印及运行状态数据进行实时监控处理，并根据监控处理的结果控制该网络数据传输设备的工作状态。
2.如权利要求1所述的网络数据传输设备，其特征在于：当所述主控处理模块得到的处理结果是正常时，保持该网络数据传输设备的正常工作状态，当所述主控处理模块得到的处理结果是异常时，则终止该网络数据传输设备的工作状态。
3.如权利要求2所述的网络数据传输设备，其特征在于：所述实时监控处理是指在所述3d打印机的打印及运行状态数据中解析出当前打印机相关的状态信息，所述状态信息包括所述gcode指令下发模块发出3d打印机初始化指令、3d打印机挤出头归零指令或挤出头与热床加热指令时，所述3d打印机的电机运转是否正常和/或温度传感器的温度变化是否正常。
4.如权利要求3所述的网络数据传输设备，其特征在于：所述gcode指令为加密gcode指令，该加密gcode指令中包含有随机生成的动态协议码，该动态协议码用于指定所述3d打印机的打印及运行状态数据的上传方式。
5.一种用于3d打印机的网络数据传输方法，其特征在于，采用如权利要求1-4任一项所述的3d打印机的网络数据传输设备，包括如下步骤：
s1、接收来自网络后台的数据并缓存；
s2、下发所述已缓存数据中的gcode指令到3d打印机；
s3、接收所述3d打印机的打印及运行状态数据并上传至所述网络后台；
s4、对所述3d打印机的打印及运行状态数据进行实时监控处理，并根据监控处理的结果控制该网络数据传输设备的工作状态。
6.如权利要求5所述的网络数据传输方法，其特征在于：当所述主控处理模块得到的处理结果是正常时，保持该网络数据传输设备的正常工作状态，当所述主控处理模块得到的处理结果是异常时，则终止该网络数据传输设备的工作状态。
7.如权利要求6所述的网络数据传输方法，其特征在于：所述实时监控处理是指在所述3d打印机的打印及运行状态数据中解析出当前打印机相关的状态信息，所述状态信息包括所述gcode指令下发模块发出3d打印机初始化指令、3d打印机挤出头归零指令或挤出头与热床加热指令时，所述3d打印机的电机运转是否正常和/或温度传感器的温度变化是否正常。
8.如权利要求7所述的网络数据传输方法，其特征在于：所述gcode指令为加密gcode指令，该加密gcode指令中包含有随机生成的动态协议码，该动态协议码用于指定所述3d打印机的打印及运行状态数据的上传方式。
9.如权利要求5所述的网络数据传输方法，其特征在于：所述3d打印机的打印及运行状态数据中，电机的运行状态通过采集电机驱动器中专门用于监测电机电流的功率电阻上的波形进行信号处理后得到。
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