CN107457985A - 一种彩色移动式三维打印机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种彩色移动式三维打印机，包括X‑Y工作平台（1）、喷头（2）、LED紫外光源（3）、支撑台（4）、移动支撑架（5）、固定支撑架（6）、UV树脂供料单元（7）、基座（8）、预混合器（9）、打印厚度校测单元（10）、充电端板（12）和驱动轮（11），通过移动打印机实现三维打印机在不同工位之间共用，提高三维打印机的利用率，降低生产成本，同时通过打印机和充电座之间的通信，实现打印机可以选择最优充电座充电，并合理规划打印机移动至充电座的最佳路径，节省充电所需时间，可以进行单程多层彩色打印，打印效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种三维打印机，具体涉及一种可移动式三维打印机。
背景技术
三维打印机又称3D打印机，是一种累积制造技术，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体，广泛运用于机器制造业、汽机车制造业、塑料制造业、陶瓷制造业、医学美容业、玩具制造业、以及食品加工业等领域，用户可以在很短的时间内设计并输出立体结构，包括汽机车零件如引擎活塞、各种工具扳手、巴黎铁塔、自由女神模型等。现有三维打印机成本较高，且通常固定安装在指定厂区的工位上，如果每一个工位都配置三维打印机必将提升生产成本，为了充分提高三维打印机的利用率，降低生产成本，有必要提出一种可共用的移动式三维打印机，然而现有移动式三维打印机又没有解决好打印机充电问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，发明一种彩色移动式三维打印机，通过移动打印机实现三维打印机在不同工位之间共用，提高三维打印机的利用率，降低生产成本，同时通过打印机和充电座之间的通信，实现打印机可以选择最优充电座充电，并合理规划打印机移动至充电座的最佳路径，节省充电所需时间和打印机内电池的电力。
本发明提供的技术方案为：一种彩色移动式三维打印机，包括X-Y工作平台（1）、喷头（2）、LED紫外光源（3）、支撑台（4）、移动支撑架（5）、固定支撑架（6）、UV树脂供料单元（7）、基座（8）、预混合器（9）、打印厚度校测单元（10）、充电端板（12）和驱动轮（11），其中，至少一个喷头、至少一个LED紫外光源和至少一个移动支撑架安装在X-Y工作平台上，支撑台与至少一个固定支撑架安装在基座（8）上，至少一个喷头与预混合器连接，所连接的预混合器至少与三个UV树脂供料单元相连，充电端板（12）上设置有多个充电触头，基座（8）内设置有主控制器、驱动电机、电池单元和通信单元，驱动电机根据主控制器发出的行驶指令控制驱动轮（11）行驶至充电单元（21）处，电池单元与X-Y工作平台（1）、喷头（2）、LED紫外光源（3）、支撑台（4）、移动支撑架（5）、固定支撑架（6）、UV树脂供料单元（7）、预混合器（9）、打印厚度校测单元（10）、充电端板（12）和驱动轮（11）相连。
充电单元（21）包括外壳（14）、设置在外壳（14）的外表面上的接线端安装板（15）和安装在其上的多个充电接线端（13），第一天线（20）被设置在外壳（14）的上表面以与彩色移动式三维打印机收发信号，充电单元（21）包括电源线（19），电源线（19）具有将充电单元（21）连接到电源插座的插头，充电接线端（13）设置在接线端安装板（15）上，充电接线端（13）为弹性接线端，通过外力相对充电单元（21）移动，三维打印机响应于自充电单元（21）通过第一天线（20）所发射的信号移动到接线端安装板（15），以和接线端安装板（15）上的充电接线端（13）相接触，外壳（14）内设置有充电控制器（18）和电源变换器（17），充电控制器（18）分别与第一天线（20）和电源变换器（17）相连。
电池单元为X-Y工作平台（1）、喷头（2）、LED紫外光源（3）、支撑台（4）、移动支撑架（5）、固定支撑架（6）、UV树脂供料单元（7）、预混合器（9）、打印厚度校测单元（10）和驱动轮（11）提供工作电力，主控制器上还设置有电池单元剩余电量检测装置，当所述检测装置检测到电池单元剩余电量不足时，主控制器控制驱动轮（11）将三维打印机移动至充电单元（21）处。
充电端板（12）上的多个充电触头与充电接线端（13）接触后，充电单元（21）开始为三维打印机充电。
