本發(fā)明涉及一種3D打印機(jī)及其控制方法，尤其涉及一種網(wǎng)絡(luò)化3D打印機(jī)及其監(jiān)控方法。

背景技術(shù)：

3D打印是一種快速成型技術(shù)，它以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。

3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、工程和施工(AEC)、汽車，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程、槍支以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。

現(xiàn)有桌面級(jí)3D打印機(jī)，一個(gè)模型的打印時(shí)間一般都比較久，且打印機(jī)工作一段時(shí)間后，都需要維護(hù)。此外，現(xiàn)有桌面級(jí)3D打印機(jī)容易存在耗材用盡、噴頭堵料、模型滑動(dòng)或斷層等異?，F(xiàn)象，以至浪費(fèi)耗材，甚至造成危險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)及其控制方法，能夠遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)監(jiān)視打印機(jī)狀態(tài)，控制打印機(jī)動(dòng)作，避免打印機(jī)工作異常，導(dǎo)致的耗材浪費(fèi)，甚至造成危險(xiǎn)。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)，包括MCU主控模塊、加熱平臺(tái)、送料單元和出料單元，所述MCU主控模塊通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和擴(kuò)展板相連，所述出料單元位于加熱平臺(tái)上方并可沿X軸和Y軸平移，所述出料單元以及加熱平臺(tái)通過絲桿和聯(lián)軸器進(jìn)行Z軸平移，其中，所述加熱平臺(tái)的上方設(shè)置有攝像頭，所述MCU主控模塊通過UART接口與路由器控制板連接,所述路由器控制板通過USB接口與攝像頭相連。

上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)，其中，所述攝像頭為紅外攝像頭，所述攝像頭安裝在攝像頭固定座中，所述攝像頭固定座固定在轉(zhuǎn)軸連接板上，所述轉(zhuǎn)軸連接板通過扭矩轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)軸固定座固定相連，所述轉(zhuǎn)軸固定座安裝在主殼體的內(nèi)壁上。

上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)，其中，所述出料單元包括分離式噴嘴、鋁板固定座、不銹鋼固定座、鐵氟龍固定座和鐵氟龍管，所述鐵氟龍固定座插入不銹鋼固定座中，所述鐵氟龍管貫穿鐵氟龍固定座、不銹鋼固定座和鋁板固定座，并通過加熱銅塊和分離式噴嘴相連。

上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)，其中，所述鋁板固定座上設(shè)有散熱風(fēng)扇，所述不銹鋼固定座上設(shè)置攻絲螺紋孔，并通過內(nèi)六角螺絲固定鐵氟龍管。

上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)，其中，所述送料單元包括送料電機(jī)、擠出機(jī)和導(dǎo)料管，所述送料電機(jī)的微型軸承通過相互嚙合的第一減速齒輪和第二減速齒輪連接擠出機(jī)上的松緊調(diào)節(jié)推板，所述第一減速齒輪和第二減速齒輪齒輪比為1:3。

上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)，其中，所述MCU主控模塊為ATMEGA2560控制板，所述路由器控制板為MT7620核心板，所述擴(kuò)展板包含顯示屏單元、旋鈕和SD卡單元。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種上述基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)的控制方法，包括如下步驟：將所述智能3D打印機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程PC機(jī)或移動(dòng)設(shè)備相連；在遠(yuǎn)程PC機(jī)或移動(dòng)設(shè)備上打開web界面，手繪任意圖形或載入圖片，遠(yuǎn)程發(fā)送至所述智能3D打印機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無線手繪打??；在遠(yuǎn)程PC機(jī)或移動(dòng)設(shè)備上通過web或app，遠(yuǎn)程監(jiān)視打印機(jī)狀態(tài)，控制打印速度和溫度參數(shù)。

上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)的控制方法，其中，遠(yuǎn)程監(jiān)視時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)送料單元的噴嘴和加熱平臺(tái)上的打印物品存在0.5～1.5的落差，則判定送料單元的噴嘴堵料，并停止打??；如果發(fā)現(xiàn)打印物品存在棉絮狀，則判定電機(jī)失步導(dǎo)致移位，并停止打印。

