一种支持云服务的3D打印系统技术方案

本发明专利技术公开了一种支持云服务的3D打印系统，主要包括网络接口与控制单元、运动控制单元、供能单元；所述供能单元包括供电电源与备用电源，所述供电电源与备用电源均与运动控制单元电性连接；所述运动控制单元包括3D打印运动控制器和3D打印所必须的驱动器和传感器接口，所述的3D打印运动控制器采用高实时性能的微控制器作为中央处理器，实现打印头的实时运动、喂料和挤出的实时控制等；网络接口与控制单元还包括缓存控制装置，缓存控制装置根据3D打印数据流的大小及网络速度来调整3D打印数据流的请求速度。本发明专利技术与已有的3D打印机控制器相比，没有增加成本或成本更低，特别相比已有的3D打印机机身还自带LCD显示器，本发明专利技术可以省去LCD显示器。

A 3D printing system supporting cloud services

The invention discloses a 3D printing system to support cloud services, including network interface and control unit, motion control unit, power supply unit; the power supply unit comprises a power supply and standby power supply, the power supply and standby power and motion control unit is electrically connected with the motion control unit includes; the driver must print 3D motion controller and 3D print and print sensor interface, micro controller 3D motion controller of the high real-time performance as central processor, real-time motion, realize print head feeding and extruding real-time control; network interface and control unit also includes a cache control device, buffer control device to adjust request 3D print data stream according to the size and speed of the network 3D print data stream. Compared with the existing 3D printer controller, the invention has no additional cost or lower cost; in particular, compared with the existing 3D printer body, the LCD display is also provided with the invention, and the LCD display device can be omitted.

