CN113172891A - 控制操作料槽的控制系统和控制方法、以及3d打印设备 - Google Patents

Abstract

提供了控制操作料槽的控制系统、控制方法以及3D打印设备。控制系统包括：操作检测单元，用于在检测到对料槽进行操作时生成操作检测信号；到位检测单元，用于在检测到料槽被放置到工作平台的放置区域时生成到位检测信号；电磁铁组件，固定在工作平台上，处于第一状态时无法吸附料槽，处于第二状态时能够用于吸附并锁紧料槽；以及控制器，与操作检测单元、到位检测单元和电磁铁组件信号连接，用于基于操作检测信号生成第一控制信号或基于到位检测信号生成第二控制信号，其中，第一控制信号和第二控制信号分别用于控制电磁铁组件处于第一状态和第二状态。提高了料槽重复定位的精度、降低了操作复杂度、无需人员判断到位与否，从而提高可靠性。

Description

控制操作料槽的控制系统和控制方法、以及3D打印设备

技术领域

本公开涉及控制领域，更具体地，涉及一种用于控制操作料槽的控制系统和控制方法以及3D打印设备。

背景技术

一般来说，在各种装置(例如各种机械装置)中均存在多个组件，根据具体要实现的功能，可能存在需要将一个组件放置并固定在放置台上的情况，并且该组件可能还需要经常更换，因此需要对组件进行拾取以及放置到放置台上的特定放置区域的操作。

例如，数字光处理(DLP)式3D打印技术因其准备时间短、节能、成本较低、制作速度快、精度较高等优点成为了市场的焦点。数字光处理(DLP)式3D打印技术通过将影像信号经过数字处理后以面光源的形式对光固化材料进行层层投影、层层固化成型。而数字光处理(DLP)式3D打印技术也可分为自上而下模式和自下而上模式；在基于自下而上模式的数字光处理(DLP)式3D打印技术的3D打印设备中，成型平台与料槽形成三维成型空间，液态光聚合物放置料槽中，光机对料槽底部进行辐射，升降装置驱动成型平台上升使打印件逐层固化成型。在成型过程中，料槽需要被固定在工作平台上，并且需要与光机、工作平台保持平行；在打印件成型完成后，料槽需要从工作平台取下并进行清洗处理并填充物料，处理结束后又需要重新放置到工作平台上，以用于下一次打印。

发明内容

根据本公开的实施例的一方面，提供了一种用于控制操作料槽的控制系统。该控制系统包括：操作检测单元，用于在检测到对所述料槽进行操作时生成操作检测信号；到位检测单元，用于在检测到所述料槽被放置到工作平台的放置区域时生成到位检测信号；电磁铁组件，固定在所述工作平台上，处于第一状态时无法吸附所述料槽，处于第二状态时能够用于吸附并锁紧所述料槽；以及控制器，与所述操作检测单元、所述到位检测单元和所述电磁铁组件信号连接，用于基于所述操作检测信号生成第一控制信号或基于所述到位检测信号生成第二控制信号，其中，所述第一控制信号和所述第二控制信号分别用于控制所述电磁铁组件处于第一状态和第二状态。

根据本公开的实施例的另一方面，提供了一种用于控制操作料槽的控制方法。该控制方法包括：由操作检测单元在检测到对所述料槽进行操作的情况下，生成操作检测信号；由控制器基于所述操作检测信号生成第一控制信号；由到位检测单元在检测到所述料槽被放置到工作平台的放置区域时，生成到位检测信号；以及由控制器基于所述到位检测信号生成第二控制信号，其中，所述第一控制信号和所述第二控制信号分别用于控制设置在工作平台上的电磁铁组件处于第一状态和第二状态，其中，所述电磁铁组件处于第一状态时无法吸附所述料槽，处于第二状态时吸附并锁紧所述料槽。

根据本公开的实施例的又一方面，提供了一种3D打印设备，包括：料槽；工作平台，其上设置有用于放置料槽的放置区域；以及如上所述的用于控制操作料槽的控制系统。

附图说明

为了更清楚地说明本公开的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。

图1为一种3D打印设备的框图。

图2为根据本公开的实施例提供的用于控制操作料槽的控制系统的框图；

图3为图2的控制系统中的电磁铁控制电路的示意图；

图4A-4B为图2的控制系统中的操作检测单元的示意图；

图5A-5B为图2的控制系统中的到位检测单元的示意图；

图6A为根据本公开的实施例提供的图2的控制系统的一种示例布置方式(一并示出料槽和工作平台)的示意图；

图6B为根据本公开的实施例提供的通过图2的控制系统将料槽锁紧在工作平台上的示意图；以及

图7为根据本公开的实施例提供的一种用于控制操作料槽的控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本公开的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开的实施例的附图，对本公开的实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

图1为一种3D打印设备的框图。如图1所示，该3D打印设备包括料槽100和工作平台110。工作平台110上包括用于放置该料槽的放置区域。

需要说明的是，图1中仅仅示出了3D打印设备的部分结构。例如，除了图中示出的料槽和工作平台之外，还可以包括用于将该料槽锁紧在工作平台的放置区域内的料槽锁紧用部件、用于发射光固化所使用的光束的光机、成型平台以及成型平台的升降装置等。例如，3D打印设备还包括主体框架和光机座等。

