CN105946228A - 带有安全登记的3d打印机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有安全登记的3D打印机，解决了现有技术的不足，技术方案为：包括进料机构、输入设备、显示器、存储器、上位机、打印控制芯片、监控温度传感器、加温装置和喷量控制阀，上位机分别与输入设备、显示器、存储器和打印控制芯片电连接，打印控制芯片与电机、监控温度传感器和加温装置电连接，3D打印喷头包括喷头控制器、供应机构、熔丝机构、料丝送进机构、流道、定径器和喷口，喷量控制阀安装在喷口上，供应机构的输入端与进料机构连接，供应机构的输出端与熔丝机构的输入端连接，熔丝机构的输出端与料丝送进机构的输入端连接，料丝送进机构的输出端通过流道与定径器的输入端连接，定径器的输出端与喷口连接。

Description

带有安全登记的3D打印机及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种3D打印机，特别涉及一种带有安全登记的3D打印机及其控制方法。

背景技术

随着时代的进步，我们的生活水平日渐提升，同时，人口也在急剧的增长，我们需要越来越多的物品来满足物质生活条件。这就势必造成我们对物品的要求也会越来越高，做工精细、独特且非量产的物品会受广大人们的喜爱。如今，我们拥有了3D打印这一先进的技术，我们可以通过3D打印机来打印各种我们所需要的、想要的。3D打印技术应用面广，它可以用于医疗行业、科学研究、产品模型、建筑设计、制造业及食品等，前景广泛。

3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印机则出现在上世纪90年代中期，即一种利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。如今这一技术在多个领域得到应用，人们用它来制造服装、建筑模型、汽车、巧克力甜品等。

发明内容

本发明主要是针对现有技术所存在的打印时间长，等待冷却时间长，同时打印精度需要提高而且，若3D打印机用来打印违禁品的话会导致社会安全隐患的技术问题，提供一种带有安全登记的3D打印机及其控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带有安全登记的3D打印机，由电源供电，包括打印机机体、打印平台、X轴驱动电机、Y轴驱动电机、Z轴驱动电机和3D打印喷头，所述打印平台通过驱动轴安装在所述打印机机体内，3D打印喷头通过喷头驱动轴与打印平台连接，打印机机体上开设有成品槽，所述3D打印喷头对准所述的成品槽，还包括进料机构、输入设备、显示器、存储器、上位机、打印控制芯片、和喷量控制阀，所述上位机分别与输入设备、显示器、存储器和打印控制芯片电连接，所述打印控制芯片分别与X轴驱动电机、Y轴驱动电机和Z轴驱动电机监控温度传感器电连接，所述3D打印喷头包括喷头控制器、供应机构、熔丝机构、料丝送进机构、流道、定径器和喷口，所述喷量控制阀安装在喷口上，所述供应机构的输入端与进料机构连接，所述供应机构的输出端与所述熔丝机构的输入端连接，所述熔丝机构的输出端与料丝送进机构的输入端连接，所述料丝送进机构的输出端通过流道与定径器的输入端连接，定径器的输出端与所述喷口连接，所述喷量控制阀、供应机构、熔丝机构、料丝送进机构、定径器和喷口均与所述喷头控制器电连接，喷头控制器与所述上位机电连接，所述上位机还与违禁品数据服务器通信连接。本发明可以通过违禁品数据服务器防止违禁品的打印。

作为优选，所述进料机构包括滚筒和立轴，所述滚筒安装在所述的立轴上，所述带有安全登记的3D打印机打印材料绕设在所述滚筒的表面，还包括加温装置，所述加温装置配设在进料机构与所述供应机构之间，所述加温装置包括加热驱动器、加温管和加温支架，所述加温管通过加温支架固定在所述打印机机体的上表面，所述加温管的入口侧配设有一个监控温度传感器，所述加温管的管壁内设置有若干股电热丝，所述电热丝通过加热驱动器与所述打印控制芯片电连接。本发明通过加温支架，在料丝送入之前进行预热，降低打印喷头的加温要求，可以针对当前料丝温度进行自动调整。

