一種應(yīng)用于3d打印設(shè)備的模塊化zigbee監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化ZIGBEE監(jiān)控系統(tǒng)，包含依次相連的ZIGBEE監(jiān)控管理器、ZIGBEE中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)、上位機(jī)，其中ZIGBEE監(jiān)控管理器與3D打印設(shè)備相連接。本發(fā)明的系統(tǒng)，即插即用、上位機(jī)上不需添加硬件、對3D打印設(shè)備有完全的控制和數(shù)據(jù)讀取能力、系統(tǒng)可以選擇性地使用或更換各部分、系統(tǒng)具有擴(kuò)展性。
【專利說明】—種應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化ZIGBEE監(jiān)控系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化ZIGBEE監(jiān)控系統(tǒng).

【背景技術(shù)】
[0002]3D打印是指基于離散-堆積原理，由零件三維數(shù)據(jù)驅(qū)動直接制造零件的制造方式。它具有能簡化加工工序、加工周期與結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度無關(guān)、成品免組裝、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性無限制等優(yōu)點(diǎn)，是未來制造技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。同時滿足了個性化、定制化且數(shù)量少的產(chǎn)品的制造需求。可以預(yù)見，該技術(shù)將進(jìn)一步向個人家庭、大型組織和技術(shù)研究等應(yīng)用領(lǐng)域普及。
[0003]3D打印設(shè)備的工作方式如下:上位機(jī)使用切片軟件將STL模型轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼，然后上位機(jī)控制軟件用一定的規(guī)則將這些機(jī)器碼逐條發(fā)送給3D打印設(shè)備，當(dāng)3D打印設(shè)備逐條將所有機(jī)器碼執(zhí)行完畢后制造過程結(jié)束。
[0004]但在某些場景中，使用3D打印設(shè)備仍然有諸多不便，這妨礙了 3D打印技術(shù)的普及進(jìn)程。
[0005]而對于工廠用戶而言，他們擁有的3D打印設(shè)備數(shù)量將會很多，所以需要對這些設(shè)備進(jìn)行集中的管理。而ZIGBEE通訊技術(shù)由于其能耗低、自組網(wǎng)、配置簡單等特性廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)之中。因此使用ZIGBEE將工廠中大量3D打印設(shè)備連接起來集中管理是一種管理3D打印設(shè)備的可能方法。而且3D打印設(shè)備的工作效果受環(huán)境(如溫度、濕度、風(fēng)速)影響很大，工廠用戶往往無法根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)來對應(yīng)地調(diào)整制造參數(shù)設(shè)置，設(shè)備的性能無法進(jìn)一步地發(fā)揮。
[0006]因此ZIGBEE監(jiān)控、制造參數(shù)設(shè)置建議、權(quán)限組織管理、數(shù)據(jù)記錄分析、間接觀察功能是3D打印技術(shù)走向真正普及當(dāng)前所需要的功能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化ZIGBEE監(jiān)控系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0009]一種應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化ZIGBEE監(jiān)控系統(tǒng)，包含依次相連的ZIGBEE監(jiān)控管理器、ZIGBEE中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)、上位機(jī)，其中ZIGBEE監(jiān)控管理器與3D打印設(shè)備相連接。
[0010]所述的ZIGBEE監(jiān)控管理器，包括順序相連的環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理板、串口通信模塊，其中數(shù)據(jù)處理板通過串口連接到3D打印設(shè)備，串口通信模塊與ZIGBEE中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)相連。
[0011]所述的環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊包括攝像頭、溫濕度傳感器、風(fēng)速傳感器。
[0012]所述的數(shù)據(jù)處理板的架構(gòu)為AVR、ARM、X86中的一種。
[0013]所述的上位機(jī)為電腦、手機(jī)、單片機(jī)中的一種。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0015]1、它的監(jiān)控管理功能是基于局域網(wǎng)的監(jiān)控管理功能，作用范圍為局域網(wǎng)覆蓋范圍。上位機(jī)是Client狀態(tài)主動尋址。監(jiān)控管理器是Server狀態(tài)被動連接。權(quán)限管理功能集成在上位機(jī)功能軟件中，數(shù)據(jù)記錄分析功能在上位機(jī)進(jìn)行，ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)(廠方尺度)間接觀察。
[0016]2、對3D打印設(shè)備能做到完全的ZIGBEE監(jiān)控，不僅能對多個3D打印設(shè)備進(jìn)行集中的組織管理，而且能智能分析環(huán)境數(shù)據(jù)并給出制造參數(shù)設(shè)置建議。
[0017]3、模塊化設(shè)計:系統(tǒng)即插即用，上位機(jī)上不需添加硬件，系統(tǒng)可以選擇性地使用或更換或卸載各部分、系統(tǒng)具有擴(kuò)展性。
