CN114560241A - 材料供应装置及其料量检测方法、三维打印系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种材料供应装置及其料量检测方法、三维打印系统，涉及三维打印技术领域。材料供应装置，包括材料容器、旋转叶片和驱动机构；驱动机构包括电机和磁性元件，旋转叶片至少部分包括铁磁性物质，电机的输出轴与磁性元件固定连接，磁性元件与旋转叶片磁性连接，磁性元件设置为在电机的负载大于预设负载时可与旋转叶片断开连接。三维打印系统，包括支撑平台、材料铺设装置和材料供应装置。通过磁性元件与旋转叶片磁性连接，能够在电机的负载大于或等于电机的预设负载时磁性元件可与旋转叶片断开连接，从而能够避免在检测材料容器中的材料量时使得电机频繁过载而导致电机寿命降低。

Description

材料供应装置及其料量检测方法、三维打印系统

技术领域

本发明涉及三维打印技术领域，尤其涉及一种材料供应装置及其料量检测方法、三维打印系统。

背景技术

三维打印系统是一种快速成型技术。它是一种以数字模型文件为基础，运用可粘合材料，通过逐层打印的方式构造物体的技术。三维打印系统包括材料供应装置和打印平台，材料供应装置用于将材料提供给打印平台。材料供应装置包括材料容器、旋转叶片和电机，材料容器中存储有材料，旋转叶片位于材料容器中，电机位于材料容器的外侧，电机的输出轴与旋转叶片固定连接。材料供应装置需要保证足够数量的材料，以保证打印成功。

相关技术中，确定材料容器中是否有足够数量的材料的方式：先通过电机驱动旋转叶片沿特定方向旋转，使得旋转叶片被材料容器中的材料阻挡，然后获取旋转叶片被阻塞的角度位置，再将获取的角度位置与目标角度位置比较来确定材料容器中的材料量。目标角度位置为当材料容器中的材料数量达到预设数量时，旋转叶片被阻塞的角度位置。

然而，在三维打印过程中，需要频繁检测材料容器中的材料量以保证均匀供粉，根据上述方式检测容器中的材料量时，电机需要持续对叶片施力直至被夹在叶片和挡板之间的粉末不能再压缩才可获取旋转叶片被阻塞的角度位置，在这个过程中，电机可能会持续经受过载状态，这将会导致电机寿命降低。

发明内容

本发明提供一种材料供应装置及其料量检测方法、三维打印系统，以解决在三维打印过程中，需要频繁检测材料容器中的材料量以保证均匀供粉，这将会导致电机寿命降低的问题。

第一方面，本发明提供一种材料供应装置，包括材料容器、旋转叶片和驱动机构；

所述旋转叶片可旋转地设置于所述材料容器中，所述驱动机构包括电机和磁性元件，所述旋转叶片至少部分包括铁磁性物质，所述电机的输出轴与所述磁性元件固定连接，所述磁性元件与所述旋转叶片磁性连接，所述磁性元件设置为在所述电机的负载大于或等于预设负载时可与所述旋转叶片断开连接。

可选地，所述预设负载小于所述电机的额定负载。

可选地，还包括控制器，所述控制器与所述电机电连接，所述控制器用于控制所述电机使得所述旋转叶片跟随所述磁性元件在所述材料容器内旋转以执行料量检测过程或材料供应过程。

可选地，所述磁性元件为电磁铁，所述控制器还与所述磁性元件电连接，所述控制器用于控制所述磁性元件高频通断。

可选地，所述磁性元件为电磁铁，所述控制器还与所述磁性元件电连接，所述控制器用于调整所述磁性元件的磁力大小，使得在所述电机的负载大于或等于预设负载时可与旋转叶片断开连接。

可选地，在所述料量检测过程中，所述磁性元件设置为在所述电机的负载大于或第一预设负载时可与所述旋转叶片断开连接；在所述材料供应过程中，所述磁性元件设置为在所述电机的负载大于或等于第二预设负载时可与所述旋转叶片断开连接；

并且，当所述材料容器中的料量大于或等于第一阈值，所述旋转叶片旋转到材料供应位置时，所述电机的负载小于所述第二预设负载。

可选地，当所述材料容器中的料量大于或等于第二阈值，所述旋转叶片旋转到材料供应位置时所述电机的负载大于或等于所述第二预设负载，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值。

可选地，所述材料容器顶部敞口设置，在所述料量检测过程中所述旋转叶片的旋转方向与在所述材料供应过程中所述旋转叶片的旋转方向相同，所述第二预设负载

所述第一预设负载。

可选地，所述材料容器的顶部一侧敞开，所述材料容器的顶部另一侧设置有挡板，所述挡板位于所述材料容器在所述料量检测过程中所述旋转叶片的旋转方向上的一侧，在所述料量检测过程中所述旋转叶片的旋转方向与在所述材料供应过程中所述旋转叶片的旋转方向相反，所述第一预设负载等于所述第二预设负载。

