至少兩個(gè)打印頭的3d打印機(jī)的控制方法、打印方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種至少兩個(gè)打印頭的3D打印機(jī)的控制方法，包括：實(shí)時(shí)獲取每一打印頭的位置參數(shù)，并控制所述相鄰的兩打印頭之間的距離不小于預(yù)設(shè)值。具體的，可以在一預(yù)定方向上距離不小于預(yù)設(shè)值。本發(fā)明實(shí)施例可以控制多個(gè)打印頭同時(shí)打印多個(gè)區(qū)域，并能夠防止打印頭之間相互沖突。
【專利說明】至少兩個(gè)打印頭的3D打印機(jī)的控制方法、打印方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指一種至少兩個(gè)打印頭的3D打印機(jī)的控制方法、打印方法。

【背景技術(shù)】
[0002]3D打印是新型的成型技術(shù)，其中填料堆積型打印技術(shù)是最常用的3D打印技術(shù)。現(xiàn)有技術(shù)中的3D打印機(jī)的結(jié)構(gòu)一般都分為上下兩層，上層為打印頭及XY傳動結(jié)構(gòu)，下層為載物平臺。其中上層的XY傳動結(jié)構(gòu)包括能夠在X軸和Y軸所形成的平面能夠進(jìn)行移動的打印頭，且下層設(shè)有載物平臺?，F(xiàn)有技術(shù)中的3D打印機(jī)的載物平臺可以沿Z軸方向上升或下降，從而按層打印3D工件。
[0003]在打印時(shí)，填料堆積型打印技術(shù)是利用加熱的打印頭融合填料，通過控制打印頭將熔融狀的填料堆疊在指定位置，從而將3D模型轉(zhuǎn)化成實(shí)體的3D工件。這種成型方式最大的優(yōu)點(diǎn)是:填料成本低、浪費(fèi)少、打印機(jī)結(jié)構(gòu)簡單易于維修；但是缺點(diǎn)也很明顯:打印速度慢。以Makerbot的打印機(jī)為例，打印一個(gè)5厘米見方的完全填充方塊需要的時(shí)間大約是二十分鐘，打印體積更大或者結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的工件常常需要幾個(gè)小時(shí)?，F(xiàn)有技術(shù)中有一種3D打印機(jī)采用三打印頭結(jié)構(gòu)，即采用兩個(gè)固定在一起的打印頭來進(jìn)行3D打印，且這兩個(gè)打印頭分別加載不同性質(zhì)的填充料，例如一個(gè)打印頭填充主料+支撐料而另一打印頭填充主色+裝飾色，以實(shí)現(xiàn)在模型的不同位置堆積不同的材料。由于這兩個(gè)打印頭是固定在一起的，因此其X軸和Y軸坐標(biāo)幾乎完全相同，且在任何時(shí)刻都只有一個(gè)打印頭在工作，因此其對打印效率的改進(jìn)極其有限。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種至少兩個(gè)打印頭的3D打印機(jī)的控制方法、打印方法，能夠通過多個(gè)打印頭同時(shí)協(xié)同工作打印工件的截面以提高打印速度。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種至少兩個(gè)打印頭的3D打印機(jī)的控制方法，包括:
[0006]實(shí)時(shí)獲取每一打印頭的位置參數(shù)，并控制所述相鄰的兩打印頭之間的距離不小于預(yù)設(shè)值。
[0007]其中，所述方法具體為:
[0008]針對打印頭建立坐標(biāo)系，并確定坐標(biāo)系的X軸；
[0009]實(shí)時(shí)獲取每一打印頭的位置參數(shù)，并控制所述兩打印頭之間在Y軸的坐標(biāo)^ >Y1-!;其中\(zhòng)為第i個(gè)打印頭的Y軸坐標(biāo)。
[0010]其中，所述方法還包括:
[0011]獲取工件的截面的形狀；確定兩個(gè)打印頭之間的最小間距為δ ；
[0012]根據(jù)打印頭數(shù)量i，將所述工件的截面平分為K個(gè)非沖突區(qū)域；K = Ni，其中N為正整數(shù)；
[0013]在所述K個(gè)區(qū)域的交界處劃分出打印時(shí)可能發(fā)生打印頭碰撞的中間沖突區(qū)域；
[0014]控制所述打印頭同時(shí)打印相對的非沖突區(qū)域，控制所述打印頭同時(shí)打印中間沖突區(qū)域