[0018]4、本系統(tǒng)不需經(jīng)過任何改動即可應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、激光焊接設(shè)備、無人全站儀等任何串口設(shè)備。本系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)應(yīng)用于3D打印設(shè)備是因為3D打印設(shè)備具有加工時間長、對環(huán)境要求高、個性化及定制化制造、數(shù)量多、地域上分散等特點(diǎn)，特別適合使用該系統(tǒng)。但這并不代表本發(fā)明不可用于其它現(xiàn)有的或未來的串口設(shè)備。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明所述的一種應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化ZIGBEE監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為圖1所述系統(tǒng)的ZIGBEE監(jiān)控器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為圖1所述系統(tǒng)的上位機(jī)功能軟件界面示意圖；
[0022]圖4為圖1所述系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)信息流示意圖；
[0023]圖5為圖1所述系統(tǒng)的3D打印設(shè)備狀態(tài)信息流示意圖；
[0024]圖6為圖1所述系統(tǒng)的機(jī)器碼信息流示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0026]ZigBee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議。ZigBee的特點(diǎn)在于自組網(wǎng)和低功耗，特別適用于工業(yè)生產(chǎn)。自組網(wǎng)是指ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)每個節(jié)點(diǎn)同時可以起上下傳和中轉(zhuǎn)的功能，也就是說，ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)不需要像WIFI網(wǎng)絡(luò)那樣布置單獨(dú)的路由器將網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)起來。低功耗可以讓ZIGBEE在使用電池的狀態(tài)下也能工作數(shù)年之久。這樣3D打印工廠就可以直接添加新的打印機(jī)，ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)可以自動找到連接這個新打印機(jī)的最佳路徑；移除打印機(jī)后ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)也會自動修復(fù)。而且低功耗讓通訊模塊的電源方案有更多選擇，可以輕易提供緊急電源，提高穩(wěn)定性。
[0027]如圖1，一種應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化ZIGBEE監(jiān)控系統(tǒng)，包含依次相連的ZIGBEE監(jiān)控管理器、ZIGBEE中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)、上位機(jī)，其中ZIGBEE監(jiān)控管理器與3D打印設(shè)備相連接；
[0028]所述的ZIGBEE監(jiān)控管理器，包括順序相連的環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理板2、串口通信模塊4，其中數(shù)據(jù)處理板2通過串口 I和接口 8連接到3D打印設(shè)備9，串口通信模塊4與ZIGBEE中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)相連；
[0029]所述的環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊包括攝像頭10、溫濕度傳感器、風(fēng)速傳感器7，攝像頭10通過接口 6與數(shù)據(jù)處理板2連接。
[0030]根據(jù)所要處理的數(shù)據(jù)量，所述的數(shù)據(jù)處理板2的架構(gòu)為AVR、ARM、X86中的一種；數(shù)據(jù)處理板負(fù)責(zé)將環(huán)境數(shù)據(jù)和3D打印設(shè)備發(fā)出的指令通過串口信號傳送給串口通信模塊，并且從串口通信模塊接受來自上位機(jī)指令，并將指令中的機(jī)器碼(直接指揮3D打印設(shè)備的代碼)通過串口連接傳遞給3D打印設(shè)備，串口通信模塊通過串口連接數(shù)據(jù)處理板，通過ZIGBEE協(xié)議連接ZIGBEE中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)；所述串口通信模塊的功能是把來自上位機(jī)的指令能傳遞到數(shù)據(jù)處理板，數(shù)據(jù)處理板上傳的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絑IGBEE中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)；
[0031]上位機(jī)功能軟件的功能是虛擬串口、顯示環(huán)境數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)提取分析。當(dāng)設(shè)備通過串口線連接到上位機(jī)，上位機(jī)會分配一個串口號(如COM3)給該設(shè)備，而上位機(jī)控制軟件通過連接上這個串口號來與設(shè)備發(fā)生連接。如果使用該系統(tǒng)，設(shè)備沒有直接通過串口與上位機(jī)相連，所以需要上位機(jī)功能軟件將非串口連接方式虛擬為串口連接，讓上位機(jī)分配一個串口號，上位機(jī)控制軟件就可以通過這個串口號與設(shè)備對接。攝像頭、溫濕度傳感器等環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊是原有的3D打印設(shè)備所不具有的，上位機(jī)沒有顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)的窗口，所以上位機(jī)功能軟件需要具備顯示對應(yīng)環(huán)境數(shù)據(jù)的界面。所述數(shù)據(jù)提取分析是提取服務(wù)器中儲存的環(huán)境數(shù)據(jù)和設(shè)置數(shù)據(jù)，通過分析環(huán)境數(shù)據(jù)來向用戶給出推薦的制造參數(shù)或者通過環(huán)境數(shù)據(jù)和設(shè)置數(shù)據(jù)間的對比幫助用戶了解制造設(shè)置參數(shù)與打印效果間的聯(lián)系。此外，上位機(jī)可以是電腦、手機(jī)甚至是單片機(jī)，在不同平臺上的功能軟件的形式可能有所不同。
