[發(fā)明專利]基于虛擬儀器的3D打印系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711061627.8
• 申請(qǐng)日: 2017-11-02
• 公開（公告）號(hào): CN108608639B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王飛;龔志平;馮振楠;謝啟;陳飛;徐偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常熟理工學(xué)院
• 主分類號(hào): B29C64/106
• 分類號(hào): B29C64/106;B29C64/386;B29C64/393;B33Y50/00;B33Y50/02
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國(guó)

1.一種基于虛擬儀器的3D打印系統(tǒng)，其特征在于：初始運(yùn)行步驟，采用層疊式順序結(jié)構(gòu)完成系統(tǒng)初始運(yùn)行,初始運(yùn)行包括登錄和前面板控件兩個(gè)分支運(yùn)行；

參數(shù)設(shè)置步驟，采用循環(huán)內(nèi)嵌條件結(jié)構(gòu)，對(duì)加熱部件的熱敏電阻進(jìn)行上下限控制，在等待分支設(shè)置事件結(jié)構(gòu)，通過事件結(jié)構(gòu)編輯修改加熱部件的熱敏電阻進(jìn)行上下限參數(shù)；

手動(dòng)打印步驟，對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)處理，包括對(duì)同時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱和對(duì)噴頭坐標(biāo)進(jìn)行調(diào)試與設(shè)定，采用并行結(jié)構(gòu)同時(shí)運(yùn)行電機(jī)、擠壓電機(jī)工作和溫度控制；

3D打印步驟，對(duì)應(yīng)的3D對(duì)象數(shù)據(jù)進(jìn)行分層切片、輪廓優(yōu)化和層片數(shù)據(jù)處理，得到相應(yīng)的的坐標(biāo)信息，最后通過坐標(biāo)信息來控制三軸電機(jī)進(jìn)行定點(diǎn)打印，通過逐層打印、疊加得到3D對(duì)象，具體步驟如下：

步驟1、通過文件路徑輸入控件讀取STL文件；

步驟2、獲取三角形坐標(biāo)信息；通過三角形坐標(biāo)獲取子VI，獲得此STL文件包含的所有三角形面片信息，根據(jù)STL文件一行含有一個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)信息的特點(diǎn)，選擇以二維數(shù)組的形式打包成簇傳遞數(shù)據(jù)；

步驟3、二維數(shù)組的形式傳遞數(shù)據(jù)至三角形輪廓子VI，同時(shí)通過數(shù)據(jù)輸入控件設(shè)定層高信息，篩選與此層面有交集的三角形；

步驟4、使用排序子VI對(duì)三角形按一定方向進(jìn)行排序；

步驟5、最后利用切點(diǎn)子V計(jì)算出切面與三角形所有交點(diǎn)，即得到此切層包括的所有輪廓坐標(biāo)信息；

步驟6、輪廓優(yōu)化步驟，上述輪廓坐標(biāo)信息經(jīng)過去重、去共線點(diǎn)、曲率優(yōu)化處理后利用數(shù)組插入函數(shù)生成一個(gè)優(yōu)化后的坐標(biāo)數(shù)組，通過輸出數(shù)組實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

步驟7、最后通過填充子VI計(jì)算出最佳打印路徑并打印。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬儀器的3D打印系統(tǒng)，其特征在于：所述的手動(dòng)打印步驟，采用并行結(jié)構(gòu)同時(shí)運(yùn)行電機(jī)、擠壓電機(jī)工作和溫度控制，其特征在于：運(yùn)行電機(jī)和擠壓電機(jī)工作通過脈沖信號(hào)開啟打印步驟，脈沖信號(hào)產(chǎn)生時(shí)開啟噴嘴，擠壓電機(jī)開始工作，可實(shí)現(xiàn)正反兩種狀態(tài)運(yùn)行；由計(jì)數(shù)器產(chǎn)生擠壓電機(jī)的脈沖信號(hào)，通過脈沖的占空比和頻率設(shè)定相應(yīng)的值調(diào)整擠壓電機(jī)按照所需要的速度運(yùn)行；由數(shù)字量控制擠壓電機(jī)正反兩種狀態(tài)；

在溫度控制方式中包括了電壓采集和數(shù)字輸出兩個(gè)部分，通過預(yù)設(shè)預(yù)熱時(shí)間進(jìn)行判斷，超過預(yù)熱時(shí)間則跳轉(zhuǎn)到超時(shí)分支與預(yù)設(shè)值比較判斷是否需要對(duì)加熱部件加熱，維持溫度在一定范圍內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬儀器的3D打印系統(tǒng)，其特征在于：所述的步驟2中三角形面片信息即3D模型的切片選用STL格式的文件，STL文件讀取后，對(duì)其切片進(jìn)行定層厚拓?fù)涮幚?，即求設(shè)定的等Z平面與切片三角形之間的交點(diǎn)所構(gòu)成的切片輪廓，具體步驟：

步驟2.1提取三角形面片的頂點(diǎn)坐標(biāo)信息；

步驟2.2通過設(shè)定的層高移除無關(guān)三角形，即保留當(dāng)前切層下相交三角形；

步驟2.3對(duì)保留的三角形索引排序并求其與Z平面界面的交點(diǎn)；

步驟2.4順序連接交點(diǎn)，構(gòu)成當(dāng)前層切片輪廓。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬儀器的3D打印系統(tǒng)，其特征在于：所述的步驟2中三角形面片信息即3D模型的切片選用STL格式的文件,利用STL文件ASCII碼格式，將無用信息剔除，獲取坐標(biāo)信息并打包，具體為：使用循環(huán)方式完成對(duì)每行的索引，循環(huán)的次數(shù)是固定的，只允許設(shè)定循環(huán)次數(shù)；首先導(dǎo)入STL文件，然后將此文本發(fā)明件轉(zhuǎn)換為一維數(shù)組并傳遞到兩個(gè)循環(huán)中，兩個(gè)循環(huán)同時(shí)運(yùn)行執(zhí)行并行操作。