CN111251613A - 一种3d打印机的物联接入方法、装置及系统 - Google Patents

一种3d打印机的物联接入方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及3D打印机物联网技术领域，公开了一种3D打印机的物联接入方法、装置及系统，其中方法包括以下步骤：获取用户注册的用户信息以及3D打印机的设备信息；将所述用户信息以及设备信息发送至云端服务器进行认证，认证通过，则建立与云端服务器之间的通信连接；通过配置与3D打印机一致的通信参数，实现与3D打印机的通信连接，从而实现3D打印机与云端服务器之间的双向通信；基于3D打印机与云端服务器之间的双向通信，实现3D打印机的远程管控。本发明提供的3D打印机的物联接入方法、装置及系统，具有支持不同类型3D打印机物联接入的技术效果。

Description

一种3D打印机的物联接入方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及3D打印机物联网技术领域，具体涉及一种3D打印机的物联接入方法、装置及系统。
背景技术
3D打印技术与传统加工手段相比，具有无需模具、不受模型复杂结构限制、快速成型的优点。3D打印技术与互联网相结合，能够实现打印设备的远程智能管控、个性化定制，符合现代制造业发展趋势。3D打印设备接入互联网，能够将设备运行过程中产生的大量设备运行状态信息、加工任务信息采集传输到云服务平台，为构建全球范围内的分布式3D打印云工厂，实现3D打印设备的远程监控、管理、任务调度、知识挖掘提供基础。其中，3D打印设备的网络化接入与物联是云工厂实现的前提。
对于3D打印设备的网络接入问题，目前支持网络传输的方案是：在打印机的主控板上集成WiFi模块，通过WiFi连接互联网，直接把所需的信息发送到厂家所预先设定的云端服务器，进行信息的处理。这对于打印机主控设备厂家而言，需要定制化主板以及开发云服务平台，用于数据的接收和提供服务。而对于大量的一般3D打印需求用户而言，由于打印机的生产厂家不同，造成不同的固件协议、不同的网络接入方式、不同的服务平台，显然不可能用同一个厂家主控板、同一个平台满足所有用户的需求。因此，如何能够支持来自不同厂家3D打印设备的网络化接入，如何能够支持3D打印用户远程定制化集中管控大量设备，是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种3D打印机的物联接入方法、装置及系统，解决现有技术中3D打印机物联接入时无法支持不同的固件协议、不同的网络接入方式、不同的云平台的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种3D打印机的物联接入方法，包括以下步骤：
获取用户注册的用户信息以及3D打印机的设备信息；
将所述用户信息以及设备信息发送至云端服务器进行认证，认证通过，则建立与云端服务器之间的通信连接；
通过配置与3D打印机一致的通信参数，建立与3D打印机之间的通信连接，从而实现3D打印机与云端服务器之间的双向通信；
基于3D打印机与云端服务器之间的双向通信，实现3D打印机的远程管控。
本发明还提供一种3D打印机的物联接入装置，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现所述3D打印机的物联接入方法。
本发明还提供一种3D打印机的物联接入系统，包括所述物联接入装置，还包括3D打印机、用户终端以及云端服务器；
所述物联接入装置与所述3D打印机电连接，所述物联接入装置与所述云端服务器通信连接，所述用户终端分别与所述物联接入装置以及云端服务器通信连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明采用外置式物联接入装置，实现3D打印机与云端服务器之间的通信连接。外置式的物联接入装置通过在云端服务器进行认证，建立与云端服务器之间的通信连接，外置式的物联接入装置通过灵活配置与3D打印机一致的通信参数，可以实现与不同类型3D打印机建立通信连接，最后实现不同类型3D打印机的物联接入，通过客户可调控的网络接入模式与数据通信设计，满足对多种3D打印机网络接入的需求。