[0032]如圖4，環(huán)境數(shù)據(jù)是原本上位機(jī)和3D打印機(jī)都不產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。環(huán)境數(shù)據(jù)由監(jiān)控管理器上的環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊產(chǎn)生，監(jiān)控管理器的數(shù)據(jù)處理板2接收到后將其分析整理，串口通訊模塊4則將數(shù)據(jù)的格式由串口轉(zhuǎn)化為ZIGBEE協(xié)議5，通過ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)傳送到達(dá)上位機(jī)。
[0033]如圖5，打印機(jī)狀態(tài)信息是由打印機(jī)生成的，原本直接傳送到上位機(jī)。而本發(fā)明則是通過ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)將狀態(tài)信息傳送到上位機(jī)。監(jiān)控管理器讀取狀態(tài)信息，串口通訊模塊轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式為ZIGBEE協(xié)議，通過ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)最終到達(dá)上位機(jī)。
[0034]如圖6，機(jī)器碼是由上位機(jī)生成的命令代碼，原本由上位機(jī)直接傳送到3D打印機(jī)。而本發(fā)明的則是通過ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)將機(jī)器碼從上位機(jī)發(fā)送到3D打印機(jī)。串口通訊模塊從ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)接受數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式為串口，監(jiān)控管理器將機(jī)器碼發(fā)給打印機(jī)。
[0035]具體到本實(shí)施例，進(jìn)一步地講:
[0036]聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和連接方式如圖2所示。3D打印設(shè)備串口接口 8原本通過USB接口連接上位機(jī)。使用系統(tǒng)時需將USB插頭插在數(shù)據(jù)處理板串口通訊接口 Al。然后再將監(jiān)控管理器配置通過ZIGBEE協(xié)議連接上ZIGBEE中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)即可。
[0037]上位機(jī)功能軟件的界面如圖3所示。功能軟件內(nèi)部對上位機(jī)控制軟件進(jìn)行了關(guān)聯(lián)，使用時只需打開上位機(jī)功能軟件就可以同步打開上位機(jī)控制軟件。然后功能軟件的界面邊框會自動與控制軟件的界面邊框鎖定，從而給用戶一個集成化的上位機(jī)軟件環(huán)境。在其中一種上位機(jī)功能軟件界面設(shè)計中，軟件分為三部分功能，分別是實(shí)時視頻監(jiān)控、環(huán)境數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)以及制造參數(shù)設(shè)置建議以及歷史數(shù)據(jù)的提取和分析。
[0038]以下是該系統(tǒng)應(yīng)用的一個場合:
[0039]對于工廠等大量擁有3D打印設(shè)備的用戶，當(dāng)他們需要統(tǒng)一管理這些設(shè)備時就可以引入這個系統(tǒng)。使用系統(tǒng)需要:購買與設(shè)備數(shù)量對應(yīng)的ZIGBEE監(jiān)控器，對其配置連接上家庭電腦，將3D打印設(shè)備藍(lán)牙監(jiān)控器的串口線連接到3D打印設(shè)備，安裝上位機(jī)功能軟件。這樣組織內(nèi)部人員就可以統(tǒng)一管理3D打印設(shè)備了。另外，用戶可以隨時根據(jù)自己的需要升級、添加、轉(zhuǎn)讓或卸載系統(tǒng)的模塊，大幅降低設(shè)備或系統(tǒng)升級換代的成本。
[0040]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化ZIGBEE監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:包含依次相連的ZIGBEE監(jiān)控管理器、ZIGBEE中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)、上位機(jī)，其中ZIGBEE監(jiān)控管理器與3D打印設(shè)備相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化ZIGBEE監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的ZIGBEE監(jiān)控管理器，包括順序相連的環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理板、串口通信模塊，其中數(shù)據(jù)處理板通過串口連接到3D打印設(shè)備，串口通信模塊與ZIGBEE中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化ZIGBEE監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊包括攝像頭、溫濕度傳感器、風(fēng)速傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化ZIGBEE監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)處理板的架構(gòu)為AVR、ARM、X86中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化ZIGBEE監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的上位機(jī)為電腦、手機(jī)、單片機(jī)中的一種。
【文檔編號】G05B19/418GK104076773SQ201410264117
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】曾裕華, 王廣興, 楊永強(qiáng), 王迪, 白玉超, 許垂中, 吳培紅, 鐘文超 申請人:華南理工大學(xué)