CN109719953A - 打印保护方法以及立体打印设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种打印保护方法以及立体打印设备。所述立体打印设备包括触发电路、控制装置、周边装置、打印头以及存储装置。所述方法包括：当所述立体打印设备的系统电压由正常电压下降至第一临界电压，并且低于所述第一临界电压时，通过所述触发电路产生触发信号至所述控制装置；通过所述控制装置依据所述触发信号在所述系统电压低于所述第一临界电压之后记录所述打印头的当前位置的位置数据至所述存储装置；以及通过所述控制装置依据所述触发信号而在所述系统电压下降至第二临界电压之后完全停止所述周边设备以及所述打印头的运作。因此，本发明的立体打印设备可有效保护立体物件，并减少打印误差。

Description

打印保护方法以及立体打印设备
技术领域
本发明涉及一种打印技术，尤其涉及一种打印保护方法以及立体打印设备。
背景技术
随着电脑辅助制造(Computer-Aided Manufacturing，CAM)的进步，制造业发展了立体打印技术，能很迅速的将设计原始构想制造出来。立体打印技术实际上是一系列快速原型成型(Rapid Prototyping，RP)技术的统称，其基本原理都是于打印平台上叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内经由扫描形式于打印平台上依序多层切层物件，以使这些切层物件堆叠形成立体物件。
一般而言，在立体打印设备执行打印操作的过程中，若突然发生供电失效(市电断电或人为停止)的情况，则立体打印设备将停止运作。然而，由于一般的立体打印设备的内部电路元件在断电后不会立即停止运作，因此立体打印设备的控制装置以及马达装置等内部电路在断电后仍会利用在立体打印设备中的剩余电量而继续工作一段时间。也就是说，一般的立体打印设备在供电失效后所标记的打印头的位置数据可能与打印头最终停止的位置具有误差，导致在复电状态后，立体打印设备无法正确地接续先前的打印操作，并且使继续打印的立体物件产生打印偏差。据此，当立体打印设备突然发生断电时，如何使立体打印设备可正确地记录打印头的位置，以使在复电状态后，立体打印设备可正确地接续先前的打印操作，是目前重要的课题之一。
发明内容
本发明提供一种打印保护方法以及立体打印设备，当立体打印设备突然发生断电情况时，可停止所有周边设备的运作，以使控制装置可依据足够的剩余电力持续运作，并且控制装置预先记录打印头的位置，以使立体打印设备在复电后可正确地接续先前的打印操作。
本发明的一种打印保护方法适用于立体打印设备。所述立体打印设备包括触发电路、控制装置、周边装置、打印头以及存储装置。所述打印保护方法包括：当所述立体打印设备的系统电压由正常电压下降至第一临界电压，并且低于所述第一临界电压时，通过所述触发电路产生触发信号至所述控制装置；通过所述控制装置在所述系统电压低于所述第一临界电压之后依据所述触发信号而记录所述打印头的当前位置的位置数据至所述存储装置；以及通过所述控制装置依据所述触发信号而在所述系统电压低于第二临界电压之后完全停止所述周边设备以及所述打印头的运作，以使所述控制装置在所述系统电压低于所述第二临界电压之后通过剩余电力持续运作，其中所述第二临界电压低于所述第一临界电压。
本发明的一种立体打印设备包括控制装置、触发电路、周边设备、打印头以及存储装置。所述触发电路耦接所述控制装置。当系统电压由正常电压下降至第一临界电压，并且低于所述第一临界电压时，所述触发电路产生触发信号至所述控制装置。所述周边设备耦接所述控制装置。所述打印头耦接所述控制装置。所述存储装置耦接所述控制装置。所述控制装置依据所述触发信号在所述系统电压低于所述第一临界电压之后记录所述打印头的当前位置的位置数据至所述存储装置。所述控制装置依据所述触发信号而在所述系统电压下降至第二临界电压之后完全停止所述周边设备以及打印头的运作，以使所述控制装置在所述系统电压低于所述第二临界电压之后通过剩余电力持续运作。所述第二临界电压低于所述第一临界电压。