附图说明
图1是本发明提供的3D打印机的物联接入方法一实施方式的流程图；
图2是本发明提供的3D打印机的物联接入方法一实施方式的数据交互图；
图3是本发明提供的3D打印机的物联接入系统一实施方式的工作原理图；
图4是本发明提供的3D打印机的物联接入系统一实施方式的系统结构图；
附图标记：
1、物联接入装置；2、3D打印机；3、云端服务器；4、用户终端。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，本发明的实施例1提供了3D打印机的物联接入方法，包括以下步骤：
S1、获取用户注册的用户信息以及3D打印机的设备信息；
S2、将所述用户信息以及设备信息发送至云端服务器进行认证，认证通过，则建立与云端服务器之间的通信连接；
S3、通过配置与3D打印机一致的通信参数，建立与3D打印机之间的通信连接，从而实现3D打印机与云端服务器之间的双向通信；
S4、基于3D打印机与云端服务器之间的双向通信，实现对3D打印机的远程管控。
本发明实施例针对传统的通过3D打印机主控板直接接入互联网不具备普适性的问题，提供一种3D打印机的物联接入方法，该物联接入方法独立于3D打印机的主控系统，适用于多数3D打印机。具体的，首先获取用户输入的用户信息以及3D打印机的设备信息，并动发送用户信息以及设备信息到云端服务器进行比对认证，认证通过，即可建立与云端服务器之间的通信。其次，通过配置与3D打印机一致的通信参数，实现与不同类型、不同厂家的3D打印机之间的通信，从而使得云端服务器与3D打印机之间建立起间接的双向通信通道，具有与3D打印机双向通信的功能，提供面向用户的3D打印机远程管理、监控和定位等功能。
优选的，将所述用户信息以及设备信息发送至云端服务器进行认证，具体为：
根据云端服务器上已经注册的用户信息、设备信息以及用户信息与设备信息间的对应关系，对所述用户信息以及设备信息进行认证。
优选的，配置与3D打印机一致的通信参数，具体包括：
配置与3D打印机一致的固件类型、通信协议、串口速率以及串口号。
获取到3D打印机的串口速率、串口号、固件类型、通信协议后，即具备与3D打印机进行通信的条件。以下针对固件类型、通信协议、串口速率以及串口号分别进行阐述。
优选的，所述通信参数包括固件类型，配置与3D打印机一致的固件类型，具体为：
向3D打印机发送固件查询指令，获取固件回复信息；
根据固件回复信息解析得到3D打印机的固件类型；
配置与3D打印机的固件类型一致的固件类型。
例如，向3D打印机发送通用查询指令M115，可获得固件回复信息，如某类型打印机的固件回复信息为：
“FIRMWARE_NAME:Marlin bugfix-2.0.x PROTOCOL_VERSION:1.0 MACHINE_TYPE:3D Printer EXTRUDER_COUNT:2 UUID:cede2a2f-41a2-4748-9b12-c55c62f367ff”；
解析可知，固件名称为Marlin bugfix-2.0.x，固件通信协议版本为1.0，UUID为cede2a2f-41a2-4748-9b12-c55c62f367ff。
3D打印机固件类型的选择，一般桌面级3D打印机分为不同的固件体系。对于不同的固件类型，其固件通信协议不同。通过上面的测试方法，预先设定主流的固件类型及其对应的通信协议。在第一次连接3D打印机初始化时，能够根据所探测到的固件类型，与预先设定主流的固件类型进行匹配，直接选择固件类型相应的通信协议，能够避免通信协议本身的不同造成的通信障碍，实现直接通信的目标。
优选的，所述通信参数包括固件类型以及通信协议，配置与3D打印机一致的固件类型以及通信协议，具体为：
向3D打印机发送打印状态查询指令，获取状态回复信息；
解析所述状态回复信息得到3D打印机的固定类型以及通信协议；