作为优选，所述3D打印喷头上还固定有若干个喷气装置和一个进气泵，所述喷气装置包括喷气固定架、储气室、出气管和电磁阀，所述储气室通过固定架固定配设在喷口的周围，所述储气室与所述进气泵的输出端连通，所述进气泵与所述打印控制芯片电连接，所述出气管的输入端与所述储气室连接，所述出气管上配设有电磁阀，所述电磁阀与所述打印控制芯片电连接，所述出气管的输出端呈弧形，所述出气管的输出端内侧与位于喷口的外侧。本发明这样设置，可以通过气体出去过多的打印材料或支撑材料。

作为优选，所述输入设备包括键盘、鼠标和通信器、指纹识别器以及读卡器，所述上位机还通过通信器与身份认证服务器通信连接，所述键盘、鼠标指纹识别器和读卡器均与所述的上位机电连接。

作为优选，所述3D打印机还配设有若干个非接触式的成品表面温度传感器，所述成品表面温度传感器与所述3D打印喷头固定连接，所述成品表面温度传感器对准所述的成品槽，成品表面温度传感器与打印控制芯片电连接。

作为优选，所述X轴驱动电机的输出轴、Y轴驱动电机的输出轴和Z轴驱动电机的输出轴上均配设有位置传感器，所述位置传感器均与所述打印控制芯片电连接。

作为优选，所述进料机构包括支撑材料进料机构和打印材料进料机构，3D打印喷头中的供应机构、熔丝机构、料丝送进机构、流道和定径器均为两个，支撑材料进料机构依次通过一组供应机构、熔丝机构、料丝送进机构、流道和定径器与喷头连接，打印材料进料机构依次通过另一组供应机构、熔丝机构、料丝送进机构、流道和定径器与喷头连接，所述喷头上配设的喷量控制阀为三通阀，所述喷量控制阀的控制端与喷头控制器电连接。

作为优选，所述进料机构包括支撑材料进料机构，所述打印平台上还固定有支撑材料喷头，所述支撑材料喷头与支撑材料进料机构连接，所述支撑材料喷头的喷口处也设置有喷量控制阀，喷量控制阀与所述的喷头控制器电连接。

一种带有安全登记的3D打印机控制方法，适用于如权利要求1所述的带有安全登记的3D打印机，包括以下步骤：

步骤一，带有安全登记的3D打印机初始化，上位机接收通信器信号进行身份认证，违禁品数据服务器内存设有预设的违禁品3D图形，同时上位机进行初次定位并上传材料硬度数据；

步骤二，违禁品数据服务器对违禁品3D图形进行解析，违禁品数据服务器选择每个违禁品3D图形中最大的部件并分解为符合带有安全登记的3D打印机的切片形式的构成图，得到违禁品主体部件切片图；

步骤三，上位机通过通信器接收初始3D图形，上位机上传初始3D图形和初始3D图形来源的身份信息至违禁品数据服务器，违禁品数据服务器对初始3D图形进行加色渲染后与违禁品数据服务器进行整体对比，若初始3D图形与违禁品3D图形相似度大于设定阈值，则判定当前初始3D图形属于违禁品，上位机停止打印初始3D图形，违禁品数据服务器记录当前初始3D图形来源的身份信息；

步骤四，对初始3D图形进行解析，将初始3D图形分解为符合带有安全登记的3D打印机的切片形式的构成图，同时将切片形式的构成图上传至违禁品数据服务器，违禁品数据服务器对上传的切片形式的构成图进行整理，直接去掉切片面积小于平均切片形式的构成图中平均切片面积10％的切片，得到真实切片形式的构成图，然后将真实切片形式的构成图与违禁品主体部件切片图进行对比，若违禁品主体部件切片图与真实切片形式的构成图相似度大于设定值且材料硬度数据也大于设定值时，则判定当前初始3D图形属于违禁品，上位机停止打印初始3D图形，违禁品数据服务器记录当前初始3D图形来源的身份信息；

步骤五，带有安全登记的3D打印机开始打印。

本发明的实质性效果是：本发明一旦出现料丝多挤出或关闭喷口不及时的情况，上位机自动计算下一层的运动方向和喷口的开闭情况，降低误差。本发明可以适用各种打印材料，特别是适应料丝形式的打印材料，本发明可以通过违禁品数据服务器防止违禁品的打印。

