CN104260355A - 至少两个打印头的3d打印机的控制方法、打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种至少两个打印头的3D打印机的控制方法，包括：实时获取每一打印头的位置参数，并控制所述相邻的两打印头之间的距离不小于预设值。具体的，可以在一预定方向上距离不小于预设值。本发明实施例可以控制多个打印头同时打印多个区域，并能够防止打印头之间相互冲突。

Description

至少两个打印头的3D打印机的控制方法、打印方法

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别是指一种至少两个打印头的3D打印机的控制方法、打印方法。

背景技术

3D打印是新型的成型技术，其中填料堆积型打印技术是最常用的3D打印技术。现有技术中的3D打印机的结构一般都分为上下两层，上层为打印头及XY传动结构，下层为载物平台。其中上层的XY传动结构包括能够在X轴和Y轴所形成的平面能够进行移动的打印头，且下层设有载物平台。现有技术中的3D打印机的载物平台可以沿Z轴方向上升或下降，从而按层打印3D工件。

在打印时，填料堆积型打印技术是利用加热的打印头融合填料，通过控制打印头将熔融状的填料堆叠在指定位置，从而将3D模型转化成实体的3D工件。这种成型方式最大的优点是：填料成本低、浪费少、打印机结构简单易于维修；但是缺点也很明显：打印速度慢。以Makerbot的打印机为例，打印一个5厘米见方的完全填充方块需要的时间大约是二十分钟，打印体积更大或者结构更复杂的工件常常需要几个小时。现有技术中有一种3D打印机采用三打印头结构，即采用两个固定在一起的打印头来进行3D打印，且这两个打印头分别加载不同性质的填充料，例如一个打印头填充主料+支撑料而另一打印头填充主色+装饰色，以实现在模型的不同位置堆积不同的材料。由于这两个打印头是固定在一起的，因此其X轴和Y轴坐标几乎完全相同，且在任何时刻都只有一个打印头在工作，因此其对打印效率的改进极其有限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种至少两个打印头的3D打印机的控制方法、打印方法，能够通过多个打印头同时协同工作打印工件的截面以提高打印速度。

为了达到上述目的，本发明实施例提出了一种至少两个打印头的3D打印机的控制方法，包括：

实时获取每一打印头的位置参数，并控制所述相邻的两打印头之间的距离不小于预设值。

其中，所述方法具体为：

针对打印头建立坐标系，并确定坐标系的X轴；

实时获取每一打印头的位置参数，并控制所述两打印头之间在Y轴的坐标Y_i＞Y_i-1；其中Y_i为第i个打印头的Y轴坐标。

其中，所述方法还包括：

获取工件的截面的形状；确定两个打印头之间的最小间距为δ；

根据打印头数量i，将所述工件的截面平分为K个非冲突区域；K＝Ni，其中N为正整数；

在所述K个区域的交界处划分出打印时可能发生打印头碰撞的中间冲突区域；

控制所述打印头同时打印相对的非冲突区域，控制所述打印头同时打印中间冲突区域

将所述打印头分成M组，每组有2个打印头，即N＝2M；将所述非冲突打印子区域分成P组，每组包括一个圆形的中间冲突区域和四周的四个非冲突子区域；利用每组的两个打印头同步打印相对的两个非冲突子区域，且所述M组打印头同步打印，且相邻的两组的两个相邻的打印头打印的两个非冲突子区域也相对设置。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述技术方案提出了一种多个打印头的3D打印机的控制方法，能够防止在打印时打印头发生冲突，并能够采用多个打印头同时进行打印以提高打印效率。

附图说明

图1具有三个打印头的3D打印机的三个打印头的运动轨迹平面以及底部的载物平面的结构示意图；

图2为三个打印头之间的位置示意图；

图3为两个打印头之间的最小间距δ的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实例进行详细描述。

现有技术中3D打印机的打印头的运动轨迹是一个平面，因此如果想要设置多个相互独立的打印头就必须使这些打印头相互之间的运动轨迹平面是不重叠的，例如图1所示的即为3个打印头的3D打印机。且必须使这些个打印头的远端在一个平面上，这样才可以由多个打印头同时打印工件的一个打印面(也就是工件的一个横截面)，即如图2所示的。而采用两个打印头的3D打印机的原理是一样的，也会出现在工作过程中打印头发生冲突的问题。