作为示例，在自下而上模式的数字光处理(DLP)式3D打印技术中，在成型过程中，料槽与光机、工作平台需要保持平行；在打印件成型完成后，料槽需要从工作平台取下并进行处理。在实际使用的过程中，由于料槽需要经常拾取或放置，因此需要经常重复定位，并且要求重复定位的精度很高。通常的料槽定位锁紧方式采用的是基于机械部件的机械式定位锁紧方式，需要依靠人手动去完成定位和锁紧。然而，机械式定位锁紧方式具有以下的缺点：(1)拾取或放置操作复杂，稳定性较差；(2)需要手动操作，人员操作力度差异容易导致重复定位精度低；(3)料槽是否放置到位需要操作人员来判断，从而导致可靠性低；(4)较多采用顶丝等螺旋调平，尺寸稳定性差。

对此，本公开的实施例提供一种控制系统，其用于控制操作料槽(拾取或放置料槽)。该控制系统可通过控制系统中的电磁铁组件、到位检测单元和操作检测单元以及控制器实现智能定位和锁紧，可提高料槽的重复定位的精度、降低了拾取或放置料槽的操作复杂程度、并且无需操作人员来判断到位与否，从而可提高可靠性。

结合以下附图对本公开的实施例提供的用于控制操作料槽(拾取或放置料槽)的控制系统、控制方法和3D打印设备进行详细的说明。

图2为根据本公开的实施例提供的用于控制操作料槽的控制系统的框图。

如图2所示，该用于控制操作料槽的控制系统包括：操作检测单元120，用于在检测到对料槽进行操作时生成操作检测信号；到位检测单元130，用于在检测到料槽被放置到工作平台的放置区域时生成到位检测信号；电磁铁组件140，固定在工作平台中，处于第一状态时无法吸附料槽，以用于释放料槽以及便于重新将料槽放置到工作平台的放置区域，处于第二状态时能够用于吸附并锁紧料槽；以及控制器150，与所述操作检测单元120、所述到位检测单元130和所述电磁铁组件140信号连接，用于基于操作检测信号生成第一控制信号或基于到位检测信号生成第二控制信号，其中，第一控制信号和第二控制信号分别用于控制电磁铁组件140处于第一状态和第二状态。

可选地，第一控制信号为低电平信号，并且第二控制信号为高电平信号。

可选地，电磁铁组件140的第一状态为消磁状态，第二状态为具有磁性状态，料槽底部具有磁性材料，并且控制系统还包括：电磁铁控制电路160，用于从控制器150接收第一控制信号或第二控制信号，并基于第一控制信号对电磁铁组件上电使得电磁铁组件处于消磁状态，或基于第二控制信号对电磁铁组件断电使得电磁铁组件处于具有磁性状态。

需要注意的是，这里的“消磁”和“具有磁性”是指产生磁性时能够实现料槽在放置区域时实现吸附并锁紧，消磁时能够实现料槽与工作平台的解吸附从而适于料槽的拾取或放置操作。在实现上述功能的情况下，对于“消磁”和“具有磁性”的具体程度没有特别限定。

可选地，电磁铁组件140可以包括失电型电磁铁，失电型电磁铁可在通电时消除磁性，且在断电时具有磁性。由于对料槽进行拾取或放置操作(此时电磁铁组件处于消磁状态)的时间小于料槽被放置在工作平台上(此时电磁铁组件处于具有磁性状态)的时间，如此设置可避免电磁铁组件长期通电而产生的发热问题，从而可提高电磁铁寿命，还可节约电能。例如，上述的失电型电磁铁的电磁吸附力可大于等于15Kg。

此外，在对料槽进行拾取操作后，一直保持对电磁铁组件的上电会造成电能浪费，因为在将料槽取走到再次放置可能相隔比较长的时间或出现了误操作(除了拾取和放置料槽外的以任何方式触发了操作检测单元生成操作检测信号的操作)，操作检测信号可能仍然存在，因此这段时间电磁铁组件将一直被通电以保持处于消磁状态等待到位检测信号。因此，可以对此进行如下改进：在基于所述操作检测信号生成第一控制信号以对电磁铁组件上电后，如果在预设时间段内未接收到所述到位检测信号，即料槽在预设时间段内未被放置到工作平台的放置区域，则由控制器进一步生成所述第二控制信号以对电磁铁组件断电，结束该过程，直到检测到新的操作检测信号。

可选地，控制器150可以是单片机、FPGA、PLC、DSP或具有用来实现如上所述的控制器的一些或全部功能的其他计算设备。例如，控制器150还可以包括：一个或多个处理器；与处理器相连接的一个或多个非暂时的计算机可读的存储器；以及处理器可执行的存储在存储器中的固件。

下面结合附图来更详细的描述根据本公开的实施例提供的用于控制操作料槽的控制系统的更多细节。图3为图2的控制系统中的电磁铁控制电路的示意图。图4A-4B为图2的控制系统中的操作检测单元的示意图。图5A-5B为图2的控制系统中的到位检测单元的示意图。

为了便于描述，本公开的实施例中的光耦器件均选择NPN三极管输出型的结构。但是本领域技术人员应当理解，其他结构类型的光耦器件也是可行的，此时对于不同结构类型的光耦器件而进行的电路适应性修改都在本公开的保护范围内。

作为示例而非限制性的，下文描述中采用了“第一高电平”的电压信号和“第二高电平”的电压信号的描述，其中，“第一高电平”和“第二高电平”都属于高电平的范围(例如，大于等于3.3V)，只是在高电平范围内的相对概念，而下文所采用的“低电平”的描述是指0V。

