适于协同工作的高效3D打印机及其工作方法与流程

本发明涉及3d打印技术领域，具体涉及一种适于协同工作的高效3d打印机及其工作方法。

背景技术：

目前，3d打印机又称三维打印机，是一种利用快速成形技术，以数字模型文件为基础，采用成型材料，通过逐层打印的方式来构造三维的实体的打印设备。随着3d打印技术的快速发展，3d打印机在产品制造业获得了广泛的应用。3d打印技术被誉为“第三次工业革命”，被广泛的应用于工业、医疗、教学、航空航天等领域。3d打印的基本原理是分层加工、迭加成形，即通过逐层增加材料来生成3d实体，在进行3d打印时，软件通过电脑辅助设计技术(cad)完成一系列数字切片，并将这些切片的信息传送到3d打印机上，3d打印机将连续的薄型层面堆叠起来，直到一个固态物体成型，完成3d打印。3d打印技术的主流技术包括立体光固化技术(sla)、喷射光敏聚合物（polyjet）、熔融沉积成型(fdm)、选择性激光熔化技术(slm)、数字光处理技术(dlp)、三维打印黏结成型(3dp)等。

传统的3d打印机是单机工作，若打印的模型较大，也形成队列逐一打印，打印效率较低，无法利用邻近空闲的3d打印机协同打印。

因此，基于上述问题，需要设计一种适于协同工作的高效3d打印机及其工作方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种适于协同工作的高效3d打印机及其工作方法，能够利用相邻空闲3d打印机，将打印任务分解至该空闲3d打印机实现打印，提高了打印效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种3d打印机，包括：

通讯单元、与该通讯单元相连的控制模块，所述控制模块适于通过通讯单元接收打印信息，并将打印信息中的打印模型分解成若干子模型数据，并适于将子模型数据发送至另一空闲的3d打印机。

进一步，所述通讯单元包括：所述通讯单元适于采用can通讯模块，以使至少两个3d打印机实现can总线通讯。

进一步，所述3d打印机还包括：工作台、用于控制工作台向下位移的驱动机构，以及由所述控制模块控制的平移机构；其中

所述平移机构的下方吊装有一喷头；

所述控制模块适于通过通讯单元接收打印信息，并且控制平移机构带动喷头按照打印信息在工作台上表面逐层喷射光敏聚合物，以及在一层喷射完毕后，控制驱动机构向下位移一定高度。

进一步，所述3d打印机还包括：

uv紫外光灯，用于照射工作台上喷射光敏聚合物使得光敏聚合物固化；

激光发生器，用于照射工作台上喷射的光敏聚合物；

倾斜设置的图像检测装置，用于采集分别被激光照射的相邻上、下层光敏聚合物的图像；

所述控制模块适于根据两次采集的图像判断相邻上、下层的光敏聚合物的高度，并根据上述高度数据控制驱动机构调整工作台的向下位移距离。

进一步，所述控制模块适于将打印文件信息分解成多层，并形成每层需要打印的信息集；

所述激光发生器向工作台发射激光，图像采集装置采集激光在工作台上的图像u1，作为下层图像；

所述控制模块控制喷头依据所述信息集向工作台喷射光敏聚合物，并通过所述uv紫外光灯使得光敏聚合物固化；

所述激光发射器再次向所述工作台发射激光，所述图像检测装置检测激光照射点的图像u2，作为上层图像，并将该上层图像传输至控制模块，所述控制模块依据比较图像u1和图像u2的区别确定本次喷射光敏聚合物的高度h，以控制所述驱动装置驱动工作台向下位移高度h。

进一步，所述激光发射器适于沿工作台水平运动，且其光路垂直工作台设置。

进一步，在所述激光发射器水平运动过程中，所述图像检测装置适于采集m个图像u1和采集n个图像u2并传输至控制模块，其中

m>5,n>5。

又一方面，本发明还提供了一种3d打印机的工作方法，其包括：

通讯单元、与该通讯单元相连的控制模块，所述控制模块适于通过通讯单元接收打印信息，并将打印信息中的打印模型分解成若干子模型数据，并适于将子模型数据发送至另一空闲的3d打印机。

进一步，所述3d打印机还包括：工作台、用于控制工作台向下位移的驱动机构，以及由该控制模块控制的平移机构；其中

所述平移机构的下方吊装有一喷头；

所述控制模块适于通过通讯单元接收打印信息，并且控制平移机构带动喷头按照打印信息在工作台上表面逐层喷射光敏聚合物，以及在一层喷射完毕后，控制驱动机构向下位移一定高度。