[0015]將所述打印頭分成Μ組，每組有2個(gè)打印頭，即N = 2Μ ;將所述非沖突打印子區(qū)域分成Ρ組，每組包括一個(gè)圓形的中間沖突區(qū)域和四周的四個(gè)非沖突子區(qū)域；利用每組的兩個(gè)打印頭同步打印相對的兩個(gè)非沖突子區(qū)域，且所述Μ組打印頭同步打印，且相鄰的兩組的兩個(gè)相鄰的打印頭打印的兩個(gè)非沖突子區(qū)域也相對設(shè)置。
[0016]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0017]上述技術(shù)方案提出了一種多個(gè)打印頭的3D打印機(jī)的控制方法，能夠防止在打印時(shí)打印頭發(fā)生沖突，并能夠采用多個(gè)打印頭同時(shí)進(jìn)行打印以提高打印效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1具有三個(gè)打印頭的3D打印機(jī)的三個(gè)打印頭的運(yùn)動軌跡平面以及底部的載物平面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為三個(gè)打印頭之間的位置示意圖；
[0020]圖3為兩個(gè)打印頭之間的最小間距δ的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0022]現(xiàn)有技術(shù)中3D打印機(jī)的打印頭的運(yùn)動軌跡是一個(gè)平面，因此如果想要設(shè)置多個(gè)相互獨(dú)立的打印頭就必須使這些打印頭相互之間的運(yùn)動軌跡平面是不重疊的，例如圖1所示的即為3個(gè)打印頭的3D打印機(jī)。且必須使這些個(gè)打印頭的遠(yuǎn)端在一個(gè)平面上，這樣才可以由多個(gè)打印頭同時(shí)打印工件的一個(gè)打印面(也就是工件的一個(gè)橫截面)，即如圖2所示的。而采用兩個(gè)打印頭的3D打印機(jī)的原理是一樣的，也會出現(xiàn)在工作過程中打印頭發(fā)生沖突的問題。
[0023]因此，本發(fā)明實(shí)施例是將打印區(qū)域劃分為數(shù)個(gè)無沖突的區(qū)域，然后利用多個(gè)打印頭分別進(jìn)行打印，以防止打印頭之間發(fā)生沖突。而簡單的將打印區(qū)域切割為L個(gè)子打印區(qū)域后，在打印時(shí)很容易發(fā)生兩個(gè)打印頭同時(shí)打印相鄰的兩個(gè)子打印區(qū)域的問題，這樣就會發(fā)生在相鄰兩個(gè)子打印區(qū)域的接縫處發(fā)生打印頭沖突。同時(shí)由于3D打印機(jī)所打印的工件的形狀不可能完全相同，因此現(xiàn)有技術(shù)中無法做到利用預(yù)先設(shè)置好的方法自動生成無沖突的打印區(qū)域并控制打印機(jī)的多個(gè)打印頭協(xié)同一起打印。而如果分割打印區(qū)域的方法過于粗糙，則會造成對打印效率的提升幅度不大，這也是對昂貴的硬件資源的一種浪費(fèi)。
[0024]多打印頭的3D打印機(jī)為了便于控制，可以將多個(gè)打印頭都固定在相互平行的架子上。在本發(fā)明實(shí)施例中，以該相互平行的架子方向?yàn)閄軸建立坐標(biāo)系。當(dāng)然，這只是為了便于后續(xù)的描述，在實(shí)際使用時(shí)可以以任何方向?yàn)閄軸建立坐標(biāo)系，而只需保證所有打印頭在一個(gè)預(yù)定方向上的距離不小于預(yù)設(shè)值即可。而本發(fā)明實(shí)施例中，是保證打印頭在Υ軸方向上的距離不小于預(yù)設(shè)值，即控制所述兩打印頭之間在Υ軸的坐> Yh ;其中Yi為第i個(gè)打印頭的Y軸坐標(biāo)。這樣就可以防止打印頭之間發(fā)生碰撞。
[0025]具體的，本發(fā)明實(shí)施例為此提出了一種至少兩個(gè)打印頭的3D打印機(jī)的控制方法，包括:
[0026]實(shí)時(shí)獲取每一打印頭的位置參數(shù)，并控制所述相鄰的兩打印頭之間的距離不小于預(yù)設(shè)值。
[0027]其中，所述方法具體為:
[0028]針對打印頭建立坐標(biāo)系，并確定坐標(biāo)系的X軸；正如前所述的，舉例說明可以采用打印頭的架子作為X軸；
[0029]實(shí)時(shí)獲取每一打印頭的位置參數(shù)，并控制所述兩打印頭之間在Y軸的坐標(biāo)^ >Y1-!;其中\(zhòng)為第i個(gè)打印頭的Y軸坐標(biāo)。
