CN105946227B - 一种带定层续打功能的3d打印机及打印方法 - Google Patents

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Abstract

一种带定层续打功能的3D打印机及打印方法，该3D打印机包括3D打印执行机构、定层续打控制单元和挤出头加热模块，定层续打控制单元在监测到定层续打指示时，控制挤出头加热模块将挤出头预热到指定温度，并根据上次打印的待修复模型的gcode文件，控制3D打印执行机构在打印平台上打印出定位标识，并在将待修复模型放置到对应于定位标识的位置上之后，针对待修复模型的缺失部位确定续打起始层，并控制3D打印执行机构从续打起始层开始进行续打。本发明可以不改变任何硬件架构，不增加电路成本和电路体积，不影响整机外观，即可实现对未完成的残缺模型进行定层续打，并有效提高续打的打印质量和工作效率。

Description

一种带定层续打功能的3D打印机及打印方法
技术领域
本发明涉及3D打印机，特别是涉及一种带定层续打功能的3D打印机及打印方法。
背景技术
FDM(Fused Deposition Modeling，熔融沉积成型)3D打印机打印一个模型所耗费的时间短则数个小时，长则数天。如果在打印过程中因意外而发生断电，则打印机将中断打印。如果不采取续打措施，则前期打到一半甚至一大半的模型只能报废，从而造成耗材和时间的大量浪费。
目前已有部分FDM 3D打印机的生产厂商展开研究以解决上述问题。但他们主要是采用外挂备用电源的方式，这无疑大幅度增加了硬件成本、体积、并影响了整机的美观。
现有技术如中国专利公开文献CN103921446A公开了具有续打功能的3D打印机及其续打的方法，但现有的具有续打功能的3D打印机存在以下问题：
例如，总打印耗时为30小时的某残缺头像，该头像由于在之前打印的过程中打印到90％的时候突然掉电或挤出印头突然堵头，并且该头像没有得到及时修复，现已从打印平台上分离。当隔了一段时间再进行续打时，由于该头像已从打印平台上分离，因此需要将该头像重新放置到打印平台上再进行打印，而将残缺头像再次放置到打印平台时，其在水平面上的放置位置与上次打印时的头像模型打印位置很容易发生偏离，导致续打的部分与原先已经打印的残缺头像难以实现准确的对位，从而导致续打失败或影响到续打后的产品质量。另一方面，操作员在手工修复头像断点痕迹时，只能凭借经验和肉眼在续打之后的产品上寻找曾经断电的位置，耗时耗力，且不准确。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种带定层续打功能的3D打印机及打印方法，有效解决现有技术的上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种带定层续打功能的3D打印机，包括3D打印执行机构，所述3D打印执行机构包括挤出头，所述3D打印机还包括定层续打控制单元和挤出头加热模块，所述定层续打控制单元在监测到外部输入的针对待修复模型的定层续打指示时，控制所述挤出头加热模块将所述挤出头预热到指定温度，并根据上次打印的待修复模型的gcode文件，控制所述3D打印执行机构在打印平台上打印出一个用于定位所述待修复模型的水平放置位置的定位标识，并在将所述待修复模型放置到对应于所述定位标识的位置上之后，针对所述待修复模型的缺失部位确定续打起始层，并控制所述3D打印执行机构从所述续打起始层开始进行续打。
进一步地：
所述定位标识为勾勒出所述待修复模型在打印平台上的接触面的形状的定位轮廓。
还包括缺失部位检测模块，所述缺失部位检测模块检测放置好的所述待修复模型的缺失部位，所述定层续打控制单元根据所述缺失部位检测模块的检测结果，控制所述挤出头在高度方向移动以与所述待修复模型的缺失部位处于同一水平面，并将此位置确定为所述续打起始层的高度，开始进行续打。