基于上述，本发明的打印保护方法以及立体打印设备可正确地判断立体打印设备在执行立体打印操作的过程中是否发生断电情况，并且可停止所有周边设备的运作，以使控制装置可依据足够的剩余电力持续运作，而有效记录打印头的最终位置。因此，当立体打印设备复电后，立体打印设备可正确地接续执行立体打印操作。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1示出本发明一实施例的立体打印设备的方块图；
图2示出本发明的图1实施例的立体打印设备的示意图；
图3示出本发明一实施例的打印保护方法的示意图；
图4示出本发明一实施例的触发电路的电路图；
图5示出本发明一实施例的系统电压以及工作电压的变化示意图；
图6示出本发明另一实施例的打印保护方法的流程图。
附图标号说明
20：立体物件；
100：立体打印设备；
110：控制装置；
120、420：触发电路；
130：周边装置
140：打印头；
150：存储装置；
160：打印平台；
421、422：开关元件；
501：系统电压；
502：工作电压；
E1：稽纳二极管；
P1：第一方向；
P2：第二方向；
P3：第三方向；
PR：打印范围；
R1、R2、R3、R4：电阻；
S1：乘载面；
S310、S320、S330、S340、S350、S360、S610、S620、S630：步骤；
t1、t2、t3、t4：时间点；
VDD、VDD’：电压源；
Vout：电压输出端。
具体实施方式
为了使本发明的内容可以被更容易明了，以下特举实施例做为本发明确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤，代表相同或类似部件。
图1示出本发明一实施例的立体打印设备的方块图。参考图1，立体打印设备100包括控制装置110、触发电路120、周边装置130、打印头140以及存储装置150。控制装置110耦接触发电路120、周边装置130、打印头140以及存储装置150。立体打印设备100适于执行立体打印操作。在本实施例中，控制装置110用以控制打印头140以及周边装置130来进行立体打印操作。周边装置130可例如包括马达装置、加热装置、风扇装置或激光装置等，并且立体打印设备100还可例如包括其他用于执行立体打印操作的构件，例如打印平台、供料管线或打印头的连动机构等，其相关构件可依据所属技术领域的技术可获致足够的教示、建议以及实施方式，因此不加以赘述。
在本实施例中，立体打印操作是指控制装置110依据立体模型的多个切层数据控制打印头140的移动路径，并且操作打印头140在打印平台的承载面上打印出至少一切层物件。立体打印设备100可依序打印多层切层物件，以使这些切层物件堆叠而在打印平台的承载面上成型为立体物件。在本实施例中，这些切层数据可例如是二维图像档案，并且包括多个位置数据，其中这些位置数据可包括移动打印头相关参数，例如G码(G-code)。在本实施例中，控制装置110依据切层数据当中的这些位置数据来控制打印头140，以使打印头140移动至对应的位置后进行馈料操作。
在本实施例中，控制装置110可包括处理芯片，或者例如是中央处理单元(CentralProcessing Unit,CPU)，或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuits,ASIC)、可程序化逻辑装置(Programmable Logic Device,PLD)、其他类似处理电路或这些装置的组合。