可选地，所述材料容器设置有填充口，所述填充口用于向所述材料容器填充材料。

可选地，还包括材料储存腔和材料输送机构，所述材料输送机构连接在所述材料储存腔和所述填充口之间；

所述填充口设置在所述材料容器底部，所述材料输送机构为螺杆输送机构。

可选地，在所述料量检测过程中，当所述材料容器中的料量为第一阈值时，所述旋转叶片旋转到第一角度时所述电机的负载达到所述第一预设负载；

所述材料供应装置还包括编码器，所述编码器与所述控制器电连接，所述编码器用于获取在所述料量检测过程中所述旋转叶片的旋转角度，并基于所述旋转叶片的旋转角度与第一角度之间的关系确定所述材料容器中的料量是否达到所述第一阈值。

可选地，所述控制器与所述材料输送机构电连接，当所述控制器确定所述材料容器中的材料小于第一阈值时，所述控制器用于控制所述材料输送机构以第一速度向所述材料容器填充材料，当所述控制器确定所述材料容器中的材料大于或等于第一阈值时，所述控制器用于控制所述材料输送机构以第二速度向所述材料容器填充材料。

第二方面，本发明提供一种材料供应装置的料量检测方法，包括：

驱动机构驱动旋转叶片在材料容器中旋转；

获取所述旋转叶片在第一旋转范围内的旋转角度；

基于旋转角度确定材料容器中的料量；

其中，所述驱动机构包括电机和磁性元件，所述旋转叶片至少部分包括铁磁性物质，所述电机的输出轴与所述磁性元件固定连接，所述磁性元件与所述旋转叶片磁性连接，所述磁性元件设置为在所述电机的负载大于或等于预设负载时可与所述旋转叶片断开连接。可选地，所述基于旋转角度确定材料容器中的料量，包括：

根据所述旋转角度与目标角度的比较结果，确定所述材料容器中的料量，其中，所述目标角度为所述材料容器中的料量为第一阈值且所述预设负载为第一预设负载时所述旋转叶片与所述磁性元件断开连接时所述旋转叶片旋转的角度。

第三方面，本发明提供一种三维打印系统，包括支撑平台、材料铺设装置和如上所述的材料供应装置；

所述材料供应装置设置在所述支撑平台的一侧，所述材料供应装置用于沿所述支撑平台的一侧向所述支撑平台提供构建材料；

所述材料铺设装置可移动地设置在所述支撑平台和材料铺设装置的上方，所述材料铺设装置用于将所述材料供应装置提供的材料铺设到所述支撑平台的上方。

本发明提供一种材料供应装置及其料量检测方法、三维打印系统，通过磁性元件与旋转叶片磁性连接，能够在电机的负载大于或等于电机的预设负载时磁性元件可与旋转叶片断开连接，从而能够避免在检测材料容器中的材料量时使得电机频繁过载而导致电机寿命降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为本发明实施例中一种三维打印系统的主视结构示意图；

图1b为图1a中的三维打印系统的俯视结构示意图；

图2为本发明实施例中一种材料供应装置的料量检测方法的流程图；

图3为本发明实施例一中一种材料供应装置的立体结构示意图；

图4为本发明实施例一中一种材料供应装置的剖视结构示意图；

图5为本发明实施例一中一种材料供应装置的检测过程示意图；

图6为本发明实施例一中一种材料供应装置的供应过程示意图；

图7为本发明实施例二中一种材料供应装置的立体结构示意图；

图8为本发明实施例二中一种材料供应装置的剖视结构示意图；

图9为本发明实施例二中一种材料供应装置的检测过程示意图；

图10为本发明实施例二中一种材料供应装置的供应过程示意图；

图11a和图11b为本发明实施例中另一种三维打印系统的材料供应过程示意图。

附图标记说明：

100-三维打印系统；10-材料供应装置；101-材料容器；1011-底部；1012上部；102-旋转叶片；103-驱动机构；1031-电机；1032-磁性元件；104-编码器；105-挡板；20-支撑平台；30-材料铺设装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在以上描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指接合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式接合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

相关技术中，确定材料容器中是否有足够数量的材料的方式：先通过电机驱动旋转叶片沿特定方向旋转，使得旋转叶片被材料容器中的材料阻挡，然后获取旋转叶片被阻塞的角度位置，再将获取的角度位置与目标角度位置比较来确定材料容器中的材料量。目标角度位置为当材料容器中的材料数量达到预设数量时，旋转叶片被阻塞的角度位置。

然而，在三维打印过程中，需要频繁检测材料容器中的材料量以保证均匀供粉，根据上述方式检测容器中的材料量时，电机需要持续对叶片施力直至被夹在叶片和挡板之间粉末不能再压缩才可获取旋转叶片被阻塞的角度位置，在这个过程中，电机可能会持续经受过载状态，这将会导致电机寿命降低。

为了解决上述问题，本发明提供一种材料供应装置及其料量检测方法、三维打印系统，通过磁性元件与旋转叶片磁性连接，能够在电机的负载大于或等于电机的预设负载时磁性元件可与旋转叶片断开连接，从而能够避免在检测材料容器中的材料量时使得电机频繁过载而导致电机寿命降低。此外，本申请提供的材料供应装置及其料量检测方法、三维打印系统，还能够避免需要另外设置负载检测机构来控制电机的工作而导致材料供应装置更加复杂。

下面结合具体实施例对本发明实施例提供的材料供应装置及其料量检测方法、三维打印系统进行详细介绍。

图1a为本发明实施例中一种三维打印系统的主视结构示意图；图1b为图1a中的三维打印系统的俯视结构示意图；图2为本发明实施例中一种材料供应装置的料量检测方法的流程图。