下面参考图3描述本公开实施例的电磁铁控制电路160的示意图。

如前面所述，通过对电磁铁组件上电或断电而使得所述电磁铁组件处于消磁状态或具有磁性状态，以方便进行料槽的拾取或放置操作。

电磁铁组件上电和断电的操作是通过控制器生成的控制信号来控制的。但是，控制器输出的高电平控制信号一般为第一高电平(例如3.3V)的电压信号，而用于对电磁铁组件上电一般需要第二高电平(例如，24V)的电压信号，因此控制器生成的高电平控制信号并不能直接用来对电磁铁组件进行上电，因此在两者之间需要设置一个附加的电磁铁控制电路。通过该电磁铁控制电路，可以用具有足够高的电平(例如，24V)的电压信号来对电磁铁组件上电。

电磁铁控制电路是基于继电器来实现上述功能的。本文以控制器生成的第一控制信号为低电平信号，而第二控制信号为高电平信号为例。

更具体地，电磁铁控制电路包括第一电阻Rc1、第一光耦TLP 1、继电器(K1)(包括继电器线圈和触点组)、第一二极管D1、第一NPN晶体管Q1、第二电阻Rc2和第三电阻Rc3。

第一电阻Rc1的第一端连接到具有第一高电平(3.3V)的电源，第二端连接光耦TLP1内部光电二极管的阳极(引脚1)，光耦TLP 1内部光电二极管的阴极(引脚2)从控制器接收第一高电平(例如3.3V)的电压信号(第一控制信号)或低电平信号(第二控制信号)。光耦TLP 1的内部光电三极管的集电极(引脚4)连接到具有第二高电平(例如24V)的电源，该电源还连接到继电器线圈的电流流入端，光耦TLP 1的内部光电三极管的发射极(引脚3)连接到第二电阻Rc2的一端，第二电阻Rc2的另一端连接第三电阻Rc3的一端和第一NPN晶体管Q1的基极，第三电阻Rc3的另一端接地，该第一NPN晶体管Q1的发射极接地，第一NPN晶体管Q1的集电极连接到继电器线圈的电流流出端，在继电器线圈的两端反并联第一二极管D1用于在第一NPN晶体管Q1断开时续流。

触点组的第一触点1连接到具有第二高电平(例如24V)的电源，触点组的第二触点2接地，开关弹片的一端连接到电磁铁组件的一端，并且电磁铁组件的另一端接地。开关弹片的另一端根据继电器线圈的通电与否而在第一触点与第二触点之间切换，并且在未通电时保持与第二触电2的连接。当开关弹片的另一端与第一触点1连接时，可以将具有第二高电平(例如24V)的电源电压信号提供到电磁铁组件的一端，从而可以实现对电磁铁组件通电，当开关弹片的另一端与第二触点2连接时，电磁铁组件的两端均接地，从而可以实现对电磁铁组件断电。

可选地，还可以设置滤波以及保护电路等来提高该电磁铁控制电路的可靠性。例如，可以在第二触点与地之间串联另一电阻并且在开关弹片的一端和第二触点之间反并联第二二极管D2，以进行保护，防止触点与开关弹片的一端的电压尖峰；可以在电磁铁组件的两端加入RC滤波电路；或者可以在电磁铁组件的两端之间加入压敏电阻RV以进行限压保护。

该电磁铁控制电路160的工作过程如下。

当控制器基于操作检测信号生成第一控制信号时，此时第一控制信号为低电平信号，因此第一光耦TLP 1的内部光电二极管导通，从而第一光耦TLP 1的内部光电三极管导通，此时，具有第二高电平(24V)的电源将该第二高电平的电压经过第二电阻Rc2和第三电阻Rc3分压后，驱动第一NPN晶体管Q1导通，从而继电器线圈通电，使得开关弹片从第二触点2切换到第一触点1以与具有第二高电平的电源连接，进而向电磁铁组件上电。这样，电磁铁组件处于消磁状态，无法对料槽进行吸附，以便于对料槽进行拾取时松开料槽或者在重新放置料槽时不会对料槽进行吸附直到料槽放置到位。

当控制器基于操作检测信号生成第二控制信号时，此时第二控制信号为第一高电平(3.3V)的电压信号，因此第一光耦TLP 1的内部光电二极管不导通，从而第一光耦TLP 1的内部光电三极管不导通，此时，第一NPN晶体管Q1不导通，从而继电器线圈没有电流流过，开关弹片回到第二触点2以与地连接，进而对电磁铁组件断电。这样，电磁铁组件具有磁性，从而当料槽正被放置在工作平台的放置区域时，能够将该料槽吸附并锁紧。

虽然上文以第一控制信号为低电平信号，第二控制信号为高电平信号为例进行了说明，然而本领域技术人员容易理解，相反的设置方式也是可行的，只需要稍微调整光耦的引脚1和2的连接方式，或者调整第一晶体管为PNP类型等即可，本公开对此不做限制。

下面参考图4A-4B描述本公开实施例的操作检测单元120的示意图。

如图4A所示，操作检测单元120包括传感器模块1201以及第一驱动电路1202。传感器1201用于在检测到对料槽进行操作(例如拾取或放置料槽)时生成传感器检测信号，并且第一驱动电路1202用于将传感器检测信号进行电平转换后作为操作检测信号发送到控制器。

