一种生物3D打印机喷头速度监测系统技术方案

本发明专利技术提供一种生物3D打印机喷头速度监测系统，利用打印机喷头部分、打印机混合部分、打印机供料部分、速度传感器、中央处理装置、信号处理模块、显示装置、存储装置、打印机控制系统、速度运算部、报警装置、无线传输装置以及远程监测端对生物3D打印机喷头作业时的速度进行有效、高精度监测，该系统结构简单，设计合理，并通过无线通讯技术，将监测数据传输至远程监测端，能通过远程监测端远程获知物3D打印机喷头作业时的速度，其中，信号处理模块对速度传感器采集的速度信号依次进行信号放大和信号滤波处理，能够大大提高速度检测的精度。

A Nozzle Speed Monitoring System for Bio-3D Printer

The invention provides a bio-3D printer nozzle speed monitoring system, which utilizes printer nozzle part, printer mixing part, printer feeding part, speed sensor, central processing device, signal processing module, display device, storage device, printer control system, speed calculation unit, alarm device, wireless transmission device and remote monitoring terminal to bio-3D printer. The system has simple structure and reasonable design. It transmits the monitoring data to the remote monitoring terminal through wireless communication technology. The remote monitoring terminal can get the speed of the object 3D printer when the sprinkler is working. The signal processing module amplifies and filters the speed signals collected by the speed sensor in turn. Wave processing can greatly improve the accuracy of speed detection.

【技术实现步骤摘要】
一种生物3D打印机喷头速度监测系统
本专利技术涉及智能测试领域，尤其涉及一种生物3D打印机喷头速度监测系统。
技术介绍
3D打印作为快速成型技术，它是一种以数字模型文件为基础，运用金属、塑料、陶瓷等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，常用于模具、模型的制造，但随着3D打印技术在工业领域的快速发展，已经广泛应用于珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程施工、汽车、航空航天、牙科和医疗产业等领域。而生物3D打印是利用3D打印离散/堆积成型的基本原理和方法，形成所需的具有生物活性的植入物、细胞三维结构或人工组织器官等。3D生物打印机是一种能够在数字三维模型驱动下，按照增材制造原理定位装配生物材料或细胞单元，制造医疗器械、组织工程支架和组织器官等制品的装备。对于生物3D打印机而言，由于生物3D打印机喷头在打印作业时，其速度与振动成正比，也就是说，生物3D打印机喷头作业速度过快会造成打印成型物体的偏差/精度不高，但是，目前市场上未有在生物3D打印机喷头作业时对其速度进行有效、高精度监控的装置。因此，亟需提供一种生物3D打印机喷头速度监测系统。
技术实现思路