如图1a和图1b所示，本发明提供一种三维打印系统100，包括支撑平台20、材料铺设装置30和材料供应装置10，材料供应装置10设置在支撑平台20的一侧，材料供应装置10用于沿支撑平台20的一侧向支撑平台20提供构建材料，材料铺设装置30可移动地设置在支撑平台20和材料铺设装置30的上方，材料铺设装置30用于将材料供应装置10提供的材料铺设到支撑平台20的上方。

具体地，支撑平台20的形状可以为长方形。在其他实现方式中，也可以形成为其他形状。本申请实施例中，支撑平台20的形状为长方形。建立直角坐标系，以支撑平台20的长度方向为X方向，以支撑平台20的宽度方向为Y方向，以支撑平台20的厚度方向为Z方向。

材料供应装置10沿Y方向延伸设置在支撑平台20的一侧，材料供应装置10沿Y方向上的长度L大体上与支撑平台20在Y方向上的长度相同。在其他的实施例中，材料供应装置10在Y方向上的长度L可以长于或短于支撑平台20在Y方向上的长度，本申请对此不作具体限制。在其他的实施例中，材料供应装置10也可以沿X方向延伸设置在支撑平台20的一侧，具体如何设置可以根据实际需求选择，本申请对此不作具体限制。

材料铺设装置30可以是辊、刮刀或者其结合。本申请实施例中，以材料铺设装置30为铺粉辊为例进行说明。

三维打印系统100还可以包括材料喷射系统、加热系统、激光烧结系统等用于固化材料的固化系统。

如图1a和图1b所示，本发明还提供一种材料供应装置10，包括材料容器101、旋转叶片102和驱动机构103。

其中，材料容器101为顶部敞开的材料容器。

在一些示例中，材料容器101具有由矩形的底部1011和弯曲的上部1012形成的截面，弯曲的上部1012具有限定圆的两个弧线的截面，该圆的圆心位于底部1011的纵向轴线的上方并且与材料供应装置10的顶部大致平齐。

旋转叶片102的形状可以为直板状，也可以为弯折状，在此不做具体设置。当旋转叶片102为弯折状时，限定弯曲的上部1012的圆的圆心位于底部1011的纵向轴线的上方并且可以低于材料供应装置10的顶部。在本申请实例中，旋转叶片102的形状为直板状。

旋转叶片102可绕电机1031的输出轴的轴线O旋转，旋转叶片102具有宽度W的叶片。当旋转叶片102在材料容器101中旋转期间，旋转叶片102在旋转叶片102的宽度方向上的一端可抵靠弯曲的上部1012形成密封，以使其能够将材料容器101中的材料从底部1011移至弯曲的上部1012。在本实施例中，旋转叶片102在旋转叶片102的宽度方向上的另一端可以与轴线O重合，也可以不与轴线O重合。

需要说明的是，旋转叶片102与弯曲的上部1012之间的密封是指材料不会从旋转叶片102和弯曲的上部1012之间的缝隙掉落。

旋转叶片102由驱动机构103驱动以绕轴线O旋转，驱动机构103包括电机1031和磁性元件1032，电机1031的输出轴与磁性元件1032固定连接，也就是说磁性元件1032随着电机1031的输出轴的旋转而旋转。

旋转叶片102为至少部分包括铁磁性物质的旋转叶片，以使旋转叶片102与磁性元件1032磁性连接。具体的，旋转叶片102可以整体由铁磁性物质形成，也可仅在与磁性元件1032连接的部位包括铁磁性物质。当电机1031的负载大于或等于预设负载时，磁性元件1032与旋转叶片102断开连接。通过磁性元件1032与旋转叶片102磁性连接，能够在电机1031的负载大于或等于预设负载时磁性元件可与旋转叶片102断开连接，从而能够避免在检测材料容器中的材料量时使得电机频繁过载而导致电机寿命降低。此外，本申请提供的材料供应装置10，还能够避免需要另外设置负载检测机构来控制电机的工作而导致材料供应装置10更加复杂。

需要说明的是，预设负载可以理解为对电机1031的负载预设的一个负载值，该负载值与磁性元件1032的磁力大小相对应，也即是，磁性元件1032和旋转叶片102之间的磁性设置为，在电机1031的负载大于或等于该预设的负载值时，磁性元件1032与旋转叶片102断开连接。

在一些示例中，参考图1a和图1b所示，旋转叶片102设置在材料容器101内部，驱动机构103设置在材料容器101外部，并且，磁性元件1032在旋转叶片102长度方向上的一端与旋转叶片102磁性连接。在其他的一些实施例中，驱动机构103也可以部分设置在材料容器101内，例如，磁性元件1032设置在材料容器101内部并与旋转叶片102磁性连接，电机1031则设置在材料容器101外部，并且电机1031的输出轴穿过材料容器101的侧壁与设置在材料容器101内的磁性元件1032固定连接。或者，在其他的一些实施例中，驱动机构103也可以整体设置在材料容器101内。当磁性元件1032与旋转叶片102磁性连接时，旋转叶片102与磁性元件1032一起在电机1031的驱动下绕轴线O旋转；当磁性元件1032与旋转叶片102断开连接时，磁性元件1032在电机1031的驱动下旋转，旋转叶片102则不再跟随磁性元件1032旋转；其中，电机1031的输出轴的轴线O可以与旋转叶片102的轴线重合。

