CN107486992A - 一种可移动摄像的多功能3d打印装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可移动摄像的多功能3D打印装置，包括喷头、Z轴运动机构、X轴运动机构、Y轴运动机构、打印平台，其特征在于，还包括控制装置、移动摄像装置；所述移动摄像装置包括摄像机、水平运动机构、垂直运动机构；所述摄像机固连在垂直运动机构上；所述垂直运动机构固连在水平运动机构上，垂直运动机构运动方向平行于Z轴运动机构，用于带动摄像机的垂直运动；所述水平运动机构用于带动垂直运动机构水平运动；所述摄像机、水平运动机构、垂直运动机构均与控制装置相连，控制装置用于控制摄像机的录像与图像处理以及水平运动机构、垂直运动机构的运动；本发明的3D打印装置可实现喷头出丝过程的实施图像采集，解决了人工拍摄不便的问题。

Description

一种可移动摄像的多功能3D打印装置
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，特别是一种可移动摄像的多功能3D打印装置。
背景技术
对于受损大块软组织及内脏器官的治疗，人体组织器官的移植是一种极为有效的治疗方法。但是由于器官供体来源短缺，免疫排斥等问题存在，器官移植治疗在实际运用中存在难以克服的困难。而组织工程的提出为上述问题开辟了新的途径。基于3D打印的生物质材料成型研究需要借助于图像的分析功能，因此对打印过程的记录就可以便于我们研究支架组织随时间和温度变化的欠塌，堆积变形现象。对打印过程摄像和打印支架做最后的成型摄影处理是研究组织工程必不可缺少的方法和手段。
而现有的生物材料的3D打印装置并无随打印过程中可实时记录打印过程的摄像装置，现有打印过程中需人工辅助摄影，导致现有打印过程无法实现自动化导致操作繁琐，且摄像结果也不理想。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种可移动摄像的多功能3D打印装置，以解决现有打印装置无法自动实施记录打印过程的问题。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种可移动摄像的多功能3D打印装置，包括喷头、Z轴运动机构、X轴运动机构、Y轴运动机构、打印平台，其特征在于，还包括控制装置、移动摄像装置；
所述移动摄像装置包括摄像机、水平运动机构、垂直运动机构；所述摄像机固连在垂直运动机构上；所述垂直运动机构固连在水平运动机构上，垂直运动机构运动方向平行于Z轴运动机构，用于带动摄像机的垂直运动；所述水平运动机构用于带动垂直运动机构水平运动；所述摄像机、水平运动机构、垂直运动机构均与控制装置相连，控制装置用于控制摄像机的录像与图像处理以及水平运动机构、垂直运动机构的运动。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本发明的多功能3D打印装置，可实现喷头出丝过程的实施图像采集，解决了人工拍摄不便的问题。
(2)本发明可以将摄像头进行垂直于运动机构的运动方向来进行安装，也可以将摄像头平行于运动机构的运动方向来进行安装；这两种安装方式可以获取喷头打印完支架以后的图片，也可实现整个喷头打印支架的过程进行拍摄。
(3)本发明的多功能3D打印装置，可实现摄像机随喷头高度的调整，获取喷头出丝状况，通过出丝的粗细来判断是否继续来打印。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明的可移动摄像的多功能3D打印装置的总体结构示意图。
图2为本发明的摄像机设置在垂直运动机构方案一的机构示意图。
图3为本发明的摄像机设置在垂直运动机构方案二的机构示意图。
图4为本发明的控制装置的连接示意图。
具体实施方式
为了说明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
结合图1，本发明的一种可移动摄像的多功能3D打印装置，包括喷头1、Z轴运动机构2、X轴运动机构3、Y轴运动机构4、打印平台5、控制装置6、移动摄像装置7；
所述移动摄像装置7包括摄像机71、水平运动机构72、垂直运动机构73；所述摄像机71固连在垂直运动机构73上；所述垂直运动机构73固连在水平运动机构72上，垂直运动机构73运动方向平行于Z轴运动机构2，用于带动摄像机71的垂直运动；所述水平运动机构72用于带动垂直运动机构73水平运动；所述摄像机71、水平运动机构72、垂直运动机构73均与控制装置6相连，控制装置6用于控制摄像机71的录像与图像处理以及水平运动机构72、垂直运动机构73的运动。