【技术实现步骤摘要】
一种支持云服务的3D打印系统
本专利技术涉及3D打印制造系统
，尤其涉及一种支持云服务的3D打印系统。
技术介绍
3D打印是本世纪最热门的技术之一，尤其熔融型3D打印技术的低设备成本和低价耗材，使得此类3D打印机逐步成为人们的日常生活工具，甚至成为人人都买得起的3D打印机。3D打印正在逐步改变人们的生活方式，未来的产品销售以卖设计为主流，用户购买产品设计后直接用家用3D打印机将产品制造出来。然而，已有的熔融型3D打印机的使用和操作难度却很高，要求使用者必须具备一定的专业知识，这是普及3D打印的主要障碍。以开源的MakerBot、Ultimaker、Reprap等熔融型3D打印机为例，使用者首先须在PC电脑上运行切片程序将3D设计作品转换成打印文件，然后使用USB传输线将打印文件传输到3D打印机的SD卡等存储介质内，最后再启动打印，或使用3D打印机自带的按钮和LCD显示器选择打印文件启动打印。众所周知，USB接口需要安装专用驱动，而且驱动程序随操作系统及其版本不同而变化，给很多不熟悉计算机驱动安装的使用者带来麻烦，同时USB传输线质量还会造成打印文件传输不完整甚至失败。为解决这一问题，最近出现使用无线网络(如WIFI、蓝牙)传输打印文件，如公开号为CN103223791A的中国专利，就是通过无线数据传输模块来驱动3D打印；或者直接让用户使用SD卡将打印文件拷贝至3D打印机后再使用机身按钮启动打印，如ZortraxM2003D打印机。进入后PC时代，很多设备(如iPAD、iPhone等)不支持文件拷贝，源于移动网络的普及，且更方便、更易用。于是，出现基于云的3D打印系统，如专利CN103144447A和CN103747101A。尽管这些专利都提出了基于云的3D打印系统，并没有给出支持云服务的3D打印机控制器设计，至多提出对应的3D打印机控制器必须带有网卡。事实上，上述两专利中所提出的“云打印系统”都是把切片程序搬至云服务端，仅为现有的3D打印机控制增加网卡，以达到网络文件传输之目的。然而，3D打印机打印头的运动控制对实时性要求极高，而文件传输网络是非实时的。一般高实时性嵌入式控制系统的网络接口能力，所以现有的3D打印机控制器都是离线打印，使用有线的、无线的文件传输接口，或直接将打印文件拷贝至3D打印机控制器的SD卡上，然后再启动打印。将打印文件先传输到或直接拷贝至3D打印机的SD卡，带来另一个问题就是，就是无法很好地保护3D设计作品的产权，使花费精力设计的3D设计作品随意打印。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种支持云服务的3D打印系统，该系统双电源供能，有效防止外界断电时造成数据的丢失，与已有的3D打印机控制器相比，没有增加成本，甚至成本更低，特别相比已有的3D打印机机身还自带LCD显示器，本专利技术可以省去LCD显示器。根据本专利技术实施例的一种支持云服务的3D打印系统，主要包括网络接口与控制单元、运动控制单元、供能单元；所述供能单元包括供电电源与备用电源，所述供电电源与备用电源均与运动控制单元电性连接；所述运动控制单元包括3D打印运动控制器和3D打印所必须的驱动器和传感器接口，所述的3D打印运动控制器采用高实时性能的微控制器作为中央处理器，实现打印头的实时运动、喂料和挤出的实时控制等；网络接口与控制单元还包括缓存控制装置，缓存控制装置根据3D打印数据流的大小及网络速度来调整3D打印数据流的请求速度；运动控制单元与网络接口与控制单元通过同步串行或异步串行接口实现双向信息交换，所述运动控制单元与网络接口与控制单元电性连接；所述网络接口与控制单元包括Ethernet接口、WIFI接口及网络处理器，所述的网络处理器能够执行Ethernet和WIFI接口、TCP/IP协议栈，能够独立与云服务端通讯，以实现在线3D打印所必须的网络接口与控制，能够与运动控制单元通讯，以实现3D打印数据和状态等信息交换。在本专利技术的一些实施例中，所述网络处理器为带智能路由功能的中央处理器。在本专利技术的另一些实施例中，所述供电电源与备用电源与的输出电压为3.3-24V。在本专利技术的另一些实施例中，所述网络接口与控制单元还包括与之连接的相机、及用于存储相机摄像画面的存储器；还包括与网络接口与控制单元连接的一组用于相机照明的LED。在本专利技术的另一些实施例中，所述运动控制单元还包括执行器与传感器单元。在本专利技术的另一些实施例中，所述执行器与传感器单元包括限位开关、步进马达、电加热器、温度传感器、散热风扇。本专利技术的有益效果主要表现在：1)对于熔融型3D打印机，采用双CPU架构，协作实现云服务的3D打印，有效地满足非实时网络的文件传输和实时性要求较高的3D打印控制；2)免驱动安装，免拷贝操作，使用操作者手边现成的智能设备实现人机交互，大大提升交互友好性，降低操作难度；3)始终在线，无需SD卡存储打印文件，借助于合适的流加密算法，云服务端与3D打印机之间采用加密的文件流传输，可以有效保护3D设计作品的知识产权；4)双电源供能，有效防止外界断电时造成数据的丢失，与已有的3D打印机控制器相比，没有增加成本，甚至成本更低，特别相比已有的3D打印机机身还自带LCD显示器，本专利技术可以省去LCD显示器。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术提出的一种支持云服务的3D打印系统的结构示意图。图2为本专利技术提出的一种支持云服务的3D打印系统的硬件拓扑关系图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种支持云服务的3D打印系统，主要包括网络接口与控制单元、运动控制单元、供能单元；其特征在于：所述供能单元包括供电电源与备用电源，所述供电电源与备用电源均与运动控制单元电性连接；所述运动控制单元包括3D打印运动控制器和3D打印所必须的驱动器和传感器接口，所述的3D打印运动控制器采用高实时性能的微控制器作为中央处理器，实现打印头的实时运动、喂料和挤出的实时控制等；网络接口与控制单元还包括缓存控制装置，缓存控制装置根据3D打印数据流的大小及网络速度来调整3D打印数据流的请求速度；运动控制单元与网络接口与控制单元通过同步串行或异步串行接口实现双向信息交换，所述运动控制单元与网络接口与控制单元电性连接；所述网络接口与控制单元包括Ethernet接口、WIFI接口及网络处理器，所述的网络处理器能够执行Ethernet和WIFI接口、TCP/IP协议栈，能够独立与云服务端通讯，以实现在线3D打印所必须的网络接口与控制，能够与运动控制单元通讯，以实现3D打印数据和状态等信息交换。

【技术特征摘要】
1.一种支持云服务的3D打印系统，主要包括网络接口与控制单元、运动控制单元、供能单元；其特征在于：所述供能单元包括供电电源与备用电源，所述供电电源与备用电源均与运动控制单元电性连接；所述运动控制单元包括3D打印运动控制器和3D打印所必须的驱动器和传感器接口，所述的3D打印运动控制器采用高实时性能的微控制器作为中央处理器，实现打印头的实时运动、喂料和挤出的实时控制等；网络接口与控制单元还包括缓存控制装置，缓存控制装置根据3D打印数据流的大小及网络速度来调整3D打印数据流的请求速度；运动控制单元与网络接口与控制单元通过同步串行或异步串行接口实现双向信息交换，所述运动控制单元与网络接口与控制单元电性连接；所述网络接口与控制单元包括Ethernet接口、WIFI接口及网络处理器，所述的网络处理器能够执行Ethernet和WIFI接口、TCP/IP协议栈，能够独立与云服务端通讯，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴操，朱平平，鲍文辕，
申请(专利权)人：南京先临三维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32