当然，在其他的实施例中，为了保证旋转叶片102旋转的稳定性，驱动机构103可以包括两个磁性元件1032，该两个磁性元件1032在旋转叶片102长度方向上的两端分别与旋转叶片102磁性连接，并且，该两个磁性元件1032同步旋转以带动旋转叶片102旋转。具体地，在一些实施例中，该两个磁性元件1032可以由不同的电机1031同步驱动，或者，在一些其他的实施例中，该两个磁性元件1032可以通过连接件固定连接并通过同一个电机1031驱动以实现同步旋转。

进一步地，在材料容器101的底部1011内设置有可沿箭头A所示的方向移动的摊平元件(图中未示出)，摊平元件被配置为沿着材料容器101的底部1011往复震荡，以沿箭头A所示的方向分配材料容器101中的材料。其中，摊平元件包括形成为网格状的摊平板和驱动组件，驱动组件可以是电机。

可选地，预设负载小于电机1031的额定负载。如此设置，可以避免电机1031在过载的状态下工作。

可选地，材料供应装置10还包括控制器，控制器与电机1031电连接，控制器用于控制电机1031使得旋转叶片102跟随磁性元件1032在材料容器101内旋转以执行料量检测过程或材料供应过程。

具体地，在料量检测过程中，预设负载设置为第一预设负载；在材料供应过程中，预设负载设置为第二预设负载，即，在料量检测过程中，磁性元件1032设置为在电机1031的负载大于或等于第一预设负载时可与旋转叶片102断开连接；在材料供应过程中，磁性元件1032设置为在电机1031的负载大于或等于第二预设负载时可与旋转叶片102断开连接。

进一步地，当材料容器101中的料量大于或等于第一阈值，旋转叶片102旋转到材料供应位置时，电机1031的负载小于第二预设负载，也就是说，在材料供应过程中，当材料容器101中料量大于或等于第一阈值，旋转叶片102旋转到材料供应位置时，电机1031的负载没有达到预设负载而不会导致磁性元件1032和旋转叶片102断开连接，因而能够实现材料供应。

其中，第一阈值可以是用户基于测试结果确定的，例如，第一阈值可以设置为，旋转叶片102能够在材料供应过程中将预定量的材料供应到材料供应位置D时，材料容器101中所具有的材料量所对应的值。在材料供应过程中供应的预定量可以基于形成支撑平台20的一个粉末层需要的量来确定。

进一步地，当材料容器101中的料量大于或等于第二阈值，旋转叶片102旋转到材料供应位置时，电机1031的负载大于第二预设负载，也就是说，在材料供应过程中，当材料容器101中的料量大于或等于第二阈值，旋转叶片102旋转到材料供应位置时，电机1031的负载达到预设负载而导致磁性元件1032和旋转叶片102断开连接，即，当材料容器101中材料量过大时可以阻止材料供应装置10将材料供应到材料供应位置，进而可以避免材料容器101中材料量过大时进行材料供应以保证材料供应装置10供应的材料量的稳定性。其中，第二阈值大于第一阈值。

需要指出的是，料量检测过程和材料供应过程将在下文根据具体的实施例详细介绍。

进一步地，控制器还与磁性元件1032电连接，控制器用于控制磁性元件1032高频通断。如此设置，可以使得旋转叶片102震动，能够在料量检测过程和材料供应过程中对材料容器101中的材料进行搅拌，避免材料容器101中的材料结块，从而提高材料供应效果。

其中，磁性元件1032高频通断是指控制器控制磁性元件1032频繁通电或断电，从而可以使得磁性元件1032与旋转叶片102频繁断开或连接，进而可以使得旋转叶片102震动。

可选地，磁性元件1032可以为电磁铁，并且，电磁铁的磁力大小可调，以在料量检测过程和材料供应过程中调整磁性元件1032和旋转叶片102之间的磁性，从而使得磁性元件1032和旋转叶片102之间的磁性能够与预设负载对应设置，即，通过调整电磁铁的磁力大小使得磁性元件1032能够在电机的负载达到该预设负载时与旋转叶片102断开连接。

在一些示例中，在执行料量检测过程时，预设负载设置为第一预设负载，控制器则调节磁性元件1032为第一磁力，第一磁力的大小为当电机的负载达到第一预设负载时，磁性元件1032与旋转叶片102断开连接；在材料供应过程时，预设负载设置为第二预设负载，控制器则调节磁性元件1032为第二磁力，第二磁力的大小为当电机的负载达到第二预设负载时，磁性元件1032与旋转叶片102断开连接。

在其他的实施例中，也可以通过替换磁性元件1032来改变磁性元件1032和旋转叶片102之间的磁性，例如，旋转叶片102的一端设置有第一磁性元件，旋转叶片102的的另一端则设置有第二磁性元件，第一磁性元件的磁力大小和第二磁性元件的磁力大小则分别与第一预设负载和第二预设负载对应，在料量检测过程中，控制器控制第一磁性元件通电以与旋转叶片102连接来执行料量检测过程，在材料供应过程中，控制器控制第二磁性元件通电以与旋转叶片102连接来执行材料供应过程。

