CN107368268A - 一种支撑用户端的3d打印机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种支撑用户端的3D打印机控制系统，包括通过Internet交互的用户端、云端服务器及支持云服务的3D打印机，所述用户端包括模型设置器、切片编辑器及本地切片生成器，模型设置器选择待打印的3D模型，切片编辑器设置切片策略，计算节点数及切面数，若节点数或切面数低于设定数值，则本地切片生成器生成本地3D打印文本及切片预览；云端服务器包括3D模型库及云端切片生成器，若所述节点数或切面数高于设定数值，则用户端上传所述切片策略，云端切片生成器根据切片策略生成云端3D打印文本，用户端下载所述云端3D打印文本后生成切片预览；3D打印机接收3D打印文本后进行3D打印工作。本发明实现3D打印机的远程操控，实现适配各类型3D打印机。

Description

一种支撑用户端的3D打印机控制系统

技术领域

本发明涉及3D打印领域，具体涉及一种支撑用户端的3D打印机控制系统。

背景技术

如今，3D打印技术正在逐步改变人们的生活方式，可以来打印各种满足人们需求的物品，3D打印技术应用面广，它可以用于医疗行业、科学研究、产品模型、建筑设计、制造业及食品等，前景广泛。而传统的3D打印及其控制系统的使用和操作难度很高，要求使用者必备一定的专业知识，这是普及3D打印技术的主要障碍。

然而，市场上的3D打印机均通过PC或专有的硬件设备处理stl格式模型文件，设置切片策略，生成G-code，再通过PC直连打印机或SD存储卡将G-code传输至3D打印机并进行打印。市场上3D打印机型号众多，而这些硬件只能适配其中一小部分且结构相对简单的3D打印机，不可能每台PC或硬件设备内储存全部的3D打印机设置参数，因此这种方式导致了3D打印机的使用局限性，并且3D打印机的工作时间较长，需要使用者随时进行监控，以处理在打印过程中出现需要人为进行紧急停止的情形。

发明内容

本发明的目的是提供一种支撑用户端的3D打印机控制系统，实现支撑用户端编辑3D打印，实现远程控制，可让普通用户打印出专业级质量3D产品的3D打印机控制系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种支撑用户端的3D打印机控制系统，包括用户端、云端服务器及支持云服务的3D打印机，所述用户端、云端服务器及3D打印机之间均通过Internet交互。

所述用户端，包括模型设置器、切片编辑器及本地切片生成器，模型设置器从本地上传或从云端服务器的3D模型库中下载待打印的3D模型，切片编辑器用于设置切片策略，计算3D模型的节点数及切面数，若节点数或切面数低于设定数值，则本地切片生成器生成本地3D打印文本及切片预览。

所述云端服务器，包括3D模型库及云端切片生成器，若所述节点数或切面数高于设定数值，则用户端上传所述切片策略，云端切片生成器根据切片策略生成云端3D打印文本，用户端下载所述云端3D打印文本后生成切片预览。

所述3D打印机接收本地3D打印文本或云端3D打印文本后进行3D打印工作。

在优选的实施方案中，所述切片编辑器包括切片设置模块及切片难易度判断模块，所述切片设置模块用于对3D模型设置切片策略，并计算预计打印时间、总节点数、总切面数及所需要耗材量；

切片难易度判断模块用于判断总节点数或总切面数是否低于设定值，若低于设定值，则触发本地切片生成器，若高于设定值，则将3D模型及切片策略一起上传到云端服务器。

在优选的实施方案中，所述云端服务器包括3D打印机参数库、材料参数库及3D模型工艺库，所述3D打印机参数库用于储存3D打印机的设置参数，材料参数库用于储存3D打印材料的参数，所述3D模型工艺库用于储存与3D模型相对应的3D打印工艺设置。

在优选的实施方案中，所述云端服务器包括队列调节器，用于实时接收服务请求，根据接收的时间点排列响应服务。

在优选的实施方案中，所述3D打印机中设有SD卡及无线通讯模块，SD卡用于控制打印机进行打印的操作，并在打印过程中反馈操作信息，无线通讯模块用于远程接收3D打印文本或发送反馈操作信息。