配置与3D打印机一致的固件类型以及通信协议。
例如，向3D打印机发送M105指令，可获取3D打印机所回复的完整格式的喷头温度信息，如某类型打印机的回复信息为：“ok T:16.87/0.00 B:16.87/0.00 T0:16.87/0.00T1:16.87/0.00@:0 B@:0@0:0@1:0”，通过解析3D打印机回复信息的数据包，可以得到固件类型与通信协议。
与3D打印机的连接采用串口方式，配置串口协议，对于能够自动有效识别固件类型的3D打印机控制系统，可根据预置类型直接配置回复信息的头部字段与串口信息，进行回复信息的解析；对于无法识别的固件类型的3D打印机控制系统，如果用户能够获得3D打印机主板厂家所提供的固件通信协议，支持用户对物联接入装置串口数据格式的配置，同样具备与3D打印机的双向通信功能。
优选的，所述通信参数包括串口速率以及串口号，配置与3D打印机一致的串口速率以及串口号，具体为：
通过系统函数检测3D打印机的串口号，根据所述串口号获取相应的串口速率；
配置与3D打印机一致的串口速率以及串口号。
与3D打印机串口连接后，通过系统函数(例如：linux python环境下的serial.tools.list_ports函数)自动检测到所连接串口的名称，即串口号；如串口号为常用桌面级3D打印机的主板串口，则通过常用桌面级3D打印机的主板串口波特率115200bps,192000pbs,256000bps作为物联接入的串口速率，取得和3D打印机的串口连接，实现与3D打印机的串口通信。
优选的，如图2所示，对3D打印机的远程管控，具体采用如下数据交互方式：
接收云端服务器发送的指令数据；
向云端服务器返回确认响应信息；
云端服务器接收到所述确认响应信息后，向3D打印机发送指令数据；
接收3D打印机的响应数据；
转发3D打印机的响应数据至云端服务器。
本优选实施例使用以下几种交互数据，保证整个通信的可靠性，数据交互关系如图2，具体为：
1、DATA2：云端服务器向物联接入装置发送指令数据。
2、DATA22：物联接入装置向云端服务器返回的确认响应信息。
3、DATA222:云端服务器确认接收到物联接入装置的指令数据。
4、DATA3：物联接入装置向3D打印机发送的指令数据。
5、DATA33：3D打印机向物联接入装置发送的响应数据。
6、DATA333：3D打印机的响应数据转发至到云端服务器。
数据DATA2、DATA22保证了物联接入装置接收云端服务器指令的可靠性；数据DATA3、DATA33保证了物联接入装置与3D打印机通信的可靠性；数据DATA222、DATA333保证了物联接入装置向云端服务器返回执行结果、状态信息等的可靠性；
物联接入装置网络通信协议配置。支持对打印机数据的数据包格式自由封装配置，比如包头、包尾，为用户能够接入自己的定制化服务平台提供支持。
物联接入装置通过数据双向传输协议的设计，保证交互数据的完整可靠。
优选的，如图2所示，所述数据交互方式还包括：
与云端服务器之间发送心跳双向通信数据。
本优选实施例的数据交互方式还增设心跳监测配置，为使得云端服务器能够在3D打印机没有工作的条件下，依然能够获取物联接入装置的状态，设置一定时间间隔的心跳探测包，如1秒钟一次，维持与云端服务器的通信；同样，物联接入装置能够探测平台是否故障，为用户提供故障信息。图2中DATA4即云端服务器和物联接入装置的心跳双向通信数据。数据DATA4保证了在无打印状态数据下，3D打印机与云端服务器间是否处于连接状态可知性。
本实施例针对物联物联接入装置与3D打印机、云端服务器间双向通信的可靠性问题，设计了完善的数据交互协议，保证信息传输的可靠性，以及打印机状态的可监控性。
优选的，本方法还包括：灵活配置用户自己的云端服务器IP，或采用物联接入装置提供的平台服务；结合网络通信协议数据包的配置，可实现用户自己平台的定制化开发。
优选的，本方法还包括获取3D打印机的定位信息，能够在大量3D打印机接入的情况下，实时查看不同3D打印机的位置信息，实现位置监控。定位信息可通过GPS定位模块实现，也可选择更低成本的IP地址解析定位服务。
