一种基于云计算和雾计算的糖画3D打印机控制系统技术方案

本发明专利技术一种基于云计算和雾计算的糖画3D打印机控制系统，包括糖画3D打印机、云终端计算机和云计算中心，糖画3D打印机包括X/Y/Z轴机械平台、糖稀挤出头、画板平面、核心控制板，X/Y轴机械平台用于控制糖稀挤出头水平方向的运动，Z轴机械平台用于控制画板平面的上下运动；糖稀挤出头包括挤出头主体、加热棒、出料电磁阀和温度传感器，挤出头主体设有容纳腔，核心控制板包括电源电路、主控电路、加热控制电路、电磁阀控制电路和电机驱动电路。本发明专利技术基于云计算和雾计算技术与3D打印技术相互融合，通过糖画3D打印机将从云服务器接收到计算并编码好的图案文件打印成糖画，实现打印机的精确运动轨迹控制与优化。

A Sugar Painting 3D Printer Control System Based on Cloud Computing and Fog Computing

【技术实现步骤摘要】
一种基于云计算和雾计算的糖画3D打印机控制系统
本专利技术属于3D打印
，涉及一种3D打印机控制系统，特别涉及一种用于打印糖画的3D打印机控制系统。
技术介绍
3D打印的概念起源于19世纪末的美国，近几年逐渐大热，中国物联网校企联盟称它为“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，这个世纪的市场”。此前，部件设计完全依赖于生产工艺能否实现，而3D打印机的出现，将颠覆这一生产思路，任何复杂形状的设计均可以通过3D打印机来实现。3D打印机（3DPrinters）简称（3DP）是一位名为恩里科·迪尼（EnricoDini）的专利技术家设计的一种神奇的打印机，不仅可以“打印”一幢完整的建筑，甚至可以在航天飞船中给宇航员打印任何所需的物品的形状，但是3D打印出来的是物体的模型，不能打印出物体的功能。中国科学院福建物质结构研究所3D打印工程技术研发中心林文雄课题组在国内首次突破了可连续打印的三维物体快速成型关键技术，并开发出了一款超级快速的连续打印的数字投影（DLP）3D打印机。该3D打印机的速度达到了创记录的600mm/s，可以在短短6分钟内，从树脂槽中“拉”出一个高度为60mm的三维物体，而同样物体采用传统的立体光固化成型工艺（SLA）来打印则需要约10个小时，速度提高了足足有100倍，3D打印实现太空工业化。糖画是我国汉族民间的一种传统手工艺，它以糖为材料来进行绘制，所用的工具仅一勺一铲，糖料一般是红、白糖加上少许饴糖放在炉子上用温火熬制，熬到可以牵丝时即可以用来浇铸造型了。在绘制造型时，由艺人用小汤勺舀起溶化了的糖汁，在石板上飞快地来回浇铸，画出造型，民间艺人的手上功夫便是造型的关键。当造型完成后，随即用小铲刀将糖画铲起，粘上竹签，一幅幅生动形象的糖画就绘制完成了。糖画作为我国非物质文化遗产的一部分，是我国历史文化传承的精华，也是很多80后甜美的回忆，但是传统糖画制作工艺操作难度较大，传承人也难以为继，因此糖画制作也已频临失传。糖画3D打印机的创作灵感也来源于此，在科技飞速发展的今天，如何能够利用机器代替人工将糖画这种民间工艺保留下去。糖画3D打印机，是一种运用糖作为可粘合材料的3D打印机，属于快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，过逐层打印的方式来构造物体的技术。所谓的3D打印机与普通打印机工作原理基本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而本设计的糖画3D打印机内装有“糖”这样的“打印材料”，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。糖画3D打印机将传统手工艺术与互联网云计算以及3D打印技术相结合，利用现代科技成果将糖画这种老少皆喜爱的艺术形式以更加新颖，更加智能、更加卫生的方式生产出来。糖画3D打印机如果在市场流通开来，可以更加方便人们购买甚至自己制作糖画，既丰富了人们物质文化生活，同时也将使糖画这项民间传统手艺更好的传播和发扬。