本发明的有益效果为：

本发明解决了上述的3D打印机无法远程操控的问题，将打印机相关配置、模型切片、生成G-code的过程放置在移动设备中进行，解决了对各类型3D打印机的适配问题，同时通过网络、Wi-Fi、热点等多种方式进行数据的传输，从而实现对移动设备对3D打印机的远程控制。

本发明降低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，能降低产品设计者的投资风险，减少社会资源浪费，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

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述的支撑用户端的3D打印机控制系统的交互连线图，图中虚线为无线交互；

图2是本发明实施例所述的支撑用户端的3D打印机控制系统的另一种交互连线图，图中虚线为无线交互；

图3是图1、2中用户端1的内部结构图；

图4是图1、2中用户端2的内部结构图；

图5是图1、2中用户端3的内部结构图。

图中：

1、用户端；2、云端服务器；3、支持云服务的3D打印机；4、模型设置器；5、切片编辑器；6、切片设置模块；7、切片难易度判断模块；8、3D模型库；9、材料参数库；10、3D打印机参数库；11、3D模型工艺库；12、云端切片生成器；13、本地切片生成器；14、队列调节器；15、无线通讯模块；16、SD卡。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面将参照附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图1、2所示，本发明实施例的一种支撑用户端1的3D打印机控制系统，包括用户端1、云端服务器2及支持云服务的3D打印机3，所述用户端1、云端服务器2及3D打印机之间均通过Internet交互，其中3D打印机可通过有线连接或无线连接到Internet。

如图3所示，所述用户端1为可以是运行在计算机上的程序，或运行在手机、笔记本电脑、平板电脑、超极本电脑等智能设备上的应用程序APP，实现操作者与支持云服务的3D打印系统之间的交互。用户端1可注册登陆到云端服务器2后，通过模型设置器4从本地上传，或浏览云端服务器2的3D模型库8并从中下载待打印的3D模型(如stl格式模型文件)、选择3D打印机类型、旋转3D打印材料类型，然后启动3D打印服务。若从本地上传3D模型后，该模型会储存到云端服务器2的3D模型库8中，可在同一打印任务中可加载一个或多个3D模型，每个3D模型均通过不同的坐标分别放置在不同的位置上，可通过移动、缩放、旋转按钮对模型进行相关的操作。

用户端1的切片编辑器5包括切片设置模块6与切片难易度判断模块7，所述切片设置模块6用于对3D模型设置切片策略，选择切片引擎，并进行基础切片设置，包括打印机的尺寸、温度保护、打印速度等相关参数，若已连接打印机，打印区域的相关参数会根据打印机的实际尺寸自动进行设置，也可手动进行更改。若需要进行更为详细的切片参数项设置，如填充图案、边缘厚度、多挤出头中可对每个挤出头进行相关设置，可设置高级切片设置，显示预计打印时间、总节点数、总切面数及所需要耗材量。

切片难易度判断模块7用于判断总节点数或总切面数是否低于设定值(如50000个)，若总节点数或总切面数是否低于50000个，则本地切片生成器13生成G-code代码文件(即本地3D打印文本)，同时预览效果会根据G-code代码生成切片后的打印效果；然而手机的内存有限，如果模型面数太高(即大于50000个)，手机没有办法进行切片处理，切片难易度判断模块7上传3D模型及切片策略到云端服务器2，云端切片生成器12根据切片策略生成G-code代码文件(即云端3D打印文本)，然后下载该云端生成的G-code代码文件，在用户端1上预览该G-code代码文件的打印效果。

如图4所示，云端服务器2，包括3D模型库8、材料参数库9、3D打印机参数库10、3D模型工艺库11、云端切片生成器12，3D模型库8中储存设计师提交到云端的3D模型文件与用户从本地上传的3D模型文件均加密保存，并在相应的数据库内建立索引信息，用户可根据自己的喜好对3D模型文件进行分类编辑及选择使用。

材料参数库9用于储存3D打印材料制造商上传自己生产的各种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提交到云端服务器2。

3D打印机参数库10用于储存3D打印机厂商上传自己生产的各种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打印机的型号一起提交到云端服务器2。

3D模型工艺库11用于储存已经打印过的3D模型的设定参数所形成的工艺包，该工艺包与3D模型相关联，3D模型工艺库11内设有索引信息，便于用户再次打印该3D模型时无需再设置相关参数，直接加在上次打印工艺，提高工作效率，3D打印专业人员还可将自己的打印设置通过云端服务器2分享给其他人，供非专业人员使用，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。