可选地，传感器模块1201包括光电传感器，光电传感器输出的光电检测信号一般为第二高电平(例如24V)的电压信号，而控制器的输入/输出接口的可采样信号的电平一般为第一高电平(例如，3.3V)，因此光电检测信号并不能直接输入到控制器的输入/输出接口，因此在光电传感器和控制器之间需要设置第一驱动电路1202。通过该第一驱动电路1202，可以向控制器输出满足控制器可采样信号电平的、与光电检测信号对应的操作检测信号。本文以操作检测信号为低电平信号为例。

可选地，光电传感器位于工作平台上且位于放置区域之外，并被配置为发射光线，且光线的传播路径经过用于拾取或放置料槽的操作体的移动路径，并且光电传感器用于当拾取或放置料槽的操作体遮挡光电传感器发射的光线时，光电传感器生成光电检测信号，并将其传递到第一驱动电路1202。

可选地，该光电传感器的检测距离为10-60mm。

可选地，该光电传感器可以为漫反射型光电传感器。

更具体地，如图4B所示，第一驱动电路包括第一驱动电阻Rd1、第二光耦TLP 2、第二驱动电阻Rd2以及第一滤波电容C1。

第一驱动电阻Rd1的第一端连接光电传感器的输出端以接收光电检测信号，第一驱动电阻Rd1的第二端连接第二光耦TLP 2内部光电二极管的阳极(引脚1)，第二光耦TLP 2内部光电二极管的阴极(引脚2)接地。第二光耦TLP 2内部光电三极管的集电极(引脚4)连接第二驱动电阻Rd2的第二端并连接到控制器的输入端，第二驱动电阻Rd2的第一端连接3.3V的电源，第二光耦TLP 2内部光电三极管的发射极(引脚3)接地。此外，在第二光耦TLP2内部光电三极管的集电极和发射极之间还连接了第一滤波电容C1，以滤除提供到控制器的信号的噪声。

可选地，根据第二光耦TLP 2的型号参数，电阻Rd1以及Rd2可以省略。在某些情况下(例如控制器内部设置了去噪防抖电路)第一滤波电容C1也可以省略。

下面描述第一驱动电路1202的工作过程。

在光电传感器未向光耦TLP 2内部光电二极管的阳极输入光电检测信号时，光耦TLP 2内部的光电二极管不会发光，从而使得光耦TLP 2内部的光电三极管处于关断状态，从而第一驱动电路输出保持为3.3V电平的信号。

在光电传感器向光耦TLP 2内部光电二极管的阳极输入光电检测信号时，光耦TLP2内部的光电二极管会发光，从而使得光耦TLP 2内部的光电三极管导通，从而第一驱动电路输出输出低电平(0V)的信号，作为操作检测信号。

因此，在采用图4B所述的第一驱动电路1202的情况下，操作检测信号为低电平信号。同时，提供给控制器的信号的电平为0V或3.3V，并且当控制器检测到低电平的信号时，控制器可以确定此时需要对料槽进行拾取或放置操作，从而可以基于该操作检测信号来生成第一控制信号，以控制对所述电磁铁组件上电使其处于消磁状态，无法对料槽进行吸附，以便于对料槽进行拾取时松开料槽或者在重新放置料槽时不会对料槽进行吸附直到料槽放置到位。

应注意，上述过程是基于经过第一驱动电路将第二高电平的光电信号转换为低电平的操作检测信号输出的假设而进行描述的，但是该操作检测信号也可以为第一高电平的电压信号，只需适应性地调整第二光耦TLP 2的连接方式。

尽管图4A-4B中操作检测单元120包括传感器检测模块1201和第一驱动电路1202，应了解，如果控制器的输入/输出端口的可采样信号电平与传感器模块输出信号的电平匹配的情况下，操作检测单元120可以仅包括传感器模块1201，该传感器模块1201输出的传感器检测信号直接作为操作检测信号而输入到控制器。

类似的，接近开关或微动开关输出的开关检测信号一般为第二高电平(例如24V)的电压信号，而控制器的输入/输出接口的可采样信号的电平一般为第一高电平(例如，3.3V)，因此开关检测信号并不能直接输入到控制器，因此在两者之间需要设置第二驱动电路。通过该第二驱动电路，可以向控制器输出满足控制器可采样信号电平的、与开关检测信号对应的到位检测信号。本文以到位检测信号为低电平信号为例。

下面参考图5A-5B描述本公开实施例的到位检测单元130的示意图。

如图5A所示，到位检测单元130包括检测开关模块1301以及第二驱动电路1302，检测开关模块1301包括检测开关(未示出)，并且检测开关模块1301用于在检测到料槽被放置到工作平台的放置区域时输出开关检测信号，并且第二驱动电路1302用于将开关检测信号进行电平转换后作为到位检测信号发送到控制器。

可选地，检测开关模块1301包括固定座、到位检测部件、和接近开关或者微动开关，固定座与所述工作平台固定，并用于固定接近开关或者微动开关，在料槽被放置到工作平台的放置区域时，到位检测部件被料槽压住后沿垂直方向向下运动，从而使得接近开关或者微动开关输出开关检测信号。

