CN109080147A - 一种新型智能3d打印系统及其工作方法 - Google Patents

一种新型智能3d打印系统及其工作方法 Download PDF

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胡小梅
董豪
陶化伦
李秋盛
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    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
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    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明涉及一种新型智能3D打印系统及其工作方法，本新型智能3D打印系统包括：云服务器，与该云服务器相连的监控终端和3D打印机；其中所述3D打印机包括：控制器，与该控制器相连的温湿度传感器和通讯模块；所述温湿度传感器适于采集3D打印机机箱内的温湿度数据，并通过通讯模块发送至云服务器；以及所述云服务器适于将温湿度数据发送至监控终端；本发明的新型智能3D打印系统通过温湿度传感器检测3D打印机机箱内的温湿度数据，并在温度数据超出温度阈值时或湿度数据超出湿度阈值时，发出报警信息，以便于监控终端第一时间发现异常，及时做好应对措施，确保打印质量。

Description

一种新型智能3D打印系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种新型智能3D打印系统及其工作方法。
背景技术
3D打印机，特别是熔融沉积成型(FDM)3D打印是一种将熔融状原材料层层堆积产生三维结构的快速成型技术，由于FDM型3D打印机的打印喷头、热床均工作在高温条件下，致使打印机机箱内的温度和湿度都很高，若不及时控制，不仅会对打印质量造成很大影响，而且还可能引发火宅。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型智能3D打印系统及其工作方法，实现对3D打印机机箱内的温度和湿度的监控。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种新型智能3D打印系统，包括：云服务器，与该云服务器相连的监控终端和3D打印机；其中所述3D打印机包括：控制器，与该控制器相连的温湿度传感器和通讯模块；所述温湿度传感器适于采集3D打印机机箱内的温湿度数据，并通过通讯模块发送至云服务器；以及所述云服务器适于将温湿度数据发送至监控终端。
进一步，所述3D打印机还包括：与控制器相连的报警模块；所述云服务器存储有温度阈值和湿度阈值；当3D打印机机箱内的温度数据超出温度阈值时或湿度数据超出湿度阈值时，所述控制器控制报警模块发出报警信息；以及通过所述云服务器将报警信息发送至监控终端。
进一步，所述控制器设有存储模块、切换模块和处理模块；所述3D打印机还包括：支架、储料组件、高精度喷射泵、导轨、打印喷头、驱动组件和工作台；其中所述支架位于所述工作台上方，且所述导轨位于所述支架上；所述驱动组件由所述处理模块控制，以驱动打印喷头沿所述导轨在工作台上方运动；所述高精度喷射泵的一端连接储料组件，其另一端连接打印喷头；以及所述处理模块适于通过切换模块控制3D打印机在正常打印模式和边缘打印模式之间切换。
进一步，所述打印喷头设有磁性弹片结构和弹片吸合装置；所述弹片吸合装置包括上部吸合点和下部吸合点；在边缘打印模式下，所述处理模块依据当前打印点，即第i行j点坐标以及第i-1行与j点相对应的j′点坐标关系，调整磁性弹片结构的吸合状态。
进一步，所述处理模块适于判断当前打印点是否位于轮廓线上，是则通过切换模块进入边缘打印模式，否则采用正常打印模式。
进一步，在边缘打印模式下，所述处理模块适于得到当前打印点的相对位移量，其公式如下：
其中：n是打印总层数；i是当前打印层数；di是打印高度；d0是3D打印机最小运动长度；xij、yij分别是当前打印点j的X轴坐标、Y坐标；x(i-1)j、y(i-1)j分别为j点对应的i-1层轮廓线的坐标点j′；ηi为第i层的调节系数，ηi＝f(i)，f(t)是关于t的非线性函数；以及所述驱动组件驱动打印喷头向相应方向运动Lij。
进一步，所述打印喷头在正常打印模式下最小运动距离D为边缘打印模式最小运动距离d0的10倍。
又一方面，本发明还提供了一种新型智能3D打印系统的工作方法，包括：云服务器，与该云服务器相连的监控终端和3D打印机；其中所述3D打印机包括：控制器，与该控制器相连的温湿度传感器和通讯模块；所述温湿度传感器适于采集3D打印机机箱内的温湿度数据，并通过通讯模块发送至云服务器；以及所述云服务器适于将温湿度数据发送至监控终端。
