CN210590621U - 一种远程控制、无人值守连续打印的3d打印机辅助系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统，包括可以远程控制的3D打印控制系统和执行所述3D打印控制系统命令的3D打印执行系统，所述3D打印执行系统包括将载板传送至载板平台模块的升降传送模块、在载板上进行3D打印的3D打印机模块、固定载板的载板平台模块、将载板传送至储存室模块的传送模块和储存载板的储存室模块，所述3D打印控制系统分别与所述升降传送模块、3D打印机模块、载板平台模块、传送模块和储存室模块连接。本实用新型的有益效果是：实现了远程控制以及无人值守连续打印。

Description

一种远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统

技术领域

本实用新型涉及3D打印机，尤其涉及一种远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统。

背景技术

现有的3D打印机仍停留在现场操作的模式下，需要由专人现场看守，进行更换材料，清理平台，储存打印件等操作。这很大程度地限制了3D打印机生产效率的提高，阻碍了打印零部件的大规模生产，也造成了生产中人力资源的浪费。

与此同时，3D 打印技术要进一步扩展其产业应用空间，目前仍面临着诸多瓶颈和挑战，如对操作人员有较高技术要求，有一定的技术门槛，现有 3D 打印机操作复杂，需要专人值守为其设定参数，并实时监控打印过程，筛除打印失败的废品，未能实现智能化及批量生产。

此外，用户无法方便快捷地通过网页或是其他客户端，随时随地使用3D打印技术来实现个性化需求，这给3D打印技术进一步普及与商业应用带来了困难。

3D打印行业由于投入人力、时间、空间成本高，没有完善的远程监控系统管理生产，导致发展缓慢且收益甚少。因而现有的3D打印机无论是在工业上的流水线全自动批量生产还是在个性服务行业的普及发展都难以达到更高的高度。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统。

本实用新型提供了一种远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统，包括可以远程控制的3D打印控制系统和执行所述3D打印控制系统命令的3D打印执行系统，所述3D打印执行系统包括将载板传送至载板平台模块的升降传送模块、在载板上进行3D打印的3D打印机模块、固定载板的载板平台模块、将载板传送至储存室模块的传送模块和储存载板的储存室模块，所述3D打印控制系统分别与所述升降传送模块、3D打印机模块、载板平台模块、传送模块和储存室模块连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述升降传送模块包括左右对称设置的升降传送组件和缓冲装置，所述升降传送组件包括升降电机、链传动机构、承载载板的L型支撑板，所述升降电机与所述链传动机构的主动链轮连接，所述L型支撑板与所述链传动机构的链条连接，所述链传动机构竖直设置，所述缓冲装置位于所述链传动机构之下、所述载板平台模块之上，所述升降电机为自锁减速电机，所述升降电机、缓冲装置分别与所述3D打印控制系统连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述3D打印机模块为FDM式打印机，所述3D打印机模块位于所述缓冲装置之下、所述载板平台模块之上。

作为本实用新型的进一步改进，所述储存室模块包括储存载板的储存组件，所述储存组件与所述升降传送组件结构相同。

作为本实用新型的进一步改进，所述升降传送组件还包括识别所述链传动机构的主动链轮的旋转角度和速度的编码器，所述编码器与所述3D打印控制系统连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述载板平台模块包括顶升机构、打印平台、定位载板的限位组件、吸附载板的电磁铁和将载板推向传送模块的推板机构，所述电磁铁、推板机构分别与所述3D打印控制系统连接，所述顶升机构与所述打印平台连接，所述限位组件、推板机构分别设置在所述打印平台的顶部的四周，所述电磁铁设置在所述打印平台的底部，所述限位组件上设有引导载板的斜滑槽。

作为本实用新型的进一步改进，所述传送模块包括传送载板的带传动机构、检测位置传感器、储存位置传感器和检测打印质量的检测装置，所述带传动机构、检测位置传感器、储存位置传感器、检测装置分别与所述3D打印控制系统连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述3D打印控制系统包括总控及检测模块、流程控制模块和打印机控制模块，所述总控及检测模块分别与所述流程控制模块、打印机控制模块连接，所述流程控制模块分别与所述升降传送模块、载板平台模块、传送模块和储存室模块连接，所述打印机控制模块与所述3D打印机模块连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述3D打印机辅助系统还包括远端的网页服务模块，所述网页服务模块与所述总控及检测模块进行交互。