可选地，材料容器101设置有填充口，填充口用于向材料容器101填充材料。

其中，填充口可以设置在材料容器101的下方，也可以设置在其他位置，在此不做具体设置。

可选地，材料供应装置10还包括材料储存腔和材料输送机构，材料输送机构连接在材料储存腔和填充口之间。

其中，材料储存腔设置在支撑平台20的下方以减小三维打印系统的尺寸；在其他的实施例中，材料储存腔还可以设置在其他位置，本申请对此不作具有限制，只要能够通过填充口向材料容器101填充材料即可。

填充口设置在材料容器底部，材料输送机构为螺杆输送机构。

进一步地，控制器与材料输送机构电连接，当控制器确定材料容器101中的材料小于第一阈值时，控制器用于控制材料输送机构向材料容器填充材料，当控制器确定材料容器101中的材料大于或等于第一阈值时，控制器用于控制材料输送机构停止向材料容器101填充材料。如此设置，可以保证材料容器101中的材料量的稳定性。

在其他实施例中，控制器还可以控制输送机构输送材料的速度。例如，当控制器确定材料容器101中的材料小于第一阈值时，控制材料输送机构以第一速度向材料容器101填充材料，当控制器确定材料容器101中的材料大于第一阈值时，控制材料输送机构以第二速度向材料容器101填充材料，其中，第一速度大于第二速度。

以下结合具体实施例介绍料量检测过程和材料供应过程。

实施例一

图3为本发明实施例一中一种材料供应装置的立体结构示意图；图4为本发明实施例一中一种材料供应装置的剖视结构示意图；图5为本发明实施例一中一种材料供应装置的检测过程示意图；图6为本发明实施例一中一种材料供应装置的供应过程示意图。

如图3和图4所示，本实施例中，材料容器101顶部敞口设置，旋转叶片102可在材料容器101内绕电机1031的输出轴O的轴线360°旋转，即，在材料供应过程中，旋转叶片102始终沿一个方向旋转(如图3中箭头R所示)即可完成连续供料，当然，在其他的实施例中，旋转叶片102也可在材料容器101中往复旋转。

在料量检测过程中，当材料容器101中的料量为第一阈值，旋转叶片102旋转到第一角度α0(图中未示出)时，电机1031负载达到第一预设负载，旋转叶片102与磁性元件1032断开连接。

需要说明的是，在料量检测过程中，旋转叶片102的起始位置位于图4中旋转叶片102所在的位置的一侧，结合图5和图6可知，旋转叶片102的旋转方向与在供应过程中的旋转叶片102的旋转方向相同。

材料供应装置还包括编码器104，编码器104用于记录旋转叶片102的旋转角度，控制器与编码器104电连接，用于获取旋转叶片102的旋转角度，并基于旋转叶片102与磁性元件1032断开时旋转叶片102的旋转角度与第一角度α0之间的关系确定材料容器101中的料量是否达到第一阈值。

具体来说，在料量检测过程中，旋转叶片102跟随磁性元件1032在材料容器101中旋转，材料容器101中材料对旋转叶片102产生阻力，当磁性元件1032和旋转叶片102之间的磁性不足以抵抗该阻力时，磁性元件1032和旋转叶片102断开连接，编码器104记录旋转叶片102沿旋转方向旋转到的最大角度α1，即旋转叶片102与磁性元件1032断开连接时旋转叶片102旋转的角度。

基于该获取的最大角度α1和第一角度α0的比较，即可确定材料容器101中的料量是否达到第一阈值，例如，当该获取的最大角度α1小于第一角度α0，表明材料容器101中的料量大于第一阈值，即材料容器101中的材料施加给旋转叶片102的阻力过大导致旋转叶片102还未旋转到预定的第一角度α0即与磁性元件1032断开连接，同样的，当该获取的最大角度α1等于第一角度α0，表明材料容器101中的料量等于第一阈值，当该获取的最大角度α1大于第一角度α0，表明材料容器101中的料量小于第一阈值。

本实施例中，在料量检测过程中，当材料容器101中的料量达到第一阈值时，旋转叶片102和磁性元件1032需要断开连接以指示材料容器中的料量达到第一阈值，而在材料供应过程中，当材料容器101中的料量达到第一阈值时，旋转叶片102和磁性元件1032需要保持连接以便旋转叶片能够将材料容器101中的材料供应到材料供应位置，因此，第二预设负载设置为大于第一预设负载，即料量检测过程中设置的预设负载小于材料供应过程中设置的预设负载，也就是说，在料量检测过程中，旋转叶片102与磁性元件1032之间的磁性连接易于断开，以便旋转叶片102与磁性元件1032在旋转到材料供应位置之前能够在材料容器101中材料的阻力下断开连接，而在材料供应过程中，旋转叶片102与磁性元件1032之间的磁性连接不易于断开，以便当旋转叶片102将材料容器101中的材料供应到供应位置时，旋转叶片102和磁性元件1032保持连接，从而实现材料供应过程。

