一种设置有操作系统模块的3d快速成型机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于快速成型技术领域，具体涉及一种设置有操作系统模块的3D快速成型机。
【背景技术】
[0002]3D 快速成型技术(3D RAPID PROTOTYPING 或 3D RAPID PROTOTYPINGMANUFACTURING简称3DRP或3DRPM技术)俗称3D快速成型技术。3D快速成型技术是在计算机辅助设计与制造技术、热熔技术、激光技术、模拟控制技术、数控技术、机械加工与制造技术、化学化工、生物工程、材料、系统工程等基础上发展起来的。不同种类的快速成型系统因所成形原理、系统结构、控制方式各不相同。但其共同点之一就是将目标分层制造，通过三维扫描仪或计算机辅助设计软件制作三维模型，运用软件分层离散、切片和数控成型系统，读取文件中的横截面信息，利用激光束、热熔喷嘴、切削打磨等方式将木质、金属、陶瓷、塑料或细胞组织等特殊材料进行分层加工制造、热熔沉积、光固化或粉末烧结，将物体截面进行逐层处理、堆积、黏结，并将不同层融合起来，每一层都类似于普通2D打印机的打印过程，所以3D快速成形系统被俗称为3D快速成型机。
[0003]3D快速成型技术的优势首先在于成型全过程的快速性，适合设计人员迅速更改和论证方案、适合决策层迅速做出决策、所见即所得，也适应日新月异的产品市场；另外可以制造任意复杂形状的三维实体，不局限于异形产品和异构产品，只要有三维图纸或模型即可快速成型；同时直接用3D设计模型或图纸直接作为信息源，实现设计与制造高度一体化，制造结果与设计方案高度吻合，误差和实现手段及过程可控可调；另外成型过程无需附加配套平台、场地、专用工具，大幅节省制造过程的开支，灵活调整和快速反应能力使多轮设计、制造和论证过程的总开销大幅降低；此外3D快速成型技术具有多学科、多技术的高度集成性，从而技术发展、更新、演化和可拓展性极强极快。以上优势使3D快速成型技术主要适合于产品设计、研发、方案论证、小规模生产制造、异形异构产品制造、特殊材料加工制造等，随着3D快速成型技术的快速发展，其可适用范围会逐步扩大，甚至渗透到传统制造领域的每一个环节并更替现有的制造方式和方法。
[0004]当前3D快速成型技术已开始应用在传统制造业领域中，如在艺术创意、开模验证、模具生产、机械加工、卫生医疗、航空航天、影视器材、手办动漫、科研教学、文物保护与研究、奢侈品与珠宝首饰、工程建筑等领域可以有广泛的使用。3D快速成型不仅可以像传统技术这样直接制造出各种模型及产品，还可以实现一些传统技术无法完成的产品或制造过程，也可利用3D快速成型设备或者更广义的更高维度快速成型设备制造医学和生物制品，如假牙、关节、角膜、骨骼、假肢、细胞、表皮、肌肉、韧带和血管等活体组织，也可制造出肺脏、心脏、大脑等人体器官。
[0005]3D快速成型的原理是:使用者先输入单一或者混合材料构成的液态、气态、固态或其混合状态材料，固态材料可以为粒状、线材、粉末、样条、块状或其他形状，液态材料可以是胶体、树脂、有机或无机混合溶液。通过三维扫描或软件建模，将目标模型通过分析软件切分为一组二维平面，以其中一层平面为起始，以热熔堆砌、分层实体制造、光固化、粉末烧结、多相喷射固化、多孔喷射成型、选域黏着热压成型、层铣、直接壳法铸造、激光工程净成型等方式逐层来将切片模型实现，各个切片实现出来的实体融为一体，也可以进行整体材料切削、加压加固成型，在这个过程中可以有选择性的施加声波、光波、电磁波、超声波、温度、湿度、大气压强、机械干预、生化干预等方式，或者也可以依靠材料特性自然发生理化及生物变化，使每层切片实体都能在一定时间内发生一个或多个指定趋势的变化，从而可以使整个模型在成型过程前、过程中或过程后都能形成使用者所需要的形状及理化生物特性。
[0006]当前的3D快速成型机无法安装操作系统，所要成型的建模工作、生成支撑工作、切片工作、解析工作只能在计算机上、其他智能设备或者网络计算与存储平台完成，然后将建好的模型经过处理后输入给3D快速成型机，3D快速成型机只具有成型功能而不具有编辑、处理、加工、改造功能，且其操作过程大多是通过几个固定按键在仅有的几个选项中选择，选项中没有的项目无法进行扩展、界面不友好，且无法进行图形化界面操作，也基本无法使用键盘和鼠标来对3D快速成型机进行快速操作，无法进行复杂功能的动作与实现、无法通过软件更新或修改使3D快速成型机升级，这些缺陷大大降低了 3D快速成型机的成型效率、缩小了其应用范围、增加了其使用的复杂度，面向非专业人士或普通民众进行普及使用由此受到了极大的技术层面和操作层面限制。