进一步，所述通讯单元包括：蓝牙模块、nfc模块、wifi模块和4g模块，且分别与控制模块电性连接，且将在一定时间内上述各模块分别接收的打印信息按照接收时间列队打印。

进一步，所述3d打印机还包括：

uv紫外光灯，用于照射工作台上喷射光敏聚合物使得光敏聚合物固化；

激光发生器，用于照射工作台上喷射的光敏聚合物；

倾斜设置的图像检测装置，用于采集分别被激光照射的相邻上、下层光敏聚合物的图像；

所述控制模块适于根据两次采集的图像判断相邻上、下层的光敏聚合物的高度，并根据上述高度数据控制驱动机构调整工作台的向下位移距离。

进一步，所述控制模块适于将打印文件信息分解成多层，并形成每层需要打印的信息集；

所述激光发生器向工作台发射激光，图像采集装置采集激光在工作台上的图像u1，作为下层图像；

所述控制模块控制喷头依据所述信息集向工作台喷射光敏聚合物，并通过所述uv紫外光灯使得光敏聚合物固化；

所述激光发射器再次向所述工作台发射激光，所述图像检测装置检测激光照射点的图像u2，作为上层图像，并将该上层图像传输至控制模块，所述控制模块依据比较图像u1和图像u2的区别确定本次喷射光敏聚合物的高度h，以控制所述驱动装置驱动工作台向下位移高度h。

本发明的有益效果是，本发明的3d打印机及其工作方法，以实现协同工作，即能够利用相邻空闲3d打印机，将打印任务分解至该空闲3d打印机实现打印，提高了打印效率，因此，本3d打印机及其工作方法尤其适合大型模型的打印工作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的3d打印机的原理框图；

图2是本发明的3d打印机的结构示意图；

图中：喷头1、平移机构2、工作台3、驱动装置4、uv紫外光灯5、激光发生器6、图像检测装置7。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例提供了一种3d打印机，包括：通讯单元、与该通讯单元相连的控制模块，所述控制模块适于通过通讯单元接收打印信息，并将打印信息中的打印模型分解成若干子模型数据，并适于将子模型数据发送至另一空闲的3d打印机。

本发明的3d打印机及其工作方法，以实现协同工作，即能够利用相邻空闲3d打印机，将打印任务分解至该空闲3d打印机实现打印，提高了打印效率，因此，本3d打印机及其工作方法尤其适合大型模型的打印工作。

所述通讯单元适于采用can通讯模块，以使至少两个3d打印机实现can总线通讯；如果打印模块十分复杂，可以将打印模型分解成若干子模型数据，并且发送至多个3d打印机，共同实现本打印模型各子模型的打印，待打印结束后，将各子模型拼接即可装配成所需模型。

所述3d打印机还包括：工作台3、用于控制工作台3向下位移的驱动机构，以及由所述控制模块控制的平移机构2；其中所述平移机构2的下方吊装有一喷头1；所述控制模块适于通过通讯单元接收打印信息，并且控制平移机构2带动喷头1按照打印信息在工作台3上表面逐层喷射光敏聚合物，以及在一层喷射完毕后，控制驱动机构向下位移一定高度。

在本实施例中，平移机构2可以采用x轴伺服电机、y轴伺服电机实现喷头1根据打印信息进行移动喷涂。

所述驱动机构也可以采用丝杆机构，实现升降控制。

在本实施例中，所述控制模块可以采用嵌入式控制板来实现。

现有的喷射光敏聚合物3d打印机，其通常在喷射并完成一层的打印后工作台3向下运动一定距离，由于其每次喷射的光敏聚合物高度并不完全相同，打印机在使用一段时间后，工作台3向下运动的距离与光敏聚合物的高度可能不匹配，从而影响打印效果，

因此，为了解决上述问题，本实施例的3d打印机还包括：uv紫外光灯5，其两个且分别固定在工作台3两侧，用于照射工作台3上喷射光敏聚合物使得光敏聚合物固化；激光发生器6，用于照射工作台3上喷射的光敏聚合物；倾斜设置的图像检测装置7，用于采集分别被激光照射的相邻上、下层光敏聚合物的图像；所述控制模块适于根据两次采集的图像判断相邻上、下层的光敏聚合物的高度，并根据上述高度数据控制驱动机构调整工作台3的向下位移距离。