在本实施例中，存储装置150可例如是电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory,EEPROM)、内嵌式多媒体存储卡(Embedded Multi Media Card,eMMC)、动态随机存取存储器(Dynamic Random AccessMemory,DRAM)、快闪存储器(Flash memory)或非易失性随机存取存储器(Non-VolatileRandom Access Memory,NVRAM)等。在本实施例中，存储装置150可用以存储本发明各实施例所述的位置数据以及参数，并且可进一步存储多个计算、处理或运算模块，以提供控制装置110读取并执行，以使控制装置110可实现本发明各实施例所述的打印保护操作。
图2示出本发明的图1实施例的立体打印设备的示意图。参考图1以及图2，立体打印设备100的控制装置110可控制打印头140在打印平台160的乘载面S1上执行打印操作，以在打印范围PR中打印立体物件20。打印平台160的乘载面S1为第一方向P1以及第二方向P2所形成的平面(水平面)，并且打印头140可朝第一方向P1、第二方向P2或第三方向P3(垂直方向)移动，本发明并不加以限制。第一方向P1、第二方向P2以及第三方向P3彼此相互垂直。
在本实施例中，立体打印设备100具有打印保护机制。当立体打印设备100在执行打印操作时，若突然发生断电情况，控制装置110可预先记录打印头140在断电情况发生时的位置数据。因此，当立体打印设备100在复电后，打印头140可正确地移动至断电情况发生时的位置，以正确地接续打印操作。并且，在一实施例中，当立体打印设备100在执行打印操作时，若发生断电情况，控制装置110还可同时停止打印头140的馈料操作，或者是将打印头140移动至打印范围PR外，以有效保护立体物件20，并减少打印误差。
图3示出本发明一实施例的打印保护方法的示意图。参考图1至图3，图3的打印保护方法适用于图1以及图2实施例的立体打印设备100。在本实施例中，立体打印设备100的打印保护机制可例如是执行如图3的步骤流程。在步骤S310中，立体打印设备100执行立体打印操作。在步骤S320中，控制装置110判断触发电路120是否产生触发信号。若否，则控制装置110判断立体打印设备100的供电正常，并且执行步骤S310，以继续执行立体打印操作。若是，则控制装置110判断立体打印设备100发生断电情况，并且执行步骤S330。
在步骤S330中，在立体打印设备100的电量耗尽前，控制装置110可透开关元件或切换电路来停止(或禁能)周边装置130，以减缓立体打印设备100的电量衰减速度。在本实施例中，周边装置130可例如是耗能较高的马达装置、加热装置、风扇装置或激光装置等。在步骤S340中，控制装置110将打印头140的当前位置的位置数据(G-code)记录至存储装置150。也就是说，当立体打印设备100发生断电情况时，本实施例的立体打印设备100可有效保留剩余电量予控制装置110记录打印头140的位置，以使立体打印设备100在复电后，可正确地接续执行立体打印操作。
在步骤S350中，控制装置110可判断记录在存储装置150中的G码是否符合在打印头140的当前位置。若否，则控制装置110重新执行步骤S340，以重新记录打印头140的当前位置的位置数据至存储装置150。若是，则控制装置150执行步骤S360。在步骤S360中，控制装置150将打印头140移动至打印范围PR外，以避免打印头140的多余的打印料材累积在立体物件20上。也就是说，当立体打印设备100发生断电情况时，本实施例的立体打印设备100除了可即时记录打印头140的位置，还可预防性地将打印头140移动至打印范围PR外，以避免发生打印错误的情况，并且减少打印物件的打印误差。
图4示出本发明一实施例的触发电路的电路图。参考图4，本发明各实施例所述的触发电路可例如是图4所示的触发电路420，但图4仅用于举例说明本发明的触发电路的一种实现方式，本发明并不以此为限。在本实施例中，触发电路420可包括两个开关晶体管421、422、电阻R1～R4以及稽纳二极管E1。开关晶体管421、422例如是金属氧化物半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect,NMOS)或双载子接合晶体管(Bipolar Junction Transistor,BJT)。开关晶体管421耦接开关晶体管422，并且电压源VDD、VDD’可通过这些电阻R1～R4以及稽纳二极管E1用以提供分压至提供电压至开关晶体管421、422。