[0007]因此，开发一种可同时面向专业与非专业人士、从业人员与普通民众、可具有设计、画图、建模、支撑、切片、解析、修复、改造一条龙的操控能力、可具有独立计算和通信能力、可具有文字或图形操作界面、可像使用计算机一样容易便捷、可有多种操作和通信接口、可使用鼠标键盘或语音图像等控制手段、可在线或离线操作、本地操作或远程操作、具有升级和可扩展能力的3D快速成型设备是业界需要解决的问题。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种能够在3D快速成型机上即完成设计、画图、建模、修复、支撑、切片、解析、改造等直至进行自动成型的所有工作，具有文字或者图形操作界面、可具有多种通信和控制接口与组件、可使用鼠标键盘等多种通用控制设备来进行控制、可安装和使用应用软件、可支持多种类多数量的软硬件、可进行升级和扩展的3D快速成型机，从而解决目前只能使用计算机来进行前期数据准备、计算、模型处理、模型切片、支撑解析，除了使用3D快速成型机上的若干固定按钮之外则无法操作、无法通过鼠标键盘绘图工具等简便方式进行操控、如果要增加新功能或者改造已有功能就要换主板硬件或芯片、向3D快速成型机传递指令只能靠人工本地操作且操作方式繁琐单一、除计算机外其他设备无法与3D快速成型机进行通信的受限情况。
[0009]本发明是通过以下技术方案实现的。
[0010]一种设置有操作系统模块的3D快速成型机，包括控制模块、存储模块、成型模块、机械模块、电路模块、通信模块、耗材与辅助模块，其特征在于:在所述3D快速成型机中还设置有操作系统模块，该模块与控制模块、存储模块、通信模块相连，所有模块之间可分离也可一体，每个模块可有单个也可有多个且位置可任意排布。所述操作系统模块可以是计算机操作系统模块、嵌入式操作系统模块、网络操作系统模块、数控操作系统模块、工控操作系统模块、手机操作系统模块或2D/3D/4D快速成型专用操作系统模块等；所述操作系统模块可以是商业化操作系统模块，也可以是非商业操作系统模块，包括开源操作系统模块、开放式操作系统模块、研究型操作系统模块、实验型操作系统模块等。本发明通过在传统3D快速成型机基础上增加了操作系统模块，使得3D快速成型机具备了软硬件扩展能力，具备了独立计算、独立通信、独立编辑、独立操作、人机交互、网络操作、远程操作、互操作能力，操作简单且使用门槛低、成型效率高、智能化，此种3D快速成型机易普及和大众化。
[0011]本发明所述的3D快速成型机，包括3D熔融沉积快速成型机(3Dfdm)，3D立体光刻成型机(3Dsla), 3D选择性激光烧结机(3Dsls), 3D分层实体制造机(3Dsom), 3D层合实体制造机(3Dlom)，3D多相喷射固化机(3Dmj s )，3D多孔喷射成型(3Dmjm), 3D激光工程净成型机(3Dlens)，3D直接壳法产品铸造机(3Ddspc)，3D层铣机(3Dlmp)，3D选域黏着及热压成型(3Dsahp)。使用者可通过操作系统模块、通信模块的共同工作或者二者之一进行收发设计模型、图纸和控制指令的过程，从而直接成型输出、制作出实物，也可以实现3D快速成型设备远程控制、共享控制、网格化和云平台化。
[0012]上述3D快速成型机中的操作系统模块的输入或输出数据及指令可以存储在存储模块内，操作系统模块的输入或输出数据及指令可以驱动或者来源于控制模块、通信模块，操作系统模块的输入或输出数据及指令可以直接作用于成型模块、也可以通过控制模块作用于成型模块，操作系统模块和控制模块可以同时或者分时针对多种类、多数量通信对象所传输来的数据进行存储和分析，也可以同时接受多种类、多数量通信对象的控制指令并给与反馈指令或信息，在通信过程中操作系统模块可以与通信模块协调配合工作也可以是二者之一独立工作。