实施例2
本发明的实施例2提供了3D打印机的物联接入装置，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现实施例1提供的3D打印机的物联接入方法。
本实施例针对传统的通过3D打印机主控板直接接入互联网对打印机和云端服务器的类型限制问题，采用外置式的物联接入装置，即物联接入装置独立于3D打印机，通过外置式接入方式实现3D打印机的物联接入。通过灵活配置的通信参数，解决了3D打印机的主板主控系统对物联接入的限制性问题，使得大部分3D打印机都能够接入物联网络。具体的，物联接入装置一端电连接3D打印机，实现与3D打印机实时通信；物联接入装置和云端服务器之间采用网络接口方式，连接有线或无线网络方式的通信连接，用于接入云端服务器。云端服务器一方面通过物联接入装置与3D打印机进行信息交互和控制，用于接收通过物联接入装置所传输的打印状态信息，另一方面接收和响应用户的请求。用户可以通过物联接入装置在云端服务器上认证单台或多台3D打印机，实现在云端对3D打印机或由多台3D打印机所构成的3D打印工厂的集中监控和控制。
本发明实施例提供的3D打印机的物联接入装置，用于实现3D打印机的物联接入方法，因此，3D打印机的物联接入方法所具备的技术效果，3D打印机的物联接入装置同样具备，在此不再赘述。
优选的，所述处理器电连接有串口，所述处理器通过所述串口与3D打印机电连接。
由于市场上几乎所有3D打印机主控板都预留有串口，用于设备的调试。因此，物联接入装置优选采用串口方式与3D打印机进行连接，即插即用，使得物联接入装置可以适用绝大部分3D打印机，满足通用性的要求。
实施例3
如图3、图4所示，本发明的实施例3提供了3D打印机2的物联接入系统，包括实施例2提供的物联接入装置1，还包括3D打印机2、用户终端4以及云端服务器3；
所述物联接入装置1与所述3D打印机2电连接，所述物联接入装置1与所述云端服务器3通信连接；
所述用户终端4与所述云端服务器3通信连接，用于在所述云端服务器3注册用户信息以及3D打印机2的设备信息，并建立用户信息与设备信息之间的对应关系；
所述用户终端4与所述物联接入装置1通信连接，并用于将用户信息以及设备信息发送至物联接入装置1；
所述物联接入装置1从用户终端4处获取所述用户信息以及设备信息，并根据所述对应关系对所述用户信息以及设备信息进行认证。
本发明实施例提供的3D打印机2的物联接入系统，通过物联接入装置1作为3D打印机2接入云端服务器3的媒介。物联接入装置1与3D打印机2之间的电连接，优选采用串口连接的方式实现，本实施例中物联接入装置1通过USB串口电连接3D打印机2。物联接入装置1通过有线或无线网络的方式与云端服务器3之间建立通信连接；云端服务器3一方面通过网络接收来自于多个物联接入装置1的3D打印状态信息，另一方面接收用户终端4的用户请求；对于3D打印机2的用户，一方面可以通过网络在局域网环境下，直接连接物联接入装置1，进行IP地址、串口通信、设备编号、云端服务器3等信息的配置，另一方面可以通过互联网访问云端服务器3，进行打印状态监控和数据交互服务。
具体的，用户首先通过用户终端4在云端服务器3上注册基本的用户信息，云端服务器3生成3D打印机2的设备编号等设备信息，云端服务器3存储用户信息和设备信息，并建立用户信息与设备信息之间的对应关系，完成用户与待注册3D打印机2的绑定。
用户在用户终端4通过网络离线配置物联接入装置1的公网IP以及网络参数(例如WiFi网络的用户名和密码)，实现物联接入装置1与云端服务器3的通信连接；或者物联接入装置1直接接入有线网络，实现与云端服务器3的通信连接。同时用户在用户终端4输入云端服务器3生成的设备编号等设备信息，以及用户信息(包括用户名和密码等)，用于物联接入装置1与云端服务器3的认证匹配。
物联接入装置1电连接3D打印机2，配置与3D打印机2主控系统相一致的固件类型、通信协议、串口速率、串口号等通信信息