在本实施例中，电压源VDD可例如是立体打印设备的系统电压，并且电压源VDD’可例如是控制装置或存储装置的工作电压。当立体打印设备的系统电压发生异常而开始衰减，并且低于预设的临界电压时，开关晶体管421的电压输出端Vout可输出触发信号至控制装置。也就是说，本发明各实施例的控制装置可依据是否接收到触发电路420产生的触发信号来判断立体打印设备是否发生断电情况。然而，本实施例的开关晶体管421、422以及电阻R1～R4以及稽纳二极管E1的详细操作方式以及元件参数，为所属电路领域人员依据技术，而获致足够的教示、建议以及实施说明，因此不予赘述。
图5示出本发明一实施例的系统电压以及工作电压的变化示意图。参考图1、图2以及图5，图5的横轴为时间(T)，纵轴为电压(V)。在本实施例中，当立体打印设备100执行立体打印操作时，立体打印设备100的系统电压501的正常电压可例如是12V(伏特)，并且控制装置110以及存储装置150的工作电压502的正常电压可例如是3.3V(第一电压)。在本实施例中，当立体打印设备100发生断电情况时，系统电压501在时间点t1开始衰减，并且当系统电压501衰减至第一临界电压时，触发电路120在时间点t2产生触发信号，其中第一临界电压为10V。也就是说，为了避免控制装置110发生误判的情况，因此本发明的立体打印设备100可设计为当系统电压501下降至10V时，触发电路120才会产生触发信号。
在本实施例中，在时间点t2，控制装置110以及存储装置150的工作电压502尚未开始衰减。控制装置110依据触发信号来停止周边装置130，并且停止打印操作。控制装置110记录打印头140的当前位置的位置数据至存储装置150。在本实施例中，控制装置110以及存储装置150的最低工作电压例如是2.8V(第二电压)。也就是说，若控制装置110以及存储装置150接收的电压低于最低工作电压，则控制装置110以及存储装置150无法执行记录操作。因此，在时间点t2至t4的期间中，控制装置110记录打印头140的位置数据至存储装置150。在本实施例中，时间点t2至t4的期间指从系统电压501低于第一临界电压(10V)开始，并且存储装置150的工作电压502由正常电压(3.3V)下降至最低工作电压(2.8V)的期间。并且，在一实施例中，时间点t2至t4的期间的时间长度可例如是20ms(毫秒)。
在本实施例中，控制装置110以及存储装置150的工作电压502开始在时间点t3开始衰减。因此，在时间点t2至t3的期间中，控制装置110停止耗能较高的周边装置130，以减少立体打印设备100的剩余电量的衰减速度。在本实施例中，时间点t2至t3的期间指系统电压501由第一临界电压(10V)降低至第二临界电压(8V)的期间。
在一实施例中，在时间点t2至t4的期间中，控制装置110还可检查存储在存储装置150中的打印头140的位置数据是否正确。若控制装置110判断位置数据未符合在打印头140的当前位置(打印头尚未停止移动)，则控制装置110重新记录打印头140的当前位置的位置数据至存储装置150。并且，在一实施例中，在时间点t2至t3的期间中，控制装置110还可停止打印头140的馈料操作，并且计算立体打印设备100的剩余电量以及打印头140离开打印范围的最短路径(或路径)。也就是说，控制装置110停止周边装置130，但不完全停止打印头140。因此，控制装置110可依据剩余电量以及最短路径判断是否足够在时间点t2至t3的期间中驱动打印头140移动至打印范围PR外。