本实用新型的有益效果是：通过上述方案，实现了远程控制以及无人值守连续打印，具有联网控制、全自动化，可连续打印等优点，降低了对使用者的技术要求，允许多方联网共享，节省人力并提高打印机利用率。

附图说明

图1是本实用新型一种远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统的总体示意图。

图2是本实用新型一种远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统的升降传送模块的侧视图。

图3是本实用新型一种远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统的升降传送模块的主视图。

图4是本实用新型一种远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统的3D打印机模块的示意图。

图5是本实用新型一种远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统的载板平台模块的示意图。

图6是本实用新型一种远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统的传送模块的示意图。

图7是本实用新型一种远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统的储存室模块的示意图。

图8是本实用新型一种远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统的控制示意图。

图9是本实用新型一种远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统的升降传送模块的局部示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1至图9所示，一种远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统，包括可以远程控制的3D打印控制系统和执行所述3D打印控制系统命令的3D打印执行系统，所述3D打印执行系统包括将载板6传送至载板平台模块3的升降传送模块1、在载板6上进行3D打印的3D打印机模块2、固定载板6的载板平台模块3、将载板6传送至储存室模块5的传送模块4和储存载板6的储存室模块5，所述3D打印控制系统分别与所述升降传送模块1、3D打印机模块2、载板平台模块3、传送模块4和储存室模块5连接。

如图1至图9所示，所述升降传送模块1包括左右对称设置的第一支架11、升降传送组件和缓冲装置16，所述升降传送组件包括升降电机13、链传动机构14、承载载板6的L型支撑板15，所述升降电机13与所述链传动机构14的主动链轮连接，所述L型支撑板15与所述链传动机构14的链条连接，所述链传动机构14竖直设置，所述缓冲装置16位于所述链传动机构14之下、所述载板平台模块3之上，所述升降电机13为自锁减速电机，自锁减速电机能有效防止突然断电的情况下载板在自身重力作用下带动链条下落的情况。所述升降电机13用于提供升降动力，以链条带动L型支撑板15，实现升降载板6的功能，所述升降电机13、缓冲装置16分别与所述3D打印控制系统连接。参考图9，两侧链条通过带传动机构17以及齿轮组进行同步联动。

如图1至图9所示，缓冲装置16包括舵机、齿轮组和与之连接的托板，缓冲装置16模拟人手掌把所托住的物品缓缓放下的动作，通过两个舵机精确控制托板转动的角度，缓缓把载板6放置在打印平台上。

如图1至图9所示，打印前，在升降传送模块1中放入一定数量的载板6，通过 主动链轮带动 链条，输送载板6，当载板6下降到缓冲装置16上时，打印平台升起并接近缓冲装置，缓冲装置16托住载板6并缓缓向下旋转打开，使得载板6缓缓下滑，靠近打印平台。当载板6落到打印平台上时，打印平台上的一系列斜滑槽引导载板6滑入定位槽中，保证放置过程的平稳和位置的准确，避免损坏和可能出现的位置误差。

如图1至图9所示，所述3D打印机模块2位于所述缓冲装置16之下、所述载板平台模块3之上，所述3D打印机模块2可采用FDM式打印机（如corexy），功能是打印指定的打印件，具有X传动机构23和Y轴传动机构24，同时加入了自动调平装置22，在打印头21附近设置有一个由舵机驱动的摇臂，摇臂末端装有限位开关，打印时，摇臂水平收起，在进行自动调平时，舵机驱动摇臂旋转90°，使得摇臂垂直于水平面且限位开关略低于打印头。通过缓缓降低Z轴使得限位开关恰好触碰到打印平台即可测平台被测点的高度。通过对平台上的多个不同点的测量，计算得到各位置相对于基准平面的Z轴方向偏差，得到打印平台的倾斜程度，从而在以后的运动中，将平台上各位置的Z偏移补偿进去，从而完成自动调平功能。

如图1至图9所示，所述升降传送组件还包括识别所述链传动机构14的主动链轮的旋转角度和速度的编码器12，所述编码器12与所述3D打印控制系统连接，编码器12的使用为精确控制提供了依据。