还包括后台备份单元，所述定层续打控制单元在确定所述续打起始层后，还将所述续打起始层的位置数据发送到所述后台备份单元进行备份，所述定层续打控制单元或所述后台备份单元的额外控制单元利用所述后台备份单元备份所述续打起始层的位置数据，向操作人员产生上一次打印的断点位置的提示信息，以便操作人员对断点位置进行手动修复。
所述3D打印机为FDM 3D打印机。
一种使用所述3D打印机的3D打印方法，包括以下步骤：
定层续打控制单元在监测到外部输入的针对待修复模型的定层续打指示时，控制所述挤出头加热模块将所述挤出头预热到指定温度，并根据上次打印的待修复模型的gcode文件，控制所述3D打印执行机构在打印平台上打印出一个用于定位所述待修复模型的水平放置位置的定位标识；
在将所述待修复模型放置到对应于所述定位标识的位置上之后，所述定层续打控制单元针对所述待修复模型的缺失部位确定续打起始层，并控制所述3D打印执行机构从所述续打起始层开始进行续打。
进一步地：
所述定位标识为勾勒出所述待修复模型在打印平台上的接触面的形状的定位轮廓。
由缺失部位检测模块检测放置好的所述待修复模型的缺失部位，所述定层续打控制单元根据所述缺失部位检测模块的检测结果，控制所述挤出头在高度方向移动以与所述待修复模型的缺失部位处于同一水平面；或者，由操作人员通过目测和手动调节控制所述挤出头在高度方向移动以与所述待修复模型的缺失部位处于同一水平面；
将所述挤出头移动后的高度位置确定为所述续打起始层的高度，开始进行续打。
所述定层续打控制单元在确定所述续打起始层后，还将所述续打起始层的位置数据发送到所述后台备份单元进行备份，所述定层续打控制单元或所述后台备份单元的额外控制单元利用所述后台备份单元备份所述续打起始层的位置数据，向操作人员产生上一次打印的断点位置的提示信息，以便操作人员对断点位置进行手动修复。
在将所述待修复模型放置到对应于所述定位标识的位置上之前，在所述待修复模型的底部涂上固体胶，并根据所述定位标识将所述待修复模型粘在打印平台上。
本发明的有益效果：
本发明提出一种带定层续打功能的3D打印机和打印方法，在监测到外部输入的针对待修复模型的定层续打指示时，根据上次打印的待修复模型的gcode文件，控制3D打印执行机构在打印平台上打印出一个用于定位待修复模型的水平放置位置的定位标识；在待修复模型被放置到对应于该定位标识的位置上之后，确定续打起始层，并控制3D打印执行机构从所述续打起始层开始进行续打。在定层续打前打印定位标识的控制程序可以纳入在底层固件中。基于这种设计，可以自动和准确地确定待修复模型应当放置的水平位置。
在一些实施例中，本发明可以不改变任何硬件架构，仅仅在软件层面构建一套数据管理系统，完全不增加电路成本，不增加电路体积，不影响整机外观，即可实现对未完成的残缺模型进行定层续打，并有效提高续打的打印质量和工作效率。可以增加缺失部位检测模块来检测待修复模型的缺失部位，然而其不是必须的，也可以由操作人员通过目测和手动调节控制挤出头在高度方向移动以与待修复模型的缺失部位处于同一水平面，同样能够达到本发明的目的。
在优选的方案中，在确定所述续打起始层后，还将续打起始层的位置数据发送到后台备份单元进行备份，利用该备份数据，可向操作人员产生上一次打印的断点位置的提示信息，以便操作人员对断点位置进行手动修复。上传续打起始层给数据后台的控制程序亦可以纳入在底层固件中。基于这种设计，可为操作人员后续对完成的模型手动修复续打起始层的断点痕迹提供准确可靠的指引。
附图说明
图1为使用本发明带定层续打功能的3D打印机的定层续打方法一种实施例的流程图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。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。