更具体地，如图5B所示，第二驱动电路包括第三驱动电阻Rd3、第三光耦TLP 3、第四驱动电阻Rd4以及第二滤波电容C2。

第三驱动电阻Rd3的第一端连接接近开关或微动开关的输出端以接收开关检测信号，第四驱动电阻Rd4的第二端连接光耦TLP 3内部光电二极管的阳极(引脚1)，光耦TLP 3内部光电二极管的阴极(引脚2)接地。光耦TLP 2内部光电三极管的集电极(引脚4)连接第四驱动电阻Rd4的第二端并连接到控制器的第二输入端(不同于第二驱动电路所连接到的控制器的输入端)，第四驱动电阻Rd4的第一端连接3.3V的电源，光耦TLP 3内部光电三极管的发射极(引脚3)接地。此外，在光耦TLP 3内部光电三极管的集电极和发射极之间还连接了第二滤波电容C2，以滤除提供到控制器的该第二输入端的信号的噪声。

可选地，根据第三光耦TLP 3的型号参数，第三驱动电阻Rd3以及第四驱动电阻Rd4可以省略。在某些情况下(例如控制器内部设置了去噪防抖电路)第二滤波电容C2也可以省略。

下面描述第二驱动电路1302的工作过程。

在接近开关或微动开关未向光耦TLP 3内部光电二极管的阳极输入开关检测信号时，光耦TLP 2内部的光电二极管不会发光，从而使得光耦TLP 3内部的光电三极管处于关断状态，从而第二驱动电路输出保持为3.3V电平的信号。

在接近开关或微动开关向光耦TLP 3内部光电二极管的阳极输入开关检测信号时，光耦TLP 3内部的光电二极管会发光，从而使得光耦TLP 3内部的光电三极管导通，从而第二驱动电路输出低电平(0V)的信号，作为到位检测信号。

因此，提供给控制器的第二输入端的信号的电平为0V或3.3V，并且当控制器检测到低电平(0V)的信号时，控制器可以确定此时料槽已经被放置到工作平台上的放置区域，从而可以基于该到位检测信号生成第二控制信号，以对所述电磁铁组件断电使其处于具有磁性状态，从而使电磁铁组件能够吸附并锁紧该料槽。

尽管图5A-5B中到位检测单元130包括检测开关模块1301和第二驱动电路1302，应了解，如果控制器的输入/输出端口的可采样信号电平与检测开关模块输出信号的电平匹配的情况下，到位检测单元130可以仅包括检测开关模块1301，该检测开关模块1301输出的开关检测信号直接作为到位检测信号而输入到控制器。

应注意，上文为了更好地说明本公开的实施例的控制系统的组成以及各部分的功能，将操作检测单元120、到位识别单元130、控制器150、电磁铁控制电路160等视为分离的部分，但是根据实际情况可以将它们中的一个或多个进行组合。例如，在电路设计时，可以将电磁铁控制电路160、操作检测单元中的第一驱动电路1202、到位识别单元中的第二驱动电路1302以及控制器150设置在同一块电路板上(该电路板可以嵌入到在工作平台中、设置在工作平台上表面上)，或者它们中的一部分可以设置在一块电路板上，另一部分设置在另一块电路板上，并通过各个接口与各个检测组件(光电传感器、接近开关等)以及电磁铁组件进行信号传递。

通过采用本公开的实施例上述控制系统，可通过电磁铁组件来对料槽进行锁紧，无需其他机械式的紧固装置和操作人员的手动操作，从而可降低操作难度，并提高效率；可通过操作检测单元在检测到对料槽的操作时生成的操作检测单元，来生成控制信号以对电磁铁上电，使得电磁铁组件消磁，以便于料槽的拾取或放置操作；还可通过到位检测单元对料槽是否到位进行判断，无需操作人员进行判断，从而可进一步降低操作难度，还可提高料槽重复定位的精度并提高可靠性。由此，通过上述控制系统可大大地降低操作难度、提高料槽重复定位的精度和可靠性。

本公开实施例中提供的该控制系统可以应用于需要将料槽与工作平台锁紧或松开的各种不同结构中，以用于控制对料槽的操作。下文进一步描述控制系统的示例布置方式。

本公开的一种实施例中，工作平台包括被配置为放置料槽的放置区域。

本公开的一种实施例中，电磁铁组件固定在工作平台上，被配置为吸附料槽。

本公开的一种实施例中，为了对料槽放置的位置进行定位，工作平台上包括定位基准部件，位于放置区域的边缘，定位基准部件包括定位基准面，被配置为与料槽的至少一部分接触设置。

本公开的一种实施例中，定位基准部件包括设置在所述定位基准部件的边缘的料槽放置止口，所述料槽放置止口被配置为与所述料槽面向所述工作平台的一侧配合以对所述料槽进行定位。

本公开的一种实施例中，工作平台还包括放置空间，位于所述定位基准部件之中，所述电磁铁组件放置在所述放置空间中，所述放置空间在垂直于所述定位基准面的方向上的深度大于等于所述电磁铁组件在垂直于所述定位基准面的方向上的高度以使所述电磁铁组件位于所述定位基准面之下。

本公开的一种实施例中，定位基准部件的形状包括矩形框，所述工作平台包括两个所述放置空间，所述两个放置空间位于所述矩形框相对的两个边框之中，所述电磁铁组件包括两个电磁铁，分别设置在所述两个放置空间中。

