CN106393715A - 利用3d打印机的输出系统及其控制方法 - Google Patents

利用3d打印机的输出系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用3D打印机的输出系统及其方法，其包括中央控制部，所述中央控制部接收对于各种3D打印机的数据以及对于要输出的对象物的信息数据，作业中进行对各个3D打印机的任务调整，向各个3D打印机下达任务指示命令，并从3D打印机接收对作业状态的报告，所述3D打印机可以通过移动装置进行移动，且多个所述3D打印机通过所述中央控制部的命令和调整实行分工合作作业。

Description

利用3D打印机的输出系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种利用3D打印机(3 dimentional printer)的输出系统(outputsystem)及其方法，更详细地涉及一种利用3D打印机的输出系统及其方法，所述3D打印机可以移动且通过相互协力进行输出。
背景技术
在现有3D打印机技术执行大规模制造工程时，存在依次地输出而组装各个部件或者需要构筑巨大的3D打印机系统的问题。因为这样的问题，建造建筑物时，需要将现有3D打印机设置得比建造物更大，因此输出大规模建造物时会有困难。
现有的建设需要直接设置运营建设装备，因此具有以下问题：根据进入困难的地方或者场所具有限制性。换句话说，需要在山上建造建造物时，如果既没有路又很难筑路，建造建造物则是很困难的。
举另一个例子，在树上建造一个小鸟窝时，在建造鸟窝的位置上驱动3D打印机是非常困难的。
发明内容
本发明是为了克服上述的现有问题，本发明的目的在于提供一种利用3D打印机的输出系统及其方法，其可以移动，以便在任何地方都可以输出大型的输出物。
作为根据本发明的利用3D打印机的输出系统的一个例子，本发明一种利用3D打印机的输出系统，包括
3D打印机，其用于3D打印；
移动装置，其与3D打印机固定连接。
本发明一种利用3D打印机的输出系统，包括控制模块，所述控制模块接收对于各种3D打印机的数据、以及对于要输出的对象物的信息数据，作业中进行对各个3D打印机的任务调整，向各个3D打印机下达任务指示命令，并从3D打印机得到对作业状态的报告，所述3D打印机可以通过移动装置进行移动，且多个所述3D打印机通过所述控制模块的命令和调整实行分工合作作业。
根据本发明的3D打印机可以采用FDM(Fused Deposition Modeling；压出叠层方式)方式。
根据本发明的3D打印机包括移动装置，移动装置为公知的飞行装置或者地面移动装置。
作为根据本发明的利用3D打印机的输出方法的一个例子。
包括以下步骤：在控制模块根据作业物的形态，算定需要的3D打印机个数并使3D打印机准备，且分配各个3D打印机的任务并向各个3D打印机传送，根据各个任务向各个3D打印机填充所需材料的步骤；将各个3D打印机利用移动装置放置在所需的位置，并使其运行的步骤；各个3D打印机相互通信，将作业情况报告于控制模块，控制模块将作业情况采集后再调整各个3D打印机的任务的步骤；以及各个3D打印机输出立体物,并组装的步骤。
根据本发明的利用3D打印机的输出系统及其方法，其具有如下效果:第一，3D打印机不受场所限制可以任意移动；第二，3D打印机采用FDM(Fused Deposition Modeling；压出叠层方式)方式从而可以融合多种材料以及无限制地输出；第三，控制模块同时控制多个3D打印机并下达命令，从而可能达到更为高效的生产。
下面结合附图对本发明的利用3D打印机的输出系统及其控制方法作进一步说明。
附图说明
图1是根据本发明的利用3D打印机的输出系统及其方法的轴测图；
图2是根据本发明的利用3D打印机的输出系统及其方法的另一轴测图；
图3是图1中的喷头的零件图；
图4是图3中A处的局部放大图；