上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)的控制方法，其中，還包括將打印視頻或打印文件集中上傳至平臺(tái)社區(qū)，并通過平臺(tái)社區(qū)對(duì)打印視頻或打印文件進(jìn)行分類或分割，并將分類或分割后的文件塊分發(fā)給不同打印機(jī)實(shí)現(xiàn)同時(shí)打印。

上述的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)的控制方法，其中，所述擴(kuò)展板包含顯示屏單元、旋鈕和SD卡單元，所述控制方法還包括獲取SD卡單元內(nèi)的文件進(jìn)行離線打印。

本發(fā)明對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果：本發(fā)明提供的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)及其控制方法，在傳統(tǒng)3D上集成了路由器控制板和USB攝像頭實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程查看打印機(jī)工作狀態(tài)，MCU主控模塊通過UART接口與路由器控制板相連，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制打??；從而解決傳統(tǒng)3D打印機(jī)打印時(shí)間長，且無人值守，造成耗材浪費(fèi)等問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的智能3D打印機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的智能3D打印機(jī)的主要零部件在主殼體上分布示意圖；

圖5為本發(fā)明的智能3D打印機(jī)的攝像頭安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明的智能3D打印機(jī)的打印噴頭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明的智能3D打印機(jī)的送料單元結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1路由器控制板 2MCU主控模塊 3擴(kuò)展板

4攝像頭 5送料電機(jī) 6加熱平臺(tái)

7限位開關(guān) 8溫度檢測裝置 9電源模塊

10主殼體 11送料單元 12絲桿

13光軸 14出料單元 15滑塊

16亞克力門 17拉手 18顯示屏單元

19旋鈕 20顯示屏控制板 21X軸電機(jī)

22Y軸電機(jī) 23Z軸電機(jī) 24聯(lián)軸器

25光軸固定座 401攝像頭固定座 402轉(zhuǎn)軸連接板

403扭矩轉(zhuǎn)軸 404轉(zhuǎn)軸固定座 1101氣管接頭

1102第一齒輪 1103第二齒輪 1104微型軸承

1105滾花螺桿 1106松緊調(diào)節(jié)推板 1107底座

1401分離式噴嘴 1402加熱銅塊 1403鋁板固定座

1404不銹鋼固定座 1405鐵氟龍固定座 1406鐵氟龍管

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

圖1為本發(fā)明的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的智能3D打印機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖。

請(qǐng)參見圖1、圖2和圖3，本發(fā)明提供的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)，包括MCU主控模塊2、加熱平臺(tái)6、送料單元11和出料單元14，其中，所述MCU主控模塊2通過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和擴(kuò)展板3相連，所述出料單元位于加熱平臺(tái)6上方并可沿X軸和Y軸平移，所述出料單元14以及加熱平臺(tái)6通過絲桿12和聯(lián)軸器24進(jìn)行Z軸平移，所述加熱平臺(tái)6的上方設(shè)置有攝像頭4，所述MCU主控模塊2通過UART接口與路由器控制板1連接,所述路由器控制板1通過USB接口與攝像頭4相連。所述出料單元14固定在滑塊15上并分別通過X軸電機(jī)21和Y軸電機(jī)22沿兩根垂直分布的光軸13移動(dòng)實(shí)現(xiàn)X軸和Y軸平移。加熱平臺(tái)上設(shè)置溫度檢測裝置8、加熱模塊、加熱板和耐高溫玻璃板，所述出料單元14以及加熱平臺(tái)6由Z軸電機(jī)23驅(qū)動(dòng)通過絲桿12和聯(lián)軸器24進(jìn)行Z軸平移。光軸13安裝在光軸固定座25中，使加熱平臺(tái)更穩(wěn)固。

