CN109759585A - 3d打印设备、监测控制方法及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种3D打印设备，其包括处理器、存储设备、打印主机、可移动成型装置、净化装置、供气装置、吸附装置及多个传感器，存储设备存储有含氧浓度的阈值，3D打印设备运行有监测控制***，监测控制***包括：净化控制模块，用于控制净化装置对保护气氛进行过滤、排气及循环流动；检测模块，用于控制传感器对保护气氛的含氧浓度进行检测；比对模块，用于将每个传感器检测的含氧浓度值与阈值进行比对；吸附控制模块，用于根据比对的结果控制吸附装置对保护气氛中的氧进行吸附；供气控制模块，用于控制供气装置提供保护气体并控制提供保护气体的流量。上述3D打印设备除氧效率高。本发明还提出了一种监测控制方法及计算机可读存储介质。

Description

3D打印设备、监测控制方法及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及一种3D打印设备，特别是一种能够对氧含量进行监测及控制的3D打印设备及监测控制方法及计算机可读存储介质。

背景技术

金属3D打印机在打印成型过程中，需要在密闭的成型室内通入惰性气体，以防止激光在熔结金属粉末过程中被氧化。同时，金属3D打印机通过气体循环过滤回路对成型室内的气体进行过滤，以此来消除烟雾产生对成型件质量的影响。现有技术中仅对成型室内的氧含量进行监测和控制，然而，过滤回路中的气体中的氧含量和成型室中的氧含量会出现差异，从而使回路中的氧被带入到成型室内影响成型室中的氧含量，进而使金属材料与氧接触发生氧化，甚至会燃烧而形成稳定杂质相，降低了打印品质。另外，上述金属3D打印机仅能够实现设备整体除氧或各舱室独立除氧，各舱室通入惰性气体的流量不能实时自动控制，导致整体除氧效率低，惰性气体损耗量大。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种能够对氧含量进行精确监测及控制的3D打印设备及监测控制方法及计算机可读存储介质，以解决上述问题。

本发明提出一种3D打印设备，所述3D打印设备包括处理器、存储设备、打印主机、净化装置、供气装置及多个传感器，所述存储设备、所述打印主机、所述净化装置、所述供气装置及多个所述传感器与分别所述处理器电性连接，所述处理器适于实现各指令，所述存储设备适于存储多条指令及含氧浓度的阈值，所述3D打印设备还包括与所述处理器电性连接的可移动成型装置及吸附装置，所述可移动成型装置相对于所述打印主机独立设置，所述3D打印设备运行有监测控制***，所述监测控制***包括：净化控制模块，用于控制所述净化装置对所述打印主机及所述可移动成型装置的保护气氛进行过滤、排气及循环流动；检测模块，用于控制多个所述传感器用于分别对所述打印主机、所述可移动成型装置及所述净化装置中的保护气氛的含氧浓度进行检测；比对模块，用于将每个所述传感器检测的含氧浓度值与所述存储设备存储的含氧浓度的阈值进行比对；吸附控制模块，用于根据所述比对的结果控制所述吸附装置对保护气氛中的氧进行吸附去除；供气控制模块，用于控制所述供气装置分别向所述打印主机、所述可移动成型装置及所述净化装置提供保护气体并根据多个所述传感器分别检测的所述打印主机、所述可移动成型装置及所述净化装置中的保护气氛的含氧浓度值控制所述供气装置调节向所述打印主机、所述可移动成型装置及所述净化装置提供保护气体的流量。

本发明同时提出一种监测控制方法，其包括：控制供气装置分别向打印主机、可移动成型装置及净化装置内提供保护气体；控制净化装置对所述打印主机及所述可移动成型装置的保护气氛进行过滤、排气及循环流动；控制多个传感器分别对所述打印主机、所述可移动成型装置及所述净化装置中的保护气氛的含氧浓度进行检测并将检测的含氧浓度值传送至处理器；将每个所述传感器检测的含氧浓度值与存储设备存储的含氧浓度的阈值进行比对；根据所述比对的结果控制吸附装置对保护气氛中的氧进行吸附去除。

本发明还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序由处理器加载并执行所述的监测控制方法。

上述3D打印设备、监测控制方法及计算机可读存储介质通过多个传感器分别对打印主机、可移动成型装置及净化装置中的保护气氛的含氧浓度进行检测，并利用吸附装置对保护气氛中的氧进行低氧状态下快速吸附去除从而降低打印主机、可移动成型装置及净化装置的保护气氛的含氧浓度，提高除氧效率及降低了保护气体的损耗。