所述水平运动机构72的运动方向平行于X轴运动机构3；
进一步的，所述水平运动机构72包括电机72-1、旋转轴72-2、滑块72-3、移动导轨72-4；所述电机72-1与旋转轴72-2一端相连，所述滑块72-3与旋转轴72-2另一端相连；滑块72-3可延移动导轨72-4直线滑动；所述电机72-1带动旋转轴72-2旋转，旋转轴72-2带动滑块72-3延移动导轨72-4水平运动。
结合图2、图3，进一步的，所述垂直运动73机构包括上固定板73-1、下固定板73-2、驱动机构；所述下固定板73-2固连在水平运动机构的滑块72-3上，所述摄像机71固连在上固定板上73-1上；所述驱动机构上下端分别与上固定板73-1、下固定板73-2相连，用于带动上固定板73-1的上下垂直运动，从而控制摄像机71的垂直运动。
所述驱动机构包括连杆机构、气缸73-5；所述连杆机构设置在上固定板73-1与下固定板73-2之间；所述气缸73-5与连杆机构相连，用于带动连杆机构上下运动，进一步带动上固定板73-1上下运动。
进一步的，所述连杆机构包括两个X形架73-6，X形架73-6中间铰接；两个X形架73-6中间连接有连接杆73-7；气缸73-5活塞杆端与连接杆73-7相连，另一端与下固定板73-2铰接；X形架73-6下端一端与下固定板73-2铰接，另一端可延下固定板73-2滑动；X形架上端一端与上固定板73-1铰接，另一端可延上固定板73-1滑动；气缸73-5拉动或推动连接杆73-7，以带动连杆机构上下伸缩，带动上固定板73-1垂直运动。
在一些实施方式中，所述连杆机构不限于上述X形架，只要实现上固定板73-1垂直运动即可。
结合图4，进一步的，所述控制装置6包括计算机61、Cmhp控制器62、驱动输入端口63、霍尔元件64、USB接口65、ADC模数转换器66；电机67、光栅68、摄像头69。
所述计算机61与Cmhp控制器62通过Ethernet通信端口相连；所述Cmhp控制器62同时与3D打印机X轴运动机构2、Y轴运动机构3、Z轴运动机构4的电机，以及移动摄像装置水平运动机72的电机72-1相连，用于控制3D打印机的打印路径以及水平运动机构72的水平运动；所述Cmhp控制器62通过霍尔元件64与光栅68相连，所述光栅68的读数头通过螺纹连接安装在滑块72-3上，用于检测摄像机71移动的水平位置，霍尔元件64用于接收光栅68移动的实际位置信号；所述Cmhp控制器62通过I/O模口与气缸73-5上的比例调压阀相连接，比例调压阀通过螺纹连接在气缸73-5上，用于控制垂直运动机构73的垂直运动；所述ADC模数转换器66将摄像机71拍摄的图片信号转化成为数字信号，数字信号经过压缩以后有由摄像机71的内部硬盘保存通过USB接口65传输给计算机。
结合图1，2，在一些实施方式中，所述摄像机71的摄像头垂直于垂直运动机构73的运动方向，并朝向打印平台5，以实现对整个打印过程的正面视场的拍摄。具体来说通过控制器6控制控制喷头1可以沿着X、Y、Z三个方向进行移动，同时又控制摄像机71沿着水平方向移动。在移动的过程中通过光栅68反馈来纠正误差就实现摄像机71能正确对焦喷头1的位置。当喷头1移动一定的高处时，摄像机71并不能准确捕捉到喷头1，所以通过Cmhp控制器62控制比例调压阀进行气体供给调节。当气体进入气缸73-5中推动两个X形架73-6和连接杆73-7向上进行移动，从而摄像机7也会向上移动。
结合图1，3，在另外一些实施方式中，所述摄像机71的摄像头平行于垂直运动机构73的运动方向，并朝向打印平台5，以实现整个打印过程中的俯视视场的拍摄，以及获取喷头1的喷丝过程。这种实施方式便于摄像机71来拍摄喷头1挤出过程中打印支架组织的俯图和俯视视频。具体来说通过控制器6控制控制喷头1可以沿着X、Y、Z三个方向进行移动，同时又控制摄像机71沿着水平方向移动。在移动的过程中通过光栅68反馈来纠正误差就实现摄像机71能正确对焦喷头1的位置。当喷头移动1一定的高处时，摄像机71并不能捕捉到喷头1。所以，通过Cmhp控制器62控制比例调压阀进行气体供给调节。当气体进入气缸73-5中推动两个X形架73-6和连接杆73-7向上进行移动，从而摄像机71也会向上移动。当气缸73-5内部气体排出，对应的两个X形架73-6和连接杆73-7向下进行移动。
综上所述，这两种实施方式都解决了一个人工拍摄不便利问题，同时也可以让摄像机71升到一定的高度获取喷头1出丝一些图片和整个打印过程的图片获取。