如图1至图9所示，所述载板平台模块3包括顶升机构、打印平台31、定位载板6的限位组件、吸附载板6的电磁铁和将载板6推向传送模块4的推板机构34，所述电磁铁、推板机构34分别与所述3D打印控制系统连接，所述顶升机构与所述打印平台31连接，所述限位组件、推板机构34分别设置在所述打印平台31的顶部的四周，所述电磁铁设置在所述打印平台31的底部，所述限位组件上设有引导载板6的斜滑槽，限位组件包括限位块32、33，顶升机构可采用气缸来实现，电磁铁采用失电型磁铁，当载板6离开缓冲装置16被传送到热床上之后，热床上x方向的限位块32始终保持闭合状态，它和y轴方向固定的限位块33可以引导载板6进入限位槽中。待缓冲装置16远离打印平台后，分布在热床下方的四个电磁铁断电（这种电磁铁断电有磁性，通电无磁性）吸住载板6，同时起到水平方向定位和压紧的作用。

如图1至图9所示，所述传送模块4包括传送载板6的带传动机构41、检测位置传感器42、储存位置传感器43和检测打印质量的检测装置，所述带传动机构41、检测位置传感器42、储存位置传感器43、检测装置分别与所述3D打印控制系统连接，可通过带传动机构41来传送载板6，可通过检测位置传感器42、储存位置传感器43来检测载板6的位置，当载板6位于检测位置时，可通过检测装置来检测打印质量，带传动机构41连接了打印区、检测区、储存区，主要包括由步进电机及其驱动的多组同步带，传输支撑板、两侧护栏及支撑框架，护栏间距稍大于载板宽度，限高螺钉稍高于载板厚度，可以保证打印件传输路径的正确性且具有一定容错性。传送带下对应各工位，分别安装了多组光电传感器，保证停止位置的准确性。检测装置通过多种方式来检测打印质量。例如：通过拍照等方式对打印件进行三维重构，并与输入的三维模型进行比对，判断打印质量。

如图1至图9所示，所述储存室模块5包括储存载板6的储存组件，所述储存组件与所述升降传送组件结构相同，所述储存组件包括第三支架51、编码器52、升降电机53、链传动机构54、承载载板6的L型支撑板55，该模块根据每个打印件的高度自动调整其在储藏室中的占位高度，以充分利用储存空间。当打印件通过检测工位并检测合格后，打印件通过传送带输送入储存室中，在这之前，储存室模块5根据打印件的高度适当调整使得打印件送入储存室时所占高度合适，充分利用储存空间。

如图1至图9所示，通过升降传送模块1来实现送板，通过3D打印机模块2来实现自动调平和3D打印，通过载板平台模块3来实现夹紧，通过传送模块4来实现检测、入库和废品排出，通过储存室模块5来实现储存功能。

如图1至图9所示，所述3D打印控制系统包括总控及检测模块101、流程控制模块102和打印机控制模块103，所述总控及检测模块101分别与所述流程控制模块102、打印机控制模块103、以及安装在打印机中和检测工位中用于检测打印质量的检测装置相连接，所述流程控制模块102分别与所述升降传送模块1、载板平台模块3、传送模块4和储存室模块5连接，所述打印机控制模块103与所述3D打印机模块2连接。

如图1至图9所示，所述3D打印机辅助系统还包括远端的网页服务模块104，所述网页服务模块104与所述总控及检测模块101进行交互。

如图1至图9所示，打印机控制模块103与普通3D打印机相同，通过单片机控制多个电机实现打印。

如图1至图9所示，流程控制模块102连接系统中除3D打印机模块2以外的电机、电磁铁等电磁电气机构、以及与之相关传感器（如监测电机运动的编码器，监测载板6位置的检测位置传感器42、储存位置传感器43等）。主要负责：从总控及检测模块101中接收并解释指令，对升降传送模块1、载板平台模块3、传送模块4、储存室模块5中的电气电磁机构进行机电控制；在控制过程中通过ARM微型主板来控制多个传感器进行信息采集与处理，传感器信号将会反馈到流程控制模块102中形成局部的闭环控制；最终将指令的完成情况发送到总控及检测模块101中的微型主板；

