CN218084187U - 一种基于旋翼无人机的无框架3d打印装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于旋翼无人机的无框架3D打印装置，装置包括：旋翼无人机，包括主机与至少两个旋翼组件，旋翼组件沿第一方向与主机连接，旋翼无人机用于带动打印装置在多维度方向进行打印；3D打印部，包括可调节温控喷头，电源装置与材料放置盒，可调节温控喷头，电源装置与材料放置盒沿第二方向与主机连接；第一方向与第二方向垂直，可调节温控喷头用于打印装置工作和不工作时调节喷头的升降。本实用新型实施例提供的装置通过将3D打印机与旋翼无人机连接，可以根据使用场合调整3D打印机的位置，并且通过可调节温控喷头可以调节喷头的位置，当不使用打印机时，可以将喷头收起来，避免了设置专门的保护框架保护喷头，也节省了装置的空间。

Description

一种基于旋翼无人机的无框架3D打印装置

技术领域

本实用新型涉及岩土工程测试技术领域，特别是指一种基于旋翼无人机的无框架3D打印装置。

背景技术

3D打印技术又叫增材制造或快速成型，是一种以数字模型文件为基础，运用粉、丝、块等形状的金属或塑料，并辅以粘合材料或热源，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术。3D打印机目前在医学、航天、岩土工程等领域得到了广泛应用。

目前的3D打印机主要由耗材供应装置、输送装置、空间控制框架和打印喷头组成，其中空间控制框架是目前所有3D打印机必须的部件，主要用来安装若干步进电机实现空间X、Y、Z的三向传动，实现目标的3D打印。该空间控制框架是起到搭载水平、垂直移动步进电机的作用。

但是该空间控制框架存在也大大限制了三维模型的3D打印的尺寸，一般模型的一次性打印尺寸往往小于框架的空间尺寸，是约束大尺寸模型3D打印制备主要因素。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于旋翼无人机的无框架3D 打印装置，以解决现有的空间控制框架存在也大大限制了三维模型的3D打印的尺寸，一般模型的一次性打印尺寸往往小于框架的空间尺寸，是约束大尺寸模型3D打印制备主要因素的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于旋翼无人机的无框架3D打印装置，所述装置包括：

旋翼无人机，包括主机与至少两个旋翼组件，所述旋翼组件沿第一方向与所述主机连接，所述旋翼无人机用于带动打印装置在多维度方向进行打印；

3D打印部，包括可调节温控喷头，电源装置与材料放置盒，所述可调节温控喷头，电源装置与材料放置盒沿第二方向依次与所述主机连接；

所述第一方向与所述第二方向垂直；

所述可调节温控喷头用于打印装置工作和不工作时调节喷头的升降。

在一种可选的实施例中，所述可调节温控喷头包括相连接的调节部与喷头，所述调节部与所述主机连接。

在一种可选的实施例中，所述调节部包括相连接的驱动电机与伸缩杆，所述驱动电机与所述主机连接，所述伸缩杆与所述喷头连接。

在一种可选的实施例中，所述主机包括顶面与底面，所述电源装置位于所述顶面，所述材料放置盒沿所述第二方向贯穿所述顶面与底面。

在一种可选的实施例中，所述材料放置盒与所述主机底面之间形成容纳空间，所述可调节温控喷头位于所述容纳空间内，所述可调节温控喷头可在所述容纳空间内调节升降高度。

在一种可选的实施例中，所述容纳空间的高度小于所述可调节温控喷头伸展后的长度，大于所述可调节温控喷头收缩后的长度。

在一种可选的实施例中，所述旋翼组件包括相连接的旋翼杆与旋翼，所述旋翼杆与所述主机连接。

在一种可选的实施例中，所述3D打印部还包括耗材传输导管，所述耗材传输导管连接所述材料放置盒与所述可调节温控喷头。

在一种可选的实施例中，所述装置还包括可伸缩支架组件，所述可伸缩支架组件与所述主机连接。

在一种可选的实施例中，所述装置还包括双目立体相机，所述双目立体相机与所述主机连接。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

本实用新型实施例提供的装置通过将3D打印机与旋翼无人机连接，可以根据使用场合调整3D打印机的位置，并且通过可调节温控喷头可以调节喷头的位置，当不使用打印机时，可以将喷头收起来，避免了设置专门的保护框架保护喷头，也节省了装置的空间。

附图说明

图1为本实用新型一种基于旋翼无人机的无框架3D打印装置立体结构示意图；

图2为本实用新型一种基于旋翼无人机的无框架3D打印装置侧视图；

图3为本实用新型一种基于旋翼无人机的无框架3D打印装置主视图。

[附图标记]