当三维打印机需要充电时，基座（8）内的通信单元向工作区间内的多个充电单元（21）同时发送充电请求，充电单元（21）收到充电请求后向三维打印机发送充电允许信号及所述充电允许信号的发射功率强度，打印机接收到充电允许信号后，测量接收到的充电允许信号的接收功率强度，打印机根据所述发射功率强度和接收功率强度，计算每个充电单元（21）与打印机之间的距离，选择距离最短的充电单元（21）进行充电。
按照如下方式计算每个充电单元（21）与三维打印机之间的距离，当工作区间共有三个充电单元时，首先计算第一充电单元与三维打印机之间的距离d1，当充电单元向打印机发送的充电允许信号的发射功率强度为P1且打印机相应的接收功率强度为P2，则第一充电单元与打印机之间的距离为d1，，之后计算第二充电单元与打印机之间的距离d2，当充电单元向打印机发送的充电允许信号的发射功率强度为P3且打印机相应的接收功率强度为P4，则第二充电单元与打印机之间的距离为d2，，之后计算第三充电单元与打印机之间的距离d3，当充电单元向打印机发送的充电允许信号的发射功率强度为P5且打印机相应的接收功率强度为P6，则第三充电单元与打印机之间的距离为d3，，其中，β为遮挡因子，n为环境影响因子。
三维打印机基座（8）内的通信单元向各充电单元（21）内的第一天线（20）发送位置坐标请求，第一充电单元（21）通过第一天线（20）将其所在位置坐标x1,y1发送至打印机基座（8）内的通信单元，第二充电单元（21）通过第一天线（20）将其所在位置坐标x2,y2发送至打印机基座（8）内的通信单元，第三充电单元（21）通过第一天线（20）将其所在位置坐标x3,y3发送至打印机基座（8）内的通信单元，打印机根据位置坐标x1，y1，x2，y2，x3，y3，第一充电单元（21）与打印机之间的距离为d1，第二充电单元（21）与打印机之间的距离为d2，第三充电单元（21）与打印机之间的距离为d3，计算出打印机所处位置坐标，坐标计算公式如下：
根据公式计算得到打印机所处位置坐标，根据打印机所处位置坐标和第一充电单元（21）位置坐标，计算得到第一运动轨迹方程为，根据打印机所处位置坐标和第二充电单元（21）位置坐标，计算得到第二运动轨迹方程为，根据打印机所处位置坐标和第三充电单元（21）位置坐标，计算得到第三运动轨迹方程为，第一充电单元（21）与打印机之间的距离为d1最小时，打印机根据第一运动轨迹方程、第一充电单元（21）位置坐标x1,y1和打印机所处位置坐标x0，y0控制打印机移动至第一充电单元（21）处充电，第二充电单元（21）与打印机之间的距离为d2最小时，打印机根据第二运动轨迹方程、第二充电单元（21）位置坐标x2,y2和打印机所处位置坐标x0，y0控制打印机移动至第二充电单元（21）处充电，第三充电单元（21）与打印机之间的距离为d3最小时，打印机根据第三运动轨迹方程、第三充电单元（21）位置坐标x3,y3和打印机所处位置坐标x0，y0控制打印机移动至第三充电单元（21）处充电。
实施本发明的三维打印机，具有以下有益效果，通过移动打印机实现三维打印机在不同工位之间共用，提高三维打印机的利用率，降低生产成本，同时通过打印机和充电座之间的通信，实现打印机可以选择最优充电座充电，并合理规划打印机移动至充电座的最佳路径，节省充电所需时间和打印机内电池的电力；可以实现全彩色打印，并且根据需要打印出多样的打印效果和彩色图案；可以实现单程多层彩色打印；可以实现区域彩色打印，提高打印效率；可实现高精度彩色打印。
附图说明
图1 为彩色移动式三维打印机示意图。
图2 为彩色移动式三维打印机充电示意图。
具体实施方式
图1为彩色移动式三维打印机示意图：包括X-Y工作平台（1）、喷头（2）、LED紫外光源（3）、支撑台（4）、移动支撑架（5）、固定支撑架（6）、UV树脂供料单元（7）、基座（8）、预混合器（9）、打印厚度校测单元（10）、充电端板（12）和驱动轮（11），其中，至少一个喷头、至少一个LED紫外光源和至少一个移动支撑架安装在X-Y工作平台上，支撑台与至少一个固定支撑架安装在基座（8）上，至少一个喷头与预混合器连接，所连接的预混合器至少与三个UV树脂供料单元相连，充电端板（12）上设置有多个充电触头，基座（8）内设置有主控制器、驱动电机、电池单元和通信单元，驱动电机根据主控制器发出的行驶指令控制驱动轮（11）行驶至充电单元（21）处，电池单元与X-Y工作平台（1）、喷头（2）、LED紫外光源（3）、支撑台（4）、移动支撑架（5）、固定支撑架（6）、UV树脂供料单元（7）、预混合器（9）、打印厚度校测单元（10）、充电端板（12）和驱动轮（11）相连。