Claims (8)

1.一种可移动摄像的多功能3D打印装置，包括喷头(1)、Z轴运动机构(2)、X轴运动机构(3)、Y轴运动机构(4)、打印平台(5)，其特征在于，还包括控制装置(6)、移动摄像装置(7)；
所述移动摄像装置(7)包括摄像机(71)、水平运动机构(72)、垂直运动机构(73)；所述摄像机(71)固连在垂直运动机构(73)上；所述垂直运动机构(73)固连在水平运动机构(72)上，垂直运动机构(73)运动方向平行于Z轴运动机构(2)，用于带动摄像机(71)的垂直运动；所述水平运动机构(72)用于带动垂直运动机构(73)水平运动；所述摄像机(71)、水平运动机构(72)、垂直运动机构(73)均与控制装置(6)相连，控制装置(6)用于控制摄像机(71)的录像与图像处理以及水平运动机构(72)、垂直运动机构(73)的运动。
2.根据权利要求1所述的一种可移动摄像的多功能3D打印装置，其特征在于，所述水平运动机构(72)包括电机(72-1)、旋转轴(72-2)、滑块(72-3)、移动导轨(72-4)；所述电机(72-1)与旋转轴(72-2)一端相连，所述滑块(72-3)与旋转轴(72-2)另一端相连；滑块(72-3)可延移动导轨(72-4)直线滑动；所述电机(72-1带动旋转轴(72-2)旋转，旋转轴(72-2)带动滑块(72-3)延移动导轨(72-4)水平运动。
3.根据权利要求1或2所述的一种可移动摄像的多功能3D打印装置，其特征在于，所述垂直运动(73)机构包括上固定板(73-1)、下固定板(73-2)、驱动机构；所述下固定板(73-2)固连在水平运动机构的滑块(72-3)上，所述摄像机(71)固连在上固定板上(73-1)上；所述驱动机构上下端分别与上固定板(73-1)、下固定板(73-2)相连，用于带动上固定板(73-1)的上下垂直运动。
4.根据权利要求3所述的一种可移动摄像的多功能3D打印装置，其特征在于，所述驱动机构包括连杆机构、气缸(73-5)；所述连杆机构设置在上固定板(73-1)与下固定板(73-2)之间；所述气缸(73-5)与连杆机构相连，用于带动连杆机构上下运动，进一步带动上固定板(73-1)上下运动。
5.根据权利要求4所述的一种可移动摄像的多功能3D打印装置，其特征在于，所述连杆机构包括两个X形架(73-6)，X形架(73-6)中间铰接；两个X形架(73-6)中间连接有连接杆(73-7)；气缸(73-5)活塞杆端与连接杆(73-7)相连，另一端与下固定板(73-2)铰接；X形架(73-6)下端一端与下固定板(73-2)铰接，另一端可延下固定板(73-2)滑动；X形架上端一端与上固定板(73-1)铰接，另一端可延上固定板(73-1)滑动；气缸(73-5)拉动或推动连接杆(73-7)，以带动连杆机构上下伸缩，带动上固定板(73-1)垂直运动。
6.根据权利要求3所述的一种可移动摄像的多功能3D打印装置，其特征在于，所述摄像机(71)的摄像头垂直于垂直运动机构(73)的运动方向，并朝向打印平台(5)。
7.根据权利要求3所述的一种可移动摄像的多功能3D打印装置，其特征在于，所述摄像机(71)的摄像头平行于垂直运动机构(73)的运动方向，并朝向打印平台(5)。
8.根据权利要求1或2所述的一种可移动摄像的多功能3D打印装置，其特征在于，所述控制装置(6)包括计算机(61)、Cmhp控制器(62)、驱动输入端口(63)、霍尔元件(64)、ADC模数转换器(66)；电机(67)、光栅(68)、摄像头(69)；
所述计算机(61)与Cmhp控制器(62)相连；所述Cmhp控制器(62)同时与3D打印机X轴运动机构(2)、Y轴运动机构(3)、Z轴运动机构(4)的电机，以及移动摄像装置水平运动机(72)的电机(72-1)相连，用于控制3D打印机的打印路径以及水平运动机构(72)的水平运动；所述Cmhp控制器(62)通过霍尔元件(64)与光栅(68)相连，所述光栅(68)的读数头连接在滑块(72-3)上，用于检测摄像机(71)移动的水平位置，霍尔元件(64)用于接收光栅(68)移动的实际位置信号；所述Cmhp控制器(62)与气缸(73-5)上的比例调压阀相连接，用于控制垂直运动机构(73)的垂直运动；所述ADC模数转换器(66)将摄像机(71)拍摄的图片信号转化成为数字信号，数字信号传输给计算机。
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