如图1至图9所示，总控及检测模块101通过网络，串口连接等多种方式与网页服务模块104进行交互，或通过其自带的触控屏或键鼠等与使用者直接交互。系统功能为：使用者通过网页、手机app、或直接操作等方式向无人打印机发送待打印文件，文件将添加到列表中并逐个进行打印，微型主板将对多个传感器进行数据采集，并通过互联网实时传输数据到网页服务模块104中的服务器。服务器对数据进行信息处理后做出反应，再通过总控及检测模块101中的微型主板向流程控制模块102发送指令，从而对3D打印机模块2的多块单片机和多个电机的进行控制。服务器负责存储数据、提供数据查询接口、打印流程控制接口。

如图1至图9所示，总控及检测模块101主要负责：①对下级模块，流程控制模块102和打印机控制模块103，进行控制；②从网页服务模块104的服务器中接收并解释指令以及数据（模型文件等）；③通过向流程控制模块102发送指令控制整体流程（如：控制模型在各个工位上的传送等），同时接收并处理关于指令完成情况的反馈；④通过向流打印机控制模块103发送指令控制打印过程（如：向打印机控制模块103发送带打印模型的g代码、控制其进行打印前的平台调平等），同时接收并处理关于指令完成情况的反馈、以及打印机中的电机状态参数；⑤在打印过程中和打印件进入检测工位后，利用摄像头和扫描仪等传感器对打印件进行检测，检测信息（如图像、点云）将会传输至网页服务模块104中的服务器，并显示在客户端和运维端中，同时检测信息将经由服务器处理后得到对打印件质量的评价，服务器将据此决定是否终止打印、打印件是入库还是作为废品排出；

⑥传感器数据中较为简单部分，将由总控及检测模块101中的微型主板直接处理后生成对应指令，并发送到下级模块；其他需要进行复杂处理的数据（如对打印件的检测信息），将在本地进行初步处理后发送到服务器中；

如图1至图9所示，3D打印机辅助系统还包括若干外围模块，如由蓄电池及相应控制电路组成的紧急供电模块，保证系统在意外断电的情况下能进行一系列的保存及复位操作。

如图1至图9所示，本实用新型提供的一种远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统，具体使用过程如下：

使用者通过网页、手机app、或直接操作等方式向无人打印机发送待打印文件，文件将添加到列表中。接受到文件之后，系统开始进行自动打印。

放板流程：打印前在升降传送模块1中放入一定数量的载板6，通过链轮带动链条，输送载板6，当载板6下降到缓冲装置16的托板上时，打印平台31升起接近缓冲装置16，缓冲装置16托住载板6并缓缓向下打开，使得载板6缓缓下滑，靠近打印平台31。当载板6挨近打印平台31时，打印平台31上的斜滑槽引导载板6滑入定位槽以后中，保证放置过程的平稳和位置的准确，避免损坏和可能出现的位置误差。完成以上步骤之后缓冲装置复位。

载板固定流程：定位与夹紧机构先保持打开状态，待缓冲装置16将载板6递送至打印平台31后，平台下降，热床上的限位块32在放板流程和载板固定流程中始终保持闭合状态，它和y轴方向固定的限位块33可以引导载板6进入限位槽中。待缓冲装置16远离打印平台31后，分布在热床下方的四个失电型电磁铁断电，吸住载板6，同时起到水平方向定位和压紧的作用。

自动调平及打印流程：自动调平装置22对打印平台31进行调平，通过缓缓降低Z轴使得限位开关恰好触碰到打印平台即可测平台被测点的高度，通过对平台上的多个不同点的测量，计算得到各位置相对于基准平面的Z轴方向偏差，得到打印平台31的倾斜程度，从而在以后的运动中，将平台上各位置的Z偏移补偿进去，从而完成自动调平功能。完成打印后，打印平台31将下降至指定高度，锁紧装置完成解锁后，平台将继续下降至触发限位开关，系统进入下一流程——工件终检。