本公开的一种实施例中，定位基准部件包括定位基准凸环，沿所述放置区域的边缘设置。

本公开的一种实施例中，控制系统中的操作检测单元中的传感器模块(例如光电传感器)位于工作平台上或嵌入到工作平台中，且位于放置区域之外。

本公开的一种实施例中，控制系统中的到位识别单元中的检测开关模块也位于工作平台中，并且可以包括固定座、到位检测部件、和接近开关或者微动开关。该固定座与工作平台固定。到位检测部件的至少一部分设置在定位基准部件之中，并可在垂直于定位基准面的方向上活动。固定座将接近开关或微动开关固定，到位检测部件被固定座沿垂直于到位检测部件的轴向的方向固定，且到位检测部件的一端被配置为可在垂直于定位基准面的方向上活动并超出定位基准面。在料槽被放置到工作平台的放置区域时，到位检测部件被所述料槽压住后沿垂直方向向下运动，从而使得接近开关或者微动开关生成并输出开关检测信号。其中，到位检测部件可包括到位检测销。

此外，将电磁铁控制电路、操作检测单元中的第一驱动电路、到位识别单元中的第二驱动电路以及控制器设置在同一块电路板上，或者它们中的一部分可以设置在一块电路板上，另一部分设置在另一块电路板上，并通过各个接口与各个检测组件(光电传感器、接近开关等)以及电磁铁组件进行信号传递。将该一个或多个电路板嵌入到在工作平台中、设置在工作平台上表面上(放置区域外)。

更具体地，下面参考图6A-6B对控制系统的示例布置方式进行描述。图6A为根据本公开的实施例提供的图2的控制系统的一种示例布置方式(一并示出料槽和工作平台)的示意图；图6B为根据本公开的实施例提供的通过图2的控制系统将料槽锁紧在工作平台上的示意图。

可以根据实际的需要将料槽与工作平台锁紧或松开的各种不同结构而对该控制系统采用不同的布置方式，下面结合图6A-6B描述的具体的布置方式，仅仅是多种不同布置方式的一种，而不意图限制本公开。

例如，如图6A所示，通过电磁铁固定件144将控制系统中的电磁铁组件(例如，失电型电磁铁)140固定在工作平台110上。

例如，电磁铁固定件144可为螺钉。当然，本公开的实施例包括但不限于此，电磁铁组件也可采用其他固定方式与工作平台固定。

在一些示例中，如图6A所示，工作平台110还包括定位基准部件114，位于放置区域112的边缘，定位基准部件114用于对料槽100进行定位，定位基准部件114包括定位基准面1140。定位基准面1140用于与料槽100的至少一部分接触设置。例如，定位基准面1140可以与料槽100的边框1000或者料槽的其他部分接触设置。如此设置，当将该控制系统用于3D打印设备中时，可先将定位基准面与光机平行设置，然后当料槽的边框与定位基准面接触设置时便可自动与光机平行，从而可进一步降低操作难度，还可提高料槽的重复定位的精度并提高可靠性。需要说明的是，上述光机是指3D打印设备中用于对液态光固化材料进行照射以使液体光固化材料固化成型的设备。

例如，如图6A所示，定位基准部件114包括设置在定位基准部件114的边缘的料槽放置止口1142，料槽放置止口1142被配置为与料槽100面向工作平台110的一侧配合以对料槽100进行定位。如此设置，操作人员只需将料槽大致放在定位基准部件上方，定位基准部件的边缘的料槽放置止口就可辅助操作人员完成对料槽的定位，从而可大大降低定位的时间，提高效率。

例如，如图6A所示，料槽放置止口1142可为定位基准部件114的边缘的斜面或弧面，从而可对料槽的边框起到导向作用。当然，本公开的实施例包括但不限于此，料槽放置止口也可采用其他合适的结构。

在一些示例中，如图6A所示，定位基准部件114为定位基准凸环114，沿放置区域112的边缘设置。上述的定位基准凸环114凸出于工作平台110，料槽100的边框1000靠近工作平台110的一侧对应设置有凹陷部，以与定位基准凸环114配合。当然，本公开的实施例包括但不限于此，定位基准部件也可为凹入工作平台的凹陷部，然后通过将料槽的边框部分插入该凹陷部以完成定位。

料槽100包括磁性材料，从而便于电磁铁组件120吸附和锁紧。料槽100设置在放置区域112中。如图6B所示，料槽100包括边框1000和与边框1000连接的离型膜1010，边框1000包括磁性材料。例如，离型膜1010覆盖边框的一个开口从而与边框形成可以容纳液体的槽。例如，边框1000可采用6毫米的厚碳钢材料制作。离型膜1010可用于承载料槽100中的液态光固化材料，并可防止固化后的光固化材料粘结在理性膜上，从而便于进行自下而上的数字光处理(DLP)式3D打印工艺。

在一些示例中，如图6A所示，控制系统中的操作检测单元120包括光电传感器1201，位于工作平台110上且位于放置区域112之外，并被配置为发射光线，且所述光线的传播路径经过用于拾取或放置料槽100的操作体(例如，手或机械臂)的移动路径上；光电传感器1201被配置为当拾取或放置料槽100的操作体遮挡光电传感器1201发射的光束时，光电传感器1201发出光电检测信号。如此设置，当用于拾取或放置料槽的操作体准备拾取或放置料槽时，光电传感器发出的光线被操作体阻挡，此时光电传感器发出光电检测信号，如前面分析，该光电检测信号可以经过第一驱动电路(未示出)进行电平转换后作为操作检测信号，控制器基于该操作检测信号生成控制信号来控制对电磁铁组件上电以使其消除磁性，从而便于操作体对料槽进行操作。由此，该控制系统智能地检测拾取或放置料槽的操作，并控制电磁铁组件消除磁性以降低操作难度和提高效率。