附图说明

图1是本发明一实施方式的3D打印设备的硬件模块示意图。

图2是本发明一实施方式的监测控制***的模块示意图。

图3是本发明一实施方式的监测控制方法的流程示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当一个元件或组件被认为是“连接”另一个元件或组件，它可以是直接连接到另一个元件或组件或者可能同时存在居中设置的元件或组件。当一个元件或组件被认为是“设置在”另一个元件或组件，它可以是直接设置在另一个元件或组件上或者可能同时存在居中设置的元件或组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，图1为本发明一实施方式的一种能够对氧浓度进行精确监测及控制的3D打印设备100的硬件模块示意图。3D打印设备100包括处理器10、存储设备20、打印主机30、可移动成型装置40、净化装置50、供气装置60、吸附装置70及多个传感器80。存储设备20、打印主机30、可移动成型装置40、净化装置50、供气装置60、吸附装置70及多个传感器80分别与处理器10电性连接。

处理器10可以是中央处理器、数字信号处理器或者单片机等。处理器10用于处理相关数据及发送多条指令。

存储设备20能够存储相关数据及多条指令，且所述指令适于由处理器10加载并执行相关动作。存储设备20还能够存储有含氧浓度的阈值。本实施例中，阈值为1000ppm(parts per million，百万分之几)。

可理解，存储设备20可为硬盘、U盘、随机存取存储器等。

在至少一实施方式中，存储设备20可以是内部存储***，例如闪存、随机读取存储器RAM及可读取的存储器ROM等。

在至少一实施方式中，存储设备20还可以是一个存储***，例如影碟、存储卡、或者数据存储媒介等。存储设备20还包括不稳定或者稳定的存储设备。

在至少一实施方式中，存储设备20包括两个或者多个存储设备，例如，其中一个存储设备为记忆体，其中另一个存储设备为驱动器。

打印主机30用于为工件(图未示)的成型提供热源。本实施例中，打印主机30以激光、电子束及离子弧等形式进行能量传输而对工件(图未示)的成型提供热源。打印主机30具有独立的密封结构，由于上述密封结构并非发明的重点，在此不再赘述。

可移动成型装置40相对于打印主机30独立设置且与打印主机30相连通，从而实现了3D打印设备100的打印成型单元的分离而方便拆卸工件、打印平台拆装、粉末清理等后续处理。可移动成型装置40用于对工件(图未示)进行成型。本实施例中，可移动成型装置40具有独立的密封结构，由于上述密封结构并非发明的重点，在此不再赘述。

净化装置50通过循环管道(图未示)与打印主机30及可移动成型装置40相连通并形成循环回路。打印主机30及可移动成型装置40在工作过程产生的烟尘通过循环管道进入净化装置50并由净化装置50进行多级过滤后返回打印主机30及可移动成型装置40，形成循环净化回路，实时净化打印过程中产生的烟尘及分离回收烟尘中夹杂的粉末，提高粉末回收率。同时，净化装置50能够对打印主机30及可移动成型装置40进行排气以实现除氧及对打印主机30及可移动成型装置40的保护气氛进行循环流动以保证打印主机30及可移动成型装置40的保护气氛的一致性。

本实施例中，净化装置50的排气口上设有过滤器51。过滤器51用于对排气口排放的尾气进行过滤以保证尾气的安全性。

供气装置60通过管道(图未示)分别与打印主机30、可移动成型装置40及净化装置50相连通。供气装置60用于分别向打印主机30、可移动成型装置40及净化装置50提供保护气体并调节向打印主机30、可移动成型装置40及净化装置50提供保护气体的流量。本实施例中，供气装置60提供的保护气体为惰性气体。

吸附装置70设置于循环管道上且位于打印主机30和净化装置50之间。吸附装置70用于对循环管道内循环的保护气氛中的氧进行吸附去除从而降低打印主机30、可移动成型装置40及净化装置50的保护气氛的含氧浓度且能够控制调节对循环管道内循环的保护气氛中的氧进行吸附去除的速度。

多个传感器80分别设置于打印主机30、可移动成型装置40及净化装置50中。每个传感器80用于分别对打印主机30、可移动成型装置40及净化装置50中的保护气氛的含氧浓度进行检测并将检测的含氧浓度值传送至处理器10及存储设备20。本实施例中，每个传感器80为气敏传感器。