因此，本发明实施例是将打印区域划分为数个无冲突的区域，然后利用多个打印头分别进行打印，以防止打印头之间发生冲突。而简单的将打印区域切割为L个子打印区域后，在打印时很容易发生两个打印头同时打印相邻的两个子打印区域的问题，这样就会发生在相邻两个子打印区域的接缝处发生打印头冲突。同时由于3D打印机所打印的工件的形状不可能完全相同，因此现有技术中无法做到利用预先设置好的方法自动生成无冲突的打印区域并控制打印机的多个打印头协同一起打印。而如果分割打印区域的方法过于粗糙，则会造成对打印效率的提升幅度不大，这也是对昂贵的硬件资源的一种浪费。

多打印头的3D打印机为了便于控制，可以将多个打印头都固定在相互平行的架子上。在本发明实施例中，以该相互平行的架子方向为X轴建立坐标系。当然，这只是为了便于后续的描述，在实际使用时可以以任何方向为X轴建立坐标系，而只需保证所有打印头在一个预定方向上的距离不小于预设值即可。而本发明实施例中，是保证打印头在Y轴方向上的距离不小于预设值，即控制所述两打印头之间在Y轴的坐标Y_i＞Y_i-1；其中Y_i为第i个打印头的Y轴坐标。这样就可以防止打印头之间发生碰撞。

具体的，本发明实施例为此提出了一种至少两个打印头的3D打印机的控制方法，包括：

实时获取每一打印头的位置参数，并控制所述相邻的两打印头之间的距离不小于预设值。

其中，所述方法具体为：

针对打印头建立坐标系，并确定坐标系的X轴；正如前所述的，举例说明可以采用打印头的架子作为X轴；

实时获取每一打印头的位置参数，并控制所述两打印头之间在Y轴的坐标Y_i＞Y_i-1；其中Y_i为第i个打印头的Y轴坐标。

其中，所述方法还包括：

获取工件的截面的形状；确定两个打印头之间的最小间距为δ；

根据打印头数量i，将所述工件的截面平分为K个非冲突区域；K＝Ni，其中N为正整数；

在所述K个区域的交界处划分出打印时可能发生打印头碰撞的中间冲突区域；

控制所述打印头同时打印相对的非冲突区域，控制所述打印头同时打印中间冲突区域

将所述打印头分成M组，每组有2个打印头，即N＝2M；将所述非冲突打印子区域分成P组，每组包括一个圆形的中间冲突区域和四周的四个非冲突子区域；利用每组的两个打印头同步打印相对的两个非冲突子区域，且所述M组打印头同步打印，且相邻的两组的两个相邻的打印头打印的两个非冲突子区域也相对设置。

在划分冲突区域和非冲突区域时，可以参考申请人已经提交的如下中国专利申请：

中国发明专利申请，申请号为201410445615.5，申请日为2014年9月4日；名称为双打印头的3D打印机的打印区域控制方法、打印方法；

中国发明专利申请，申请号为201410445661.5，申请日为2014年9月4日；名称为三打印头的3D打印机的打印区域控制方法、打印方法；

中国发明专利申请，申请号为201410445664.9，申请日为2014年9月4日；名称为四打印头以上的3D打印机的控制方法、打印方法；

中国发明专利申请，申请号为201410445665.3，申请日为2014年9月4日；名称为五打印头以上的3D打印机的控制方法、打印方法。

申请人将上述四份专利申请全文引用于此。需要指出的是，上述这四份中国专利申请是试图达到打印效率最大化，而本发明所采用的方法不限定于只能够应用于上述四种打印区域划分方法。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种至少两个打印头的3D打印机的控制方法，其特征在于，包括：

实时获取每一打印头的位置参数，并控制所述相邻的两打印头之间的距离不小于预设值。

2.根据权利要求1所述的至少两个打印头的3D打印机的控制方法，其特征在于，所述方法具体为：

针对打印头建立坐标系，并确定坐标系的X轴；

实时获取每一打印头的位置参数，并控制所述两打印头之间在Y轴的坐标Y_i＞Y_i-1；其中Y_i为第i个打印头的Y轴坐标。

3.根据权利要求1所述的至少两个打印头的3D打印机的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取工件的截面的形状；确定两个打印头之间的最小间距为δ；

根据打印头数量i，将所述工件的截面平分为K个非冲突区域；K＝Ni，其中N为正整数；

在所述K个区域的交界处划分出打印时可能发生打印头碰撞的中间冲突区域；

控制所述打印头同时打印相对的非冲突区域，控制所述打印头同时打印中间冲突区域

将所述打印头分成M组，每组有2个打印头，即N＝2M；将所述非冲突打印子区域分成P组，每组包括一个圆形的中间冲突区域和四周的四个非冲突子区域；利用每组的两个打印头同步打印相对的两个非冲突子区域，且所述M组打印头同步打印，且相邻的两组的两个相邻的打印头打印的两个非冲突子区域也相对设置。