[0013]本发明所述的操作系统模块可以是计算机操作系统模块、嵌入式操作系统模块、网络操作系统模块、数控操作系统模块、工控操作系统模块、手机操作系统模块或3D\4D成型专用操作系统模块等；所述操作系统模块可以是商业化操作系统模块，也可以是非商业操作系统模块，包括开源操作系统模块、开放式操作系统模块、研究型操作系统模块、实验型操作系统模块等。当操作系统模块是计算机操作系统模块时，可以包括Windowsl.X操作系统模块、MS-ffindows2.X操作系统模块、MS-Windows/286-V2.1操作系统模块、MS-Windows/386 V2.1操作系统模块、Windows3.0操作系统模块、Windows3.1操作系统模块、Windows95操作系统模块、Windows98操作系统模块、Windows NT操作系统模块、Windows NT 3.0\3.5\4.0 操作系统模块、Windows Me 操作系统模块、Windows 2000操作系统模块、Windows XP操作系统模块、Windows Vista操作系统模块、Windows7操作系统模块、Windows8操作系统模块、Windows9\10\ll\12\13\14\15操作系统模块、WindowsMobile5.0/5.1/6.0操作系统模块、DOS操作系统模块、Mac OS操作系统模块、Unix操作系统模块、Linux操作系统模块、OS/2操作系统模块等；当操作系统模块是手机操作系统模块时，可以包括1S操作系统模块、Android操作系统模块、Symbian操作系统模块、Sense操作系统模块、MIUI操作系统模块、Blu操作系统模块、Flyme OS操作系统模块、OMS操作系统模块、Brew操作系统模块、Linux操作系模块、Palm OS操作系统模块、WebOS操作系统模块、MeeGo操作系统模块、阿里云OS操作系统模块、Firefox OS操作系统模块、BADA操作系统模块、Tizen操作系统模块、Ubuntu操作系统模块；当操作系统模块是PAD操作系统模块时，可以包括windowsCEl.0\2.0\3.0\SE操作系统模块、WindowsMobile5.0/5.1/6.0操作系统模块、Andr1d操作系统模块等；当操作系统模块是嵌入式操作系统模块时，可以包括WindowsCE操作系统模块、Vxfforks操作系统模块、pSOS操作系统模块、QNX操作系统模块、PalmOS操作系统模块、LynxOS操作系统模块、HybridOS操作系统模块；当操作系统是2D/3D/4D专用操作系统模块时可以是cura操作系统模块、KISSlicer操作系统模块、Skeinforge操作系统模块、Slic3r操作系统模块、Netfabb操作系统模块、Printrun操作系统模块、Repeteir-host操作系统模块、Octoprint操作系统模块、Botqueue操作系统模块、Makene操作系统模块、3ds Max操作系统模块、Maya操作系统模块、UG操作系统模块、Pro/ENGINEER (简称Pro/e)操作系统模块、CATIA操作系统模块、SolidWorks操作系统模块、Rhino操作系统模块、Autodesk Alias Stud1 tools简称Alias操作系统模块等。这些操作系统模块之间的隶属划分可以有交叉重叠或者其他定义，本发明所指的操作系统模块包括了上述大类模块、细化小类模块及示例模块。
[0014]该种设置有操作系统模块的3D快速成型机，既能供使用者直接在其机体上完成绘图、建模、解析、切片、修复、成型的过程，该过程可以使用鼠标、键盘、绘图工具等进行本地或者远程操作，也能与其他具有有线或无线数据传输功能的设备，如PDA、笔记本电脑、台式电脑、2D打印机、3D快速成型机、2D和3D扫描仪、2D和3D自动或半自动成像设备、其他3D或更高维度快速成型机等设备之间无障碍的直接或间接相连，并将需要成型的二维或三维模型、图纸图像等数据资料通过有线或无线数据传输模块发送到所述3D快速成型机进行下一步的建模、修改、解析直至控制成型。
[0015]本发明所述的Unix操作系统模块，其核心系统配置和管理可由(SAM)系统管理器来实施。SAM可使3D快速成型机系统管理员既能采用直觉的图形用户界面，也能采用基于浏览器的界面(它引导管理员在给定的任务里做出种种选择)，可对全部重要的3D快速成型管理功能执行操作。SAM可为一些复杂的核心3D快速成型系统管理任务进行设计，如给系统增加和配置硬盘时，可以简化为若干简短的步骤，从而显著提高系统管理的效率。Unix操作系统模块的进程资源管理器可为3D快速成型系统管理提供额外的灵活性，它可根据业务的优先级，让管理员动态地把可用的CPU周期和内存的最少百分比分配给指定的用户群和一些进程。据此一些要求苛刻的3D快速成型应用程序就有可以在一个共享的系统上，取得其要求的处理资源。
[0016]本发明所述的Windows操作系统模块,可包括Windows 1.0模块，它可为3D快速成型机提供一个具有图形用户界面的系统软件及其安装和固化的硬体模块；可包括Windows 2.0模块，相比1.0模块其为3D快速成型机能提供最明显的变化是采用相互叠盖的多窗口界面形式；可