而一个糖画3D打印机需具备有下列三件基本功能：（1）三维设计能力：三维设计能力指需要打印的图案图形，通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印，三维设计成功的图案图形可存放于云计算服务器，通过云服务器进行图片矢量化处理并分析切片后，将数据下发给指定的糖画3D打印机可以提高工作效率；（2）3D打印的电机运动控制能力：3D打印的电机运动控制能力指的就是控制电机的能力，当电机收到运动控制信号时，系统带动步进电机运动，完成图案图形的绘制；（3）打印材料的加热控制能力，把“打印材料”进行加热融化，才能通过控制指令，将“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于云计算和雾计算技术与3D打印技术相互融合的糖画3D打印机控制系统，糖画3D打印机将从云服务器接收到计算并编码好的图案文件打印成糖画，实现打印机的精确运动轨迹控制与优化。本专利技术为实现上述目的采用的技术方案是：一种基于云计算和雾计算的糖画3D打印机控制系统，包括至少两台用于打印糖画的糖画3D打印机、用于进行雾计算的云终端计算机和用于进行云计算的云计算中心，糖画3D打印机分别通过无线WIFI网络与路由器连接，所述路由器通过网络协调器与云终端计算机连接，云终端计算机通过移动互联网与云计算中心连接，所述云计算中心包括依次连接的防火墙、核心交换机、服务器、光纤交换机及存储阵列，云终端计算机通过移动互联网与云计算中心的防火墙连接；所述糖画3D打印机包括X轴机械平台、Y轴机械平台、Z轴机械平台、糖稀挤出头、画板平面、核心控制板、WIFI无线网络模块和液晶触摸显示屏模块，所述核心控制板通过WIFI无线网络模块与无线WIFI网络连接，液晶触摸显示屏模块与核心控制板电性连接；所述糖稀挤出头与X轴机械平台连接，画板平面与Z轴机械平台连接，X轴机械平台和Y轴机械平台用于控制糖稀挤出头水平方向的运动，Z轴机械平台用于控制画板平面的上下运动；所述糖稀挤出头包括挤出头主体、加热棒、出料电磁阀和温度传感器，挤出头主体中部设有容纳腔，所述容纳腔下端为漏斗状的加热部，加热部的底部连接有出料口，所述出料电磁阀安装在出料口上，挤出头主体下端位于加热部的外侧对称设有两个用于定位加热棒的圆孔，所述加热棒定位在圆孔中所，所述温度传感器定位在加热部的内侧壁；所述核心控制板包括电源电路、主控电路、加热控制电路、电磁阀控制电路和3路电机驱动电路，X轴机械平台、Y轴机械平台以及Z轴机械平台的步进电机分别通过电机驱动电路与主控电路电性连接，所述加热棒和温度传感器通过加热控制电路与主控电路电性连接，出料电磁阀通过电磁阀控制电路与主控电路电性连接。本专利技术的进一步技术方案是：所述移动互联网可以是校园内部的局域网或校园外部的广域网；所述核心交换机为ZXR108908E核心交换机；所述服务器包括GPU服务器、E9000虚拟化刀片服务器、IBM3850/3650服务器；所述光纤交换机为6510光纤交换机。本专利技术的进一步技术方案是：所述挤出头主体由304不锈钢材料加工而成，容纳腔的内侧壁采用镜面抛光工艺加工。本专利技术的进一步技术方案是：控制糖画3D打印机打印糖画的过程包括以下步骤：（一）对糖画3D打印机进行网络设置，使3D打印机通过WIFI模块连接到互联网；（二）用户自主选择需要打印的糖画图案；（三）糖画3D打印机通过WIFI无线网络从云计算中心的控制专家库的历史数据中，获取步骤（二）所选的糖画图案的最优状态数据作为本次打印机运行的初始控制参数数据；（四）从云计算中心的控制专家库中获取步骤（二）所选糖画图案的坐标文件；（五）糖画3D打印机的X轴、Y轴、Z轴三回到初始位，并根据步骤（三）中获取的初始控制参数数据对糖画3D打印机的各参数自动设置；（六）启动预热糖稀挤出头，当温度达到设定值后，则开始控制出料电磁阀打开出料口，使得糖稀从出料口中连续挤出，X轴机械平台、Y轴机械平台和Z轴机械平台同时根据坐标进行运动绘制糖画；（七）系统实时检测图形图案是否打印完成，若图案打印未完成，则通过云终端对X轴机械平台、Y轴机械平台和Z轴机械平台的运动轨迹控制进行雾计算，不断优化控制参数；若图案打印完成，则进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