因此，为了克服上述问题，本专利技术提供一种生物3D打印机喷头速度监测系统，利用打印机喷头部分、打印机混合部分、打印机供料部分、速度传感器、中央处理装置、信号处理模块、显示装置、存储装置、打印机控制系统、速度运算部、报警装置、无线传输装置以及远程监测端对生物3D打印机喷头作业时的速度进行有效、高精度监测，其中，速度传感器设置于生物3D打印机喷头侧，能够精确感知生物3D打印机喷头的速度，该系统结构简单，设计合理，并通过无线通讯技术，将监测数据传输至远程监测端，能通过远程监测端远程获知物3D打印机喷头作业时的速度，其中，信号处理模块对速度传感器采集的速度信号依次进行信号放大和信号滤波处理，能够大大提高速度检测的精度。本专利技术提供的生物3D打印机喷头速度监测系统包括打印机喷头部分、打印机混合部分、打印机供料部分、速度传感器、中央处理装置、信号处理模块、显示装置、存储装置、打印机控制系统、速度运算部、报警装置、无线传输装置以及远程监测端。其中，打印机喷头部分包括喷头主体和位于喷头主体下方的喷头部，打印机混合部分包括位于喷头主体上方的混合部、位于混合部上方的动力提供部以及位于混合部内部的搅拌器，打印机供料部分包括供料管道和精密进料控制阀，供料管道用于将不同的原料输送至混合部内部进行混合，精密进料控制阀设置于供料管道上，精密进料控制阀用于控制供料管道输送原料的速度，搅拌器用于将混合部内部的原料混合均匀，动力提供部为搅拌器提供动力，搅拌器将混合部内部的原料混合均匀后将原料传输至喷头主体，喷头主体在将原料传输至喷头部，由喷头部根据中央处理装置的控制信号进行3D打印。其中，速度传感器设置于喷头部侧，用于监测喷头部的在进行3D打印时的速度信号，并将采集的速度信号传输至信号处理模块，信号处理模块对接收到的速度信号进行信号处理后传输至中央处理装置，打印机控制系统的信号输出端与中央处理装置的输入端连接，工作人员通过打印机控制系统向中央处理装置输入所要打印物体的三维模型，中央处理装置根据接收到的三维模型向打印机喷头部分、打印机混合部分以及打印机供料部分输出控制信号，其中，中央处理装置与打印机供料部分内的供料管道和精密进料控制阀连接，中央处理装置控制打印机供料部分进行供料作业，中央处理装置控制精密进料控制阀对供料速度进行控制，中央处理装置与打印机混合部分内的动力提供部连接，中央处理装置控制动力提供部为搅拌器提供动力，以为混合部内的原料进行混合，中央处理装置与打印机喷头部分内的喷头主体连接，以控制喷头主体按照中央处理装置接收到的三维模型开始3D打印作业，中央处理装置将接收到的速度信号传输至速度运算部，速度运算部将接收到的速度信号与预设速度阈值进行比较，若速度运算部接收到的速度信号大于预设速度阈值，则速度运算部输出高电平信号，则报警装置在接收到高电平信号后进行报警，若速度运算部接收到的速度信号小于或等于预设速度阈值，则速度运算部输出低电平信号，则报警装置在接收到低电平信号后不进行报警，中央处理装置将接收到的速度信号传输至显示装置进行显示，中央处理装置将接收到的速度信号传输至存储装置进行存储，中央处理装置还将接收到的速度信号通过无线传输装置传输至远程监测端。优选的是，速度传感器设置于喷头部侧，用于监测喷头部的在进行3D打印时的速度信号，并将采集的速度信号传输至信号处理模块，信号处理模块对接收到的速度信号依次进行信号放大和信号滤波处理后传输至中央处理装置。优选的是，速度传感器设置于喷头部侧，用于监测喷头部的在进行3D打印时的速度信号，将采集的速度信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至信号处理模块，V1为经过信号处理模块处理后的电压信号，信号处理模块包括信号放大单元和信号滤波单元，速度传感器的输出端与信号放大单元的输入端连接，信号放大单元的输出端与信号滤波单元的输入端连接，信号滤波单元的输出端与中央处理装置的输入端连接。优选的是，信号放大单元包括集成运放A1-A2、三极管VT1-VT2和电阻R1-R14；其中，速度传感器的输出端与电阻R1的一端连接，速度传感器的输出端还与三极管VT1的基极连接，电容C1的一端接地，电容C1的另一端与电阻R1的另一端连接，电容C1的另一端还与集成运放A1的同相输入端连接，电阻R2的一端与三极管VT1的集电极连接，电阻R2的另一端与电阻R8的一端连接，电阻R3的一端与三极管VT2的集电极连接，电阻R4的一端与-15V电源连接，三极管VT1的发射极与三极管VT2的发射极连接后与电阻R4的另一端连接，电阻R5的一端与电阻R6的一端连接，电阻R5的一端还与电阻R7的一端连接，电阻R5的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R6的另一端与电阻R8的一端连接，电阻R7的另一端与集成运放A2的同相输入端连接，集成运放A2的反相输入端接地，电阻R8的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R8的另一端还与电阻R9的一端连接，电阻R9的另一端与电阻R11的一端连接，电容C2和电阻R10并联后的一端与三极管VT2的基极连接，滑动电阻器R12的一端接地，电容C2和电阻R10并联后的一端与滑动变阻器R12的另一端连接，电容C2和电阻R10并联后的另一端与电阻R11的一端连接，电容C2和电阻R10并联后的另一端还与电阻R9的另一端连接，电阻R11的另一端与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与电容C3的一端连接，电容C3的另一端接地，电阻R14的另一端还与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R13的一端接地，电阻R11的另一端还电阻R13的另一端连接，电阻R9的另一端与信号滤波单元的输入端连接。