1、旋翼无人机；11、主机；12、旋翼组件；101、顶面；102、底面；2、3D打印部；21、可调节温控喷头；21a、调节部；211、驱动电机；212、伸缩杆；21b、喷头；22、电源装置；23、材料放置盒；201、耗材传输导管；3、可伸缩支架组件；4、双目立体相机。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的一种建筑施工用警示效果好的护栏进行详细描述。同时在这里做以说明的是，为了使实施例更加详尽，下面的实施例为最佳、优选实施例，对于一些公知技术本领域技术人员也可采用其他替代方式而进行实施；而且附图部分仅是为了更具体的描述实施例，而并不旨在对本实用新型进行具体的限定。

需要指出的是，在说明书中提到“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等指示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。另外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合其它实施例(无论是否明确描述)实现这种特征、结构或特性应在相关领域技术人员的知识范围内。

通常，可以至少部分从上下文中的使用来理解术语。例如，至少部分取决于上下文，本文中使用的术语“一个或多个”可以用于描述单数意义的任何特征、结构或特性，或者可以用于描述复数意义的特征、结构或特性的组合。另外，术语“基于”可以被理解为不一定旨在传达一组排他性的因素，而是可以替代地，至少部分地取决于上下文，允许存在不一定明确描述的其他因素。

可以理解的是，本公开中的“在……上”、“在……之上”和“在……上方”的含义应当以最宽方式被解读，以使得“在……上”不仅表示“直接在”某物“上”而且还包括在某物“上”且其间有居间特征或层的含义，并且“在……之上”或“在……上方”不仅表示“在”某物“之上”或“上方”的含义，而且还可以包括其“在”某物“之上”或“上方”且其间没有居间特征或层的含义。

此外，诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空间相关术语在本文中为了描述方便可以用于描述一个元件或特征与另一个或多个元件或特征的关系，如在附图中示出的。空间相关术语旨在涵盖除了在附图所描绘的取向之外的在设备使用或操作中的不同取向。设备可以以另外的方式被定向，并且本文中使用的空间相关描述词可以类似地被相应解释。

请一并参见图1-图3，本实用新型实施例提供了一种基于旋翼无人机的无框架3D打印装置，装置包括：

旋翼无人机，包括主机11与至少两个旋翼组件12，旋翼组件12沿第一方向与主机11连接，旋翼无人机用于带动打印装置在多维度方向进行打印；

3D打印部2，包括可调节温控喷头21，电源装置22与材料放置盒23，可调节温控喷头21，电源装置22与材料放置盒23沿第二方向与主机11连接；；

第一方向与第二方向垂直，可调节温控喷头21用于打印装置工作和不工作时调节喷头的升降。

本实用新型实施例提供的装置至少具有以下有益效果：

本实用新型实施例提供的装置基于取消了空间框架的限制，打印装置在旋翼无人机不断飞行、升降移动实现喷头打印，通过旋翼无人机可以带动打印装置在多维度方向进行打印，即可以通过旋翼无人机带动3D打印部在X\Y\Z方向进行打印，扩大了打印的范围，通过将3D打印机与旋翼无人机连接，可以根据使用场合以及使用状态调整3D打印机的位置，并且通过可调节温控喷头21可以调节喷头的位置，当不使用打印机时，可以将可调节温控喷头21 收起来，避免了设置专门的保护框架保护可调节温控喷头21，也节省了装置的空间。

以下将通过可选的实施例进一步解释和描述本实用新型实施例提供的装置。

需要说明的是，相关文件提供的打印机中的无人机作用为带着打印机至指定位置，并且由包围在打印喷头四周的空间框架进行固定，然后通过喷头进行打印，相关技术的打印范围局限于框架范围之内，只能打印20cm左右的模型，再大一些只能拼装，不方便，并且如果3D打印房屋建筑，还要布置能够包围整个模型的空间框架，对于更大尺度的建筑模型不易操作，难以实现打印。而本实用新型实施例通过取消空间框架的限制，通过旋翼无人机与打印机结合，带动打印机进行打印，扩大了打印的范围，提高了打印效率。

需要说明的是，本实用新型实施例提供的主机11可以为矩形，旋翼组件 12可以为两组、三组或四组，作为一种示例，当旋翼组件12为两组时，两组旋翼组件12可以对称设置，当旋翼组件12为四组时，旋翼组件12可以设置在主机11的四个顶角，当旋翼组件12为三组时，三组旋翼组件12中两组旋翼组件12相对设置，其余一组旋翼组件12设置在矩形主机11的对角线，采用上述设置方式保证装置的平衡性和稳定性。本实用新型实施例对旋翼组件12的数量和相对应的设置方式不限于此。

本实用新型实施例提供的主机11具有一定厚度，第一方向可以为平行于主机11厚度的方向延伸或者与平行于厚度的方向相反，第二方向为垂直于主机11厚度的方向或者与处置与厚度的方向相反。