图5是图3中B处的局部放大图；
图6是图1中电机结构的示意图；
图7是图1中电机另一结构的示意图；
图8是图1中电机另一结构的示意图；
图9是图1中电机另一结构的示意图；
图10是图1中壳体的剖视图；
图11是图10中壳体的俯视图；
图12是图1中壳体的剖视图；
图13是图12中壳体的俯视图；
图14是根据本发明的利用3D打印机的输出系统及其方法的构成图。
附图标记说明：
10：控制模块 20：3D打印机 30：建造物
21：喷头 211：第一喷头 212：第二喷头
213：第三喷头 214：第四喷头 22：棘轮
221：内圈 222：外圈 51：上管
52：软管 53：下管 54：上连接杆
55：下连接杆 56：螺杆 30：建造物
40：无人机 41：壳体 42：云台
43：摄像头 44：X轴导轨 45：Y轴导轨
46：电机 29：材料输送管 47：输出轴
48：磁感线圈。
具体实施方式
实施例1
参照图14，图示了一种利用3D打印机的输出系统。
控制模块10，接收对各种3D打印机20的数据以及对于要输出的对象物的信息数据的输入。
3D打印机可以融合多样的材料且无形态限制地输出，可以是FDM (Fused DepositionModeling；压出叠层方式)方式，通过将多种材料叠层可以混合多种材料进行使用。如果输出的材料是石头和木头，输出可作为中间粘贴成分的素材，进行粘贴结合，或者可以造出结合结构进行结合。由于能够输出多样的材料和形态，所以也能够活用多样的材料。
根据本发明的3D打印机20不是一台而是多个共同参与从而可以输出一种输出物。各个3D打印机20独立运行，此外通过网络相互交换信息。通过这样的信息交换，从控制模块10得到对要进行的作业的分配从而执行其任务。就此时的信息而言，在初期通过控制模块10接受，之后各3D打印机20相互通信从而从控制模块分配到任务。
更具体地说，控制模块10的数据指示初期的任务分担，目标输出物例如是建筑物的情况下，根据各建筑要素设定3D打印机的最多个数，判断是否可以在作业中增加3D打印机20，这样的判断，通过3D打印机20间的相互通信最终确定任务。此时3D打印机20的任务可以根据建筑的时间点而发生改变，且任务数据复制于3D打印机20。3D打印机20的相应任务分担完成后，各个相应的3D打印机20便可以执行其任务。在这里若感知到特定3D打印机20有故障，将重新做任务分担。
根据本发明的3D打印机20具有可以自行发电的形态。包括一些像利用太阳光充电等自行发电功能和利用通过太阳光的热能实现融化3D打印机20材料的功能等。此外，作为可以飞行的结构以无人机(drone)形态(有4个翅膀的形态)构成，或者可以搭载于飞行物体。此外，可以搭载于公知的无线调整移动装置或包括这样的装置以便可以在地面上移动。更加地，还包括可以拿起材料的夹具装置(pick-up device)(是公知技术)从而能够举起附加材料。此外，各个3D打印机20还内置用于判断位置的GPS、陀螺加速仪(Gyro-Scope&Accelerometer(Compass))以及无线通信WIFI，蓝牙(Bluetooth)或者移动芯片(mobilechip)从而可以进行近距离及远距离通信以及远距调整。此外，还内置图像传感器，从而解读物体及确定现在的状态，并将正确的建设位置及进展状态传到控制模块10进行解读。根据本发明的3D打印机20基本包括：3D打印机喷嘴、喷嘴储藏空间、充电电池、翼、距离及物体感知传感器。
通过如上所述的构成，对根据本发明的利用3D打印机的输出系统的操作实施例，以建造物30作为例子进行说明。
在控制模块10中根据建筑物30的形态，算定所需的3D打印机20的个数使其准备3D打印机20。进行各个3D打印机20的任务分担并向各个3D打印机20传送。根据各个任务向3D打印机20填充材料。
接着，使各个3D打印机20设置在所需的位置并运行。如果所需的位置是在树上面或二层，可以利用飞行装置将其位于所需位置。