附图说明

图1为本发明的一种控制体系框图；

图2为本发明中喷气装置的一种结构示意图。

图中：1、违禁品数据服务器，2、上位机，3、位置传感器，4、打印控制芯片，5、加热驱动器，6、电热丝，7、3D打印喷头，8、喷量控制阀，9、进气泵，10、电磁阀，11、监控温度传感器，12、成品表面温度传感器，21、进料机构，22、加温管，23、供应机构，24、喷气装置。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1：

一种带有安全登记的3D打印机，由电源供电，包括打印机机体、打印平台、X轴驱动电机、Y轴驱动电机、Z轴驱动电机和3D打印喷头7，所述打印平台通过驱动轴安装在所述打印机机体内，3D打印喷头通过喷头驱动轴与打印平台连接，打印机机体上开设有成品槽，所述3D打印喷头对准所述的成品槽，还包括进料机构21、输入设备、显示器、存储器、上位机2、打印控制芯片4、和喷量控制阀8，所述上位机分别与输入设备、显示器、存储器和打印控制芯片电连接，所述打印控制芯片分别与X轴驱动电机、Y轴驱动电机和Z轴驱动电机监控温度传感器11电连接，所述3D打印喷头包括喷头控制器、供应机构23、熔丝机构、料丝送进机构、流道、定径器和喷口，所述喷量控制阀安装在喷口上，所述供应机构的输入端与进料机构连接，所述供应机构的输出端与所述熔丝机构的输入端连接，所述熔丝机构的输出端与料丝送进机构的输入端连接，所述料丝送进机构的输出端通过流道与定径器的输入端连接，定径器的输出端与所述喷口连接，所述喷量控制阀、供应机构、熔丝机构、料丝送进机构、定径器和喷口均与所述喷头控制器电连接，喷头控制器与所述上位机电连接，所述上位机还与违禁品数据服务器1通信连接。

所述进料机构包括滚筒和立轴，所述滚筒安装在所述的立轴上，所述带有安全登记的3D打印机打印材料绕设在所述滚筒的表面，还包括加温装置，所述加温装置配设在进料机构与所述供应机构之间，所述加温装置包括加热驱动器5、加温管22和加温支架，所述加温管通过加温支架固定在所述打印机机体的上表面，所述加温管的入口侧配设有一个监控温度传感器，所述加温管的管壁内设置有若干股电热丝6，所述电热丝通过加热驱动器与所述打印控制芯片电连接。

所述3D打印喷头上还固定有若干个喷气装置24和一个进气泵9，所述喷气装置包括喷气固定架、储气室、出气管和电磁阀10，所述储气室通过固定架固定配设在喷口的周围，所述储气室与所述进气泵的输出端连通，所述进气泵与所述打印控制芯片电连接，所述出气管的输入端与所述储气室连接，所述出气管上配设有电磁阀，所述电磁阀与所述打印控制芯片电连接，所述出气管的输出端呈弧形，所述出气管的输出端内侧与位于喷口的外侧。

所述输入设备包括键盘、鼠标和通信器、指纹识别器以及读卡器，所述上位机还通过通信器与身份认证服务器通信连接，所述键盘、鼠标指纹识别器和读卡器均与所述的上位机电连接。

所述带有安全登记的3D打印机还配设有若干个非接触式的成品表面温度传感器12，所述成品表面温度传感器与所述3D打印喷头固定连接，所述成品表面温度传感器对准所述的成品槽，成品表面温度传感器与打印控制芯片电连接。

所述X轴驱动电机的输出轴、Y轴驱动电机的输出轴和Z轴驱动电机的输出轴上均配设有位置传感器3，所述位置传感器均与所述打印控制芯片电连接。

所述进料机构包括支撑材料进料机构和打印材料进料机构，3D打印喷头中的供应机构、熔丝机构、料丝送进机构、流道和定径器均为两个，支撑材料进料机构依次通过一组供应机构、熔丝机构、料丝送进机构、流道和定径器与喷头连接，打印材料进料机构依次通过另一组供应机构、熔丝机构、料丝送进机构、流道和定径器与喷头连接，所述喷头上配设的喷量控制阀为三通阀，所述喷量控制阀的控制端与喷头控制器电连接。

一种带有安全登记的3D打印机控制方法，适用于如上所述的带有安全登记的3D打印机，包括以下步骤：

步骤一，带有安全登记的3D打印机初始化，上位机接收通信器信号进行身份认证，违禁品数据服务器内存设有预设的违禁品3D图形，同时上位机进行初次定位并上传材料硬度数据；