例如，如图6A所示，光电传感器1201可设置上述的操作体在工作平台110上正投影的移动路径上。当然，本公开的实施例包括但不限于此，光电传感器也可设置在其他位置，只要光电传感器发出的光线的传播路径经过用于拾取或放置料槽的操作体的移动路径上即可。例如，操作感应识别组件可以设置在工作平台的放置区域的一侧且靠近到位后的料槽的把手或手扣的位置(拾取或放置操作时料槽的夹持位置)。当操作体接触料槽的把手或手扣时，其可以位于光电传感器发射的检测光线的传播路径上。

在一些示例中，如图6A所示，到位检测单元130中的检测开关模块1301包括到位检测部件132、检测开关134和固定座136。固定座136与工作平台110固定，并且检测开关134固定在固定座136上。到位检测部件132部分设置在定位基准部件114之中，并且可在垂直于定位基准面1140的方向上活动；到位检测部件132在料槽100放置在定位基准面1140时被料槽100压住并沿垂直于定位基准面1140的方向上运动以触发检测开关134发出开关检测信号，如前面分析，该开关检测信号经过第二驱动电路1302进行电平转换后作为到位检测信号，由控制器基于该到位检测信号来生成控制信号来对电磁铁组件断电以使其产生磁性，从而将料槽与工作平台锁紧。由此，到位检测单元130可对料槽100到位与否进行判断，无需操作人员进行判断，从而可进一步降低操作难度，还可提高料槽的重复定位的精度并提高可靠性。

例如，检测开关134可以是非接触式的接近开关，也可采用为电磁非接触式微动开关和接触式微动开关。只要到位检测部件132可触发检测开关134发出开关检测信号即可。

在一些示例中，如图6A所示，到位检测部件132可以是到位检测销。固定在固定座136上是指固定座136将到位检测销132沿其轴向方向的垂直方向(例如，径向方向)固定且使得到位检测销132可以沿其轴向运动。例如，到位检测销132的一端可在垂直于定位基准面1140的方向上活动并超出定位基准面1140。如此设置，当料槽放置在放置区域并完成定位时，料槽会将到位检测销132压下，到位检测销132就可触发检测开关发出开关检测信号。另外，由于固定座与工作平台固定，接近开关与固定座固定，从而可提高该整个结构的集成度，从而便于维护。

需要说明的是，本公开的实施例到位检测部件包括但不限于到位检测销，到位检测部件也可采用其他结构。例如，到位检测部件还可为可伸缩的结构，到位检测部件的一端固定在固定座上，到位检测部件的另一端可在垂直于定位基准面的方向上伸缩。

例如，如图6A所示，还可以用螺钉1345将固定座136固定到工作平台110的螺钉1365并且可以用螺钉1345将检测开关134固定到固定座136。当然，本公开的实施例包括但不限于此，也可采用其他固定方式进行固定。

在一些示例中，如图6A所示，工作平台110还包括凹槽118，位于定位基准部件114之中，电磁铁组件120放置在凹槽118中，从而可使得电磁组件便于吸附和锁紧料槽100。凹槽118在垂直于定位基准面1140的方向上的深度大于等于电磁铁组件120在垂直于定位基准面1140的方向上的高度以使电磁铁组件120位于定位基准面1140之下，从而可避免电磁铁组件140影响料槽100的对位。定位基准部件114的形状包括矩形框，工作平台110包括两个凹槽118，两个凹槽118位于矩形框相对的两个边框之中，电磁铁组件140包括两个电磁铁，分别设置在两个凹槽118中。如此设置，电磁铁组件140可对料槽100具有平衡的吸附力。

在一些示例中，如图6A所示，工作平台110的平面形状可为圆形；工作平台110还可包括围绕工作平台110的边缘设置的侧壁119，从而构成一个盘状结构。然而，根据本公开的实施例不限于此，工作平台的平面形状也可以为矩形或其他任意合适的形状。

图6B为根据本公开的实施例提供的通过图2的控制系统将料槽锁紧在工作平台上的示意图。在图6B是示意图中，料槽100处于到位状态，即，料槽100设置在了工作平台的放置区域且被锁紧。

根据本公开实施例的另一方面，还提供了一种用于控制操作料槽的控制方法。

图7示出了根据本公开实施例的用于控制操作料槽的方法700。

在步骤701，由操作检测单元在检测到对所述料槽进行拾取或放置操作的情况下，生成操作检测信号。

在步骤702，由控制器基于所述操作检测信号生成第一控制信号。

在步骤703，由到位检测单元在检测到该料槽被放置到工作平台的放置区域时，生成到位检测信号。

在步骤704，由控制器基于该到位检测信号生成第二控制信号。

可选地，所述第一控制信号和所述第二控制信号分别用于控制设置在工作平台上的电磁铁组件的第一状态和第二状态，其中，所述电磁铁组件处于第一状态时无法对所述料槽进行吸附，处于第二状态时能够吸附并锁紧所述料槽。

可选地，第一状态为消磁状态，并且第二状态为具有磁性状态。

可选地，第一控制信号为低电平信号，并且第二控制信号为高电平信号。

此外，在对料槽进行拾取操作后，一直保持对电磁铁组件的上电会造成电能浪费，因为有时候在将料槽取走到再次放置可能相隔比较长的时间，而这段时间电磁铁组件将一直被通电以保持处于消磁状态直到检测到到位检测信号。因此，可以对此进行如下改进：在步骤705，在基于所述操作检测信号生成第一控制信号以对电磁铁组件上电后，如果在预设时间段内未接收到所述到位检测信号，即料槽在预设时间段内未被放置到工作平台的放置区域，则由控制器进一步生成所述第二控制信号以对电磁铁组件断电，结束该过程，直到检测到新的操作检测信号。