在一种实施例中，一种带定层续打功能的3D打印机，尤其是FDM 3D打印机，包括3D打印执行机构，所述3D打印执行机构包括挤出头，所述3D打印机还包括定层续打控制单元和挤出头加热模块，所述定层续打控制单元在监测到外部输入的针对待修复模型的定层续打指示时，控制所述挤出头加热模块将所述挤出头预热到指定温度，并根据上次打印的待修复模型的gcode文件，控制所述3D打印执行机构在打印平台上打印出一个用于定位所述待修复模型的水平放置位置的定位标识，并在将所述待修复模型放置到对应于所述定位标识的位置上之后，针对所述待修复模型的缺失部位确定续打起始层，并控制所述3D打印执行机构从所述续打起始层开始进行续打。
在优选的实施例中，所述定位标识为勾勒出所述待修复模型在打印平台上的接触面的形状的定位轮廓。
在优选的实施例中，3D打印机还包括缺失部位检测模块，所述缺失部位检测模块检测放置好的所述待修复模型的缺失部位，所述定层续打控制单元根据所述缺失部位检测模块的检测结果，控制所述挤出头在高度方向移动以与所述待修复模型的缺失部位处于同一水平面，并将此位置确定为所述续打起始层的高度，开始进行续打。本领域技术人员将能理解，缺失部位检测模块可以利用已知的检测技术手段(包括相应的检测硬件如传感器和信号采集单元)实现。
在优选的实施例中，3D打印机还包括后台备份单元，所述定层续打控制单元在确定所述续打起始层后，还将所述续打起始层的位置数据发送到所述后台备份单元进行备份，所述定层续打控制单元或所述后台备份单元的额外控制单元利用所述后台备份单元备份所述续打起始层的位置数据，向操作人员产生上一次打印的断点位置的提示信息，以便操作人员对断点位置进行手动修复。
参阅图1，在一种实施例中，一种使用所述3D打印机的3D打印方法，包括以下步骤：
定层续打控制单元在监测到外部输入的针对待修复模型的定层续打指示时，控制所述挤出头加热模块将所述挤出头预热到指定温度，并根据上次打印的待修复模型的gcode文件，控制所述3D打印执行机构在打印平台上打印出一个用于定位所述待修复模型的水平放置位置的定位标识；
在将所述待修复模型放置到对应于所述定位标识的位置上之后，所述定层续打控制单元针对所述待修复模型的缺失部位确定续打起始层，并控制所述3D打印执行机构从所述续打起始层开始进行续打。
在优选的实施例中，所述定位标识为勾勒出所述待修复模型在打印平台上的接触面的形状的定位轮廓。
在优选的实施例中，由缺失部位检测模块检测放置好的所述待修复模型的缺失部位，所述定层续打控制单元根据所述缺失部位检测模块的检测结果，控制所述挤出头在高度方向移动以与所述待修复模型的缺失部位处于同一水平面；或者，也可以由操作人员通过目测和手动调节控制所述挤出头在高度方向移动，以与所述待修复模型的缺失部位处于同一水平面；
将所述挤出头移动后的高度位置确定为所述续打起始层的高度，开始进行续打。
在优选的实施例中，所述定层续打控制单元在确定所述续打起始层后，还将所述续打起始层的位置数据发送到所述后台备份单元进行备份，所述定层续打控制单元或所述后台备份单元的额外控制单元利用所述后台备份单元备份所述续打起始层的位置数据，向操作人员产生上一次打印的断点位置的提示信息，以便操作人员对断点位置进行手动修复。
较佳地，在将所述待修复模型放置到对应于所述定位标识的位置上之前，在所述待修复模型的底部涂上固体胶，并根据所述定位标识将所述待修复模型粘在打印平台上。
实例
修复总打印耗时为30小时的某残缺头像。该头像由于在之前打印的过程中打印到90％的时候突然掉电，并且该头像没有得到及时修复，现已从打印平台上分离。
参阅图1，操作员首先可在打印机的操作界面中找到该待修复头像的gcode文件，并选择“定层续打模式”选项。接着，挤出头与热床预热到指定温度后将为待该待修复头像勾勒出一个用于定位其水平位置的定位轮廓。轮廓勾勒完成后，随着打印平台远离挤出头，操作员在该待修复头像底部涂上固体胶，并将头像根据轮廓的位置粘在打印平台上。此时操作界面显示调整平台高度。操作员根据目测，上下移动Z轴，直到该头像的缺失部位刚好与挤出头在同一水平面用于定层。此时，操作员点击开始定层续打。挤出头将在头像缺失的起始层对该头像进行定层续打以进行修复。
定层续打完成后，操作员将根据数据后台所标识的修复起始层的位置，用热风枪等设备对已修复完成的模型进行手动修复断层痕迹。
