[發明專利]一種基于智能云計算的3D打印加工系統

有效

• 申請號: 202110160205.6
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112917919B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 崔曙光;王海霞;郭俊;向磊
• 申請（專利權）人: 湖南汽車工程職業學院
• 主分類號: B29C64/386
• 分類號: B29C64/386;B29C64/393;B33Y50/00;B33Y50/02
• 代理公司: 北京清控智云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11919
• 代理人: 馬肅

1.一種基于智能云計算的3D打印加工系統，包括模型數據處理模塊、打印控制模塊、材料輸出模塊和模型支撐模塊，所述模型數據處理模塊將3D模型分割處理成控制數據并發送給所述打印控制模塊，所述打印控制模塊根據數據控制材料輸出模塊在所述模型支撐模塊上進行3D打印加工；

所述模型數據處理模塊以球極坐標系的方式切割3D模型，并將切割后的模型轉換成三個參數的控制數據，R為與所述球極坐標系原點的距離，θ為經線坐標，為緯線坐標；所述模型數據處理模塊的計算處理過程采用云計算；

所述模型數據處理模塊包括輸入端口、云計算模塊和存儲單元，所述存儲單元包括模型數據存儲單元和控制數據存儲單元，通過所述輸入端口將需要打印的3D模型數據傳輸至所述模型數據存儲單元，所述云計算模塊將所述3D模型數據進行計算處理后得到控制數據并保存至所述控制數據存儲單元；

所述云計算模塊通過如下步驟對所述3D模型數據進行計算處理：

S1、計算得到所述3D模型的最大內切球，記錄球心位置以及內切球的半徑r；

S2、以所述最大內切球的球心為原點建立球極坐標系，以所述球極坐標系為基礎重新構建所述3D模型的數據；

S3、將一切割球面置于所述內切球的外表面，得到基礎控制數據C(1，r)，此切割球面為第一切割面sf₁；

S4、將所述切割球面的半徑依次增大Δr得到第n切割面sf_n，提取切割球面sf_n與切割球面sf_n-1之間的3D模型殼面；

S5、將所述3D模型殼面切割成多個Δl×Δl的小方形，計算每個小方形的中心在所述球極坐標系中的位置每個小方形對應一個控制數據

S6、不斷重復步驟S4、S5，直至整個3D模型的數據被處理完畢；

S7、獲取控制數據其中，i＝2，將其對應的所有小方形的連接態標記為

S8、將i累加1，獲取控制數據若存在θ相同、相同的控制數據則將其對應的小方形的連接狀態標記為否則標記為

S9、不斷重復步驟S8，直至處理完所有控制數據；

S10、獲取所有連接狀態為的小方形對應的控制數據并搜尋θ相同、相同且滿足k＜j的最大k值的控制數據補充虛擬控制數據若不存在θ相同、相同且滿足k＜j的控制數據則補充虛擬控制數據

S11、將所述控制數據和虛擬控制數據中i值相同的數據打包成數據包P(i)，并將所述數據包P(i)以i值從小到大進行排序；

上述過程中的計算量較大，大部分數據包先存儲在云端，并以數據包的排序順序依次發送給所述控制數據存儲單元，基礎控制數據C(1，r)先于所有數據包保存在控制數據存儲單元中；

其中，步驟S8中所述的θ相同、相同指的是θ的誤差、的誤差在閾值范圍內，S10中出現的函數R(m)表示切割球面sf_m與切割球面sf_m-1之間的3D模型殼面與球極坐標系圓點之間的距離；

所述系統可以通過改變Δr、Δl的值來改變打印模型的精度以滿足不同的打印要求，Δr、Δl越小精度越高，反之Δr、Δl越大精度越低；

所述材料輸出模塊包括第一料槽、第二料槽、第一打印噴頭、第二打印噴頭和定位控制部件，所述第一打印噴頭連通所述第一料槽，所述第二打印噴頭連通所述第二料槽，所述第二料槽內裝有用于打印虛擬連接柱，所述虛擬連接柱用于連接打印3D模型過程中出現的懸臂，3D模型打印完成后將移除所述虛擬連接柱，所述定位控制部件將移動所述第一打印噴頭和所述第二打印噴頭至正確的位置進行打印。

2.如權利要求1所述的一種基于智能云計算的3D打印加工系統，所述打印控制模塊包括控制電路板，所述控制電路板與所述定位控制部件連通。

3.如權利要求2所述的一種基于智能云計算的3D打印加工系統，所述模型支撐模塊包括一豎直細桿、轉臺和兩個弧形架，所述豎直細桿固定安裝于所述轉臺的中央，所述轉臺用于控制所述經線坐標θ，所述打印噴頭安裝于所述弧形架上，所述打印噴頭能在所述弧形架上移動控制所述緯線坐標所述打印噴頭上還設有徑向移動組件用于控制距離R，所述轉臺的轉動、所述打印噴頭在所述弧形架的移動和徑向移動組件的移動均由所述控制電路板控制。

4.如權利要求3所述的一種基于智能云計算的3D打印加工系統，所述打印控制模塊還包括一針形打印噴管，所述針形打印噴管用于打印填充所述豎直細桿在3D模型內留下的空隙。