本發(fā)明提供的的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)，所述MCU主控模塊2選用ATMEGA2560控制板，電源端和電源模塊9相連，所述路由器控制板1選用MT7620核心板，所述擴(kuò)展板3包含顯示屏單元18、旋鈕19和SD卡單元，顯示屏單元18和顯示屏控制板20相連，所述顯示屏單元18和旋鈕19固定在亞克力門16上，所述亞克力門16上設(shè)有拉手17，主要零部件在主殼體10上的分布如圖4所示。此外，主殼體10上還設(shè)有限位開關(guān)7。所述ATMEGA2560控制板通過檢測溫度傳感器信號(hào)，控制加熱平臺(tái)和噴頭加熱，通過檢測限位開關(guān)7狀態(tài)，控制平臺(tái)調(diào)平。

請(qǐng)繼續(xù)參見圖5，本發(fā)明提供的的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)，所述攝像頭4為紅外攝像頭，所述攝像頭4安裝在攝像頭固定座401中，所述攝像頭固定座401固定在轉(zhuǎn)軸連接板上，所述轉(zhuǎn)軸連接板402通過扭矩轉(zhuǎn)軸403和轉(zhuǎn)軸固定座404固定相連，所述轉(zhuǎn)軸固定座404安裝在主殼體10的內(nèi)壁上；從而將攝像頭4很好的和3D打印機(jī)融合為一體。具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)隱蔽式安裝位置，不影響外觀；2)此位置攝像頭和噴頭位置是一個(gè)相對(duì)位置，不會(huì)隨打印模型的高度而變化，可一直監(jiān)視噴頭打印狀況；3)方便調(diào)試和后期用戶維護(hù)，轉(zhuǎn)軸式設(shè)計(jì)，方便左右上下調(diào)攝像頭的拍攝角度。

一般3D打印機(jī)噴頭結(jié)構(gòu)，不銹鋼固定座和噴嘴一體通過鋁板固定座連接固定，然后將鐵氟龍固定座插入不銹鋼固定座中，最后是鐵氟龍送料管插入鐵氟龍固定座中。此方法由于經(jīng)過好幾個(gè)零件組裝，零件本身誤差和工人組裝的誤差，導(dǎo)致零件連接是有斷差的，耗材通過鐵氟龍導(dǎo)料管進(jìn)入容易卡在兩個(gè)零件相接的內(nèi)壁上，此外耗材融化狀態(tài)就會(huì)存在料黏在這個(gè)斷差的空隙中，造成送料堵塞，噴嘴不能正常出料?，F(xiàn)有3D打印機(jī)噴頭結(jié)構(gòu)還有一個(gè)問題是如果出現(xiàn)噴頭堵料，不能單獨(dú)更換噴嘴，比較麻煩。請(qǐng)繼續(xù)參見圖6，本發(fā)明提供的的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)，所述出料單元包括分離式噴嘴1401、鋁板固定座1403、不銹鋼固定座1404、鐵氟龍固定座1405和鐵氟龍管1406，所述鐵氟龍固定座1405插入不銹鋼固定座1404中，所述鐵氟龍管1406貫穿鐵氟龍固定座1405、不銹鋼固定座1404和鋁板固定座1403，并通過加熱銅塊1402和分離式噴嘴1401相連。采用上述噴頭結(jié)構(gòu)，送料管直通到噴嘴，料融化即可流入噴嘴中，進(jìn)料和退料更順暢；此外，選用分離式噴嘴，可根據(jù)打印模型選擇噴嘴的直徑大小，以及在打印機(jī)長期使用，需要更換噴嘴時(shí)，方便更換噴嘴。

本發(fā)明的鋁板固定座1403上設(shè)有散熱風(fēng)扇，所述不銹鋼固定座1404上設(shè)置攻絲螺紋孔，并通過內(nèi)六角螺絲固定鐵氟龍管1406；不銹鋼固定座改進(jìn)，選取3個(gè)孔改為攻絲M3，此位置送料管開孔，用無頭內(nèi)六角M3頂死送料管，同時(shí)確保耗材在送料管中通過自如，防止送料管在打印過程中移動(dòng)。