终检及后续流程：此时y轴方向固定的限位块33抬起，平台上的推出装置34将载板6推入传送带，传送至检测工位。在此工位，将有多组检测单元（如摄像头等）对打印件进行外型检测，并通过总控将检测结果传输至客户端和运维端。系统将对检测结果进行评判（可根据需要引入人工干预）。若检测通过，打印件及其载板6经传送带移至入库工位并停止，然后执行入库流程。若检测不通过，打印件将不会在入库工位停止，而直接经废品通道排出。若检测合格，打印件通过传送带输送入储存室中，在这之前，储存室模块5根据打印件的高度适当调整，使得打印件送入储存室时所占高度合适，充分利用储存空间。最终依次将列表中的文件打印完毕送入存储室，一个工作流程结束。

如图1至图9所示，本实用新型提供的一种远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统，提出了一种“可被远程联网控制，并实现无人值守状态下连续打印-检测-储存的全自动系统”，可通过远程联网控制其实现连续打印，自动检测并存储打印件，实现3D打印机无人值守的全自动操作，解决了现阶段3D打印机需要人员现场值守，为其设定参数，更换材料和清理平台等问题。本系统使得3D打印机的操作更方便，控制更智能。并且允许设计者直接联网控制，进行远程在线制造，更加适应分布式生产、设计与制造一体化的需求。

如图1至图9所示，本实用新型提供的一种远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统，符合工业4.0提出的智能化生产理念，大大简化了生产步骤，提高了生产效率；将云计算、大数据、物联网等领先技术与传统机器生产有机结合，实现分布式生产；提供了一种基于3D打印机的共享经济模式，使3D打印飞入寻常百姓家。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统，其特征在于：包括可以远程控制的3D打印控制系统和执行所述3D打印控制系统命令的3D打印执行系统，所述3D打印执行系统包括将载板传送至载板平台模块的升降传送模块、在载板上进行3D打印的3D打印机模块、固定载板的载板平台模块、将载板传送至储存室模块的传送模块和储存载板的储存室模块，所述3D打印控制系统分别与所述升降传送模块、3D打印机模块、载板平台模块、传送模块和储存室模块连接。

2.根据权利要求1所述的远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统，其特征在于：所述升降传送模块包括左右对称设置的升降传送组件和缓冲装置，所述升降传送组件包括升降电机、链传动机构、承载载板的L型支撑板，所述升降电机与所述链传动机构的主动链轮连接，所述L型支撑板与所述链传动机构的链条连接，所述链传动机构竖直设置，所述缓冲装置位于所述链传动机构之下、所述载板平台模块之上，所述升降电机为自锁减速电机，所述升降电机、缓冲装置分别与所述3D打印控制系统连接。

3.根据权利要求2所述的远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统，其特征在于：所述3D打印机模块为FDM式打印机，所述3D打印机模块位于所述缓冲装置之下、所述载板平台模块之上。

4.根据权利要求2所述的远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统，其特征在于：所述储存室模块包括储存载板的储存组件，所述储存组件与所述升降传送组件结构相同。

5.根据权利要求2所述的远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统，其特征在于：所述升降传送组件还包括识别所述链传动机构的主动链轮的旋转角度和速度的编码器，所述编码器与所述3D打印控制系统连接。

6.根据权利要求1所述的远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统，其特征在于：所述载板平台模块包括顶升机构、打印平台、定位载板的限位组件、吸附载板的电磁铁和将载板推向传送模块的推板机构，所述电磁铁、推板机构分别与所述3D打印控制系统连接，所述顶升机构与所述打印平台连接，所述限位组件、推板机构分别设置在所述打印平台的顶部的四周，所述电磁铁设置在所述打印平台的底部，所述限位组件上设有引导载板的斜滑槽。

7.根据权利要求1所述的远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统，其特征在于：所述传送模块包括传送载板的带传动机构、检测位置传感器、储存位置传感器和检测打印质量的检测装置，所述带传动机构、检测位置传感器、储存位置传感器、检测装置分别与所述3D打印控制系统连接。

8.根据权利要求1所述的远程控制、无人值守连续打印的3D打印机辅助系统，其特征在于：所述3D打印控制系统包括总控及检测模块、流程控制模块和打印机控制模块，所述总控及检测模块分别与所述流程控制模块、打印机控制模块连接，所述流程控制模块分别与所述升降传送模块、载板平台模块、传送模块和储存室模块连接，所述打印机控制模块与所述3D打印机模块连接。

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