本发明提供了一种无须改变硬件架构，只须在软件层面做适当添加以实现数据管理的带定层续打功能的3D打印机及其打印方法。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种带定层续打功能的3D打印机，包括3D打印执行机构，所述3D打印执行机构包括挤出头，其特征在于,所述3D打印机还包括定层续打控制单元和挤出头加热模块，所述定层续打控制单元在监测到外部输入的针对待修复模型的定层续打指示时，控制所述挤出头加热模块将所述挤出头预热到指定温度，并根据上次打印的待修复模型的gcode文件，控制所述3D打印执行机构在打印平台上打印出一个用于定位所述待修复模型的水平放置位置的定位标识，并在将所述待修复模型放置到对应于所述定位标识的位置上之后，针对所述待修复模型的缺失部位确定续打起始层，并控制所述3D打印执行机构从所述续打起始层开始进行续打。
2.如权利要求1所述的3D打印机，其特征在于,所述定位标识为勾勒出所述待修复模型在打印平台上的接触面的形状的定位轮廓。
3.如权利要求1所述的3D打印机，其特征在于,还包括缺失部位检测模块，所述缺失部位检测模块检测放置好的所述待修复模型的缺失部位，所述定层续打控制单元根据所述缺失部位检测模块的检测结果，控制所述挤出头在高度方向移动以与所述待修复模型的缺失部位处于同一水平面，并将此位置确定为所述续打起始层的高度，开始进行续打。
4.如权利要求1至3任一项所述的3D打印机，其特征在于,还包括后台备份单元，所述定层续打控制单元在确定所述续打起始层后，还将所述续打起始层的位置数据发送到所述后台备份单元进行备份，所述定层续打控制单元或所述后台备份单元的额外控制单元利用所述后台备份单元备份所述续打起始层的位置数据，向操作人员产生上一次打印的断点位置的提示信息，以便操作人员对断点位置进行手动修复。
5.如权利要求1至3任一项所述的3D打印机，其特征在于,所述3D打印机为FDM 3D打印机。
6.一种使用权利要求1所述的3D打印机的3D打印方法，其特征在于,包括以下步骤：
定层续打控制单元在监测到外部输入的针对待修复模型的定层续打指示时，控制所述挤出头加热模块将所述挤出头预热到指定温度，并根据上次打印的待修复模型的gcode文件，控制所述3D打印执行机构在打印平台上打印出一个用于定位所述待修复模型的水平放置位置的定位标识；
在将所述待修复模型放置到对应于所述定位标识的位置上之后，所述定层续打控制单元针对所述待修复模型的缺失部位确定续打起始层，并控制所述3D打印执行机构从所述续打起始层开始进行续打。
7.如权利要求6所述的3D打印方法，其特征在于,所述定位标识为勾勒出所述待修复模型在打印平台上的接触面的形状的定位轮廓。
8.如权利要求6所述的3D打印方法，其特征在于,由缺失部位检测模块检测放置好的所述待修复模型的缺失部位，所述定层续打控制单元根据所述缺失部位检测模块的检测结果，控制所述挤出头在高度方向移动以与所述待修复模型的缺失部位处于同一水平面；或者，由操作人员通过目测和手动调节控制所述挤出头在高度方向移动以与所述待修复模型的缺失部位处于同一水平面；
将所述挤出头移动后的高度位置确定为所述续打起始层的高度，开始进行续打。
9.如权利要求6至8任一项所述的3D打印方法，其特征在于,所述定层续打控制单元在确定所述续打起始层后，还将所述续打起始层的位置数据发送到后台备份单元进行备份，所述定层续打控制单元或所述后台备份单元的额外控制单元利用所述后台备份单元备份所述续打起始层的位置数据，向操作人员产生上一次打印的断点位置的提示信息，以便操作人员对断点位置进行手动修复。
10.如权利要求6至8任一项所述的3D打印方法，其特征在于,在将所述待修复模型放置到对应于所述定位标识的位置上之前，在所述待修复模型的底部涂上固体胶，并根据所述定位标识将所述待修复模型粘在打印平台上。
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