本实用新型实施例提供的旋翼无人机还包括定位系统，通过定位系统可以定位打印目标位置，并通过旋翼无人机将装置带到目标位置。进一步地，使用时，通过输入3D打印模型后，控制软件通过GPS精准定位空间坐标，分配旋翼无人机飞行路径，同步控制步进物料传输任务，实现空间框架约束的全尺寸模型打印制备。

本实用新型实施例提供装置开始打印时，旋翼无人机的主机11启动，旋翼旋转，飞行到预定X、Y、Z坐标位置后，驱动电机211控制可调节温控喷头21由原始位置伸长至工作位置，即图3中的位置A至位置B。可调节温控喷头21达到使用温度后开始3D打印工作，打印结束后，驱动电机211控制3D打印喷头复位到原始位置。

本实用新型实施例提供装置通过旋翼无人机在三维空间飞行实现任意位置(X,Y,Z)的3D打印，实现无框架约束的3D打印，并开展多种尺寸的 3D打印模型制备。

在一种可选的实施例中，旋翼组件12包括相连接的旋翼杆与旋翼，旋翼杆与主机11连接。

旋翼杆与主机11可拆卸连接，旋翼与旋翼杆可拆卸连接。进一步地，旋翼与旋翼杆沿第二方向连接。通过无人机旋翼带动打印机飞行至指定地点进行打印。

在一种可选的实施例中，可调节温控喷头21包括相连接的调节部21a与喷头21b，调节部21a与主机11连接。

相关技术提供的喷头21b上下移动，即沿Z方向移动是在工作范围之内的移动，在装置不工作时，需要外设保护框架进行保护，并且喷头21b的位置也会影响喷头21b的安全。本实用新型实施例通过设置调节部21a与喷头21b 连接，打印时通过调节部21a调节喷头21b与打印底板接触实现打印，当不需要打印时通过调节部21a带动喷头21b上升至预设位置，即不需要额外的保护框架进行保护，也不会导致喷头21b被碰坏，影响喷头21b的使用。

进一步地，调节部21a与喷头21b之间为可转动连接，通过调节部21a转动带动喷头21b转动，进而调整喷头21b在Z轴方向的位置。

在一种可选的实施例中，调节部21a包括相连接的驱动电机211与伸缩杆 212，驱动电机211与主机11连接，伸缩杆212与喷头21b连接。

进一步地，伸缩杆212可以为液压杆，通过液压驱动带动液压杆升降。

进一步地，本实用新型实施例提供的可调节温控喷头21还包括步进电机，步进电机一端与伸缩杆212连接，另一端与喷头21b连接。通过步进电机可以控制喷头21b在X和Y方向上的移动。示例的，步进电机的数量可以为3个。

在一种可选的实施例中，主机11包括顶面101与底面102，电源装置22 位于顶面101，材料放置盒23沿第二方向贯穿顶面101与底面102。

在一种可选的实施例中，材料放置盒23与主机11的底面102之间形成容纳空间，可调节温控喷头21位于容纳空间内，可调节温控喷头21可在容纳空间内调节升降高度。

相关技术提供的打印装置一般都将电源装置22以及材料装置设置在主机 11的顶面101，喷头21b位于底面102，但是在打印装置工作或者不工作时会影响喷头21b的安全，导致喷头21b被外界碰到损坏等。本实用新型实施例通过将电源装置22设置在主机11的顶面101，材料放置盒23沿第二方向贯穿主机11的顶面101与底面102，使得材料放置盒23只占用主机11底面102 少部分空间，并且材料放置盒23与主机11之间形成容纳空间，使喷头21b位于该容纳空间内，可以在该容纳空间内沿Z轴方向上升或下降，当装置不需要作业时，将喷头21b上升至预设高度，在该预设高度，由于位于主机11底面102一侧材料放置盒23的保护，不会使喷头21b产生损坏，也进一步避免了设置专门的防护框架，节省了装置的空间占用率，也降低了装置成本。

打印耗材盒直接与主机11连接，可以通过步进电机实现物料输送，不影响旋翼无人机飞行和3D打印过程。

进一步地，材料放置盒23的大小可以根据可调节温控喷头21的大小进行确定，以保证形成的容纳空间大小可以完全容纳可调节温控喷头21。

在一种可选的实施例中，容纳空间的高度小于可调节温控喷头21伸展后的长度，大于可调节温控喷头21收缩后的长度。

可以理解的是，喷头21b在打印时需要伸出容纳空间进行打印，材料放置盒23不能妨碍喷头21b的正常工作，并且在喷头21b不工作时收缩后能得到材料放置盒23的保护，因此设置容纳空间的高度小于可调节温控喷头21伸展后的长度，大于可调节温控喷头21收缩后的长度。进一步地，即位于主机11 底面102的材料放置盒23的长度小于可调节温控喷头21伸展后的长度，大于可调节温控喷头21收缩后的长度。