进一步的，当料量检测过程确定材料容器101中的料量达到第一阈值时，控制器控制旋转叶片102执行材料供应过程，如图6所示，预设负载设置为大于第一预设负载的第二预设负载，即当材料容器101中的料量达到第一阈值时，旋转叶片102和磁性元件1032能够保持连接以将材料容器101中的材料供应到材料供应位置D。

更为具体的，由于材料容器101中的材料难以精确地保持在第一阈值，因此，为了保证每次实际供应的材料可控，本实施例中，材料供应过程包括：第一步，旋转叶片102旋转到预供应位置C，此时，旋转叶片102上的材料部分位于材料容器101的顶部下方，部分位于材料容器101的顶部上方；第二步，材料铺设装置30沿远离支撑平台20一侧的方向移动通过材料容器101，以将位于材料容器101的顶部上方的材料从材料容器101顶部的开口刮入材料容器101中；第三步，旋转叶片102旋转到材料供应位置D，此时，旋转叶片102上的材料位于材料容器101的顶部上方；第四步，材料铺设装置30沿靠近支撑平台20一侧的方向移动通过材料容器101，以将位于材料容器101顶部上方的材料从材料容器101顶部的开口铺设到支撑平台20上。如此设置，即使材料容器101中的料量在一定范围内动态变化，也能够实现定量供料，即，每次供应的材料量均为预供应位置C、材料铺设装置30所在高度处的水平线以及材料容器101的弧形侧壁限定的空间的体积V。本实施例中，预供应位置C是固定的，即，每个供应过程供应的材料量相等；或者，在其他的实施例中，预供应位置C是可变的，即，每次供应的材料量随预供应位置C的不同而不同，例如，可以通过改变预供应位置C实现材料层厚可变。

以下结合图2对上述材料供应装置10的料量检测方法进行说明：

S101：驱动机构103驱动旋转叶片102在材料容器101中旋转。

其中，驱动机构103包括电机1031和磁性元件1032，电机1031的输出轴与磁性元件1032固定连接。

旋转叶片102至少部分包括铁磁性物质，以使旋转叶片102与磁性元件1032磁性连接。当电机1031的负载达到预设负载时，磁性元件1032与旋转叶片102断开连接。在料量检测过程中，预设负载为第一预设负载。

S102：获取旋转叶片102在第一旋转范围内的旋转角度。

具体地，通过编码器104记录旋转叶片102的旋转角度，控制器与编码器104电连接，获取旋转叶片102的旋转角度的最大角度α1。

需要说明的是，第一旋转范围为旋转叶片102在材料容器101中可以旋转的范围。

S103：基于旋转角度确定材料容器101中的料量。

具体地，基于旋转叶片102的旋转角度的最大角度α1与第一角度α0之间的关系，确定材料容器101中的料量是否达到第一阈值，第一角度α0为材料容器101中的料量为第一阈值且预设负载为第一预设负载时旋转叶片102与磁性元件1032断开连接时旋转叶片102旋转的角度。

其中，第一阈值可以是用户基于测试结果确定的，例如，第一阈值可以设置为，旋转叶片102能够在材料供应过程中将预定量的材料供应到材料供应位置D时，材料容器101中所具有的材料量所对应的值。在材料供应过程中供应的预定量可以基于形成支撑平台20的一个粉末层需要的量来确定。

实施例二

图7为本发明实施例二中一种材料供应装置的立体结构示意图；图8为本发明实施例二中一种材料供应装置的剖视结构示意图；图9为本发明实施例二中一种材料供应装置的检测过程示意图；图10为本发明实施例二中一种材料供应装置的供应过程示意图。

如图7至图10所示，本实施例中，材料容器101靠近支撑平台20的一侧顶部敞开，远离支撑平台20的一侧顶部还设置有挡板105，在料量检测过程中，驱动机构103带动旋转叶片102沿第一方向R1旋转，以将材料容器101中的材料挤压到旋转叶片102和挡板105之间，在材料供应过程中，驱动机构103带动旋转叶片102沿第二方向R2旋转，以将材料容器101中材料供应到材料供应位置D，其中，第一方向R1与第二方向R2相反，即在料量检测过程中旋转叶片102的旋转方向与在材料供应过程中旋转叶片102的旋转方向相反。本实施例中，由于固定设置的挡板105能够在料量检测过程中给旋转叶片102施加阻力使得旋转叶片102与磁性元件1032断开连接，因此，第一负载可以等于第二负载，即无需为了在料量检测过程中实现断开并在材料供应过程中保持连接而调整磁性元件1032和旋转叶片102之间的磁性，从而简化料量检测过程和材料供应过程的控制。当然，在其他的实施例中，第一负载也可以不等于第二负载。

更为具体的，如图9所示，在料量检测过程中，当材料容器101中的料量达到第一阈值时，旋转叶片102旋转到第一角度α0时电机1031的负载达到第一预设负载，旋转叶片102与磁性元件1032断开连接，其中，材料供应装置还包括编码器104，编码器104用于记录旋转叶片102的旋转角度，控制器与编码器104电连接，用于获取旋转叶片102的旋转角度α，并基于旋转叶片102的旋转角度α与第一角度α0之间的关系确定材料容器101中的料量是否达到第一阈值。具体来说，料量检测过程中，旋转叶片102跟随磁性元件1032在材料容器101中旋转，以将材料容器101中的材料压紧到挡板105上，随着旋转叶片102的旋转，材料和挡板105对旋转叶片102产生的阻力增大，当磁性元件1032和旋转叶片102之间的磁性不足以抵抗该阻力时，磁性元件1032和旋转叶片102断开连接，编码器104记录旋转叶片102沿第一方向旋转到的最大角度α2，基于该获取的最大角度α2和第一角度α0的比较，即可确定材料容器101中的料量是否达到第一阈值，例如，当该获取的最大角度α2小于第一角度α0，表明材料容器101中的料量大于第一阈值，即材料容器101中的材料施加给旋转叶片102的阻力过大导致旋转叶片102还未旋转到预定的第一角度即与磁性元件1032断开连接，同样的，当该获取的最大角度α2等于第一角度α0，表明材料容器101中的料量等于第一阈值，当该获取的最大角度α2大于第一角度α0，表明材料容器101中的料量小于第一阈值。

进一步的，当料量检测过程确定材料容器101中的料量达到第一阈值时，控制器控制旋转叶片102执行材料供应过程，具体如图10所示。其具体供应过程与实施例一中所述一致，此处不再予以赘述。

需要说明的是，在料量检测过程执行完毕后执行材料供应过程之前，旋转叶片102可停留在材料容器101的矩形的底部1011和弯曲的上部1012相邻位置，在此位置，旋转叶片102与挡板105挤压的材料可以漏到矩形的底部1011中，矩形的底部1011中的摊平元件往复震荡，以将材料容器101的材料摊平，此时，材料容器101的材料可以回到位于旋转叶片102在材料供应过程中的旋转方向上的一侧。

图11a和图11b为本发明实施例中另一种三维打印系统的材料供应过程示意图。

以下结合图11a和图11b介绍另一种三维打印系统100，三维打印系统100包括如上所述的材料供应装置10。在一些实施例中，三维打印系统100可以包括第一材料供应装置10a和第二材料供应装置10b，第一材料供应装置10a和第二材料供应装置10b分别在材料铺设装置30的移动方向上设置在支撑平台20的两侧。

如图11a和图11b所示，当材料铺设装置30从左至右移动进行铺粉操作时，第一材料供应装置10a提供材料，并且，材料铺设完成后多余的粉末可以由第二材料供应装置10b接收，当材料铺设装置30从右至左进行铺粉操作时，第二材料供应装置10b提供材料，并且，材料铺设完成后多余的粉末可以由第一材料供应装置10a接收。如此设置，可以实现双向供料，即可以实现双向铺粉，也就是说，材料铺设装置30沿正向在支撑平台20上铺设一层材料后，无需返回起始位置即可沿反向在支撑平台20上叠加铺设另一层材料，有利于提高打印效率，并且，材料铺设过程中产生的多余的材料也可以直接在后续的打印过程中使用，有利于减少回收材料量。

更为具体的，图11a示出了材料供应装置10a供料的过程示意图，具体包括：

材料铺设装置移动到材料供应装置10a的右侧(即平台上方)；旋转叶片102旋转到预供应位置C，以使得部分材料位于材料容器101的顶部上方，部分材料位于材料容器101的顶部下方；材料铺设装置30沿箭头所示方向从材料供应装置10a的右侧向左侧移动，以将材料容器101顶部上方的材料刮入材料容器102中。

旋转叶片102继续旋转到材料供应位置D，以使得旋转叶片102上的材料基本上全部位于材料容器101顶部上方，材料铺设装置30沿箭头所示方向从材料供应装置10a的左侧向右侧移动，以将旋转叶片102上的材料铺设到支撑平台20的上方。

图11b则示出了材料供应装置10b的材料供应过程，材料铺设装置30将材料供应装置10a提供的材料铺设到支撑平台20后，继续沿箭头所示方向从材料供应装置10b的左侧向右侧移动通过材料供应装置10b，以将材料容器101顶部上方的材料刮入材料容器102中，在材料铺设装置30移动到材料供应装置10b上方之前，材料供应装置10b的旋转叶片102已经移动到预供应位置C，即，部分材料位于材料容器101的顶部上方，部分材料位于材料容器101的顶部下方。

旋转叶片102继续旋转并移动到材料供应位置D，即旋转叶片102上的材料基本上位于材料容器101的顶部上方，材料铺设装置30沿箭头所示方向从材料供应装置10b的右侧向左侧移动通过材料供应装置10b，以将旋转叶片102上的材料铺设到支撑平台20的上方。

材料铺设装置30将材料供应装置10b提供的材料铺设到支撑平台20后，继续沿箭头所示的方向从材料供应装置10a的右侧向左侧移动通过材料供应装置10a，以将材料容器101顶部上方的材料刮入材料容器101中，在材料铺设装置30移动到材料供应装置10a上方之前，材料供应装置10a的旋转叶片102已经移动到预供应位置C。

重复执行图11a和图11b所示的供料步骤实现三维打印。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (16)

1.一种材料供应装置，其特征在于，包括材料容器、旋转叶片和驱动机构；

所述旋转叶片可旋转地设置于所述材料容器中，所述驱动机构包括电机和磁性元件，所述旋转叶片至少部分包括铁磁性物质，所述电机的输出轴与所述磁性元件固定连接，所述磁性元件与所述旋转叶片磁性连接，所述磁性元件设置为在所述电机的负载大于或等于预设负载时可与所述旋转叶片断开连接。

2.根据权利要求1所述的材料供应装置，其特征在于，所述预设负载小于所述电机的额定负载。

3.根据权利要求1所述的材料供应装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与所述电机电连接，所述控制器用于控制所述电机使得所述旋转叶片跟随所述磁性元件在所述材料容器内旋转以执行料量检测过程或材料供应过程。

4.根据权利要求3所述的材料供应装置，其特征在于，所述磁性元件为电磁铁，所述控制器还与所述磁性元件电连接，所述控制器用于控制所述磁性元件高频通断。

5.根据权利要求3所述的材料供应装置，其特征在于，所述磁性元件为电磁铁，所述控制器还与所述磁性元件电连接，所述控制器用于调整所述磁性元件的磁力大小，使得在所述电机的负载大于或等于预设负载时可与旋转叶片断开连接。

6.根据权利要求3所述的材料供应装置，其特征在于，在所述料量检测过程中，所述磁性元件设置为在所述电机的负载大于或等于第一预设负载时可与所述旋转叶片断开连接；在所述材料供应过程中，所述磁性元件设置为在所述电机的负载大于或等于第二预设负载时可与所述旋转叶片断开连接；

并且，当所述材料容器中的料量大于或等于第一阈值，所述旋转叶片旋转到材料供应位置时，所述电机的负载小于所述第二预设负载。

7.根据权利要求6所述的材料供应装置，其特征在于，当所述材料容器中的料量大于或等于第二阈值，所述旋转叶片旋转到材料供应位置时所述电机的负载大于或等于所述第二预设负载，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值。

8.根据权利要求7所述的材料供应装置，其特征在于，所述材料容器顶部敞口设置，在所述料量检测过程中所述旋转叶片的旋转方向与在所述材料供应过程中所述旋转叶片的旋转方向相同，所述第二预设负载大于所述第一预设负载。

9.根据权利要求7所述的材料供应装置，其特征在于，所述材料容器的顶部一侧敞开，所述材料容器的顶部另一侧设置有挡板，所述挡板位于所述材料容器在所述料量检测过程中所述旋转叶片的旋转方向上的一侧，在所述料量检测过程中所述旋转叶片的旋转方向与在所述材料供应过程中所述旋转叶片的旋转方向相反，所述第一预设负载等于所述第二预设负载。

10.根据权利要求3所述的材料供应装置，其特征在于，所述材料容器设置有填充口，所述填充口用于向所述材料容器填充材料。

11.根据权利要求10所述的材料供应装置，其特征在于，还包括材料储存腔和材料输送机构，所述材料输送机构连接在所述材料储存腔和所述填充口之间；

所述填充口设置在所述材料容器底部，所述材料输送机构为螺杆输送机构。

12.根据权利要求6所述的材料供应装置，其特征在于，在所述料量检测过程中，当所述材料容器中的料量为第一阈值时，所述旋转叶片旋转到第一角度时所述电机的负载达到所述第一预设负载；

所述材料供应装置还包括编码器，所述编码器与所述控制器电连接，所述编码器用于获取在所述料量检测过程中所述旋转叶片的旋转角度，并基于所述旋转叶片的旋转角度与第一角度之间的关系确定所述材料容器中的料量是否达到所述第一阈值。

13.根据权利要求11所述的材料供应装置，其特征在于，所述控制器与所述材料输送机构电连接，当所述控制器确定所述材料容器中的材料小于第一阈值时，所述控制器用于控制所述材料输送机构以第一速度向所述材料容器填充材料，当所述控制器确定所述材料容器中的材料大于或等于第一阈值时，所述控制器用于控制所述材料输送机构以第二速度向所述材料容器填充材料。

14.一种材料供应装置的料量检测方法，其特征在于，包括：

驱动机构驱动旋转叶片在材料容器中旋转；

获取所述旋转叶片在第一旋转范围内的旋转角度；

基于旋转角度确定材料容器中的料量；

其中，所述驱动机构包括电机和磁性元件，所述旋转叶片至少部分包括铁磁性物质，所述电机的输出轴与所述磁性元件固定连接，所述磁性元件与所述旋转叶片磁性连接，所述磁性元件设置为在所述电机的负载大于或等于预设负载时可与所述旋转叶片断开连接。

15.根据权利要求14所述的料量检测方法，其特征在于，所述基于旋转角度确定材料容器中的料量，包括：

根据所述旋转角度与目标角度的比较结果，确定所述材料容器中的料量，其中，所述目标角度为所述材料容器中的料量为第一阈值且所述预设负载为第一预设负载时所述旋转叶片与所述磁性元件断开连接时所述旋转叶片旋转的角度。

16.一种三维打印系统，其特征在于，包括支撑平台、材料铺设装置和如权利要求1-13任一项所述的材料供应装置；

所述材料供应装置设置在所述支撑平台的一侧，所述材料供应装置用于沿所述支撑平台的一侧向所述支撑平台提供构建材料；

所述材料铺设装置可移动地设置在所述支撑平台和材料铺设装置的上方，所述材料铺设装置用于将所述材料供应装置提供的材料铺设到所述支撑平台的上方。

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