傳統(tǒng)送料機(jī)為單輪送料機(jī)，力量不足，滾花螺桿咬合耗材打滑，造成送料不均勻。請(qǐng)繼續(xù)參見圖3和圖7，本發(fā)明提供的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能3D打印機(jī)，所述送料單元包括送料電機(jī)5、擠出機(jī)、氣管接頭1101和底座1107，所述送料電機(jī)5的微型軸承1103通過相互嚙合的第一減速齒輪1103和第二減速齒輪1102連接擠出機(jī)上的松緊調(diào)節(jié)推板1106，所述第一減速齒輪1103和第二減速齒輪1102齒輪比為1:3。如第一減速齒輪1103為16齒齒輪，第二減速齒輪1102為2個(gè)48齒齒輪，1:3使速度減慢，進(jìn)料力量變大，保證滾花螺桿1105可靠咬合耗材，并且雙齒輪進(jìn)料保證進(jìn)料更穩(wěn)定，防止出現(xiàn)單輪打滑，送料不均勻。

本發(fā)明的智能3D打印機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程PC機(jī)或移動(dòng)設(shè)備相連，可以方便地實(shí)現(xiàn)SD卡內(nèi)文件離線打印、PC機(jī)連接在線打印、遠(yuǎn)程無線手繪打印、遠(yuǎn)程監(jiān)控打印狀態(tài)以及平臺(tái)集群控制。所述擴(kuò)展板3包含顯示屏單元、旋鈕和SD卡單元，本發(fā)明的控制方法即可方便地獲取SD卡單元內(nèi)的文件進(jìn)行離線打印。本發(fā)明可以將打印視頻或打印文件集中上傳至平臺(tái)社區(qū)，并通過平臺(tái)社區(qū)對(duì)打印視頻或打印文件進(jìn)行分類或分割，并將分類或分割后的文件塊分發(fā)給不同打印機(jī)實(shí)現(xiàn)同時(shí)打印。具體控制方法如下：

a、SD卡內(nèi)文件離線打印：google sketchup建模后，cura導(dǎo)出切片文件，拷貝到SD卡，通過旋鈕選擇相應(yīng)模型打??；

b、PC機(jī)連接在線打?。篻oogle sketchup建模后，用cura打開，通過USB線連接打印機(jī)和PC機(jī)，開始打??；

c、遠(yuǎn)程無線手繪打?。哼h(yuǎn)程PC機(jī)或移動(dòng)設(shè)備只要能連接到此打印機(jī)，就可以打開其web界面，手繪任意圖形或載入圖片，遠(yuǎn)程發(fā)送至打印機(jī)，打印作品；

d、遠(yuǎn)程監(jiān)控打印狀態(tài)：遠(yuǎn)程PC機(jī)或移動(dòng)設(shè)備，只要能連接此打印機(jī)，可通過web或app，遠(yuǎn)程監(jiān)視打印機(jī)狀態(tài)，控制打印速度，溫度等參數(shù)；

e、平臺(tái)集群控制：可將打印視頻，打印文件上傳平臺(tái)社區(qū)；可通過平臺(tái)，將模型的不同模塊分發(fā)給不同打印機(jī)，同時(shí)打印。

本發(fā)明的具體操作流程如下：

將3D打印機(jī)通過網(wǎng)線連接到能上網(wǎng)的路由器，在局域網(wǎng)內(nèi)，PC端web或移動(dòng)端app直接訪問此3D打印機(jī)的IP，進(jìn)入打印機(jī)監(jiān)控頁面，打開攝像頭，即可查看打印機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，打印溫度，速度等參數(shù)。如發(fā)現(xiàn)設(shè)備工作異常，可以調(diào)整打印速度，溫度等參數(shù)，甚至停止打印。比如遠(yuǎn)程監(jiān)視時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)送料單元11的噴嘴和加熱平臺(tái)6上的打印物品存在0.5～1.5的落差，則判定送料單元11的噴嘴堵料，并停止打??；如果發(fā)現(xiàn)打印物品存在棉絮狀，則判定電機(jī)失步導(dǎo)致移位，并停止打印。在外網(wǎng)，如需訪問控制，只需將打印機(jī)IP映射出去或者配置動(dòng)態(tài)DDNS。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。