在一种可选的实施例中，3D打印部2还包括耗材传输导管201，耗材传输导管201连接材料放置盒23与可调节温控喷头21。

耗材传输导管201可以为根据打印需要进行设置，当打印材料为多种时，耗材传输导管201可以为多根，本实用新型实施例对耗材传输导管201的数量不限于此。进一步地，耗材传输导管201的材质为柔软材质，即可以跟随喷头 21b的移动而移动，不会发生耗材传输导管201的损坏。

在一种可选的实施例中，装置还包括可伸缩支架组件3，可伸缩支架组件 3与主机11连接。

进一步地，本实用新型实施例提供的可伸缩支架可以为两组，两组可伸缩支架设置在所述主机11的两端。可伸缩支架包括相连接的转动轴与支撑架，转动轴与主机11连接，当装置作业时通过控制器控制支撑架放在目标位置进行打印，在不需要打印时或者在装置移动过程中通过控制其控制转动轴转动，将支撑架收起来，与旋翼组件12在同一水平线，以提高装置的稳定性。

进一步地，本实用新型实施例提供的主机11为长方体时，旋翼组件12可以位于长方体主机11相对的两端，可伸缩支架位于另外两端，并且相对设置，即旋翼组件12与可伸缩支架相邻设置，以保证各个部件的正常工作，互不影响。

在一种可选的实施例中，装置还包括双目立体相机4，双目立体相机4与主机11连接。

通过设置双目立体相机4，可以实时观察装置所处环境，并将装置所处环境实时反馈给控制器，通过控制器控制装置正常工作。进一步地，双目立体摄像系统置于旋翼无人机前端，可进行打印区域的目标识别，辅助3D打印进程。

进一步地，打印时，可以通过控制器获取装置的工作状态，当装置通过旋翼无人机飞行至指定地点后，通过控制器控制驱动电机211转动，调节喷头 21b的位置进行打印，当装置完成打印后通过控制器控制驱动电机211转动，调节喷头21b收缩至容纳空间内。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于旋翼无人机的无框架3D打印装置，其特征在于，所述装置包括：

旋翼无人机，包括主机与至少两个旋翼组件，所述旋翼组件沿第一方向与所述主机连接，所述旋翼无人机用于带动打印装置在多维度方向进行打印；

3D打印部，包括可调节温控喷头，电源装置与材料放置盒，所述可调节温控喷头，电源装置与材料放置盒沿第二方向依次与所述主机连接；

所述第一方向与所述第二方向垂直；

所述可调节温控喷头用于打印装置工作和不工作时调节喷头的升降。

2.根据权利要求1所述的基于旋翼无人机的无框架3D打印装置，其特征在于，所述可调节温控喷头包括相连接的调节部与喷头，所述调节部与所述主机连接。

3.根据权利要求2所述的基于旋翼无人机的无框架3D打印装置，其特征在于，所述调节部包括相连接的驱动电机与伸缩杆，所述驱动电机与所述主机连接，所述伸缩杆与所述喷头连接。

4.根据权利要求1所述的基于旋翼无人机的无框架3D打印装置，其特征在于，所述主机包括顶面与底面，所述电源装置位于所述顶面，所述材料放置盒沿所述第二方向贯穿所述顶面与底面。

5.根据权利要求4所述的基于旋翼无人机的无框架3D打印装置，其特征在于，所述材料放置盒与所述主机底面之间形成容纳空间，所述可调节温控喷头位于所述容纳空间内，所述可调节温控喷头可在所述容纳空间内调节升降高度。

6.根据权利要求5所述的基于旋翼无人机的无框架3D打印装置，其特征在于，所述容纳空间的高度小于所述可调节温控喷头伸展后的长度，大于所述可调节温控喷头收缩后的长度。

7.根据权利要求1所述的基于旋翼无人机的无框架3D打印装置，其特征在于，所述旋翼组件包括相连接的旋翼杆与旋翼，所述旋翼杆与所述主机连接。

8.根据权利要求1所述的基于旋翼无人机的无框架3D打印装置，其特征在于，所述3D打印部还包括耗材传输导管，所述耗材传输导管连接所述材料放置盒与所述可调节温控喷头。

9.根据权利要求1所述的基于旋翼无人机的无框架3D打印装置，其特征在于，所述装置还包括可伸缩支架组件，所述可伸缩支架组件与所述主机连接。

10.根据权利要求1所述的基于旋翼无人机的无框架3D打印装置，其特征在于，所述装置还包括双目立体相机，所述双目立体相机与所述主机连接。

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