各个3D打印机20相互通信，并将作业完成情况、故障情况等报告于控制模块10，控制模块10将其综合，从而可以再调整各个3D打印机20的任务。
各个3D打印机20输出立体物体，并由作业者组装。
实施例2
如图1和图2所示，一种利用3D打印机的输出系统，包括
3D打印机20，其用于3D打印；
移动装置，其与3D打印机20固定连接。
所述移动装置为无人机40，所述无人机40包括壳体41、云台42、摄像头43，所述3D打印机20设有喷头21，所述云台42下侧设有所述喷头21。
根据本发明的利用3D打印机的输出系统及其方法，其具有如下效果:第一，3D打印机不受场所限制可以任意移动；第二，3D打印机采用FDM(Fused Deposition Modeling；压出叠层方式)方式从而可以融合多种材料以及无限制地输出；第三，控制模块同时控制多个3D打印机并下达命令，从而可能达到更为高效的生产。
本发明的壳体41还包括X轴导轨44和Y轴导轨45，所述Y轴导轨45设置在云台42的下表面，所述X轴导轨44沿Y轴导轨45移动，所述喷头21沿X轴导轨44移动。
所述喷头21包括第一喷头211、第二喷头212、第三喷头213、第四喷头214，其中第一喷头211的端部、第二喷头212的端部通过一个X轴导轨44沿X轴移动，其中第三喷头213的端部、第四喷头214的端部通过另一个X轴导轨44沿X轴移动。所述一个X轴导轨44和另一个X轴导轨44通过Y轴导轨45沿Y轴移动。
本发明采用上述结构的喷头21，能够合理地实现多点同时进行3D打印，提高3D打印的效率。并且上述结构的喷头21还可作为所述无人机40的支架。
如图3、4所示，所述喷头21包括上管51、软管52、下管53，所述上管51和下管之间通过软管52连接，所述上管51和下管53之间设有棘轮22，所述棘轮22包括外圈222和内圈221，所述外圈222通过上连接杆54与上管51固定，所述内圈221通过下连接杆55与下管53固定。
如图5所示，所述下管53的下端设有螺杆56，所述螺杆56可有助于搅拌加热后的流体的材料，并且加快所述材料的喷出速度。
(图中未示出)所述下管53的长度大于无人机40的宽度的一半。所述棘轮22限定所述下管53只能从正下方向朝远离无人机40的中心方向旋转。
这样，所述下管53就能在遇到危险而坠机时，通过棘轮22限制下管53不能朝无人机40的中心方向旋转，实现了利用下管53支撑所述无人机40的效果。
如图6-9所示，所述无人机40还包括电机46，所述电机46用于驱动无人机40的旋翼，所述3D打印机20还包括材料输送管29，所述材料输送管29端部与喷头21连接，材料输送管29包裹在所述电机46的外侧。
参见图6，所述材料输送管29螺旋状环绕在所述电机46的外圆周面。
当然，本发明的材料输送管29的一种变形还可为：
参见图7，所述材料输送管29设有加热带，所述加热带包裹在所述电机46的外圆周面。
当然，本发明的材料输送管29的另一种变形还可为：
参见图8，所述材料输送管29以S形环绕在所述电机46的外圆周面。
当然，本发明的材料输送管29的另一种变形还可为：
参见图9，所述材料输送管29设有至少三个并联带，所述至少三个并联袋环绕在所述电机46的外圆周面。
本发明通过材料输送管29包裹在所述电机46的外圆周，从而利用电机46的发热而加热材料输送管29上的流体，特别是塑料流体，从而将在无人机40快速移动时，利用电机46在大功率工作下产生的热量，进一步加热塑料流体，从而使无人机40在快速移动时，喷出更多的塑料流体，达到喷洒均匀的效果。
本发明利用3D打印机的输出系统，还包括
加速度感应模块，其用于检测所述无人机40的加速度；
控制模块10，所述控制模块10用于控制所述3D打印机20的功率。
本发明利用3D打印机的输出系统的控制方法，包括如下步骤：