步骤二，违禁品数据服务器对违禁品3D图形进行解析，违禁品数据服务器选择每个违禁品3D图形中最大的部件并分解为符合带有安全登记的3D打印机的切片形式的构成图，得到违禁品主体部件切片图；

步骤三，上位机通过通信器接收初始3D图形，上位机上传初始3D图形和初始3D图形来源的身份信息至违禁品数据服务器，违禁品数据服务器对初始3D图形进行加色渲染后与违禁品数据服务器进行整体对比，若初始3D图形与违禁品3D图形相似度大于设定阈值，则判定当前初始3D图形属于违禁品，上位机停止打印初始3D图形，违禁品数据服务器记录当前初始3D图形来源的身份信息；

步骤四，对初始3D图形进行解析，将初始3D图形分解为符合带有安全登记的3D打印机的切片形式的构成图，同时将切片形式的构成图上传至违禁品数据服务器，违禁品数据服务器对上传的切片形式的构成图进行整理，直接去掉切片面积小于平均切片形式的构成图中平均切片面积10％的切片，得到真实切片形式的构成图，然后将真实切片形式的构成图与违禁品主体部件切片图进行对比，若违禁品主体部件切片图与真实切片形式的构成图相似度大于设定值且材料硬度数据也大于设定值时，则判定当前初始3D图形属于违禁品，上位机停止打印初始3D图形，违禁品数据服务器记录当前初始3D图形来源的身份信息；

步骤五，带有安全登记的3D打印机开始打印。

本实施例，一旦出现料丝多挤出或关闭喷口不及时的情况，上位机自动计算下一层的运动方向和喷口的开闭情况，降低误差。本发明可以适用各种打印材料，特别是适应料丝形式的打印材料，本发明可以通过违禁品数据服务器防止违禁品的打印。

实施例2：

本实施例中，支撑材料喷头与3D打印喷头不再共用而是采用分开设置，所述进料机构包括支撑材料进料机构，所述打印平台上还固定有支撑材料喷头，所述支撑材料喷头与支撑材料进料机构连接，所述支撑材料喷头的喷口处也设置有喷量控制阀，喷量控制阀与所述的喷头控制器电连接。本实施例成本较高，但是精度有提升。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种带有安全登记的3D打印机，由电源供电，包括打印机机体、打印平台、X轴驱动电机、Y轴驱动电机、Z轴驱动电机和3D打印喷头，所述打印平台通过驱动轴安装在所述打印机机体内，3D打印喷头通过喷头驱动轴与打印平台连接，打印机机体上开设有成品槽，所述3D打印喷头对准所述的成品槽，其特征在于：还包括进料机构、输入设备、显示器、存储器、上位机、打印控制芯片、和喷量控制阀，所述上位机分别与输入设备、显示器、存储器和打印控制芯片电连接，所述打印控制芯片分别与X轴驱动电机、Y轴驱动电机和Z轴驱动电机监控温度传感器电连接，所述3D打印喷头包括喷头控制器、供应机构、熔丝机构、料丝送进机构、流道、定径器和喷口，所述喷量控制阀安装在喷口上，所述供应机构的输入端与进料机构连接，所述供应机构的输出端与所述熔丝机构的输入端连接，所述熔丝机构的输出端与料丝送进机构的输入端连接，所述料丝送进机构的输出端通过流道与定径器的输入端连接，定径器的输出端与所述喷口连接，所述喷量控制阀、供应机构、熔丝机构、料丝送进机构、定径器和喷口均与所述喷头控制器电连接，喷头控制器与所述上位机电连接，所述上位机还与违禁品数据服务器通信连接。

2.根据权利要求1所述的带有安全登记的3D打印机，其特征在于：所述进料机构包括滚筒和立轴，所述滚筒安装在所述的立轴上，所述带有安全登记的3D打印机打印材料绕设在所述滚筒的表面，还包括加温装置，所述加温装置配设在进料机构与所述供应机构之间，所述加温装置包括加热驱动器、加温管和加温支架，所述加温管通过加温支架固定在所述打印机机体的上表面，所述加温管的入口侧配设有一个监控温度传感器，所述加温管的管壁内设置有若干股电热丝，所述电热丝通过加热驱动器与所述打印控制芯片电连接。