虽然已经针对本主题的各种具体示例实施例详细描述了本主题，但是每个示例通过解释而不是限制本公开来提供。本领域技术人员在得到对上述内容的理解后，可以容易地做出这样的实施例的变更、变化和等同物。因此，本发明并不排除包括将对本领域普通技术人员显而易见的对本主题的这样的修改、变化和/或添加。例如，作为一个实施例的一部分图示或描述的特征可以与另一实施例一起使用，以产生又一实施例。因此，意图是本公开覆盖这样的变更、变化和等同物。

具体地，尽管本公开的附图出于图示和讨论的目的分别描述了以特定顺序执行的步骤，但是本公开的方法不限于特定图示的顺序或布置。在不偏离本公开的范围的情况下，上述方法的各个步骤可以以各种方式省略、重新布置、组合和/或调整。

除非另有定义，这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

以上是对本公开的说明，而不应被认为是对其的限制。尽管描述了本公开的若干示例性实施例，但本领域技术人员将容易地理解，在不背离本公开的新颖教学和优点的前提下可以对示例性实施例进行许多修改。因此，所有这些修改都意图包含在权利要求书所限定的本公开范围内。应当理解，上面是对本公开的说明，而不应被认为是限于所公开的特定实施例，并且对所公开的实施例以及其他实施例的修改意图包含在所附权利要求书的范围内。本公开由权利要求书及其等效物限定。

Claims (10)

1.一种用于控制操作料槽的控制系统，包括：

操作检测单元，用于在检测到对所述料槽进行操作时生成操作检测信号；

到位检测单元，用于在检测到所述料槽被放置到工作平台的放置区域时生成到位检测信号；

电磁铁组件，固定在所述工作平台上，处于第一状态时无法吸附所述料槽，处于第二状态时能够用于吸附并锁紧所述料槽；以及

控制器，与所述操作检测单元、所述到位检测单元和所述电磁铁组件信号连接，用于基于所述操作检测信号生成第一控制信号或基于所述到位检测信号生成第二控制信号，其中，所述第一控制信号和所述第二控制信号分别用于控制所述电磁铁组件处于第一状态和第二状态。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述控制器还用于：

在基于所述操作检测信号生成第一控制信号后，如果在预设时间段内未接收到所述到位检测信号，则进一步生成所述第二控制信号。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述电磁铁组件的第一状态为消磁状态，第二状态为具有磁性状态，并且所述料槽底部具有磁性材料，

所述控制系统还包括：

电磁铁控制电路，用于从所述控制器接收第一控制信号或第二控制信号，并基于所述第一控制信号对所述电磁铁组件上电使得所述电磁铁组件处于消磁状态，或基于所述第二控制信号对所述电磁铁组件断电使得所述电磁铁组件处于具有磁性状态。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的控制系统，其中，所述操作检测单元包括传感器模块以及第一驱动电路，

其中，所述传感器模块用于在检测到对所述料槽进行拾取或放置操作时生成传感器检测信号，并且所述第一驱动电路用于将所述传感器检测信号进行电平转换后作为操作检测信号发送到所述控制器。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其中，所述传感器模块包括光电传感器，

其中，所述光电传感器位于所述工作平台上且位于放置区域之外，并被配置为发射光线，且所述光线的传播路径经过用于拾取或放置所述料槽的操作体的移动路径，

其中，所述光电传感器用于当拾取或放置所述料槽的操作体遮挡所述光电传感器发射的光线时，生成并输出光电检测信号。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的控制系统，其中，所述到位检测单元包括检测开关模块以及第二驱动电路，

其中，所述检测开关模块包括检测开关，并且所述检测开关模块用于在检测到所述料槽被放置到所述工作平台的放置区域时输出开关检测信号，并且所述第二驱动电路用于将所述开关检测信号进行电平转换后作为到位检测信号发送到所述控制器。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其中，所述检测开关模块包括固定座、到位检测部件、和接近开关或者微动开关，所述固定座与所述工作平台固定，并用于固定接近开关或者微动开关，

其中，在所述料槽被放置到所述工作平台的放置区域时，所述到位检测部件被所述料槽压住后沿垂直方向向下运动，从而使得接近开关或者微动开关生成并输出开关检测信号。

8.一种用于控制操作料槽的控制方法，所述方法包括：

由操作检测单元在检测到对所述料槽进行操作的情况下，生成操作检测信号；

由控制器基于所述操作检测信号生成第一控制信号；

由到位检测单元在检测到所述料槽被放置到工作平台的放置区域时，生成到位检测信号；以及

由控制器基于所述到位检测信号生成第二控制信号，

其中，所述第一控制信号和所述第二控制信号分别用于控制设置在工作平台上的电磁铁组件处于第一状态和第二状态，其中，所述电磁铁组件处于第一状态时无法吸附所述料槽，处于第二状态时吸附并锁紧所述料槽。

9.根据权利要求8所述的控制方法，还包括：

在基于所述操作检测信号生成第一控制信号后，如果在预设时间段内未接收到所述到位检测信号，则由控制器进一步生成所述第二控制信号。

10.一种3D打印设备，包括：

料槽；

工作平台，其上设置有用于放置料槽的放置区域；以及

如权利要求1-7中任意一项所述的用于控制操作料槽的控制系统。

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