请参阅图2，图2为本发明一实施方式中监测控制***200的模块示意图。监测控制***200应用于3D打印设备100上。监测控制***200包括打印控制模块210、成型控制模块220、净化控制模块230、检测模块240、比对模块250、吸附控制模块260及供气控制模块270。在一实施方式中，打印控制模块210、成型控制模块220、净化控制模块230、检测模块240、比对模块250、吸附控制模块260及供气控制模块270为存储于所述3D打印设备100的存储设备20中的，能够被所述3D打印设备100的处理器10所执行并且能够完成固定功能的一系列计算机程序指令段。在其它实施方式中，所述监测控制***200的打印控制模块210、成型控制模块220、净化控制模块230、检测模块240、比对模块250、吸附控制模块260及供气控制模块270也可以为固化于处理器10的硬件单元，例如为固化于处理器10的韧体。

打印控制模块210用于控制打印主机30对位于可移动成型装置40上的工件(图未示)进行3D打印。

成型控制模块220用于控制可移动成型装置40进行移动。

净化控制模块230用于控制净化装置50对打印主机30及可移动成型装置40的保护气氛进行过滤、排气及循环流动。

检测模块240用于控制多个传感器80分别对打印主机30、可移动成型装置40及净化装置50中的保护气氛的含氧浓度进行检测。

比对模块250用于将每个传感器80检测的含氧浓度值与存储设备20存储的含氧浓度的阈值进行比对。

吸附控制模块260用于根据上述比对的结果控制吸附装置70对保护气氛中的氧进行吸附去除。具体地，当每个传感器80检测的含氧浓度值小于存储设备20存储的含氧浓度的阈值，吸附控制模块260控制吸附装置70对保护气氛中的氧进行吸附去除从而进行低氧状态的快速除氧。

供气控制模块270用于控制供气装置60分别向打印主机30、可移动成型装置40及净化装置50提供保护气体并根据多个传感器80分别检测的打印主机30、可移动成型装置40及净化装置50中的保护气氛的含氧浓度值控制供气装置60调节向打印主机30、可移动成型装置40及净化装置50提供保护气体的流量。

请参阅图3，为本发明一实施方式中，提出了应用于所述监测控制***200使用3D打印设备100的监测控制方法。所述监测控制方法仅是一种示例，因为有很多种实施所述方法的方式。请同时参阅图1至图3，接下来要描述的监测控制方法能够被图1-2所示的模块所执行。使用上述监测控制***200实时监测及控制3D打印设备100内的保护气氛中的含氧浓度的监测控制方法包括如下步骤：

S101：控制供气装置60分别向打印主机30、可移动成型装置40及净化装置50内提供保护气体。

具体地，供气控制模块270控制供气装置60分别向打印主机30、可移动成型装置40及净化装置50提供保护气体。

S102：控制净化装置50对打印主机30及可移动成型装置40的保护气氛进行过滤、排气及循环流动。

具体地，净化控制模块230控制净化装置50对打印主机30及可移动成型装置40的保护气氛进行过滤、排气及循环流动。

S103：控制多个传感器80分别对打印主机30、可移动成型装置40及净化装置50中的保护气氛的含氧浓度进行检测并将检测的含氧浓度值传送至处理器10及存储设备20。

具体地，检测模块240控制多个传感器80分别对打印主机30、可移动成型装置40及净化装置50中的保护气氛的含氧浓度进行检测并将检测的含氧浓度值传送至处理器10及存储设备20。

S104：根据多个传感器80分别检测的打印主机30、可移动成型装置40及净化装置50中的保护气氛的含氧浓度值控制供气装置60调节向打印主机30、可移动成型装置40及净化装置50提供保护气体的流量。

具体地，供气控制模块270根据多个传感器80分别检测的打印主机30、可移动成型装置40及净化装置50中的保护气氛的含氧浓度值控制供气装置60调节向打印主机30、可移动成型装置40及净化装置50提供保护气体的流量。

S105：将每个传感器80检测的含氧浓度值与存储设备20存储的含氧浓度的阈值进行比对。

具体地，比对模块250将每个传感器80检测的含氧浓度值与存储设备20存储的含氧浓度的阈值进行比对。

S106：根据上述比对的结果控制吸附装置70对保护气氛中的氧进行吸附去除。

具体地，吸附控制模块260根据上述比对的结果控制吸附装置70对保护气氛中的氧进行吸附去除。当每个传感器80检测的含氧浓度值都小于存储设备20存储的含氧浓度的阈值，吸附控制模块260控制吸附装置70对保护气氛中的氧进行吸附去除从而进行低氧状态的快速除氧。吸附控制模块260控制调节吸附装置70对循环管道内循环的保护气氛中的氧进行吸附去除的速度。