优选的是，信号滤波单元包括电阻R15-R28、电容C4-C15以及集成运放A3-A4；其中，信号放大单元的输出端与电阻R15的一端连接，信号放大单元的输出端还与电容C4的一端连接，电阻R15的另一端与电阻R16的一端连接，电容C6的一端接地，电容C6的另一端与电阻R16的一端连接，电容C4的另一端与电容C5的一端连接，电容C5的另一端与电阻R16的另一端连接，电容C5的一端还与电阻R17的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物3D打印机喷头速度监测系统，其特征在于，所述生物3D打印机喷头速度监测系统包括打印机喷头部分（1）、打印机混合部分（4）、打印机供料部分（10）、速度传感器（11）、中央处理装置（12）、信号处理模块（13）、显示装置（14）、存储装置（15）、打印机控制系统（16）、速度运算部（17）、报警装置（18）、无线传输装置（19）以及远程监测端（20）；其中，所述打印机喷头部分（1）包括喷头主体（2）和位于所述喷头主体（2）下方的喷头部（3），所述打印机混合部分（4）包括位于所述喷头主体（2）上方的混合部（5）、位于所述混合部（5）上方的动力提供部（6）以及位于所述所述混合部（5）内部的搅拌器（7），所述打印机供料部分（10）包括供料管道（8）和精密进料控制阀（9），所述供料管道（8）用于将不同的原料输送至所述混合部（5）内部进行混合，所述精密进料控制阀（9）设置于所述供料管道（8）上，所述精密进料控制阀（9）用于控制所述供料管道（8）输送原料的速度，所述搅拌器（7）用于将所述混合部（5）内部的原料混合均匀，所述动力提供部（6）为所述搅拌器（7）提供动力，所述搅拌器（7）将所述混合部（5）内部的原料混合均匀后将原料传输至所述喷头主体（2），所述喷头主体（2）在将原料传输至所述喷头部（3），由所述喷头部（3）根据所述中央处理装置（12）的控制信号进行3D打印；其中，所述速度传感器（11）设置于所述喷头部（3）侧，用于监测所述喷头部（3）的在进行3D打印时的速度信号，并将采集的速度信号传输至所述信号处理模块（13），所述信号处理模块（13）对接收到的速度信号进行信号处理后传输至所述中央处理装置（12），所述打印机控制系统（16）的信号输出端与所述中央处理装置（12）的输入端连接，工作人员通过所述打印机控制系统（16）向所述中央处理装置（12）输入所要打印物体的三维模型，所述中央处理装置（12）根据接收到的三维模型向所述打印机喷头部分（1）、所述打印机混合部分（4）以及所述打印机供料部分（10）输出控制信号，其中，所述中央处理装置（12）与所述打印机供料部分（10）内的所述供料管道（8）和所述精密进料控制阀（9）连接，所述中央处理装置（12）控制所述打印机供料部分（10）进行供料作业，所述中央处理装置（12）控制所述精密进料控制阀（9）对供料速度进行控制，所述中央处理装置（12）与所述打印机混合部分（4）内的所述动力提供部（6）连接，所述中央处理装置（12）控制所述动力提供部（6）为所述搅拌器（7）提供动力，以为所述混合部（5）内的原料进行混合，所述中央处理装置（12）与所述打印机喷头部分（1）内的所述喷头主体（2）连接，以控制所述喷头主体（2）按照所述中央处理装置（12）接收到的三维模型开始3D打印作业，所述中央处理装置（12）将接收到的速度信号传输至所述速度运算部（17），所述速度运算部（17）将接收到的速度信号与预设速度阈值进行比较，若所述速度运算部（17）接收到的速度信号大于预设速度阈值，则所述速度运算部（17）输出高电平信号，则所述报警装置（18）在接收到高电平信号后进行报警，若所述速度运算部（17）接收到的速度信号小于或等于预设速度阈值，则所述速度运算部（17）输出低电平信号，则所述报警装置（18）在接收到低电平信号后不进行报警，所述中央处理装置（12）将接收到的速度信号传输至所述显示装置（14）进行显示，所述中央处理装置（12）将接收到的速度信号传输至所述存储装置（15）进行存储，所述中央处理装置（12）还将接收到的速度信号通过所述无线传输装置（19）传输至所述远程监测端（20）。...