[0030]其中，所述方法還包括:
[0031]獲取工件的截面的形狀；確定兩個(gè)打印頭之間的最小間距為δ ；
[0032]根據(jù)打印頭數(shù)量i，將所述工件的截面平分為K個(gè)非沖突區(qū)域；K = Ni，其中N為正整數(shù)；
[0033]在所述K個(gè)區(qū)域的交界處劃分出打印時(shí)可能發(fā)生打印頭碰撞的中間沖突區(qū)域；
[0034]控制所述打印頭同時(shí)打印相對的非沖突區(qū)域，控制所述打印頭同時(shí)打印中間沖突區(qū)域
[0035]將所述打印頭分成Μ組，每組有2個(gè)打印頭，即N = 2Μ ;將所述非沖突打印子區(qū)域分成Ρ組，每組包括一個(gè)圓形的中間沖突區(qū)域和四周的四個(gè)非沖突子區(qū)域；利用每組的兩個(gè)打印頭同步打印相對的兩個(gè)非沖突子區(qū)域，且所述Μ組打印頭同步打印，且相鄰的兩組的兩個(gè)相鄰的打印頭打印的兩個(gè)非沖突子區(qū)域也相對設(shè)置。
[0036]在劃分沖突區(qū)域和非沖突區(qū)域時(shí)，可以參考 申請人:已經(jīng)提交的如下中國專利申請:
[0037]中國發(fā)明專利申請，申請?zhí)枮?01410445615.5，申請日為2014年9月4日；名稱為雙打印頭的3D打印機(jī)的打印區(qū)域控制方法、打印方法；
[0038]中國發(fā)明專利申請，申請?zhí)枮?01410445661.5，申請日為2014年9月4日；名稱為三打印頭的3D打印機(jī)的打印區(qū)域控制方法、打印方法；
[0039]中國發(fā)明專利申請，申請?zhí)枮?01410445664.9，申請日為2014年9月4日；名稱為四打印頭以上的3D打印機(jī)的控制方法、打印方法；
[0040]中國發(fā)明專利申請，申請?zhí)枮?01410445665.3，申請日為2014年9月4日；名稱為五打印頭以上的3D打印機(jī)的控制方法、打印方法。
[0041] 申請人:將上述四份專利申請全文引用于此。需要指出的是，上述這四份中國專利申請是試圖達(dá)到打印效率最大化，而本發(fā)明所采用的方法不限定于只能夠應(yīng)用于上述四種打印區(qū)域劃分方法。
[0042]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種至少兩個(gè)打印頭的3D打印機(jī)的控制方法，其特征在于，包括: 實(shí)時(shí)獲取每一打印頭的位置參數(shù)，并控制所述相鄰的兩打印頭之間的距離不小于預(yù)設(shè)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的至少兩個(gè)打印頭的3D打印機(jī)的控制方法，其特征在于，所述方法具體為: 針對打印頭建立坐標(biāo)系，并確定坐標(biāo)系的X軸； 實(shí)時(shí)獲取每一打印頭的位置參數(shù)，并控制所述兩打印頭之間在Y軸的坐標(biāo)Yi > Yh ;其中Yi為第i個(gè)打印頭的Y軸坐標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的至少兩個(gè)打印頭的3D打印機(jī)的控制方法，其特征在于，所述方法還包括: 獲取工件的截面的形狀；確定兩個(gè)打印頭之間的最小間距為S ; 根據(jù)打印頭數(shù)量i，將所述工件的截面平分為K個(gè)非沖突區(qū)域；K = Ni，其中N為正整數(shù)； 在所述K個(gè)區(qū)域的交界處劃分出打印時(shí)可能發(fā)生打印頭碰撞的中間沖突區(qū)域；控制所述打印頭同時(shí)打印相對的非沖突區(qū)域，控制所述打印頭同時(shí)打印中間沖突區(qū)域?qū)⑺龃蛴☆^分成M組，每組有2個(gè)打印頭，即N = 2Μ ;將所述非沖突打印子區(qū)域分成P組，每組包括一個(gè)圓形的中間沖突區(qū)域和四周的四個(gè)非沖突子區(qū)域；利用每組的兩個(gè)打印頭同步打印相對的兩個(gè)非沖突子區(qū)域，且所述M組打印頭同步打印，且相鄰的兩組的兩個(gè)相鄰的打印頭打印的兩個(gè)非沖突子區(qū)域也相對設(shè)置。
【文檔編號】B29C67/00GK104260355SQ201410534951
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】王躍宣 申請人:王躍宣