3.根据权利要求1所述的带有安全登记的3D打印机，其特征在于：所述3D打印喷头上还固定有若干个喷气装置和一个进气泵，所述喷气装置包括喷气固定架、储气室、出气管和电磁阀，所述储气室通过固定架固定配设在喷口的周围，所述储气室与所述进气泵的输出端连通，所述进气泵与所述打印控制芯片电连接，所述出气管的输入端与所述储气室连接，所述出气管上配设有电磁阀，所述电磁阀与所述打印控制芯片电连接，所述出气管的输出端呈弧形，所述出气管的输出端内侧与位于喷口的外侧。

4.根据权利要求1所述的带有安全登记的3D打印机，其特征在于：所述输入设备包括键盘、鼠标和通信器、指纹识别器以及读卡器，所述上位机还通过通信器与身份认证服务器通信连接，所述键盘、鼠标指纹识别器和读卡器均与所述的上位机电连接。

5.根据权利要求1所述的带有安全登记的3D打印机，其特征在于：所述带有安全登记的3D打印机还配设有若干个非接触式的成品表面温度传感器，所述成品表面温度传感器与所述3D打印喷头固定连接，所述成品表面温度传感器对准所述的成品槽，成品表面温度传感器与打印控制芯片电连接。

6.根据权利要求1所述的带有安全登记的3D打印机，其特征在于：所述X轴驱动电机的输出轴、Y轴驱动电机的输出轴和Z轴驱动电机的输出轴上均配设有位置传感器，所述位置传感器均与所述打印控制芯片电连接。

7.根据权利要求1所述的带有安全登记的3D打印机，其特征在于：所述进料机构包括支撑材料进料机构和打印材料进料机构，3D打印喷头中的供应机构、熔丝机构、料丝送进机构、流道和定径器均为两个，支撑材料进料机构依次通过一组供应机构、熔丝机构、料丝送进机构、流道和定径器与喷头连接，打印材料进料机构依次通过另一组供应机构、熔丝机构、料丝送进机构、流道和定径器与喷头连接，所述喷头上配设的喷量控制阀为三通阀，所述喷量控制阀的控制端与喷头控制器电连接。

8.根据权利要求1所述的带有安全登记的3D打印机，其特征在于：所述进料机构包括支撑材料进料机构，所述打印平台上还固定有支撑材料喷头，所述支撑材料喷头与支撑材料进料机构连接，所述支撑材料喷头的喷口处也设置有喷量控制阀，喷量控制阀与所述的喷头控制器电连接。

9.一种带有安全登记的3D打印机控制方法，适用于如权利要求1所述的带有安全登记的3D打印机，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，带有安全登记的3D打印机初始化，上位机接收通信器信号进行身份认证，违禁品数据服务器内存设有预设的违禁品3D图形，同时上位机进行初次定位并上传材料硬度数据；

步骤二，违禁品数据服务器对违禁品3D图形进行解析，违禁品数据服务器选择每个违禁品3D图形中最大的部件并分解为符合带有安全登记的3D打印机的切片形式的构成图，得到违禁品主体部件切片图；

步骤三，上位机通过通信器接收初始3D图形，上位机上传初始3D图形和初始3D图形来源的身份信息至违禁品数据服务器，违禁品数据服务器对初始3D图形进行加色渲染后与违禁品数据服务器进行整体对比，若初始3D图形与违禁品3D图形相似度大于设定阈值，则判定当前初始3D图形属于违禁品，上位机停止打印初始3D图形，违禁品数据服务器记录当前初始3D图形来源的身份信息；

步骤四，对初始3D图形进行解析，将初始3D图形分解为符合带有安全登记的3D打印机的切片形式的构成图，同时将切片形式的构成图上传至违禁品数据服务器，违禁品数据服务器对上传的切片形式的构成图进行整理，直接去掉切片面积小于平均切片形式的构成图中平均切片面积10％的切片，得到真实切片形式的构成图，然后将真实切片形式的构成图与违禁品主体部件切片图进行对比，若违禁品主体部件切片图与真实切片形式的构成图相似度大于设定值且材料硬度数据也大于设定值时，则判定当前初始3D图形属于违禁品，上位机停止打印初始3D图形，违禁品数据服务器记录当前初始3D图形来源的身份信息；

步骤五，带有安全登记的3D打印机开始打印。