【技术特征摘要】
1.一种生物3D打印机喷头速度监测系统，其特征在于，所述生物3D打印机喷头速度监测系统包括打印机喷头部分（1）、打印机混合部分（4）、打印机供料部分（10）、速度传感器（11）、中央处理装置（12）、信号处理模块（13）、显示装置（14）、存储装置（15）、打印机控制系统（16）、速度运算部（17）、报警装置（18）、无线传输装置（19）以及远程监测端（20）；其中，所述打印机喷头部分（1）包括喷头主体（2）和位于所述喷头主体（2）下方的喷头部（3），所述打印机混合部分（4）包括位于所述喷头主体（2）上方的混合部（5）、位于所述混合部（5）上方的动力提供部（6）以及位于所述所述混合部（5）内部的搅拌器（7），所述打印机供料部分（10）包括供料管道（8）和精密进料控制阀（9），所述供料管道（8）用于将不同的原料输送至所述混合部（5）内部进行混合，所述精密进料控制阀（9）设置于所述供料管道（8）上，所述精密进料控制阀（9）用于控制所述供料管道（8）输送原料的速度，所述搅拌器（7）用于将所述混合部（5）内部的原料混合均匀，所述动力提供部（6）为所述搅拌器（7）提供动力，所述搅拌器（7）将所述混合部（5）内部的原料混合均匀后将原料传输至所述喷头主体（2），所述喷头主体（2）在将原料传输至所述喷头部（3），由所述喷头部（3）根据所述中央处理装置（12）的控制信号进行3D打印；其中，所述速度传感器（11）设置于所述喷头部（3）侧，用于监测所述喷头部（3）的在进行3D打印时的速度信号，并将采集的速度信号传输至所述信号处理模块（13），所述信号处理模块（13）对接收到的速度信号进行信号处理后传输至所述中央处理装置（12），所述打印机控制系统（16）的信号输出端与所述中央处理装置（12）的输入端连接，工作人员通过所述打印机控制系统（16）向所述中央处理装置（12）输入所要打印物体的三维模型，所述中央处理装置（12）根据接收到的三维模型向所述打印机喷头部分（1）、所述打印机混合部分（4）以及所述打印机供料部分（10）输出控制信号，其中，所述中央处理装置（12）与所述打印机供料部分（10）内的所述供料管道（8）和所述精密进料控制阀（9）连接，所述中央处理装置（12）控制所述打印机供料部分（10）进行供料作业，所述中央处理装置（12）控制所述精密进料控制阀（9）对供料速度进行控制，所述中央处理装置（12）与所述打印机混合部分（4）内的所述动力提供部（6）连接，所述中央处理装置（12）控制所述动力提供部（6）为所述搅拌器（7）提供动力，以为所述混合部（5）内的原料进行混合，所述中央处理装置（12）与所述打印机喷头部分（1）内的所述喷头主体（2）连接，以控制所述喷头主体（2）按照所述中央处理装置（12）接收到的三维模型开始3D打印作业，所述中央处理装置（12）将接收到的速度信号传输至所述速度运算部（17），所述速度运算部（17）将接收到的速度信号与预设速度阈值进行比较，若所述速度运算部（17）接收到的速度信号大于预设速度阈值，则所述速度运算部（17）输出高电平信号，则所述报警装置（18）在接收到高电平信号后进行报警，若所述速度运算部（17）接收到的速度信号小于或等于预设速度阈值，则所述速度运算部（17）输出低电平信号，则所述报警装置（18）在接收到低电平信号后不进行报警，所述中央处理装置（12）将接收到的速度信号传输至所述显示装置（14）进行显示，所述中央处理装置（12）将接收到的速度信号传输至所述存储装置（15）进行存储，所述中央处理装置（12）还将接收到的速度信号通过所述无线传输装置（19）传输至所述远程监测端（20）。2.根据权利要求1所述的生物3D打印机喷头速度监测系统，其特征在于，所述速度传感器（11）设置于所述喷头部（3）侧，用于监测所述喷头部（3）的在进行3D打印时的速度信号，并将采集的速度信号传输至所述信号处理模块（13），所述信号处理模块（13）对接收到的速度信号依次进行信号放大和信号滤波处理后传输至所述中央处理装置（12）。3.根据权利要求1或2所述的生物3D打印机喷头速度监测系统，其特征在于，所述速度传感器（11）设置于所述喷头部（3）侧，用于监测所述喷头部（3）的在进行3D打印时的速度信号，将采集的速度信号转换为电压信号V0，并将电压信号V0传输至所述信号处理模块（13），V1为经过所述信号处理模块（13）处理后的电压信号，所述信号处理模块（13）包括信号放大单元和信号滤波单元，所述速度传感器（11）的输出端与所述信号放大单元的输入端连接，所述信号放大单元的输出端与所述信号滤波单元的输入端连接，所述信号滤波单元的输出端与所述中央处理装置（12）的输入端连接。4.根据权利要求3所述的生物3D打印机喷头速度监测系统，其特征在于，所述信号放大单元包括集成运放A1-A2、三极...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨少龙，黄贺梅，朱晓菡，牛琳，孙瑞，马海丽，张艳亭，
申请(专利权)人：郑州铁路职业技术学院，
类型：发明
国别省市：河南,41