于云计算和雾计算的糖画3D打印机控制系统，包括用于进行雾计算的云终端计算机、用于进行云计算的云计算中心和至少两台用于打印糖画的糖画3D打印机，糖画3D打印机分别通过无线WIFI网络与路由器连接，所述路由器通过网络协调器与云终端计算机连接，云终端计算机通过移动互联网与云计算中心连接，所述云计算中心包括依次连接的防火墙、核心交换机、服务器、光纤交换机及存储阵列，云终端计算机通过移动互联网与云计算中心的防火墙连接；其特征在于：所述糖画3D打印机包括X轴机械平台、Y轴机械平台、Z轴机械平台、糖稀挤出头、画板平面、核心控制板、WIFI无线网络模块和液晶触摸显示屏模块，所述核心控制板通过WIFI无线网络模块与无线WIFI网络连接，液晶触摸显示屏模块与核心控制板电性连接；所述糖稀挤出头与X轴机械平台连接，画板平面与Z轴机械平台连接，X轴机械平台和Y轴机械平台用于控制糖稀挤出头水平方向的运动，Z轴机械平台用于控制画板平面的上下运动；所述糖稀挤出头包括挤出头主体（1）、加热棒、出料电磁阀和温度传感器（4），挤出头主体（1）中部设有容纳腔（11），所述容纳腔（11）下端为漏斗状的加热部（12），加热部（12）的底部连接有出料口（2），所述出料电磁阀安装在出料口（2）上，挤出头主体（1）下端位于加热部（12）的外侧对称设有两个用于定位加热棒的圆孔（3），所述加热棒定位在圆孔（3）中所，所述温度传感器（4）定位在加热部（12）的内侧壁；所述核心控制板包括电源电路、主控电路、加热控制电路、电磁阀控制电路和3路电机驱动电路， X轴机械平台、Y轴机械平台以及Z轴机械平台的步进电机分别通过电机驱动电路与主控电路电性连接，所述加热棒和温度传感器（4）通过加热控制电路与主控电路电性连接，出料电磁阀通过电磁阀控制电路与主控电路电性连接。...

【技术特征摘要】
1.一种基于云计算和雾计算的糖画3D打印机控制系统，包括用于进行雾计算的云终端计算机、用于进行云计算的云计算中心和至少两台用于打印糖画的糖画3D打印机，糖画3D打印机分别通过无线WIFI网络与路由器连接，所述路由器通过网络协调器与云终端计算机连接，云终端计算机通过移动互联网与云计算中心连接，所述云计算中心包括依次连接的防火墙、核心交换机、服务器、光纤交换机及存储阵列，云终端计算机通过移动互联网与云计算中心的防火墙连接；其特征在于：所述糖画3D打印机包括X轴机械平台、Y轴机械平台、Z轴机械平台、糖稀挤出头、画板平面、核心控制板、WIFI无线网络模块和液晶触摸显示屏模块，所述核心控制板通过WIFI无线网络模块与无线WIFI网络连接，液晶触摸显示屏模块与核心控制板电性连接；所述糖稀挤出头与X轴机械平台连接，画板平面与Z轴机械平台连接，X轴机械平台和Y轴机械平台用于控制糖稀挤出头水平方向的运动，Z轴机械平台用于控制画板平面的上下运动；所述糖稀挤出头包括挤出头主体（1）、加热棒、出料电磁阀和温度传感器（4），挤出头主体（1）中部设有容纳腔（11），所述容纳腔（11）下端为漏斗状的加热部（12），加热部（12）的底部连接有出料口（2），所述出料电磁阀安装在出料口（2）上，挤出头主体（1）下端位于加热部（12）的外侧对称设有两个用于定位加热棒的圆孔（3），所述加热棒定位在圆孔（3）中所，所述温度传感器（4）定位在加热部（12）的内侧壁；所述核心控制板包括电源电路、主控电路、加热控制电路、电磁阀控制电路和3路电机驱动电路，X轴机械平台、Y轴机械平台以及Z轴机械平台的步进电机分别通过电机驱动电路与主控电路电性连接，所述加热棒和温度传感器（4）通过加热控制电路与主控电路电性连接，出料电磁阀通过电磁阀控制电路与主控电路电性连接。2.如权利要求1所述的一种基于云计算和雾计算的糖画3D打印机控制系统，其特征在于，所述移动互联网可以是校园内部的局域网或校园外部的广域网。3.如权利要求1所述的一种基于云计算和雾计算的糖画3D打印机控制系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒙飚，张晋华，周虹，陈正振，成世龙，罗宜春，
申请(专利权)人：柳州职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广西,45