CN110142971A - 一种3d打印机监控装置 - Google Patents

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李厚生
计若松
张其
朱佳琦
蒲俊
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Abstract

本发明公开一种3D打印机监控装置，在丝料盘和挤出装置之间依次设置检测器、牵引装置和检测器。两个检测器与控制装置连接，其中一检测器监测丝盘的卡丝、缺丝（或断丝）的状况，另一检测器监测挤出头的堵丝、缺丝（或断丝）的状况。当发生进丝故障时，检测器检测出异常，将异常信号发送至控制装置，控制装置发送信号至3D打印机主控板，控制3D打印机暂停工作，并通过短信收发装置发送远程报警信息至设备管理员。本发明的3D打印机监控装置避免了打印机在进丝故障下工作，并可实现3D打印机的远程监控和管理。

Description

一种3D打印机监控装置
技术领域
本发明涉及 3D 打印技术领域，尤其涉及一种3D打印机监控装置。
背景技术
研究现状和发展动态：3D打印，即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印通常是采用数字技术材料3D打印机来实现的。随着3D打印技术的不断进步，人们对3D打印机的功能、性能及可靠性都提出了更高的要求。对于现有的FDM（工艺熔融沉积制造）型的3D打印机来说，遇到缺丝（或断丝），卡丝或堵丝等故障发生，机器无法进行自动检测故障。如果操作者没有主动发现故障的发生，3D打印机仍将继续运行，不仅浪费了工作时间，而且卡丝过程中容易造成3D打印机设备故障，缩短3D打印机寿命，引发安全事故。另外目前3D打印机的使用缺乏有效的操作管理，打印完成不再打印时，需要人工断电停机。没有有效的方案可以合理控制3D打印机的工作时间和工作强度，而且3D打印机的使用没有相应的权限限制，对于3D打印机的使用寿命来说存在较大的隐患。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种3D打印机监控装置，以检测3D打印机缺丝（或断丝）、卡丝、堵丝等故障，同时设置3D打印机的使用权限。
本发明采用的技术方案是：
一种 3D打印机监控装置，其特征在于：包括有检测器一、牵引装置、检测器二和控制装置，检测器一、牵引装置和检测器二依次设置在3D打印机的丝料盘和挤出装置之间；所述检测器二/检测器一采用对称双滚轮结构，包括从动轮和检测滚轮，检测滚轮采用摩擦系数较大的柔性外圈制成，丝材从两轮之间穿过；检测滚轮与编码器连接，正常情况下编码器输出方波脉冲信号，当进丝出现故障时，丝材不往前输送，编码器停止输出方波，变为输出高/低电平，此时单片机的计数器停止工作，当在一定时间内计数器停止工作可以判断为进丝故障；编码器连接信号线，信号线接至控制装置；所述牵引装置采用对称双滚轮结构，包括主动轮和从动轮，主动轮与电机连接，所述电机的控制线连接至3D打印机主控板；所述丝料盘上的丝材依次经过检测器一、牵引装置和检测器二的双滚轮之间进行检测、牵引、检测，再从挤出装置挤出。
所述的一种 3D打印机监控装置，其特征在于：所述控制装置包括：单片机、继电器、蜂鸣器、两个指示灯和短信收发装置；所述单片机的INT0和INT1中断口分别连接所述检测器二、一；所述单片机的四个I/O引脚分别连接所述继电器、蜂鸣器和两个指示灯的控制端口；所述单片机的一个I/O引脚为3D打印机主控板的一个I/O信号源；所述单片机的RXD和TXD引脚分别连接短信收发装置的TXD和RXD引脚。
所述的一种 3D打印机监控装置，其特征在于：所述短信收发装置采用的是SIM900A模块。
与已有技术相比，本发明所达到的有益效果体现在：
1、本发明采用检测器检测丝料在丝盘端的卡丝、缺丝（或断丝）故障。
2、本发明采用检测器检测丝料在挤出头端的堵丝、缺丝（或断丝）故障。
3、本发明采用牵引装置解卷丝料盘丝料，避免卡丝造成3D打印机设备故障。
4、本发明采用控制装置停止3D打印机在丝料故障时的工作。
5、本发明采用控制装置远程控制3D打印机断电停机。
6、本发明采用控制装置远程检测3D打印机丝料故障。
7、本发明采用控制装置远程远程授权3D打印机的使用。
附图说明
图1是本发明3D打印机监控装置的结构示意图。
图2是本发明3D打印机监控装置中检测器的结构示意图。
图3是本发明3D打印机监控装置中牵引装置的主视结构示意图。
图4是本发明3D打印机监控装置中牵引装置的俯视结构示意图。
图5是本发明3D打印机监控装置控制装置的电路图。
图中标号：1控制装置、2信号线、3挤出装置、4检测器、5丝材、6牵引装置、7检测器、8丝料盘、9 3D打印机主控板、10从动轮、11丝材、12检测滚轮、13编码器、14主动轮、15电机、16从动轮。
具体实施方式
参见图1、图2、图3、图4和图5，一种 3D打印机监控装置，在丝料盘8和挤出装置3之间依次设置检测器7、牵引装置6、检测器4。检测器4/7采用对称双滚轮结构，包括从动轮10和检测滚轮12，检测滚轮12采用摩擦系数较大的柔性外圈制成，丝材5从两轮之间穿过；检测滚轮12与编码器13连接，正常情况下编码器13输出方波脉冲信号，当进丝出现故障时，丝材5不往前输送，编码器13停止输出方波，变为输出高/低电平，此时单片机的计数器停止工作，当在一定时间内计数器停止工作可以判断为进丝故障；编码器13连接信号线2，信号线2接至控制装置1。牵引装置6采用对称双滚轮结构，包括主动轮14和从动轮16，主动轮14与电机15连接，电机15的控制线连接至3D打印机主控板9的挤出机控制端。控制装置1包括：单片机、继电器、蜂鸣器、两个指示灯和短信收发装置，单片机的INT0和INT1中断口分别连接由检测器4、7引出的信号线2。单片机的P1.3~P1.6引脚分别连接继电器、蜂鸣器和两个指示灯控制线；单片机的P1.7引脚通过信号线连接至3D打印机主控板9的I/O输入端，单片机的RXD与TXD引脚分别连接短信收发装置的TXD和RXD引脚。
工作过程中，3D打印机进行打印时，首先，丝料盘8上的丝料在牵引装置6的牵引作用下经过检测器7，检测器7检测丝料盘8解卷丝料是否正常；随后，丝料由挤出装置3牵引下，经过检测器4来检测丝料挤出状况；最后，丝料由挤出装置3挤出。
牵引装置6包括主动轮14和从动轮16，主动轮14由电机15驱动，丝料由两轮间穿过，经两轮对滚运动向前输送。在3D打印机开始打印前，牵引装置6先行牵引一部分丝料，防止3D打印机在丝盘卡丝故障下打印。电机15与挤出装置3的控制线连接至3D打印机的主控板的同一控制信号端口，保持了挤出装置3和牵引装置6对丝料牵引速度的同步。
检测器4和检测器7实时检测丝料运输状况。检测器4和检测器7的滚轮在丝料的带动下滚动，如果检测器4检测出异常而检测器7监测正常，说明是挤出装置发生堵丝、缺丝或断丝故障。如果检测器7检测出异常而检测器4监测正常，说明是丝料盘8发生卡丝、缺丝或断丝故障。 3D打印机正常进丝时，单片机控制绿色指示灯点亮；当检测器4或7检测到3D打印机进丝故障时，单片机接收到检测器4或7的异常信号，控制红色指示灯点亮，绿色指示灯熄灭，蜂鸣器报警，同时给3D打印机主控板输入信号暂停打印，并通过短信收发装置发送短信至设备管理员。
3D打印机上电，必须先与设备管理员联系，设备管理人员通过手机与控制装置1通信，控制继电器实现通电。打印结束，检测器4和检测器7同时检测出异常，同样设备管理员可通过远程通信的方式控制设备断电。