所述云端服务器2包括队列调节器14，用于实时接收服务请求，包括访问3D模型库8、材料参数库9、3D打印机参数库10、3D模型工艺库11，以及云端切片生成器12生成3D打印文本与发送给3D打印机，以上请求均根据云端服务器2接收到的时间顺序排列响应服务。

切片设置完成之后，队列调节器14会根据当前与打印机的连接方式进行G-code代码文本的传输，如果是通过网络连接的话，那么将G-code代码文本上传到云端服务器2，再由云端服务器2写入到3D打印机的SD卡16中；如图4所示，若3D打印机中设有无线通讯模块15，可通过Wifi或者热点直连用户端1，则移动端直接将G-code代码文本写入到3D打印机的SD卡16中，由SD卡16控制打印机进行打印的操作，提高工作效率，降低云端服务器2的数据流压力。同时，在打印过程中SD卡16会监控3D打印机的运行参数，并反馈信息，如挤出头的温度、温床的温度、运行错误信息等，根据上述两种传输方式，回传给用户端1显示，用户可直接观察3D打印机的工作状态。

打印控制分为三步分功能，分别为打印机连接、手动控制和温度曲线，其中，手动控制和温度曲线功能尽在打印机连接后才可用。在打印机连接界面中，会展示已连接的打印机和全部可连接的打印机，点击打印机名称即可进行连接，连接成功后，可对打印机下达开始打印的命令。在手动控制中，可以通过点击方向键控制打印机的X、Y、Z三个轴进行单独运动，同时控制挤出头的出料及退料，可点击功能键设置运动速率及挤出头和热床的温度，可点击功能键对打印机开关、步进电机开关进行设置，同时对X、Y、Z三个轴进行复位操作。在温度曲线中，可以看到打印机挤出头的温度和目标温度、热床的温度和目标温度，还可以看到挤出头和热床的输出功率。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种支撑用户端的3D打印机控制系统，包括用户端、云端服务器及支持云服务的3D打印机，所述用户端、云端服务器及3D打印机之间均通过Internet交互，其特征在于：

所述用户端，包括模型设置器、切片编辑器及本地切片生成器，模型设置器从本地上传或从云端服务器的3D模型库中下载待打印的3D模型，切片编辑器用于设置切片策略，计算3D模型的节点数及切面数，若节点数或切面数低于设定数值，则本地切片生成器生成本地3D打印文本及切片预览；

所述云端服务器，包括3D模型库及云端切片生成器，若所述节点数或切面数高于设定数值，则用户端上传所述切片策略，云端切片生成器根据切片策略生成云端3D打印文本，用户端下载所述云端3D打印文本后生成切片预览；

所述3D打印机接收本地3D打印文本或云端3D打印文本后进行3D打印工作。

2.根据权利要求1所述的支撑用户端的3D打印机控制系统，其特征在于：所述切片编辑器包括切片设置模块及切片难易度判断模块，所述切片设置模块用于对3D模型设置切片策略，并计算预计打印时间、总节点数、总切面数及所需要耗材量；

切片难易度判断模块用于判断总节点数或总切面数是否低于设定值，若低于设定值，则触发本地切片生成器，若高于设定值，则将3D模型及切片策略一起上传到云端服务器。

3.根据权利要求1所述的支撑用户端的3D打印机控制系统，其特征在于：所述云端服务器包括3D打印机参数库、材料参数库及3D模型工艺库，所述3D打印机参数库用于储存3D打印机的设置参数，材料参数库用于储存3D打印材料的参数，所述3D模型工艺库用于储存与3D模型相对应的3D打印工艺设置。

4.根据权利要求1所述的支撑用户端的3D打印机控制系统，其特征在于：所述云端服务器包括队列调节器，用于实时接收服务请求，根据接收的时间点排列响应服务。

5.根据权利要求1所述的支撑用户端的3D打印机控制系统，其特征在于：所述3D打印机中设有SD卡及无线通讯模块，SD卡用于控制打印机进行打印的操作，并在打印过程中反馈操作信息，无线通讯模块用于远程接收3D打印文本或发送反馈操作信息。