S107：控制可移动成型装置40进行移动及控制打印主机30对位于可移动成型装置40上的工件(图未示)进行3D打印。

具体地，成型控制模块220控制可移动成型装置40进行移动及打印控制模块210控制打印主机30对位于可移动成型装置40上的工件(图未示)进行3D打印成型。

可以理解，步骤S104和步骤S107可以去除，并不影响3D打印设备100对保护气氛中的含氧浓度进行监测及控制。

可以理解，步骤S103和步骤S105贯穿于整个除氧过程和打印过程中。

监测控制***200包括打印控制模块210、成型控制模块220、净化控制模块230、检测模块240、比对模块250、吸附控制模块260及供气控制模块270，但不限于此，在其它实施例中，打印控制模块210及成型控制模块220可以去除，打印主机30及可移动成型装置40直接由人工进行控制，并不影响监测控制***200对3D打印设备100内的保护气氛中的含氧浓度进行监测及控制。

3D打印设备100、监测控制***200及监测控制方法通过多个传感器80分别对打印主机30、可移动成型装置40及净化装置50中的保护气氛的含氧浓度进行检测，并利用吸附装置70对保护气氛中的氧进行低氧状态下快速吸附去除从而降低打印主机30、可移动成型装置40及净化装置50的保护气氛的含氧浓度，提高除氧效率及降低了保护气体的损耗。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在相同处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在相同单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。计算机装置权利要求中陈述的多个单元或计算机装置也可以由同一个单元或计算机装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种3D打印设备，所述3D打印设备包括处理器、存储设备、打印主机、净化装置、供气装置及多个传感器，所述存储设备、所述打印主机、所述净化装置、所述供气装置及多个所述传感器分别与所述处理器电性连接，所述处理器适于实现各指令，所述存储设备适于存储多条指令及含氧浓度的阈值，其特征在于：所述3D打印设备还包括分别与所述处理器电性连接的可移动成型装置及吸附装置，所述可移动成型装置相对于所述打印主机独立设置，所述3D打印设备运行有监测控制***，所述监测控制***包括：

净化控制模块，用于控制所述净化装置对所述打印主机及所述可移动成型装置的保护气氛进行过滤、排气及循环流动；

检测模块，用于控制多个所述传感器分别对所述打印主机、所述可移动成型装置及所述净化装置中的保护气氛的含氧浓度进行检测；

比对模块，用于将每个所述传感器检测的含氧浓度值与所述存储设备存储的含氧浓度的阈值进行比对；

吸附控制模块，用于根据所述比对的结果控制所述吸附装置对保护气氛中的氧进行吸附去除；

供气控制模块，用于控制所述供气装置分别向所述打印主机、所述可移动成型装置及所述净化装置提供保护气体并根据多个所述传感器分别检测的所述打印主机、所述可移动成型装置及所述净化装置中的保护气氛的含氧浓度值控制所述供气装置调节向所述打印主机、所述可移动成型装置及所述净化装置提供保护气体的流量。

2.如权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于：所述监测控制***还包括打印控制模块，所述打印控制模块用于控制所述打印主机对位于所述可移动成型装置上的工件进行3D打印。

3.如权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于：所述监测控制***还包括成型控制模块，所述成型控制模块用于控制所述可移动成型装置进行移动以调节工件的位置。

4.如权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于：所述净化装置的排气口上设有过滤器，所述过滤器用于对排气口排放的尾气进行过滤。

5.如权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于：所述供气装置提供的保护气体为惰性气体。

6.如权利要求1所述的3D打印设备，其特征在于：每个所述传感器为气敏传感器。

7.一种监测控制方法，其包括：

控制供气装置分别向打印主机、可移动成型装置及净化装置内提供保护气体；

控制净化装置对所述打印主机及所述可移动成型装置的保护气氛进行过滤、排气及循环流动；

控制多个传感器分别对所述打印主机、所述可移动成型装置及所述净化装置中的保护气氛的含氧浓度进行检测并将检测的含氧浓度值传送至处理器；

将每个所述传感器检测的含氧浓度值与存储设备存储的含氧浓度的阈值进行比对；

根据所述比对的结果控制吸附装置对保护气氛中的氧进行吸附去除。

8.如权利要求7所述的监测控制方法，其特征在于：根据多个所述传感器分别检测的所述打印主机、所述可移动成型装置及所述净化装置中的保护气氛的含氧浓度值控制所述供气装置调节向所述打印主机、所述可移动成型装置及所述净化装置提供保护气体的流量。

9.如权利要求7所述的监测控制方法，其特征在于：所述根据所述比对的结果控制吸附装置对保护气氛中的氧进行吸附去除，具体为，当每个所述传感器检测的含氧浓度值都小于所述存储设备存储的含氧浓度的阈值，控制所述吸附装置对保护气氛中的氧进行吸附去除。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序由处理器加载并执行如权利要求7-9中任意一项所述的监测控制方法。