本发明的有益效果是，本发明的新型智能3D打印系统通过温湿度传感器检测3D打印机机箱内的温湿度数据，并在温度数据超出温度阈值时或湿度数据超出湿度阈值时，发出报警信息，以便于监控终端第一时间发现异常，及时做好应对措施，确保打印质量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的新型智能3D打印系统的原理框图；
图2是本发明的3D打印机的结构示意图。
其中：
支架1、储料组件2、高精度喷射泵3、导轨4、打印喷头5、磁性弹片结构51、吸合装置52、上部吸合点521、下部吸合点522、驱动组件6、工作台7、控制器8、存储模块81、切换模块82、处理模块83。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例1提供了一种新型智能3D打印系统，包括：云服务器，与该云服务器相连的监控终端和3D打印机；其中所述3D打印机包括：控制器，与该控制器相连的温湿度传感器和通讯模块；所述温湿度传感器适于采集3D打印机机箱内的温湿度数据，并通过通讯模块发送至云服务器；以及所述云服务器适于将温湿度数据发送至监控终端。
所述3D打印机还包括：与控制器相连的报警模块；所述云服务器存储有温度阈值和湿度阈值；当3D打印机机箱内的温度数据超出温度阈值时或湿度数据超出湿度阈值时，所述控制器控制报警模块发出报警信息；以及通过所述云服务器将报警信息发送至监控终端。
具体的，所述控制器例如但不限于采用PLC控制器；所述通讯模块采用以太网接口模块、WiFi模块等；所述温度阈值为80℃；所述湿度阈值为80％。
具体的，本实施例的新型智能3D打印系统通过温湿度传感器检测3D打印机机箱内的温湿度数据，并在温度数据超出温度阈值时或湿度数据超出湿度阈值时，发出报警信息，以便于监控终端第一时间发现异常，及时做好应对措施，确保打印质量。
另外，现有3D打印机打印出的模型，由于每层打印都具有一定的高度，当打印完成后的模型，通常会出现阶梯状，造成失真，而且每层的高度越大，失真越明显，从而使得打印的模型精度不高。
为了减小打印误差，使打印的模型更加准确，本实施例1中，所述控制器8设有存储模块81、切换模块82和处理模块83；所述3D打印机还包括：支架1、储料组件2、高精度喷射泵3、导轨4、打印喷头5、驱动组件6和工作台7；其中所述支架1位于所述工作台7上方，且所述导轨4位于所述支架1上；所述驱动组件6由所述处理模块83控制，以驱动打印喷头5沿所述导轨4在工作台7上方运动；所述高精度喷射泵3的一端连接储料组件2，其另一端连接打印喷头5；以及所述处理模块83适于通过切换模块82控制3D打印机在正常打印模式和边缘打印模式之间切换。
具体的，所述用料检测模块适于检测储料组件2中的剩余打印物料量；所述存储模块81用于存储数据；所述处理模块83依据3D模型生成3D打印机的打印路径，并控制高精度喷射泵3将储料组件2中的打印物料挤入打印喷头5，通过打印喷头5将打印物料喷射至工作台7，完成打印。
所述打印喷头5设有磁性弹片结构51和弹片吸合装置52；所述弹片吸合装置52包括上部吸合点521和下部吸合点522；在边缘打印模式下，所述处理模块83依据当前打印点，即第i行j点坐标以及第i-1行与j点相对应的j′点坐标关系，调整磁性弹片结构51的吸合状态。
具体的，在正常打印模式下，弹片吸合装置52不工作，磁性弹片结构51处于自由状态；在边缘打印模式下，所述处理模块83依据当前打印点，即第i行j点坐标以及第i-1行与j点相对应的j′点坐标关系，调整磁性弹片结构51的吸合状态，具体地，当j点坐标位于j′点外侧时，上部吸合点521动作，当j点坐标位于j′点内侧时，下部吸合点522动作，从而使得打印出的3D模型的表面形成倾斜并依靠打印材料的凝聚力形成自然的弧状，进而消除阶梯感，使打印的模型更精确。
所述处理模块83适于判断当前打印点是否位于轮廓线上，是则通过切换模块进入边缘打印模式，否则采用正常打印模式。
具体的，在打印过程中，所述处理模块83实时判断当前打印点是否是轮廓点，当打印点为轮廓点时，所述切换模块82将打印模式切切换边缘打印模式，否则将打印模式设置为正常打印模式。
在边缘打印模式下，所述处理模块83适于得到当前打印点的相对位移量，其公式如下：
其中：n是打印总层数；i是当前打印层数；di是打印高度；d0是3D打印机最小运动长度；xij、yij分别是当前打印点j的X轴坐标、Y坐标；x(i-1)j、y(i-1)j分别为j点对应的i-1层轮廓线的坐标点j′；ηi为第i层的调节系数，ηi＝f(i)，f(t)是关于t的非线性函数；以及所述驱动组件6驱动打印喷头5向相应方向运动Lij。