优选的，所述图像检测装置7可以设置为与工作台3水平面的夹角为45°、60°等。

所述控制模块适于将打印文件信息分解成多层，并形成每层需要打印的信息集；所述激光发生器6向工作台3发射激光，图像采集装置采集激光在工作台3上的图像u1，作为下层图像；所述控制模块控制喷头1依据所述信息集向工作台3喷射光敏聚合物，并通过所述uv紫外光灯5使得光敏聚合物固化；所述激光发射器再次向所述工作台3发射激光，所述图像检测装置7检测激光照射点的图像u2，作为上层图像，并将该上层图像传输至控制模块，所述控制模块依据比较图像u1和图像u2的区别确定本次喷射光敏聚合物的高度h，以控制所述驱动装置4驱动工作台3向下位移高度h。

所述激光发射器适于沿工作台3水平运动，且其光路垂直工作台3设置。在本实施例中，所述激光发射器可以采用线状激光器，以横扫整个工作台3，所述激光发射极的上方也设有适于其平移的丝杆机构，该丝杆机构由控制模块控制。

在所述激光发射器水平运动过程中，所述图像检测装置7适于采集m个图像u1和采集n个图像u2并传输至控制模块，其中m>5,n>5。

在喷射聚合物质并固化之后图像采集装置采集激光在工作台3上的图像u2；依据图像u2和图像u1的图像确定本次光敏聚合物的高度h，依据光敏聚合物的高度确定工作台3位移的距离，从而使工作台3向下位移的距离与光敏聚合物的高度相符，在光敏聚合物固化后再进行图像采集，从而有效防止光敏聚合物在固化过程中引起的高度变化，因此高度的计算更加准确。

实施例2

在实施例1基础上，本实施例提供了一种3d打印机的工作方法。

所述3d打印机的结构如实施例1所示，其工作方法包括：通讯单元、与该通讯单元相连的控制模块，所述控制模块适于通过通讯单元接收打印信息，并将打印信息中的打印模型分解成若干子模型数据，并适于将子模型数据发送至另一空闲的3d打印机。

所述3d打印机还包括：工作台3、用于控制工作台3向下位移的驱动机构，以及由该控制模块控制的平移机构2；其中所述平移机构2的下方吊装有一喷头1；所述控制模块适于通过通讯单元接收打印信息，并且控制平移机构2带动喷头1按照打印信息在工作台3上表面逐层喷射光敏聚合物，以及在一层喷射完毕后，控制驱动机构向下位移一定高度。

所述3d打印机还包括：uv紫外光灯5，用于照射工作台3上喷射光敏聚合物使得光敏聚合物固化；激光发生器6，用于照射工作台3上喷射的光敏聚合物；倾斜设置的图像检测装置7，用于采集分别被激光照射的相邻上、下层光敏聚合物的图像；所述控制模块适于根据两次采集的图像判断相邻上、下层的光敏聚合物的高度，并根据上述高度数据控制驱动机构调整工作台3的向下位移距离。

所述3d打印机的工作方法还包括以下步骤：

步骤s1，控制模块将待打印文件信息分解成多层，并形成每层需要打印的信息集；

步骤s2，所述激光发生器6向工作台3发射激光，所述图像检测装置7检测激光照射点的图像u2，作为上层图像；所述激光发生器6水平运动，图像采集装置采集m个图像u1并传输至控制模块,且m>5；

步骤s3，所述控制模块控制喷头1运动，并依据所述信息集向工作台3喷射光敏聚合物；

步骤s4，所述uv紫外光灯5发出的光照射位于光敏聚合物，使得光敏聚合物固化;

步骤s5，所述激光发射器再次向所述工作台3发射激光，所述图像检测装置7检测激光照射点的图像u2，作为上层图像，所述激光发生器6水平运动，图像采集装置采集n个图像u1并传输至控制模块,n>5,所述控制模块依据比较图像u1和图像u2，并依据两次图像的区别确定本次喷射光敏聚合物的高度h；

步骤s6，控制模块控制所述驱动装置4驱动工作台3向下位移高度h，所述控制模块判断工作是否完成，完成则结束工作；否则返回步骤s2。

在喷射聚合物之前图像采集装置采集激光在工作台3上的图像u1.

在喷射聚合物质并固化之后图像采集装置采集激光在工作台3上的图像u2；依据图像u2和图像u1确定本次光敏聚合物的高度h，依据光敏聚合物的高度确定工作台3位移的距离，从而使工作台3向下位移的距离与光敏聚合物的高度相符，在光敏聚合物固化后再进行图像采集，从而有效防止光敏聚合物在固化过程中引起的高度变化，因此高度的计算更加准确。

由于激光发生器6垂直于工作台3设置，图像装置位于工作台3上方，并于所述工作台3呈45度夹角，从而使得高度检测更加准确；在步骤s2和步骤s5中通过多个图像确定聚合物的高度，数据更加可靠。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。