充电单元（21）包括外壳（14）、设置在外壳（14）的外表面上的接线端安装板（15）和安装在其上的多个充电接线端（13），第一天线（20）被设置在外壳（14）的上表面以与彩色移动式三维打印机收发信号，充电单元（21）包括电源线（19），电源线（19）具有将充电单元（21）连接到电源插座的插头，充电接线端（13）设置在接线端安装板（15）上，充电接线端（13）为弹性接线端，通过外力相对充电单元（21）移动，三维打印机响应于自充电单元（21）通过第一天线（20）所发射的信号移动到接线端安装板（15），以和接线端安装板（15）上的充电接线端（13）相接触，外壳（14）内设置有充电控制器（18）和电源变换器（17），充电控制器（18）分别与第一天线（20）和电源变换器（17）相连。
电池单元为X-Y工作平台（1）、喷头（2）、LED紫外光源（3）、支撑台（4）、移动支撑架（5）、固定支撑架（6）、UV树脂供料单元（7）、预混合器（9）、打印厚度校测单元（10）和驱动轮（11）提供工作电力，主控制器上还设置有电池单元剩余电量检测装置，当所述检测装置检测到电池单元剩余电量不足时，主控制器控制驱动轮（11）将三维打印机移动至充电单元（21）处。
制作三维制品时包括如下步骤：a.建立三维物体计算机模型，对其进行切片分层，得到每一层的成型数据；b.将得到的信息数据关联到3个喷头、3个LED紫外光源、相关的UV树脂供料单元和必要的支撑架，其中1个喷头和后面的1个LED紫外光源组成打印固化单元，所有的打印固化单元沿打印方向排列；c.调整LED紫外光源与前进方向上与其最接近的喷头的夹角，选择适合大小的支撑台；d.计算机控制供料单元向预混合器供料混合，喷头依次按照第1到3层的成型数据，以1个喷头为一组依次喷射UV树脂，随后用喷头后面的LED紫外光源进行固化；单层移动过程中3次上述的操作被执行，喷涂需要支撑架支撑的部位时，计算机控制移动支撑架进行移动支撑，固化后用固定支撑架进行替换；e.在第3层的上面，计算机控制喷头按照第4到6层的成型数据进行喷涂，UV树脂与上一层结合，经LED紫外光源固化后与前m层形成一个整体，喷涂需要支撑架支撑的部位时，计算机控制移动支撑架进行移动支撑，固化后用固定支撑架进行替换；f.按照每一层的成型数据逐层打印，最终得到与计算机设计的一致的三维物体；g.移除固定支撑架，得到打印的三维体。
图2为彩色移动式三维打印机充电示意图：充电端板（12）上的多个充电触头与充电接线端（13）接触后，充电单元（21）开始为三维打印机充电。当三维打印机需要充电时，基座（8）内的通信单元向工作区间内的多个充电单元（21）同时发送充电请求，充电单元（21）收到充电请求后向三维打印机发送充电允许信号及所述充电允许信号的发射功率强度，打印机接收到充电允许信号后，测量接收到的充电允许信号的接收功率强度，打印机根据所述发射功率强度和接收功率强度，计算每个充电单元（21）与打印机之间的距离，选择距离最短的充电单元（21）进行充电。按照如下方式计算每个充电单元（21）与三维打印机之间的距离，当工作区间共有三个充电单元时，首先计算第一充电单元与三维打印机之间的距离d1，当充电单元向打印机发送的充电允许信号的发射功率强度为P1且打印机相应的接收功率强度为P2，则第一充电单元与打印机之间的距离为d1，，之后计算第二充电单元与打印机之间的距离d2，当充电单元向打印机发送的充电允许信号的发射功率强度为P3且打印机相应的接收功率强度为P4，则第二充电单元与打印机之间的距离为d2，，之后计算第三充电单元与打印机之间的距离d3，当充电单元向打印机发送的充电允许信号的发射功率强度为P5且打印机相应的接收功率强度为P6，则第三充电单元与打印机之间的距离为d3，，其中，β为遮挡因子，n为环境影响因子。三维打印机基座（8）内的通信单元向各充电单元（21）内的第一天线（20）发送位置坐标请求，第一充电单元（21）通过第一天线（20）将其所在位置坐标x1,y1发送至打印机基座（8）内的通信单元，第二充电单元（21）通过第一天线（20）将其所在位置坐标x2,y2发送至打印机基座（8）内的通信单元，第三充电单元（21）通过第一天线（20）将其所在位置坐标x3,y3发送至打印机基座（8）内的通信单元，打印机根据位置坐标x1，y1，x2，y2，x3，y3，第一充电单元（21）与打印机之间的距离为d1，第二充电单元（21）与打印机之间的距离为d2，第三充电单元（21）与打印机之间的距离为d3，计算出打印机所处位置坐标，坐标计算公式如下：