具体的，在当前打印点位于轮廓线上时，所述处理模块83先通过驱动组件6将打印喷头5移动至当前打印点，然后再通过切换模块82将3D打印机的打印模块切换至边缘打印模式，并依据相对位移量Lij，控制打印喷头5移动到更为精确的位置；其中驱动组件6精度调节的方式现有技术中有很多，在这里不做详细论述，在打印非边缘部分采用较大的步长，在打印边缘时采用较小的步长，并且通过相对位移量Lij控制调节，不但使得打印效率高，而且打印的模型更接近实际产品；由于合理计算Lij，实现驱动打印喷头5以较高的精度调整至最合适的位置。
所述打印喷头5在正常打印模式下最小运动距离D为边缘打印模式下最小运动距离d0的10倍。
具体的，在正常打印模式下，所述驱动组件6驱动打印喷头5的最小运动距离为D，在边缘打印模式下，所述驱动组件6驱动打印喷头5的最小运动距离为d0，在本实施例中，D＝10d0。
实施例2
在实施例1基础上，本实施例提供了一种新型智能3D打印系统的工作方法，包括：云服务器，与该云服务器相连的监控终端和3D打印机；其中所述3D打印机包括：控制器，与该控制器相连的温湿度传感器和通讯模块；所述温湿度传感器适于采集3D打印机机箱内的温湿度数据，并通过通讯模块发送至云服务器；以及所述云服务器适于将温湿度数据发送至监控终端。
具体的，本实施例所述的新型智能3D打印系统的工作原理、工作方法以及工作过程与实施例1中的新型智能3D打印系统相同，此处不再赘述。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种新型智能3D打印系统，其特征在于，包括：
云服务器，与该云服务器相连的监控终端和3D打印机；其中
所述3D打印机包括：控制器，与该控制器相连的温湿度传感器和通讯模块；
所述温湿度传感器适于采集3D打印机机箱内的温湿度数据，并通过通讯模块发送至云服务器；以及
所述云服务器适于将温湿度数据发送至监控终端。
2.根据权利要求1所述的新型智能3D打印系统，其特征在于，
所述3D打印机还包括：与控制器相连的报警模块；
所述云服务器存储有温度阈值和湿度阈值；
当3D打印机机箱内的温度数据超出温度阈值时或湿度数据超出湿度阈值时，所述控制器控制报警模块发出报警信息；以及
通过所述云服务器将报警信息发送至监控终端。
3.根据权利要求2所述的新型智能3D打印系统，其特征在于，
所述控制器设有存储模块、切换模块和处理模块；
所述3D打印机还包括：支架、储料组件、高精度喷射泵、导轨、打印喷头、驱动组件和工作台；其中
所述支架位于所述工作台上方，且所述导轨位于所述支架上；
所述驱动组件由所述处理模块控制，以驱动打印喷头沿所述导轨在工作台上方运动；
所述高精度喷射泵的一端连接储料组件，其另一端连接打印喷头；以及
所述处理模块适于通过切换模块控制3D打印机在正常打印模式和边缘打印模式之间切换。
4.根据权利要求3所述的智能3D打印机，其特征在于，
所述打印喷头设有磁性弹片结构和弹片吸合装置；
所述弹片吸合装置包括上部吸合点和下部吸合点；
在边缘打印模式下，所述处理模块依据当前打印点，即第i行j点坐标以及第i-1行与j点相对应的j′点坐标关系，调整磁性弹片结构的吸合状态。
5.根据权利要求4所述的智能3D打印机，其特征在于，
所述处理模块适于判断当前打印点是否位于轮廓线上，是则通过切换模块进入边缘打印模式，否则采用正常打印模式。
6.根据权利要求5所述的智能3D打印机，其特征在于，
在边缘打印模式下，所述处理模块适于得到当前打印点的相对位移量，其公式如下：
其中：n是打印总层数；i是当前打印层数；di是打印高度；d0是3D打印机最小运动长度；xij、yij分别是当前打印点j的X轴坐标、Y坐标；x(i-1)j、y(i-1)j分别为j点对应的i-1层轮廓线的坐标点j′；ηi为第i层的调节系数，ηi＝f(i)，f(t)是关于t的非线性函数；以及
所述驱动组件驱动打印喷头向相应方向运动Lij。
7.根据权利要求6所述的智能3D打印机，其特征在于，
所述打印喷头在正常打印模式下最小运动距离D为边缘打印模式最小运动距离d0的10倍。
8.一种新型智能3D打印系统的工作方法，其特征在于，包括：
云服务器，与该云服务器相连的监控终端和3D打印机；其中
所述3D打印机包括：控制器，与该控制器相连的温湿度传感器和通讯模块；
所述温湿度传感器适于采集3D打印机机箱内的温湿度数据，并通过通讯模块发送至云服务器；以及
所述云服务器适于将温湿度数据发送至监控终端。
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