也就是说，若剩余电量足够，则控制装置110驱动打印头140移动至打印范围PR外。若剩余电量不足，则控制装置110驱动打印头140执行线材回抽操作，以避免在打印头140中的多余的线材错误打印在立体物件20上，或是打印头140中的多余的线材掉落至立体物件20上。更具体而言，控制装置110可计算打印头140在第一方向P1(例如是X轴)或第二方向P2(例如是Y轴)最接近打印范围PR边界的距离，并且依据计算结果决定一个最短路径。最短路径例如是朝第二方向P2。因此，控制装置110可提供最低致能电压至马达装置的部分驱动元件，以驱动打印头140朝第二方向P2离开打印范围PR(单轴移动)。据此，当立体打印设备100复电后，控制装置110可读取存储在存储装置150中的位置数据，并且依据位置数据驱动打印头140正确地回复至先前打印位置上。
图6示出本发明另一实施例的打印保护方法的流程图。参考图1以及图6，本实施例的打印保护方法可适用于图1实施例的立体打印设备100。在步骤S610中，当立体打印设备100的系统电压由正常电压下降至第一临界电压，并且低于第一临界电压时，触发电路120产生触发信号至控制装置110。在步骤S620中，控制装置110依据触发信号在系统电压低于第一临界电压之后记录打印头140的当前位置的位置数据至存储装置150。在步骤S630中，控制装置110依据触发信号在系统电压低于第二临界电压之后完全停止周边设备130以及打印头140的运作，以使控制装置110在系统电压低于第二临界电压之后通过剩余电力持续运作，其中第二临界电压低于第一临界电压。因此，当立体打印设备100突然发生断电情况时，控制装置110可停止所有周边设备的运作，以使控制装置可依据足够的剩余电力持续运作，以预先且正确地记录打印头140的最终位置，以使立体打印设备100在复电后可正确地接续先前的打印操作。
另外，本实施例的立体打印设备100的相关实施细节以及相关装置特征可在上述图1至图5的实施例中，获致足够的教示、建议以及实施说明，在此不再赘述。
综上所述，本发明的打印保护方法以及立体打印设备，可通过触发电路来有效判断立体打印设备是否发生断电情况，并且停止所有周边设备的运作，以使控制装置可依据足够的剩余电力持续运作，并可正确地记录打印头在断电后的最终位置，以使立体打印设备复电后可正确地接续先前的打印操作。并且，本发明的立体打印设备还可依据触发电路提供的触发信号来停止立体打印设备中耗能较高的相关内部电路，以降低立体打印设备的剩余电量的衰减速度。因此，本发明的立体打印设备可有较充裕的时间来记录打印头在断电后的最终位置。此外，本发明的立体打印设备在断电后还可进一步将打印头移动至打印范围外，或者是操作打印头执行线材回抽操作，以有效保护立体物件，并减少打印误差。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (16)

1.一种打印保护方法，其特征在于，适用于立体打印设备，并且所述立体打印设备包括触发电路、控制装置、周边装置、打印头以及存储装置，所述方法包括：
当所述立体打印设备的系统电压由正常电压下降至第一临界电压，并且低于所述第一临界电压时，通过所述触发电路产生触发信号至所述控制装置；
通过所述控制装置依据所述触发信号在所述系统电压低于所述第一临界电压之后记录所述打印头的当前位置的位置数据至所述存储装置；以及
通过所述控制装置依据所述触发信号在所述系统电压低于第二临界电压之后完全停止所述周边设备以及所述打印头的运作，以使所述控制装置在所述系统电压低于所述第二临界电压之后通过剩余电力持续运作，其中所述第二临界电压低于所述第一临界电压。
2.根据权利要求1所述的打印保护方法，其中在所述系统电压由所述第一临界电压降低至所述第二临界电压的期间中，所述控制装置停止所述周边装置，但不完全停止所述打印头。
3.根据权利要求1所述的打印保护方法，其中通过所述控制装置依据所述触发信号在所述系统电压低于所述第一临界电压之后记录所述打印头的所述当前位置的所述位置数据至所述存储装置的步骤包括：
通过所述控制装置判断记录在所述存储装置中的所述位置数据是否符合于所述打印头的所述当前位置，以确认记录在所述存储装置中的所述位置数据对应于所述打印头的最终位置；以及