加速度感应模块测量所述无人机40的加速度；控制模块10预设所述加速度的上限阈值；当加速度感应模块感测到所述加速度超过上限阈值时，所述控制模块10增加所述3D打印机20的功率。
本发明采用上述方法可在无人机40遇到危险而要坠机时，加大3D打印机的功率从而喷出更多的塑料，以至保护无人机40免遭摔毁。
并且，当加速度感应模块感测到所述加速度超过上限阈值时还包括如下步骤：所述控制模块10控制所述喷头21的下管53朝重力方向弯曲。其中，所述上限阈值为0.8G。
本发明采用上述方式可更加准确地向重力方向喷出塑料，从而进一步地保护无人机40免遭摔毁。
如图10-13所示，所述无人机40还包括电机46的输出轴47、磁感线圈48，输出轴47的上部设有永磁铁，所述永磁铁外环绕有多个磁感线圈48，所述永磁铁的磁感线方向为水平方向，所述磁感线圈48为椭圆形，所述椭圆形的磁感线圈48的长轴方向与所述输出轴47的轴线方向平行，所述椭圆形的磁感线圈48的短轴方向与所述输出轴47的圆周面相切。
优选地，所述磁感线圈48的底端与所述壳体41铰链连接，所述控制模块10可控制磁感线圈48的立起和倒下。
本发明利用控制模块控制所述磁感线圈的立起和倒下，从而在磁感线圈立起时利用电磁感应对输出轴47产生制动效果，并发电。
所述3D打印机20设有容量传感器，所述容量传感器用于检测所述3D打印机20的材料容量，当3D打印机20的材料容量不足时，容量传感器向所述控制模块10发出容量报警信号，所述控制模块根据容量报警信号控制所述无人机40行使到补充材料处。
本发明通过容量传感器可自动控制无人机到至补充材料处，从而补充材料。
当然，本发明的移动装置的另一种结构还可为：
所述移动装置为机械臂，所述机械臂通过丝杠结构控制所述3D打印机20的位置。
在此说明的仅是用于实施根据本发明的利用3D打印机的输出系统及其方法的一个实施例，本发明不限制于此实施例，并且如以下的权利要求的范围所要求，本发明的技术性精神覆盖不脱离本发明的要旨的情况下只要是该发明所属的技术领域中具有一般知识的人都可以实施多样变更的范围为止。

Claims (19)

1.一种利用3D打印机的输出系统，其特征在于：包括
3D打印机(20)，其用于3D打印；
移动装置，其与3D打印机(20)固定连接。
2.一种利用3D打印机的输出系统，其特征在于：
包括控制模块(10)，所述控制模块(10)接收每个3D打印机(20)的数据、以及对于要输出的对象物的信息数据，作业中进行对各个3D打印机(20)的任务调整，向各个3D打印机(20)下达任务指示命令，并从3D打印机(20)接收对作业情况的报告，
所述3D打印机(20)可以通过移动装置进行移动，且多个所述3D打印机(20)通过所述控制模块(10)的命令与调整实行分工合作作业。
3.根据权利要求2所述的利用3D打印机的输出系统，其特征在于：
所述3D打印机(20)是FDM方式。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的利用3D打印机的输出系统及其方法，其特征在于：
所述移动装置为飞行装置或者地面移动装置。
5.根据权利要求2所述的利用3D打印机的输出系统，其特征在于：
所述控制模块(10)设置在地面控制站。
6.根据权利要求2所述的利用3D打印机的输出系统，其特征在于：
所述每个3D打印机(20)均设有所述控制模块。
7.一种利用3D打印机的输出方法，其特征在于，包括：
在控制模块(10)根据作业物的形态，算定需要的3D打印机(20)个数并使3D打印机(20)准备，且对各个3D打印机(20)进行任务分担并向各个3D打印机(20)传送，根据各个任务向各个3D打印机(20)填充所需材料的步骤；
将各个3D打印机(20)利用移动装置放置在所需的位置，并使其运行的步骤；
各个3D打印机(20)相互通信，将作业情况报告于控制模块(10)，控制模块(10)将作业情况综合后再调整各个3D打印机(20)的任务的步骤；