根据公式计算得到打印机所处位置坐标，根据打印机所处位置坐标和第一充电单元（21）位置坐标，计算得到第一运动轨迹方程为，根据打印机所处位置坐标和第二充电单元（21）位置坐标，计算得到第二运动轨迹方程为，根据打印机所处位置坐标和第三充电单元（21）位置坐标，计算得到第三运动轨迹方程为，第一充电单元（21）与打印机之间的距离为d1最小时，打印机根据第一运动轨迹方程、第一充电单元（21）位置坐标x1,y1和打印机所处位置坐标x0，y0控制打印机移动至第一充电单元（21）处充电，第二充电单元（21）与打印机之间的距离为d2最小时，打印机根据第二运动轨迹方程、第二充电单元（21）位置坐标x2,y2和打印机所处位置坐标x0，y0控制打印机移动至第二充电单元（21）处充电，第三充电单元（21）与打印机之间的距离为d3最小时，打印机根据第三运动轨迹方程、第三充电单元（21）位置坐标x3,y3和打印机所处位置坐标x0，y0控制打印机移动至第三充电单元（21）处充电。
本发明不限于所公开的实施例和附图，旨在覆盖落入本发明精神和保护范围的各种变化和变形。
Claims (7)
1.一种彩色移动式三维打印机，其特征在于：包括X-Y工作平台（1）、喷头（2）、LED紫外光源（3）、支撑台（4）、移动支撑架（5）、固定支撑架（6）、UV树脂供料单元（7）、基座（8）、预混合器（9）、打印厚度校测单元（10）、充电端板（12）和驱动轮（11），其中，至少一个喷头、至少一个LED紫外光源和至少一个移动支撑架安装在X-Y工作平台上，支撑台与至少一个固定支撑架安装在基座（8）上，至少一个喷头与预混合器连接，所连接的预混合器至少与三个UV树脂供料单元相连，充电端板（12）上设置有多个充电触头，基座（8）内设置有主控制器、驱动电机、电池单元和通信单元，驱动电机根据主控制器发出的行驶指令控制驱动轮（11）行驶至充电单元（21）处，电池单元与X-Y工作平台（1）、喷头（2）、LED紫外光源（3）、支撑台（4）、移动支撑架（5）、固定支撑架（6）、UV树脂供料单元（7）、预混合器（9）、打印厚度校测单元（10）、充电端板（12）和驱动轮（11）相连。
2.根据权利要求1所述的彩色移动式三维打印机，其特征在于：充电单元（21）包括外壳（14）、设置在外壳（14）的外表面上的接线端安装板（15）和安装在其上的多个充电接线端（13），第一天线（20）被设置在外壳（14）的上表面以与彩色移动式三维打印机收发信号，充电单元（21）包括电源线（19），电源线（19）具有将充电单元（21）连接到电源插座的插头，充电接线端（13）设置在接线端安装板（15）上，充电接线端（13）为弹性接线端，通过外力相对充电单元（21）移动，三维打印机响应于自充电单元（21）通过第一天线（20）所发射的信号移动到接线端安装板（15），以和接线端安装板（15）上的充电接线端（13）相接触，外壳（14）内设置有充电控制器（18）和电源变换器（17），充电控制器（18）分别与第一天线（20）和电源变换器（17）相连。
3.根据权利要求2所述的彩色彩色移动式三维打印机，其特征在于：电池单元为X-Y工作平台（1）、喷头（2）、LED紫外光源（3）、支撑台（4）、移动支撑架（5）、固定支撑架（6）、UV树脂供料单元（7）、预混合器（9）、打印厚度校测单元（10）和驱动轮（11）提供工作电力，主控制器上还设置有电池单元剩余电量检测装置，当所述检测装置检测到电池单元剩余电量不足时，主控制器控制驱动轮（11）将三维打印机移动至充电单元（21）处。
4.根据权利要求3所述的彩色移动式三维打印机，其特征在于：充电端板（12）上的多个充电触头与充电接线端（13）接触后，充电单元（21）开始为三维打印机充电。
5.根据权利要求2所述的彩色移动式三维打印机，其特征在于：当三维打印机需要充电时，基座（8）内的通信单元向工作区间内的多个充电单元（21）同时发送充电请求，充电单元（21）收到充电请求后向三维打印机发送充电允许信号及所述充电允许信号的发射功率强度，打印机接收到充电允许信号后，测量接收到的充电允许信号的接收功率强度，打印机根据所述发射功率强度和接收功率强度，计算每个充电单元（21）与打印机之间的距离，选择距离最短的充电单元（21）进行充电。