若所述位置数据未符合于所述打印头的所述当前位置，则通过所述控制装置重新记录所述打印头的所述当前位置的所述位置数据至所述存储装置。
4.根据权利要求3所述的打印保护方法，其中所述控制装置在所述系统电压低于所述第一临界电压开始，并且所述存储装置的工作电压由第一电压下降至第二电压的期间中，完成记录所述打印头的所述最终位置。
5.根据权利要求1所述的打印保护方法，还包括：
在所述系统电压由所述第一临界电压降低至所述第二临界电压的期间中，通过所述控制装置停止所述打印头的馈料操作，并且计算所述立体打印设备的剩余电量以及所述打印头离开打印范围的最短路径；以及
通过所述控制装置依据所述剩余电量以及所述最短路径判断是否足够在所述系统电压由所述第一临界电压降低至所述第二临界电压的期间中驱动所述打印头移动至打印范围外。
6.根据权利要求5所述的打印保护方法，还包括：
若所述剩余电量足够，则通过所述控制装置驱动所述打印头移动至所述打印范围外；以及
若所述剩余电量不足，则通过所述控制装置驱动所述打印头执行线材回抽操作。
7.根据权利要求1所述的打印保护方法，还包括：
当所述立体打印设备复电后，通过所述控制装置读取存储于所述存储装置中的所述位置数据，并且依据所述位置数据驱动所述打印头。
8.根据权利要求1所述的打印保护方法，其中所述周边装置包括马达装置、加热装置、风扇装置以及激光装置的至少其中之一。
9.一种立体打印设备，其特征在于，包括：
控制装置；
触发电路，耦接所述控制装置，其中当系统电压由正常电压下降至第一临界电压，并且低于所述第一临界电压时，所述触发电路产生触发信号至所述控制装置；
周边设备，耦接所述控制装置；
打印头，耦接所述控制装置；以及
存储装置，耦接所述控制装置，
其中所述控制装置依据所述触发信号在所述系统电压低于所述第一临界电压之后记录所述打印头的当前位置的位置数据至所述存储装置，
其中所述控制装置依据所述触发信号在所述系统电压下降至第二临界电压之后完全停止所述周边设备以及打印头的运作，以使所述控制装置在所述系统电压低于所述第二临界电压之后通过剩余电力持续运作，其中所述第二临界电压低于所述第一临界电压。
10.根据权利要求9所述的立体打印设备，其中在所述系统电压由所述第一临界电压降低至所述第二临界电压的期间中，所述控制装置停止所述周边装置，但不完全停止所述打印头。
11.根据权利要求9所述的立体打印设备，其中所述控制装置判断记录在所述存储装置中的所述位置数据是否符合于所述打印头的所述当前位置，若所述位置数据未符合于所述打印头的所述当前位置，则所述控制装置重新记录所述打印头的所述当前位置的所述位置数据至所述存储装置。
12.根据权利要求11所述的立体打印设备，其中所述控制装置在所述系统电压低于所述第一临界电压开始，并且所述存储装置的工作电压由第一电压下降至第二电压的期间中，完成记录所述打印头的最终位置。
13.根据权利要求9所述的立体打印设备，其中在所述系统电压由所述第一临界电压降低至所述第二临界电压的期间中，通过所述控制装置停止所述打印头的馈料操作，并且计算所述立体打印设备的剩余电量以及所述打印头离开打印范围的最短路径，并且所述控制装置依据所述剩余电量以及所述最短路径判断是否足够在所述系统电压由所述第一临界电压降低至所述第二临界电压的期间中驱动所述打印头移动至打印范围外。
14.根据权利要求13所述的立体打印设备，其中若所述剩余电量足够，则所述控制装置驱动所述打印头移动至所述打印范围外，其中若所述剩余电量不足，则所述控制装置驱动所述打印头执行线材回抽操作。
15.根据权利要求9所述的立体打印设备，其中当所述立体打印设备复电后，所述控制装置读取存储于所述存储装置中的所述位置数据，并且依据所述位置数据驱动所述打印头。
16.根据权利要求9所述的立体打印设备，其中所述周边装置包括马达装置、加热装置、风扇装置以及激光装置的至少其中之一。
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