以及各个3D打印机(20)输出立体物，进行组装的步骤。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的利用3D打印机的输出系统，其 特征在于：
所述移动装置为无人机(40)，所述无人机(40)包括壳体(41)、云台(42)、摄像头(43)，所述3D打印机(20)设有喷头(21)，所述云台(42)下侧设有所述喷头(21)。
9.根据权利要求8所述的利用3D打印机的输出系统，其特征在于：
还包括X轴导轨(44)和Y轴导轨(45)，所述Y轴导轨(45)设置在云台(42)的下表面，所述X轴导轨(44)沿Y轴导轨(45)移动，所述喷头(21)沿X轴导轨(44)移动。
10.根据权利要求8所述的利用3D打印机的输出系统，其特征在于：
所述喷头(21)包括上管(51)、软管(52)、下管(53)，所述上管(51)和下管之间通过软管(52)连接，所述上管(51)和下管(53)之间设有棘轮(22)，所述棘轮(22)包括外圈(222)和内圈(221)，所述外圈(222)通过上连接杆(54)与上管(51)固定，所述内圈(221)通过下连接杆(55)与下管(53)固定。
11.根据权利要求8所述的利用3D打印机的输出系统，其特征在于：
所述无人机(40)还包括电机(46)，所述电机(46)用于驱动无人机(40)的旋翼，所述3D打印机(20)还包括材料输送管(29)，所述材料输送管(29)端部与喷头(21)连接，材料输送管(29)包裹在所述电机(46)的外侧。
12.根据权利要求10所述的利用3D打印机的输出系统，其特征在于：还包括
加速度感应模块，其用于检测所述无人机(40)的加速度；
控制模块(10)，所述控制模块(10)用于控制所述3D打印机(20)的功率。
13.利用权利要求12所述的利用3D打印机的输出系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤：
加速度感应模块测量所述无人机(40)的加速度；控制模块(10)预设所述加速度的上限阈值；当加速度感应模块感测到所述加速度超过上限阈值时，所述控制模块(10)增加所述3D打印机(20)的功率。
14.根据权利要求13所述的利用3D打印机的输出系统的控制方法，其 特征在于
所述上限阈值为0.8G。
15.根据权利要求13所述的利用3D打印机的输出系统的控制方法，其特征在于
当加速度感应模块感测到所述加速度超过上限阈值时还包括如下步骤：所述控制模块(10)控制所述喷头(21)的下管(53)朝重力方向弯曲。
16.根据权利要求8所述的利用3D打印机的输出系统，其特征在于：
所述移动装置为机械臂，所述机械臂通过丝杠结构控制所述3D打印机(20)的位置。
17.根据权利要求8所述的利用3D打印机的输出系统，其特征在于：
所述无人机(40)还包括输出轴(47)、磁感线圈(48)，输出轴(47)的上部设有永磁铁，所述永磁铁外环绕有多个磁感线圈(48)，所述永磁铁的磁感线方向为水平方向，所述磁感线圈(48)为椭圆形，所述椭圆形的磁感线圈(48)的长轴方向与所述输出轴(47)的轴线方向平行，所述椭圆形的磁感线圈(48)的短轴方向与所述输出轴(47)的圆周面相切。
18.根据权利要求17所述的利用3D打印机的输出系统，其特征在于：
所述磁感线圈(48)的底端与所述壳体(41)铰链连接，所述控制模块(10)可控制磁感线圈(48)的立起和倒下。
19.根据权利要求8所述的利用3D打印机的输出系统，其特征在于：
所述3D打印机(20)设有容量传感器，所述容量传感器用于检测所述3D打印机(20)的材料容量，当3D打印机(20)的材料容量不足时，容量传感器向所述控制模块(10)发出容量报警信号，所述控制模块根据容量报警信号控制所述无人机(40)行使到补充材料处。
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