6.根据权利要求5所述的彩色移动式三维打印机，其特征在于：按照如下方式计算每个充电单元（21）与三维打印机之间的距离，当工作区间共有三个充电单元时，首先计算第一充电单元与三维打印机之间的距离d1，当充电单元向打印机发送的充电允许信号的发射功率强度为P1且打印机相应的接收功率强度为P2，则第一充电单元与打印机之间的距离为d1，，之后计算第二充电单元与打印机之间的距离d2，当充电单元向打印机发送的充电允许信号的发射功率强度为P3且打印机相应的接收功率强度为P4，则第二充电单元与打印机之间的距离为d2，，之后计算第三充电单元与打印机之间的距离d3，当充电单元向打印机发送的充电允许信号的发射功率强度为P5且打印机相应的接收功率强度为P6，则第三充电单元与打印机之间的距离为d3，，其中，β为遮挡因子，n为环境影响因子。
7.根据权利要求6所述的彩色移动式三维打印机，其特征在于：三维打印机基座（8）内的通信单元向各充电单元（21）内的第一天线（20）发送位置坐标请求，第一充电单元（21）通过第一天线（20）将其所在位置坐标x1,y1发送至打印机基座（8）内的通信单元，第二充电单元（21）通过第一天线（20）将其所在位置坐标x2,y2发送至打印机基座（8）内的通信单元，第三充电单元（21）通过第一天线（20）将其所在位置坐标x3,y3发送至打印机基座（8）内的通信单元，打印机根据位置坐标x1，y1，x2，y2，x3，y3，第一充电单元（21）与打印机之间的距离为d1，第二充电单元（21）与打印机之间的距离为d2，第三充电单元（21）与打印机之间的距离为d3，计算出打印机所处位置坐标，坐标计算公式如下：
根据公式计算得到打印机所处位置坐标，根据打印机所处位置坐标和第一充电单元（21）位置坐标，计算得到第一运动轨迹方程为，根据打印机所处位置坐标和第二充电单元（21）位置坐标，计算得到第二运动轨迹方程为，根据打印机所处位置坐标和第三充电单元（21）位置坐标，计算得到第三运动轨迹方程为，第一充电单元（21）与打印机之间的距离为d1最小时，打印机根据第一运动轨迹方程、第一充电单元（21）位置坐标x1,y1和打印机所处位置坐标x0，y0控制打印机移动至第一充电单元（21）处充电，第二充电单元（21）与打印机之间的距离为d2最小时，打印机根据第二运动轨迹方程、第二充电单元（21）位置坐标x2,y2和打印机所处位置坐标x0，y0控制打印机移动至第二充电单元（21）处充电，第三充电单元（21）与打印机之间的距离为d3最小时，打印机根据第三运动轨迹方程、第三充电单元（21）位置坐标x3,y3和打印机所处位置坐标x0，y0控制打印机移动至第三充电单元（21）处充电。
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| CN201710704332.1A Pending CN107457985A (zh) | 2017-08-17 | 2017-08-17 | 一种彩色移动式三维打印机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107457985A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112060567A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-12-11 | 西京学院 | 一种具有移动支架的fdm型3d打印系统 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103434135A (zh) * | 2013-08-01 | 2013-12-11 | 甘春丽 | 一种彩色3d打印机及其制备三维制品的方法 |
-
2017
- 2017-08-17 CN CN201710704332.1A patent/CN107457985A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103434135A (zh) * | 2013-08-01 | 2013-12-11 | 甘春丽 | 一种彩色3d打印机及其制备三维制品的方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112060567A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-12-11 | 西京学院 | 一种具有移动支架的fdm型3d打印系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20171212 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |