CN117453216B - 基于3d打印设备的控制软件开发编辑方法及系统 - Google Patents

基于3d打印设备的控制软件开发编辑方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法及系统。所述方法包括以下步骤：对3D打印材料进行材料特性学习分析和参数调整处理，得到打印材料特性数据以及打印参数调整数据；对打印材料特性数据以及打印参数调整数据进行控制软件需求分析和软件架构模块编辑，以得到打印控制软件架构；对打印控制软件架构进行代码编程开发处理和控制界面可视化，得到3D打印控制软件；对3D打印控制软件进行打印控制模拟处理和软硬件集成测试，得到打印控制测试数据；根据打印控制测试数据对3D打印控制软件进行控制优化处理，得到打印控制优化软件。本发明能够简化3D打印过程的精准控制。

Description

基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法及系统
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法及系统。
背景技术
3D打印技术在制造业领域有着广泛的应用，然而，现有的3D打印设备控制软件在控制精度、速度和可定制性方面仍然存在着局限。当前的软件开发编辑方法往往依赖于传统的建模技术和算法，限制了对于特定复杂形状和打印材料的精准控制。
发明内容
基于此，本发明有必要提供一种基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法，以解决至少一个上述技术问题。
为实现上述目的，一种基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法，包括以下步骤：
步骤S1：对3D打印材料进行材料特性学习分析，得到打印材料特性数据；对打印材料特性数据进行特性影响评估分析，得到材料特性影响因子；根据材料特性影响因子对3D打印设备进行参数调整处理，得到打印参数调整数据；
步骤S2：对打印材料特性数据以及打印参数调整数据进行控制软件需求分析，得到控制软件需求数据；对控制软件需求数据进行软件架构模块编辑，以得到打印控制软件架构；
步骤S3：对打印控制软件架构进行代码编程开发处理，并设计和开发用户界面进行控制界面可视化，得到3D打印控制软件；
步骤S4：对3D打印控制软件进行打印控制模拟处理，得到打印控制效果模拟数据；并对打印控制效果模拟数据进行软硬件集成测试，得到打印控制测试数据；根据打印控制测试数据对3D打印控制软件进行控制优化处理，得到打印控制优化软件。
本发明首先通过深入分析3D打印材料的特性，获得了关键的物理和化学特性数据，这有助于全面了解3D打印材料的打印行为、熔化温度、流动性等，为后续步骤提供了基础数据。通过对对打印材料特性数据进行特性影响评估分析，能够确定影响打印质量和效率的材料特性影响因子，这些因子将指导后续过程中3D打印设备的参数优化。同时，通过使用材料特性影响因子对3D打印设备进行参数调整处理，以得到经过精心调校的打印参数，从而能够提高打印质量，降低失败率，提高效率。其次，通过结合打印材料特性数据以及打印参数调整数据进行控制软件需求分析，能够将材料特性数据和参数调整数据转化为控制软件的需求，确保控制软件能够高效管理和控制3D打印过程。通过需求分析，能够确保控制软件可以应对多样的打印需求。并且，通过软件架构模块编辑来定义整个打印控制软件的结构，包括材料切片、运动控制和热端控制模块，这样确保了控制软件的各个组成部分可以协同工作，提高了控制软件的稳定性和协同性，打印控制软件将能够更好地满足多样化的打印需求，从而提高生产效率和产品质量。然后，通过对打印控制软件架构进行代码编程开发处理，能够将控制软件的需求和架构结合成实际的3D打印控制软件，确保控制软件可以执行各个模块的功能，以实现材料切片、运动控制和热端控制等功能。此外，通过用户界面的设计和开发能够提供直观的方式来控制和监控3D打印过程，使操作者能够更轻松地管理和调整3D打印作业。这样3D打印控制软件得以创建，还能够提供高效的打印控制和用户友好的操作界面。最后，通过对开发好的3D打印控制软件进行模拟处理，以获取对实际打印效果的初步了解，。这有助于在实际打印之前发现潜在问题，提前进行调整和优化。接下来，通过对模拟结果进行软硬件集成测试，能够确保控制软件与实际3D打印设备的协同工作，以实现预期的打印效果。通过这个测试阶段，能够获得关于控制软件性能和稳定性的数据，可以用来识别和解决潜在问题。根据打印控制测试数据对3D打印控制软件进行控制优化处理，以提高打印质量、效率和稳定性，这确保了3D打印设备在实际应用中能够表现出最佳性能，减少打印失败率，提高生产效率，并产生高质量的打印品，从而能够实现对特定复杂形状打印材料的精准控制。
优选地，本发明还提供了一种基于3D打印设备的控制软件开发编辑系统，用于执行如上所述的基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法，该基于3D打印设备的控制软件开发编辑系统包括：
打印数据处理模块，用于对3D打印材料进行材料特性学习分析，得到打印材料特性数据；对打印材料特性数据进行特性影响评估分析，得到材料特性影响因子；根据材料特性影响因子对3D打印设备进行参数调整处理，从而得到打印参数调整数据；
控制软件架构编辑模块，用于根据打印材料特性数据以及打印参数调整数据进行控制软件需求分析，得到控制软件需求数据；对控制软件需求数据进行软件架构模块编辑，以得到打印控制软件架构；
软件架构开发模块，用于对打印控制软件架构进行代码编程开发处理，并设计和开发用户界面进行控制界面可视化，从而得到3D打印控制软件；
控制软件优化模块，用于对3D打印控制软件进行打印控制模拟处理，得到打印控制效果模拟数据；并对打印控制效果模拟数据进行软硬件集成测试，得到打印控制测试数据；根据打印控制测试数据对3D打印控制软件进行控制优化处理，从而得到打印控制优化软件。
综上所述，本发明提供了一种基于3D打印设备的控制软件开发编辑系统，该基于3D打印设备的控制软件开发编辑系统由打印数据处理模块、控制软件架构编辑模块、软件架构开发模块以及控制软件优化模块组成，能够实现本发明所述任意一种基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法，用于联合各个模块上运行的计算机程序之间的操作实现一种基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法，系统内部结构互相协作，通过学习3D打印材料特性的影响因子来调整3D打印过程的参数配置，并通过结合打印材料特性以及打印参数调整数据对控制软件的开发过程进行需求分析，同时通过提供直观的可视化编程界面，使得用户能够轻松设计和编辑3D打印过程的控制流程。然后，通过实时对开发完的打印控制软件进行模拟，并通过软硬件集成测试优化控制软件的相关模块，从而提高3D打印过程的控制精度和定制化能力，这样能够大大减少重复工作和人力投入，能够快速有效地提供更准确、更高效的控制软件开发编辑过程，从而简化了基于3D打印设备的控制软件开发编辑系统的操作流程。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法的步骤流程示意图；
图2为图1中步骤S1的详细步骤流程示意图；
图3为图2中步骤S11的详细步骤流程示意图；
图4为本发明打印控制软件架构的交互影响架构框架示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明专利的技术方法进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域所属的技术人员在没有做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。
此外，附图仅为本发明的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器方法和/或微控制器方法中实现这些功能实体。
应当理解的是，虽然在这里可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。
为实现上述目的，请参阅图1至图3，本发明提供了一种基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：对3D打印材料进行材料特性学习分析，得到打印材料特性数据；对打印材料特性数据进行特性影响评估分析，得到材料特性影响因子；根据材料特性影响因子对3D打印设备进行参数调整处理，得到打印参数调整数据；
步骤S2：对打印材料特性数据以及打印参数调整数据进行控制软件需求分析，得到控制软件需求数据；对控制软件需求数据进行软件架构模块编辑，以得到打印控制软件架构；
步骤S3：对打印控制软件架构进行代码编程开发处理，并设计和开发用户界面进行控制界面可视化，得到3D打印控制软件；
步骤S4：对3D打印控制软件进行打印控制模拟处理，得到打印控制效果模拟数据；并对打印控制效果模拟数据进行软硬件集成测试，得到打印控制测试数据；根据打印控制测试数据对3D打印控制软件进行控制优化处理，得到打印控制优化软件。
本发明实施例中，请参考图1所示，为本发明基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法的步骤流程示意图，在本实例中，所述基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法的步骤包括：
步骤S1：对3D打印材料进行材料特性学习分析，得到打印材料特性数据；对打印材料特性数据进行特性影响评估分析，得到材料特性影响因子；根据材料特性影响因子对3D打印设备进行参数调整处理，得到打印参数调整数据；
本发明实施例通过对3D打印材料进行监测分析，以分析3D打印材料的流变特性和熔融特性，来监测3D打印材料在各种条件下的表现，并通过纳米探针技术使用高分辨率的仪器根据监测得到的数据对3D打印材料进行微观监测分析，以观察和分析3D打印材料的微观结构和性质，包括晶体结构、表面形貌、晶粒尺寸等微观特性，其次，通过使用数据驱动学习方法对监测得到的微观信息数据进行分析和处理，以从中提取出有关打印材料的更多特性信息，同时辨识出材料特性的规律与趋势，从而得到打印材料特性数据。然后，通过对打印材料特性数据进行评估分析，以分析哪些材料特性对打印过程和产品性能的影响程度较高，以得到材料特性影响因子。最后，通过分析材料特性影响因子的影响效果，来对3D打印设备的参数进行调整，包括打印温度、打印速度、层高、材料供给率等参数的修改，以提高打印质量和性能，最终得到打印参数调整数据。
步骤S2：对打印材料特性数据以及打印参数调整数据进行控制软件需求分析，得到控制软件需求数据；对控制软件需求数据进行软件架构模块编辑，以得到打印控制软件架构；
本发明实施例通过对打印材料特性数据以及打印参数调整数据进行需求分析，以分析了解打印材料的特性和打印参数的调整需求，并明确定义控制软件的各个功能和性能需求，以确保控制软件具备足够的灵活性和功能，从而得到控制软件需求数据。然后，通过分析控制软件需求数据，将控制软件需求数据分解为不同的模块需求数据，以划分出涉及材料切片、运动控制和热端控制等不同方面的模块需求，并通过明确定义每个模块需求对其功能和接口的详细描述来编辑模块架构，同时，通过分析不同模块架构之间的交互影响情况，来设计定义不同模块架构之间的连接接口和通信协议，以确保不同模块架构之间能够协同交互，以完成相应的打印任务，最终得到打印控制软件架构。
步骤S3：对打印控制软件架构进行代码编程开发处理，并设计和开发用户界面进行控制界面可视化，得到3D打印控制软件；
本发明实施例通过编写代码将需求数据和模块架构结合成实际的控制软件，确保控制软件可以执行各个模块的功能，以实现材料切片、运动控制和热端控制等功能，并通过设计和开发一个用户界面，以便用户可以加载算法模型、配置打印参数和监视打印控制进度，最终得到3D打印控制软件。
步骤S4：对3D打印控制软件进行打印控制模拟处理，得到打印控制效果模拟数据；并对打印控制效果模拟数据进行软硬件集成测试，得到打印控制测试数据；根据打印控制测试数据对3D打印控制软件进行控制优化处理，得到打印控制优化软件。
本发明实施例通过使用已开发编辑好的3D打印控制软件对3D待打印材料进行模拟，以模拟该3D待打印材料的打印控制过程，收集并记录相应的模拟数据，包括打印速度、精度、材料消耗等参数，从而得到打印控制效果模拟数据。然后，通过使用打印控制效果模拟数据中的相关参数对3D打印控制软件中的各个模块单元(材料切片、运动控制以及热端控制)进行独立测试，并将测试后的3D打印控制软件与3D打印设备进行连接和集成测试，以测试控制软件与3D打印设备硬件之间的无缝协同工作情况，从而得到打印控制测试数据。最后，通过分析打印控制测试数据，以分析3D打印控制调试软件中各个模块潜在的错误和缺陷，并确定3D打印控制调试软件中的各个模块需要优化的地方，通过对应优化切片算法(材料切片模块)、路径规划算法(运动控制模块)以及热端控制策略(热端控制模块)，以提高打印速度和质量，来提高控制软件的性能，最终得到打印控制优化软件。
本发明首先通过深入分析3D打印材料的特性，获得了关键的物理和化学特性数据，这有助于全面了解3D打印材料的打印行为、熔化温度、流动性等，为后续步骤提供了基础数据。通过对对打印材料特性数据进行特性影响评估分析，能够确定影响打印质量和效率的材料特性影响因子，这些因子将指导后续过程中3D打印设备的参数优化。同时，通过使用材料特性影响因子对3D打印设备进行参数调整处理，以得到经过精心调校的打印参数，从而能够提高打印质量，降低失败率，提高效率。其次，通过结合打印材料特性数据以及打印参数调整数据进行控制软件需求分析，能够将材料特性数据和参数调整数据转化为控制软件的需求，确保控制软件能够高效管理和控制3D打印过程。通过需求分析，能够确保控制软件可以应对多样的打印需求。并且，通过软件架构模块编辑来定义整个打印控制软件的结构，包括材料切片、运动控制和热端控制模块，这样确保了控制软件的各个组成部分可以协同工作，提高了控制软件的稳定性和协同性，打印控制软件将能够更好地满足多样化的打印需求，从而提高生产效率和产品质量。然后，通过对打印控制软件架构进行代码编程开发处理，能够将控制软件的需求和架构结合成实际的3D打印控制软件，确保控制软件可以执行各个模块的功能，以实现材料切片、运动控制和热端控制等功能。此外，通过用户界面的设计和开发能够提供直观的方式来控制和监控3D打印过程，使操作者能够更轻松地管理和调整3D打印作业。这样3D打印控制软件得以创建，还能够提供高效的打印控制和用户友好的操作界面。最后，通过对开发好的3D打印控制软件进行模拟处理，以获取对实际打印效果的初步了解，。这有助于在实际打印之前发现潜在问题，提前进行调整和优化。接下来，通过对模拟结果进行软硬件集成测试，能够确保控制软件与实际3D打印设备的协同工作，以实现预期的打印效果。通过这个测试阶段，能够获得关于控制软件性能和稳定性的数据，可以用来识别和解决潜在问题。根据打印控制测试数据对3D打印控制软件进行控制优化处理，以提高打印质量、效率和稳定性，这确保了3D打印设备在实际应用中能够表现出最佳性能，减少打印失败率，提高生产效率，并产生高质量的打印品，从而能够实现对特定复杂形状打印材料的精准控制。
优选地，步骤S1包括以下步骤：
步骤S11：对3D打印材料进行材料特性监测分析，得到材料特性监测数据；
步骤S12：通过纳米探针技术根据材料特性监测数据对3D打印材料进行材料特性微观分析，得到材料特性微观信息数据；
步骤S13：对材料特性微观信息数据进行数据驱动学习推断，得到打印材料特性数据；
步骤S14：对打印材料特性数据进行特性影响评估分析，得到材料特性影响因子；
步骤S15：根据材料特性影响因子对3D打印设备进行参数调整处理，得到打印参数调整数据。
作为本发明的一个实施例，参考图2所示，为图1中步骤S1的详细步骤流程示意图，在本实施例中步骤S1包括以下步骤：
步骤S11：对3D打印材料进行材料特性监测分析，得到材料特性监测数据；
本发明实施例通过对3D打印材料进行监测分析，以分析3D打印材料的流变特性和熔融特性，来监测3D打印材料在各种条件下的表现，最终得到材料特性监测数据。
步骤S12：通过纳米探针技术根据材料特性监测数据对3D打印材料进行材料特性微观分析，得到材料特性微观信息数据；
本发明实施例通过纳米探针技术使用高分辨率的仪器结合材料特性监测数据对3D打印材料进行微观监测分析，以根据材料特性信息观察和分析3D打印材料的微观结构和性质，包括晶体结构、表面形貌、晶粒尺寸等微观特性，最终得到材料特性微观信息数据。
步骤S13：对材料特性微观信息数据进行数据驱动学习推断，得到打印材料特性数据；
本发明实施例通过使用数据驱动学习方法对监测得到的材料特性微观信息数据进行分析和处理，以从中提取出有关打印材料的更多特性信息，同时辨识出材料特性的规律与趋势，最终得到打印材料特性数据。
步骤S14：对打印材料特性数据进行特性影响评估分析，得到材料特性影响因子；
本发明实施例通过对已推断得到的打印材料特性数据进行评估分析，以分析哪些材料特性对打印过程和产品性能的影响程度较高，最终得到材料特性影响因子。
步骤S15：根据材料特性影响因子对3D打印设备进行参数调整处理，得到打印参数调整数据。
本发明实施例首先通过分析材料特性影响因子的影响效果，然后，根据分析得到的影响效果对3D打印设备的参数进行调整，包括打印温度、打印速度、层高、材料供给率等参数的修改，以提高打印质量和性能，最终得到打印参数调整数据。
本发明首先通过对3D打印材料进行材料特性监测分析，可以深入了解3D打印材料的各种特性，这些特性数据不仅仅是简单的物理参数，更是3D打印材料在各种条件下的表现，包括但不限于强度、硬度、热稳定性等，这样能够提供一个全面的、客观的基础数据集，从而为后续的分析与决策过程提供坚实的数据依据。其次，通过纳米探针技术根据材料特性监测数据对3D打印材料进行材料特性微观分析，能够将视野聚焦到打印材料的微观结构，这一步的关键是获取材料特性的微观信息数据，包括晶体结构、表面形貌等，这种微观信息能够提供打印材料内部结构与性能的关联，有助于更深入地了解打印材料的特性，为之后的数据推断与分析提供高分辨率的基础数据。然后，通过对材料特性微观信息数据进行数据驱动学习推断，能够从海量的微观信息数据中抽取出关键特性，并借助数据驱动学习推断，能够辨识出材料特性的规律与趋势，这种数据推断的效果在于将庞大的信息整合为可操作的、易于理解的特性数据。这个步骤的结果是一个经过精细筛选的、高度精确的打印材料特性数据集，为下一步的分析提供了基础数据。接下来，通过对打印材料特性数据进行特性影响评估分析，能够找出打印材料的各种特性在3D打印过程中的影响因子，这包括了物理特性、化学特性等等，这样能够准确地确定各个特性对打印质量的影响程度，为后续的打印设备参数调整过程提供了指导数据。最后，通过使用评估分析得到的材料特性影响因子对3D打印设备进行参数调整处理，能够通过科学的方式来改进打印参数，以优化3D打印设备中的温度、速度、层厚等参数，这有助于提高打印精度、速度和效率，减少废品率，以及确保打印的一致性，从而为后续的控制软件开发过程提供了科学依据以及基础数据。
优选地，步骤S11包括以下步骤：
步骤S111：对3D打印材料进行材料流变监测分析，得到打印材料流变特性数据；
步骤S112：利用材料热膨胀计算公式对打印材料流变特性数据进行膨胀计算，得到打印材料热膨胀系数；
步骤S113：根据打印材料热膨胀系数以及打印材料流变特性数据对3D打印材料进行熔融状态检测，得到材料熔融状态数据；
步骤S114：对材料熔融状态数据进行热分布检测分析，得到材料熔融热分布数据；
步骤S115：对材料熔融热分布数据进行分布温度梯度测量，得到热分布温度梯度；
步骤S116：根据热分布温度梯度对材料熔融热分布数据进行熔融特性识别分析，得到打印材料熔融特性数据；
步骤S117：对打印材料流变特性数据以及打印材料熔融特性数据进行关联合并监测分析，得到材料特性监测数据。
作为本发明的一个实施例，参考图3所示，为图2中步骤S11的详细步骤流程示意图，在本实施例中步骤S11包括以下步骤：
步骤S111：对3D打印材料进行材料流变监测分析，得到打印材料流变特性数据；
本发明实施例通过使用材料流变检测仪器对3D打印材料进行监测分析，以分析测量3D打印材料的流变特性，包括打印材料的黏度、变形性能以及其它流变行为等，最终得到打印材料流变特性数据。
步骤S112：利用材料热膨胀计算公式对打印材料流变特性数据进行膨胀计算，得到打印材料热膨胀系数；
本发明实施例通过结合打印材料的初始热膨胀系数、膨胀计算的积分温度变量、打印材料的热膨胀温度范围参数、剪切流变抵抗程度参数、线性剪切流变系数、剪切模量参数、温度流变依赖参数、屈服应力热膨胀调节参数、应力体积热膨胀参数以及相关参数构成了一个合适的材料热膨胀计算公式对打印材料流变特性数据进行膨胀计算，将流变特性数据与热膨胀关联起来，以量化流变特性数据对热膨胀的影响程度，最终得到打印材料热膨胀系数。另外，该材料热膨胀计算公式还能够使用本领域内任意一种热膨胀检测算法来代替膨胀计算的过程，并不局限于该材料热膨胀计算公式。
步骤S113：根据打印材料热膨胀系数以及打印材料流变特性数据对3D打印材料进行熔融状态检测，得到材料熔融状态数据；
本发明实施例通过使用计算得到的打印材料热膨胀系数结合打印材料流变特性数据对3D打印材料进行分析，根据打印材料热膨胀系数和打印材料流变特性来检测3D打印材料在热膨胀过程中的熔融状态，并根据打印材料热膨胀系数确定3D打印材料何时开始从固态过渡为液态，最终得到材料熔融状态数据。
步骤S114：对材料熔融状态数据进行热分布检测分析，得到材料熔融热分布数据；
本发明实施例通过使用温度分布检测算法对材料熔融状态数据进行热分布分析，以分析打印材料在熔融状态下的温度分布情况，同时，揭示打印材料内部温度的不均匀性和变化情况，最终得到材料熔融热分布数据。
步骤S115：对材料熔融热分布数据进行分布温度梯度测量，得到热分布温度梯度；
本发明实施例通过分析材料熔融热分布数据的分布情况，以测量计算出相应在不同区域的温度梯度，即温度变化率，用于描述打印材料内部温度的急剧变化情况，以便于确定温度梯度是否在可接受范围内，最终得到热分布温度梯度。
步骤S116：根据热分布温度梯度对材料熔融热分布数据进行熔融特性识别分析，得到打印材料熔融特性数据；
本发明实施例通过使用热分布温度梯度对材料熔融热分布数据进行分析，以识别打印材料的熔融特性，包括熔化点、熔化速度等，来深入了解打印材料在不同区域的熔融行为，最终得到打印材料熔融特性数据。
步骤S117：对打印材料流变特性数据以及打印材料熔融特性数据进行关联合并监测分析，得到材料特性监测数据。
本发明实施例通过将监测得到的打印材料流变特性数据以及打印材料熔融特性数据进行关联和合并，以获得全面的材料特性数据，并对综合的材料特性数据进行监测分析，以监测和评估3D打印材料的性能和行为，最终得到材料特性监测数据。
本发明首先通过对3D打印材料进行材料流变监测分析，有助于获得关键的打印材料流变特性数据，这些数据能够为理解打印材料的黏度、变形性能和其它流变行为提供了基础数据，使得在3D打印过程中精确控制打印材料的变形和流动成为可能，这还有助于确保打印材料在不同条件下的可预测性和可控性，从而提高打印质量。通过使用合适的材料热膨胀计算公式对打印材料流变特性数据进行膨胀计算，能够将流变特性数据与热膨胀关联起来，以量化流变特性数据对热膨胀的影响，计算得到的热膨胀系数是在3D打印中控制温度变化的关键参数，能够了解打印材料是如何响应温度变化，还有助于调整打印参数以减少热应力和材料变形，从而提高打印精度。同时，通过使用计算得到的打印材料热膨胀系数结合打印材料流变特性数据对3D打印材料进行分析，可以检测打印材料的熔融状态，并确定打印材料何时开始从固态过渡为液态，为控制熔融过程提供了重要信息，这样有助于确保打印材料在适当的温度下熔化，从而实现均匀的流动。其次，通过对分析出来的材料熔融状态数据进行热分布检测分析，有助于了解打印材料内部的温度分布，这样还能够检测潜在的热点或温度不均匀现象，帮助避免打印过程中的温度梯度不均匀问题，从而提高打印质量。然后，通过对材料熔融热分布数据进行分布温度梯度测量，可以量化温度在不同区域的变化率，这有助于确定温度梯度是否在可接受范围内，以防止可能导致变形或裂纹的过快或不均匀的温度变化。接下来，通过使用热分布温度梯度对材料熔融热分布数据进行熔融特性识别分析，可以深入了解打印材料在不同区域的熔融行为，这对于优化打印参数以获得所需的打印质量至关重要，因为不同区域的熔融特性可能需要不同的控制策略。最后，通过对打印材料流变特性数据和打印材料熔融特性数据进行关联合并监测分析，以获得全面的材料特性监测数据，这一综合分析过程有助于更好地理解和控制3D打印过程，确保打印质量和稳定性，它通过整合流变性和熔融性的信息，从而提供了全面的材料特性视图。
优选地，步骤S112中的材料热膨胀计算公式具体为：
式中，α(t)为打印材料在温度为t时的打印材料热膨胀系数，α0为打印材料的初始热膨胀系数，t为膨胀计算的积分温度变量，T0为打印材料的热膨胀温度范围下限，T为打印材料的热膨胀温度范围上限，A(t)为打印材料流变特性数据中打印材料在温度t处的剪切流变抵抗程度参数，n为线性剪切流变系数，B(t)为打印材料流变特性数据中打印材料在温度t处的剪切模量参数，C(t)为打印材料流变特性数据中打印材料在温度t处的温度流变依赖参数，m为打印材料的外部应力应变行为次数，Di(t)为打印材料的第i次外部应力应变行为在温度t处的屈服应力热膨胀调节参数，Ei(t)为打印材料的第i次外部应力应变行为在温度t处的应力体积热膨胀参数，μ为打印材料热膨胀系数的修正值。
本发明构建了一个材料热膨胀计算公式，用于对打印材料流变特性数据进行膨胀计算，该材料热膨胀计算公式根据打印材料的流变特性和温度信息来计算打印材料在不同温度下的热膨胀系数，这对于3D打印过程中的温度控制和材料特性的理解非常重要，这个公式的参数可以根据具体的材料和打印工艺进行调整，以精确描述材料的热膨胀行为，而计算得到的热膨胀系数可以在后续步骤中用于熔融状态检测和熔融热分布分析，以帮助控制3D打印过程的质量和效率。该公式充分考虑了打印材料在温度为t时的打印材料热膨胀系数α(t)，打印材料的初始热膨胀系数α0，膨胀计算的积分温度变量t，打印材料的热膨胀温度范围下限T0，打印材料的热膨胀温度范围上限T，打印材料流变特性数据中打印材料在温度t处的剪切流变抵抗程度参数A(t)，线性剪切流变系数n，打印材料流变特性数据中打印材料在温度t处的剪切模量参数B(t)，打印材料流变特性数据中打印材料在温度t处的温度流变依赖参数C(t)，打印材料的外部应力应变行为次数m，打印材料的第i次外部应力应变行为在温度t处的屈服应力热膨胀调节参数Di(t)，打印材料的第i次外部应力应变行为在温度t处的应力体积热膨胀参数Ei(t)，打印材料热膨胀系数的修正值μ，根据打印材料在温度为t时的打印材料热膨胀系数α(t)与以上各参数之间的相互关联关系构成了一种函数关系：
该公式能够实现对打印材料流变特性数据的膨胀计算过程，同时，通过打印材料热膨胀系数的修正值μ的引入可以根据计算过程中出现的误差情况进行调整，从而提高了材料热膨胀计算公式的准确性和适用性。
优选地，步骤S117包括以下步骤：
步骤S1171：对打印材料流变特性数据以及打印材料熔融特性数据进行行为模式网络分析，得到流变行为模式网络以及熔融行为模式网络；
本发明实施例首先通过收集打印材料的流变特性数据和熔融特性数据，包括粘度、流动性、熔点等数据，然后，通过使用统计分析、机器学习或神经网络模型等方法对收集到的数据进行分析，以揭示打印材料的流变和熔融行为模式网络，最终得到流变行为模式网络以及熔融行为模式网络。
步骤S1172：对流变行为模式网络以及熔融行为模式网络进行关联整合分析，得到流变-熔融关联关系网络；
本发明实施例通过将流变行为模式网络以及熔融行为模式网络整合在一起，并对整合后的网络进行关联分析，以分析确定不同特性之间的相关性和相互作用来建立流变行为模式网络以及熔融行为模式网络之间的关联关系，最终得到流变-熔融关联关系网络。
步骤S1173：根据流变-熔融关联关系网络对打印材料流变特性数据以及打印材料熔融特性数据进行网络特性图谱映射，得到流变-熔融关联特性图谱；
本发明实施例通过使用流变-熔融关联关系网络将对应的打印材料流变特性数据以及打印材料熔融特性数据映射到网络上，以形成一个显示不同特性之间的关系的图谱，以帮助理解它们之间是如何相互影响的，最终得到流变-熔融关联特性图谱。
步骤S1174：对流变-熔融关联特性图谱进行特性监测分析，得到材料特性监测数据。
本发明实施例通过监测特性的变化、异常检测、预测性分析等方法对流变-熔融关联特性图谱进行监测分析，以监测和评估打印材料特性的变化和趋势，最终得到材料特性监测数据。
本发明首先通过对打印材料流变特性数据以及打印材料熔融特性数据进行行为模式网络分析，能够深入研究打印材料的流变特性和熔融特性，这不仅能够全面了解打印材料的行为模式，还为后续的处理过程提供了准确的数据基础。通过分析建立流变行为模式网络和熔融行为模式网络，能够通过分析识别出特定特性之间的模式和趋势，这为精确控制打印参数、提高产品质量和稳定性提供了可靠的依据。其次，通过对流变行为模式网络以及熔融行为模式网络进行关联整合，能够揭示不同特性之间的关联，从而更好地了解它们的相互作用，这有助于更好地理解打印设备的性能和特性，为产品设计和工艺控制提供了深入见解。特定特性之间的关系揭示了材料特性的本质，能够提供优化工艺和改进产品的关键线索。接下来，通过使用分析得到的流变-熔融关联关系网络对打印材料流变特性数据以及打印材料熔融特性数据进行网络特性图谱映射，能够将抽象的数据呈现为直观的图形化表示，这种可视化不仅使得数据更易于理解，还加速了对复杂关系的洞察。图谱中的节点和边的分布、密度和连接方式，能够为后续的处理过程提供了关键信息，同时，有助于快速识别出特定特性之间的相关性，以发现潜在的模式和趋势，这种直观的数据表现形式不仅能够更深入地了解打印材料的复杂性，从而为进一步的分析和优化过程提供指导意见。最后，通过对流变-熔融关联特性图谱进行特性监测分析，可以帮助及时发现材料特性的变化和趋势，这种监测过程有助于制造商了解材料性能的稳定性，及时调整打印参数，确保产品质量的一致性。通过这种特性监测，能够保持生产过程的稳定性，提高生产效率，从而为后续的处理过程提供基础数据保障。
优选地，步骤S14包括以下步骤：
步骤S141：对打印材料特性数据进行特性影响检测分析，得到材料特性影响数据；
本发明实施例首先通过收集与打印材料相关的特性数据，包括密度、硬度、热传导性等数据，然后，通过对收集到的数据进行影响检测分析，以确定材料特性对打印过程的影响情况，最终得到材料特性影响数据。
步骤S142：利用打印材料特性影响计算公式对材料特性影响数据进行影响计算，得到材料特性影响程度值；
本发明实施例通过结合材料特性影响空间变量、材料特性弹性模量、质量密度、质量密度影响参数、温度、温度影响参数、材料特性影响分布参数、影响分布率、相应的弹性模量影响参数、材料特性初始影响空间以及相关参数构成了一个合适的打印材料特性影响计算公式对材料特性影响数据进行影响计算，以量化每个打印材料特性对打印过程的影响程度，最终得到材料特性影响程度值。另外，该打印材料特性影响计算公式还能够使用本领域内任意一种影响检测算法来代替影响计算的过程，并不局限于该打印材料特性影响计算公式。
步骤S143：根据预设的材料特性影响程度阈值对材料特性影响程度值进行判断，当材料特性影响程度值大于或等于材料特性影响程度阈值时，则将该材料特性影响程度值对应的材料特性影响数据标记为材料特性高频影响数据；当材料特性影响程度值小于材料特性影响程度阈值时，则将该材料特性影响程度值对应的材料特性影响数据标记为材料特性低频影响数据；
本发明实施例通过根据预先设置的材料特性影响程度阈值对计算得到的材料特性影响程度值进行比较判断，如果材料特性影响程度值大于或等于材料特性影响程度阈值，说明该材料特性影响程度值对应的材料特性影响数据对打印过程的影响程度较大，则将该材料特性影响程度值对应的材料特性影响数据标记为材料特性高频影响数据，如果材料特性影响程度值小于材料特性影响程度阈值，说明该材料特性影响程度值对应的材料特性影响数据对打印过程的影响程度较小，则将该材料特性影响程度值对应的材料特性影响数据标记为材料特性低频影响数据。
步骤S144：对材料特性低频影响数据进行潜在影响挖掘分析，得到材料特性潜在影响因素；
本发明实施例通过使用数据挖掘、统计分析或机器学习技术对标记为材料特性低频影响数据的材料特性进行进一步分析，以寻找其中存在的潜在影响因素，并探索材料特性低频影响数据中不同材料特性之间的潜在关联，同时寻找导致低频影响的根本原因，最终得到材料特性潜在影响因素。
步骤S145：根据材料特性潜在影响因素对材料特性高频影响数据进行影响补偿分析，得到材料特性影响补偿数据；
本发明实施例通过使用潜在挖掘分析得到的材料特性潜在影响因素对被标记为材料特性高频影响数据进行影响补偿分析，以补偿增强对潜在影响问题的识别效率，最终得到材料特性影响补偿数据。
步骤S146：对材料特性影响补偿数据进行因子评估计算，得到材料特性影响因子。
本发明实施例通过对经过影响补偿分析的材料特性影响补偿数据进行详细的评估分析，以分析确定材料特性中哪些影响因素对于改进产品性能最为重要，并根据评估分析的结果计算得出相应的影响因子，用于指导材料特性的优化和改进过程，最终得到材料特性影响因子。
本发明首先通过对打印材料特性数据进行详细的特性影响检测分析，这包括了打印材料的各项特性，如硬度、强度、导电性、热传导性等。通过检测分析能够深入了解打印材料的各种特性之间的相互关系，以及它们如何影响最终产品的性能，这样有助于识别打印材料中的潜在问题或瓶颈，并采取相应的措施来改进产品设计和生产工艺。并通过使用合适的打印材料特性影响计算公式对材料特性影响数据进行影响计算，来定量评估材料特性对最终产品性能的影响程度，这样提供了科学依据，使得用户能够更好地理解哪些特性是关键的，从而有针对性地进行优化。同时，通过使用预先设置的材料特性影响程度阈值对计算得到的材料特性影响程度值进行判断，当材料特性影响程度值大于或等于这个阈值时，表明该特性对产品性能具有显著的高频影响，需要特别关注，这有助于将注意力集中在最重要的特性上，以提高打印产品的性能和质量。当材料特性影响程度值小于阈值时，表明该特性的影响相对较低，仍然重要但不需要过多的资源和注意力，这种分级方法有助于优化资源分配和决策制定。其次，通过对被标记为材料特性低频影响数据的特性进行潜在影响因素的挖掘分析，这样意味着能够探索不同特性之间的潜在关联，寻找导致低频影响的根本原因，这有助于揭示出潜在的问题或改进潜力，从而改善产品性能。这种分析可以包括统计方法、机器学习技术或实验设计等，以揭示不同特性之间的复杂关系。然后，通过使用分析得到的材料特性潜在影响因素对材料特性高频影响数据进行影响补偿分析，这意味着能够尝试通过调整高频影响特性，以增强对潜在影响问题的识别效率，这样有助于提高打印产品的整体性能和质量，通过补偿高频影响，能够更好地满足产品规范和客户需求。最后，通过对经过影响补偿分析的数据进行因子评估计算，这可以包括确定哪些因素对于改进产品性能最为重要，这种评估有助于优化材料特性的管理和控制，确保产品达到所需的性能水平，评估生成的影响因子可以用来指导材料特性的优化和改进。通过评估计算能够为后续的参数调整过程提供量化的数据指标，从而帮助3D打印设备能够更好地理解不同特性之间的相对重要性。
优选地，步骤S142中的打印材料特性影响计算公式具体为：
式中，Δσ为材料特性影响程度值，V为材料特性影响数据中的材料特性影响空间变量，N为材料特性影响数据中材料特性影响分布参数的数量，E(ρ，R，Pj，V)为材料特性影响数据在材料特性影响空间V处的材料特性弹性模量，ρ为打印材料的质量密度，Δρ为材料特性影响数据中的质量密度影响参数，R为打印材料的温度，ΔR为材料特性影响数据中的温度影响参数，Pj为材料特性影响数据中的第j个材料特性影响分布参数，为材料特性影响数据中第j个材料特性影响分布参数的影响分布率，θ1为质量密度的弹性模量影响参数，θ2为温度的弹性模量影响参数，θ3j为第j个材料特性影响分布参数的弹性模量影响参数，θ4为材料特性影响空间的弹性模量影响参数，V0为材料特性初始影响空间，η为材料特性影响程度值的修正值。
本发明构建了一个打印材料特性影响计算公式，用于对材料特性影响数据进行影响计算，该打印材料特性影响计算公式综合考虑不同参数对材料特性的影响，从而计算出特定条件下材料特性的影响程度，这有助于理解哪些材料特性对3D打印过程的质量和性能有重要影响，使得用户能够更好地理解哪些材料特性是关键的，从而有针对性地优化3D打印过程，提高打印质量和效率。该公式充分考虑了材料特性影响程度值Δσ，材料特性影响数据中的材料特性影响空间变量V，材料特性影响数据中材料特性影响分布参数的数量N，材料特性影响数据在材料特性影响空间V处的材料特性弹性模量E(ρ，R，Pj，V)，打印材料的质量密度ρ，材料特性影响数据中的质量密度影响参数Δρ，打印材料的温度R，材料特性影响数据中的温度影响参数ΔR，材料特性影响数据中的第j个材料特性影响分布参数Pj，材料特性影响数据中第j个材料特性影响分布参数的影响分布率质量密度的弹性模量影响参数θ1，温度的弹性模量影响参数θ2，第j个材料特性影响分布参数的弹性模量影响参数θ3j，材料特性影响空间的弹性模量影响参数θ4，材料特性初始影响空间V0，材料特性影响程度值的修正值η，其中通过打印材料的质量密度ρ，打印材料的温度R，材料特性影响数据中的第j个材料特性影响分布参数Pj，质量密度的弹性模量影响参数θ1，温度的弹性模量影响参数θ2，第j个材料特性影响分布参数的弹性模量影响参数θ3j，材料特性影响空间的弹性模量影响参数θ4，材料特性影响数据中的材料特性影响空间变量V，材料特性影响数据中材料特性影响分布参数的数量N以及材料特性初始影响空间V0构成了一种材料特性影响数据在材料特性影响空间V处的材料特性弹性模量E(ρ，R，Pj，V)的函数关系根据材料特性影响程度值Δσ与以上各参数之间的相互关联关系构成了一种函数关系：
该公式能够实现对材料特性影响数据的影响计算过程，同时，通过材料特性影响程度值的修正值η的引入可以根据计算过程中出现的误差情况进行调整，从而提高了打印材料特性影响计算公式的准确性和适用性。
优选地，步骤S2包括以下步骤：
步骤S21：对打印材料特性数据以及打印参数调整数据进行控制软件需求分析，得到控制软件需求数据；
本发明实施例通过对打印材料特性数据以及打印参数调整数据进行需求分析，以分析了解打印材料的特性和打印参数的调整需求，包括考虑材料的物理属性、化学特性以及所需的打印参数，如温度、速度和层高等，并明确定义控制软件的各个功能和性能需求，以确保控制软件具备足够的灵活性和功能，最终得到控制软件需求数据。
步骤S22：对控制软件需求数据进行模块化划分分析，得到材料切片模块需求数据、运动控制模块需求数据以及热端控制模块需求数据；
本发明实施例通过分析控制软件需求数据，将控制软件需求数据分解为不同的模块需求数据，以划分出涉及材料切片、运动控制和热端控制等不同方面的模块需求，每个模块需求还明确定义对其功能和接口的详细描述，最终得到材料切片模块需求数据、运动控制模块需求数据以及热端控制模块需求数据。
步骤S23：对材料切片模块需求数据进行切片模块架构编辑，得到材料切片模块架构；
本发明实施例通过分析材料切片模块需求数据，以确定材料切片模块的功能和组件，并根据材料切片模块的功能和组件来编辑模块架构，包括定义切片算法、切片参数设置和切片生成等模块架构功能，最终得到材料切片模块架构。
步骤S24：对运动控制模块需求数据进行运动模块架构编辑，得到运动控制模块架构；
本发明实施例通过分析运动控制模块需求数据，以确定运动控制模块的功能和组件，并根据运动控制模块的功能和组件来编辑模块架构，包括定义3D打印设备运动系统的运动轨迹规划、速度控制、坐标系变换等模块功能，最终得到运动控制模块架构。
步骤S25：对热端控制模块需求数据进行热端模块架构编辑，得到热端控制模块架构；
本发明实施例通过分析热端控制模块需求数据，以确定热端控制模块的功能和组件，并根据热端控制模块的功能和组件来编辑模块架构，包括定义温度控制、加热元件控制、传感器数据处理等模块功能，最终得到热端控制模块架构。
步骤S26，包括：
步骤S261：对材料切片模块架构以及运动控制模块架构进行交互影响连接设计，得到切片-运动交互影响架构；
本发明实施例首先通过分析材料切片模块架构以及运动控制模块架构之间的交互影响情况，然后，根据分析得到的交互影响情况设计定义材料切片模块架构以及运动控制模块架构之间的连接接口和通信协议，以确保切片模块生成的切片数据能够无缝传递到运动控制模块中按照切片数据进行移动，以完成相应的打印任务，最终得到切片-运动交互影响架构。
步骤S262：对材料切片模块架构以及热端控制模块架构进行交互影响连接设计，得到切片-热端交互影响架构；
本发明实施例首先通过分析材料切片模块架构以及热端控制模块架构之间的交互影响情况，然后，根据分析得到的交互影响情况设计定义材料切片模块架构以及热端控制模块架构之间的连接接口和通信协议，以确保切片模块生成的切片数据能够有效传递到热端控制模块实现对打印温度的动态调整，以支持打印过程中的温度控制和热端需求，最终得到切片-热端交互影响架构。
步骤S263：对热端控制模块架构以及运动控制模块架构进行交互影响连接设计，得到热端-运动交互影响架构；
本发明实施例首先通过分析热端控制模块架构以及运动控制模块架构之间的交互影响情况，然后，根据分析得到的交互影响情况设计定义热端控制模块架构以及运动控制模块架构之间的连接接口和通信协议，以确保热端控制的温度参数能够有效传递到运动控制模块，以实现对打印过程中热端与运动的协同调整，从而满足打印任务的运动控制需求，最终得到热端-运动交互影响架构。
步骤S264：对切片-运动交互影响架构、切片-热端交互影响架构以及热端-运动交互影响架构进行松耦合集成设计，以得到打印控制软件架构。
本发明实施例通过对设计好的切片-运动交互影响架构、切片-热端交互影响架构以及热端-运动交互影响架构进行松耦合集成处理，以确保各个模块之间的连接是松散的，以便可以进行灵活的维护和扩展，使得控制软件的不同模块能够独立演化，从而支持整个控制过程的协同工作，最终得到打印控制软件架构。
本发明首先通过对打印材料特性数据和打印参数调整数据进行控制软件需求分析，以确保控制软件能够适应不同类型的打印材料和工艺参数，以满足多样化的制造需求。通过明确定义控制软件的功能和性能需求，可以确保控制软件具备足够的灵活性和功能，以在不同情境下提供高质量的打印输出，这样能够为后续的模块化划分提供了基础数据，确保控制软件的开发是有针对性和有效的。通过对分析得到的控制软件需求数据进行模块化划分，将其分为材料切片模块需求数据、运动控制模块需求数据和热端控制模块需求数据，这有益于更好地组织和管理控制软件需求，使其更易于理解和实施。模块化方法有助于提高控制软件的可维护性和可扩展性，同时也明确定义了各个模块之间的接口，促进协同开发和测试。这样，团队能够更有效地合作，确保各个模块的功能互补，以实现整体的系统性能。同时，通过对材料切片模块的需求数据进行架构编辑，以明确模块的功能和接口，这有益于确保材料切片模块能够适应不同类型的打印材料。通过精心设计模块架构，能够实现高效的3D打印切片过程，从而确保3D打印作业的成功完成，这一步骤有助于提高3D打印的生产效率和产品质量。通过对运动控制模块的需求数据进行架构编辑，以确保该模块能够满足打印过程的精度和稳定性需求。通过明确定义模块的功能和性能需求，可以更好地控制打印头、平台和其他3D打印设备部件的运动，确保物体按照预定路径被打印出来，这提高了打印作业的精度和效率。其次，通过对热端控制模块的需求数据进行架构编辑，以确保温度控制的精度和稳定性。通过明确定义模块的功能和性能需求，能够确保打印材料在适当的温度下被熔化和沉积，从而提高打印质量和可靠性，这有助于确保打印作业的成功完成，无论使用的材料类型如何。随后，通过对材料切片模块架构和运动控制模块架构进行交互影响连接设计，能够确保切片生成的参数能够无缝传递到运动控制模块，实现对打印过程的实时调整，这有助于优化打印路径，提高打印效率，并确保打印质量在不同的运动控制情境下得到最佳维持。然后，通过对材料切片模块架构和热端控制模块架构进行交互影响连接设计，能够确保切片生成的参数能够有效传递到热端控制模块，以实现对打印温度的动态调整。通过这样的设计，能够更好地控制打印材料的熔融过程，从而提高打印质量和材料适应性。接下来，通过对热端控制模块架构和运动控制模块架构进行交互影响连接设计，能够确保热端控制的温度参数能够有效传递到运动控制模块，以实现对打印过程中热端与运动的协同调整，这有助于优化打印速度、温度分布，并确保打印过程中的热量控制得到最佳协调。最后，通过将切片-运动交互影响架构、切片-热端交互影响架构以及热端-运动交互影响架构进行松耦合集成设计，该集成设计过程能够实现各个交互影响架构之间的松耦合，使得控制软件的不同模块能够独立演化，提高了控制软件的可维护性和可扩展性，这有助于更灵活地进行控制软件的更新和升级，同时确保整体控制软件的稳定性和协同性。通过这样的集成设计，打印控制软件能够更好地适应不断变化的需求和技术环境，提高了控制软件的可持续性。
优选地，步骤S4包括以下步骤：
步骤S41：对3D打印控制软件进行打印控制模拟处理，得到打印控制效果模拟数据；
本发明实施例通过使用已开发编辑好的3D打印控制软件对3D待打印材料进行模拟，以模拟该3D待打印材料的打印控制过程，收集并记录相应的模拟数据，包括打印速度、精度、材料消耗等参数，最终得到打印控制效果模拟数据。
步骤S42：根据打印控制效果模拟数据对3D打印控制软件进行模块单元测试处理，得到控制软件模块测试数据；
本发明实施例通过使用打印控制效果模拟数据中的相关参数对3D打印控制软件中的各个模块单元(材料切片、运动控制以及热端控制)进行独立测试，以测试3D打印控制软件中的各个模块单元的错误信息，最终得到控制软件模块测试数据。
步骤S43：根据控制软件模块测试数据对3D打印控制软件进行模块调试处理，得到3D打印控制调试软件；
本发明实施例通过分析控制软件模块测试数据，确定需要调试的模块，并针对控制软件模块测试数据中的问题，定位和修复对应模块中代码的错误，调试修改优化3D打印控制软件中的各个模块单元，以确保3D打印控制软件中的各个模块单元按预期目标进行工作，最终得到3D打印控制调试软件。
步骤S44：将3D打印控制调试软件与3D打印设备进行控制集成测试，得到打印控制测试数据；
本发明实施例通过将调试后的3D打印控制调试软件与3D打印设备进行连接和集成测试，以测试控制软件与3D打印设备硬件之间的无缝协同工作情况，并测试是否控制正确，最终得到打印控制测试数据。
步骤S45：根据打印控制测试数据对3D打印控制调试软件进行控制优化处理，得到打印控制优化软件。
本发明实施例通过分析打印控制测试数据，以分析3D打印控制调试软件中各个模块潜在的错误和缺陷，并确定3D打印控制调试软件中的各个模块需要优化的地方，通过对应优化切片算法(材料切片模块)、路径规划算法(运动控制模块)以及热端控制策略(热端控制模块)，以提高打印速度和质量，来提高控制软件的性能，最终得到打印控制优化软件。
本发明首先通过对3D打印控制软件进行打印控制模拟处理，可以在实际3D打印之前对打印控制软件进行测试和验证，这有助于在实际打印之前发现和解决潜在的问题，提前优化控制参数，减少打印过程中的失败和浪费。模拟数据提供了对预期打印效果的初步了解，可用于初始验证。其次，通过使用打印控制效果模拟数据对3D打印控制软件中的各个模块单元进行独立测试，以确保3D打印控制软件中的各个模块单元按预期目标进行工作，这样还有助于发现和纠正各个模块的错误，提高了整体软件的可靠性。获得的测试数据能够提供有关每个模块性能和稳定性的信息，有助于在早期发现问题并改进各个模块的代码。然后，通过使用测试后的控制软件模块测试数据对3D打印控制软件进行模块调试处理，以确保各个模块之间的协同工作。通过模块调试有助于解决各个模块之间的集成问题，确保它们能够正确协作，避免不一致性和冲突，这样提高了整体软件的一致性和可协同性。接下来，通过将调试后的3D打印控制调试软件与3D打印设备进行控制集成测试，这能够确保了软件与硬件的无缝协同工作，以实现预期的打印效果。集成测试提供了有关系统性能的数据，包括实际硬件的影响，有助于解决实际部署中可能出现的问题。最后，通过使用集成测试后的打印控制测试数据对3D打印控制调试软件进行控制优化处理，可以进一步提高软件性能，减少潜在的错误和缺陷，这有助于确保3D打印控制软件在实际应用中的稳定性和可靠性，从而提高产品质量和生产效率。
优选地，本发明还提供了一种基于3D打印设备的控制软件开发编辑系统，用于执行如上所述的基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法，该基于3D打印设备的控制软件开发编辑系统包括：
打印数据处理模块，用于对3D打印材料进行材料特性学习分析，得到打印材料特性数据；对打印材料特性数据进行特性影响评估分析，得到材料特性影响因子；根据材料特性影响因子对3D打印设备进行参数调整处理，从而得到打印参数调整数据；
控制软件架构编辑模块，用于根据打印材料特性数据以及打印参数调整数据进行控制软件需求分析，得到控制软件需求数据；对控制软件需求数据进行软件架构模块编辑，以得到打印控制软件架构；
软件架构开发模块，用于对打印控制软件架构进行代码编程开发处理，并设计和开发用户界面进行控制界面可视化，从而得到3D打印控制软件；
控制软件优化模块，用于对3D打印控制软件进行打印控制模拟处理，得到打印控制效果模拟数据；并对打印控制效果模拟数据进行软硬件集成测试，得到打印控制测试数据；根据打印控制测试数据对3D打印控制软件进行控制优化处理，从而得到打印控制优化软件。
综上所述，本发明提供了一种基于3D打印设备的控制软件开发编辑系统，该基于3D打印设备的控制软件开发编辑系统由打印数据处理模块、控制软件架构编辑模块、软件架构开发模块以及控制软件优化模块组成，能够实现本发明所述任意一种基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法，用于联合各个模块上运行的计算机程序之间的操作实现一种基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法，系统内部结构互相协作，通过学习3D打印材料特性的影响因子来调整3D打印过程的参数配置，并通过结合打印材料特性以及打印参数调整数据对控制软件的开发过程进行需求分析，同时通过提供直观的可视化编程界面，使得用户能够轻松设计和编辑3D打印过程的控制流程。然后，通过实时对开发完的打印控制软件进行模拟，并通过软硬件集成测试优化控制软件的相关模块，从而提高3D打印过程的控制精度和定制化能力，这样能够大大减少重复工作和人力投入，能够快速有效地提供更准确、更高效的控制软件开发编辑过程，从而简化了基于3D打印设备的控制软件开发编辑系统的操作流程。
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在申请文件的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：对3D打印材料进行材料特性学习分析，得到打印材料特性数据；对打印材料特性数据进行特性影响评估分析，得到材料特性影响因子；根据材料特性影响因子对3D打印设备进行参数调整处理，得到打印参数调整数据；其中，步骤S1包括以下步骤：
步骤S11：对3D打印材料进行材料特性监测分析，得到材料特性监测数据；其中，步骤S11包括以下步骤：
步骤S111：对3D打印材料进行材料流变监测分析，得到打印材料流变特性数据；
步骤S112：利用材料热膨胀计算公式对打印材料流变特性数据进行膨胀计算，得到打印材料热膨胀系数；其中，材料热膨胀计算公式具体为：
；
式中，为打印材料在温度为/>时的打印材料热膨胀系数，/>为打印材料的初始热膨胀系数，/>为膨胀计算的积分温度变量，/>为打印材料的热膨胀温度范围下限，/>为打印材料的热膨胀温度范围上限，/>为打印材料流变特性数据中打印材料在温度/>处的剪切流变抵抗程度参数，/>为线性剪切流变系数，/>为打印材料流变特性数据中打印材料在温度/>处的剪切模量参数，/>为打印材料流变特性数据中打印材料在温度/>处的温度流变依赖参数，/>为打印材料的外部应力应变行为次数，/>为打印材料的第/>次外部应力应变行为在温度/>处的屈服应力热膨胀调节参数，/>为打印材料的第/>次外部应力应变行为在温度处的应力体积热膨胀参数，/>为打印材料热膨胀系数的修正值；
步骤S113：根据打印材料热膨胀系数以及打印材料流变特性数据对3D打印材料进行熔融状态检测，得到材料熔融状态数据；
步骤S114：对材料熔融状态数据进行热分布检测分析，得到材料熔融热分布数据；
步骤S115：对材料熔融热分布数据进行分布温度梯度测量，得到热分布温度梯度；
步骤S116：根据热分布温度梯度对材料熔融热分布数据进行熔融特性识别分析，得到打印材料熔融特性数据；
步骤S117：对打印材料流变特性数据以及打印材料熔融特性数据进行关联合并监测分析，得到材料特性监测数据；
步骤S12：通过纳米探针技术根据材料特性监测数据对3D打印材料进行材料特性微观分析，得到材料特性微观信息数据；
步骤S13：对材料特性微观信息数据进行数据驱动学习推断，得到打印材料特性数据；
步骤S14：对打印材料特性数据进行特性影响评估分析，得到材料特性影响因子；
步骤S15：根据材料特性影响因子对3D打印设备进行参数调整处理，得到打印参数调整数据；
步骤S2：对打印材料特性数据以及打印参数调整数据进行控制软件需求分析，得到控制软件需求数据；对控制软件需求数据进行软件架构模块编辑，以得到打印控制软件架构；
步骤S3：对打印控制软件架构进行代码编程开发处理，并设计和开发用户界面进行控制界面可视化，得到3D打印控制软件；
步骤S4：对3D打印控制软件进行打印控制模拟处理，得到打印控制效果模拟数据；并对打印控制效果模拟数据进行软硬件集成测试，得到打印控制测试数据；根据打印控制测试数据对3D打印控制软件进行控制优化处理，得到打印控制优化软件。
2.根据权利要求1所述的基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法，其特征在于，步骤S117包括以下步骤：
步骤S1171：对打印材料流变特性数据以及打印材料熔融特性数据进行行为模式网络分析，得到流变行为模式网络以及熔融行为模式网络；
步骤S1172：对流变行为模式网络以及熔融行为模式网络进行关联整合分析，得到流变-熔融关联关系网络；
步骤S1173：根据流变-熔融关联关系网络对打印材料流变特性数据以及打印材料熔融特性数据进行网络特性图谱映射，得到流变-熔融关联特性图谱；
步骤S1174：对流变-熔融关联特性图谱进行特性监测分析，得到材料特性监测数据。
3.根据权利要求1所述的基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法，其特征在于，步骤S14包括以下步骤：
步骤S141：对打印材料特性数据进行特性影响检测分析，得到材料特性影响数据；
步骤S142：利用打印材料特性影响计算公式对材料特性影响数据进行影响计算，得到材料特性影响程度值；
步骤S143：根据预设的材料特性影响程度阈值对材料特性影响程度值进行判断，当材料特性影响程度值大于或等于材料特性影响程度阈值时，则将该材料特性影响程度值对应的材料特性影响数据标记为材料特性高频影响数据；当材料特性影响程度值小于材料特性影响程度阈值时，则将该材料特性影响程度值对应的材料特性影响数据标记为材料特性低频影响数据；
步骤S144：对材料特性低频影响数据进行潜在影响挖掘分析，得到材料特性潜在影响因素；
步骤S145：根据材料特性潜在影响因素对材料特性高频影响数据进行影响补偿分析，得到材料特性影响补偿数据；
步骤S146：对材料特性影响补偿数据进行因子评估计算，得到材料特性影响因子。
4.根据权利要求3所述的基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法，其特征在于，步骤S142中的打印材料特性影响计算公式具体为：
；
；
式中，为材料特性影响程度值，/>为材料特性影响数据中的材料特性影响空间变量，为材料特性影响数据中材料特性影响分布参数的数量，/>为材料特性影响数据在材料特性影响空间/>处的材料特性弹性模量，/>为打印材料的质量密度，/>为材料特性影响数据中的质量密度影响参数，/>为打印材料的温度，/>为材料特性影响数据中的温度影响参数，/>为材料特性影响数据中的第/>个材料特性影响分布参数，/>为材料特性影响数据中第/>个材料特性影响分布参数的影响分布率，/>为质量密度的弹性模量影响参数，/>为温度的弹性模量影响参数，/>为第/>个材料特性影响分布参数的弹性模量影响参数，/>为材料特性影响空间的弹性模量影响参数，/>为材料特性初始影响空间，/>为材料特性影响程度值的修正值。
5.根据权利要求1所述的基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：
步骤S21：对打印材料特性数据以及打印参数调整数据进行控制软件需求分析，得到控制软件需求数据；
步骤S22：对控制软件需求数据进行模块化划分分析，得到材料切片模块需求数据、运动控制模块需求数据以及热端控制模块需求数据；
步骤S23：对材料切片模块需求数据进行切片模块架构编辑，得到材料切片模块架构；
步骤S24：对运动控制模块需求数据进行运动模块架构编辑，得到运动控制模块架构；
步骤S25：对热端控制模块需求数据进行热端模块架构编辑，得到热端控制模块架构；
步骤S26，包括：
步骤S261：对材料切片模块架构以及运动控制模块架构进行交互影响连接设计，得到切片-运动交互影响架构；
步骤S262：对材料切片模块架构以及热端控制模块架构进行交互影响连接设计，得到切片-热端交互影响架构；
步骤S263：对热端控制模块架构以及运动控制模块架构进行交互影响连接设计，得到热端-运动交互影响架构；
步骤S264：对切片-运动交互影响架构、切片-热端交互影响架构以及热端-运动交互影响架构进行松耦合集成设计，以得到打印控制软件架构。
6.根据权利要求1所述的基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法，其特征在于，步骤S4包括以下步骤：
步骤S41：对3D打印控制软件进行打印控制模拟处理，得到打印控制效果模拟数据；
步骤S42：根据打印控制效果模拟数据对3D打印控制软件进行模块单元测试处理，得到控制软件模块测试数据；
步骤S43：根据控制软件模块测试数据对3D打印控制软件进行模块调试处理，得到3D打印控制调试软件；
步骤S44：将3D打印控制调试软件与3D打印设备进行控制集成测试，得到打印控制测试数据；
步骤S45：根据打印控制测试数据对3D打印控制调试软件进行控制优化处理，得到打印控制优化软件。
7.一种基于3D打印设备的控制软件开发编辑系统，其特征在于，用于执行如权利要求1所述的基于3D打印设备的控制软件开发编辑方法，该基于3D打印设备的控制软件开发编辑系统包括：
打印数据处理模块，用于对3D打印材料进行材料流变监测分析，得到打印材料流变特性数据；利用材料热膨胀计算公式对打印材料流变特性数据进行膨胀计算，得到打印材料热膨胀系数；其中，材料热膨胀计算公式具体为：
；
式中，为打印材料在温度为/>时的打印材料热膨胀系数，/>为打印材料的初始热膨胀系数，/>为膨胀计算的积分温度变量，/>为打印材料的热膨胀温度范围下限，/>为打印材料的热膨胀温度范围上限，/>为打印材料流变特性数据中打印材料在温度/>处的剪切流变抵抗程度参数，/>为线性剪切流变系数，/>为打印材料流变特性数据中打印材料在温度/>处的剪切模量参数，/>为打印材料流变特性数据中打印材料在温度/>处的温度流变依赖参数，/>为打印材料的外部应力应变行为次数，/>为打印材料的第/>次外部应力应变行为在温度/>处的屈服应力热膨胀调节参数，/>为打印材料的第/>次外部应力应变行为在温度处的应力体积热膨胀参数，/>为打印材料热膨胀系数的修正值；根据打印材料热膨胀系数以及打印材料流变特性数据对3D打印材料进行熔融状态检测，得到材料熔融状态数据；对材料熔融状态数据进行热分布检测分析，得到材料熔融热分布数据；对材料熔融热分布数据进行分布温度梯度测量，得到热分布温度梯度；根据热分布温度梯度对材料熔融热分布数据进行熔融特性识别分析，得到打印材料熔融特性数据；对打印材料流变特性数据以及打印材料熔融特性数据进行关联合并监测分析，得到材料特性监测数据；通过纳米探针技术根据材料特性监测数据对3D打印材料进行材料特性微观分析，得到材料特性微观信息数据；对材料特性微观信息数据进行数据驱动学习推断，得到打印材料特性数据；对打印材料特性数据进行特性影响评估分析，得到材料特性影响因子；根据材料特性影响因子对3D打印设备进行参数调整处理，得到打印参数调整数据；
控制软件架构编辑模块，用于根据打印材料特性数据以及打印参数调整数据进行控制软件需求分析，得到控制软件需求数据；对控制软件需求数据进行软件架构模块编辑，以得到打印控制软件架构；
软件架构开发模块，用于对打印控制软件架构进行代码编程开发处理，并设计和开发用户界面进行控制界面可视化，从而得到3D打印控制软件；
控制软件优化模块，用于对3D打印控制软件进行打印控制模拟处理，得到打印控制效果模拟数据；并对打印控制效果模拟数据进行软硬件集成测试，得到打印控制测试数据；根据打印控制测试数据对3D打印控制软件进行控制优化处理，从而得到打印控制优化软件。
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