Claims (4)

1.一种3D打印机监控装置，其特征在于：包括有检测器（7）、牵引装置（6）、检测器（4）和控制装置（1），检测器（7）、牵引装置（6）和检测器（4）依次设置在3D打印机的丝料盘（8）和挤出装置（3）之间；所述检测器（4）/检测器（7）采用对称双滚轮结构，包括从动轮（10）和检测滚轮（12），检测滚轮（12）与编码器（13）连接，编码器(13)连接信号线(2)，信号线(2)接至控制装置(1)；所述牵引装置（6）采用对称双滚轮结构，包括主动轮(14)和从动轮(16)，主动轮(14)与电机(15)连接，所述电机(15)的控制线连接至3D打印机主控板(9)；所述丝料盘（8）上的丝材依次经过检测器（7）、牵引装置（6）和检测器（4）的双滚轮之间进行检测、牵引、检测，再从挤出装置（3）挤出。
2.根据权利要求 1 所述的一种3D打印机监控装置，其特征在于：所述控制装置（1）包括：单片机、继电器、蜂鸣器、两个指示灯和短信收发装置；所述单片机的INT0和INT1中断口分别连接所述检测器（4）、（7）；所述单片机的四个I/O引脚分别连接所述继电器、蜂鸣器和两个指示灯的控制端口；所述单片机的一个I/O引脚为3D打印机主控板(9)的一个I/O信号源；所述单片机的RXD和TXD引脚分别连接短信收发装置的TXD和RXD引脚。
3.根据权利要求2所述的一种3D打印机监控装置，其特征在于：所述短信收发装置采用的是SIM900A模块。
4.根据权利要求2所述的一种3D打印机监控装置，其特征在于：所述检测滚轮（12）采用性外圈制成，丝材（5）从从动轮（10）和检测滚轮（12）之间穿过。
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