物联接入装置1主动发送设备编号、用户名、密码等到云端服务器3进行比对认证。认证通过，建立云端服务器3和3D打印机2的双向通信。
物联接入装置1读取3D打印机2的数据，对数据进行预处理，解析数据并发送到云端服务器3；同时监听云端服务器3的指令，根据指令向3D打印机2发送请求。
云端服务器3通过物联接入装置1，具有与3D打印机2双向通信的功能，提供面向用户的3D打印机2远程管理、监控和定位等功能。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种3D打印机的物联接入方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取用户注册的用户信息以及3D打印机的设备信息；
将所述用户信息以及设备信息发送至云端服务器进行认证，认证通过，则建立与云端服务器之间的通信连接；
通过配置与3D打印机一致的通信参数，建立与3D打印机之间的通信连接，从而实现3D打印机与云端服务器之间的双向通信；
基于3D打印机与云端服务器之间的双向通信，实现对3D打印机的远程管控。
2.根据权利要求1所述的3D打印机的物联接入方法，其特征在于，将所述用户信息以及设备信息发送至云端服务器进行认证，具体为：
根据云端服务器上已经注册的用户信息、设备信息以及用户信息与设备信息间的对应关系，对所述用户信息以及设备信息进行认证。
3.根据权利要求1所述的3D打印机的物联接入方法，其特征在于，所述通信参数包括固件类型，配置与3D打印机一致的固件类型，具体为：
向3D打印机发送固件查询指令，获取固件回复信息；
根据固件回复信息解析得到3D打印机的固件类型；
配置与3D打印机的固件类型一致的固件类型。
4.根据权利要求1所述的3D打印机的物联接入方法，其特征在于，所述通信参数包括固件类型以及通信协议，配置与3D打印机一致的固件类型以及通信协议，具体为：
向3D打印机发送打印状态查询指令，获取状态回复信息；
解析所述状态回复信息得到3D打印机的固定类型以及通信协议；
配置与3D打印机一致的固件类型以及通信协议。
5.根据权利要求1所述的3D打印机的物联接入方法，其特征在于，所述通信参数包括串口速率以及串口号，配置与3D打印机一致的串口速率以及串口号，具体为：
通过系统函数检测3D打印机的串口号，根据所述串口号获取相应的串口速率；
配置与3D打印机一致的串口速率以及串口号。
6.根据权利要求1所述的3D打印机的物联接入方法，其特征在于，对3D打印机的远程管控，具体采用如下数据交互方式：
接收云端服务器发送的指令数据；
向云端服务器返回确认响应信息；
云端服务器接收到所述确认响应信息后，向3D打印机发送指令数据；
接收3D打印机的响应数据；
转发3D打印机的响应数据至云端服务器。
7.根据权利要求6所述的3D打印机的物联接入方法，其特征在于，所述数据交互方式还包括：
向云端服务器发送设备心跳数据，并接收云端服务器发送的平台广播心跳。
8.一种3D打印机的物联接入装置，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-7任一所述的3D打印机的物联接入方法。
9.根据权利要求8所述的3D打印机的物联接入装置，其特征在于，所述处理器电连接有串口，所述处理器通过所述串口与3D打印机电连接。
10.一种3D打印机的物联接入系统，其特征在于，包括如权利要求8所述的物联接入装置，还包括3D打印机、用户终端以及云端服务器；
所述物联接入装置与所述3D打印机电连接，所述物联接入装置与所述云端服务器通信连接；
所述用户终端与所述云端服务器通信连接，用于在所述云端服务器注册用户信息以及3D打印机的设备信息，并建立用户信息与设备信息之间的对应关系；
所述用户终端与所述物联接入装置通信连接，并用于将用户信息以及设备信息发送至物联接入装置；
所述物联接入装置从用户终端处获取所述用户信息以及设备信息，并根据所述对应关系对所述用户信息以及设备信息进行认证。
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