基于MES系统的全自动工业化3D打印工作平台技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于MES系统的全自动工业化3D打印工作平台，该工作平台包括计算机总控端组件、扫描机器人工作站、RFID信息记录与搬运机器人工作站、3D生物打印机器人工作站、运载托盘搬运机器人工作站、CCD识别相机和仓储搬运机器人工作站，其通过扫描机器人工作站智能扫描患者受损组织，然后通过RFID电子标签进行患者信息、打印信息、入库信息等的存储记忆，并通过CCD识别相机用来识别打印产品与实际扫描信息直接的形状误差来判断打印产品是否合格，该平台基于MES系统从而实现打印组织器官的工业化生产，大大缩减了定了、扫描、打印和移植的周期。

Full automatic industrial 3D printing platform based on MES system

【技术实现步骤摘要】
基于MES系统的全自动工业化3D打印工作平台
本技术涉及一种3D打印工作平台，尤其涉及一种基于MES系统的全自动工业化3D打印工作平台，属于工业化生物组织构建用工作平台

技术介绍
人工智能技术作为当前最尖端的制造技术，已经促进了我国制造业的发展模式进行产能的转化和升级，显示了巨大的潜力并正引领世界技术以及产业的变革，尤其在汽车，3C、快递产业的应用，很快也会进入到生物医疗领域。当前对于受损大块软组织及内脏器官的治疗，人体组织器官的移植是一种极为有效的治疗方法，但是由于器官供体来源短缺、免疫排斥等问题存在，器官移植治疗在实际运用中存在难以克服的困难。随着人工智能技术的飞速发展和3D打印技术的普及、计算机大数据与网络集成化的发展，通过机器人的人工智能扫描、数据的采集与存储、构建人体组织、生成器官的低温保存等变的越发的可能实现。其中生物3D打印技术可利用计算机辅助设计，通过层层叠加的方法，将细胞、细胞基质及其他的生物质材料构架三维支架，其具有一定的孔隙率，生成具有一定功能的活体人体器官组织。目前现有的3D生物打印机器大部分都是沿着X、Y、Z三个方向进行运动，对于一些复杂的器官空间结构，传统的打印机还不能进行组织的再构建。而且对于多复合型的生物质材料来说，传统的三轴打印喷头的切换效率特别低；此外其定位精度也不够高，人的手工干预程度过于频繁从而影响了整个打印的成型效果。同时，客户私人定制组织器官往往需要经历定制、扫描、打印、移植等多个周期，需要很长的时间，这个时间段很难保证处于病理周期内，且对于医院大规模的订单一般的人工生产很难解决客户迫切性的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供了一种基于MES系统的全自动工业化3D打印工作平台，其基于MES系统从而实现打印组织器官的工业化生产，通过RFID电子标签可以实时准确监控客户打印组织器官的信息，从而为组织器官的工业化生产提供帮助，大大缩减了定了、扫描、打印和移植的周期。本申请中所述第一、第二等排序无次序关系，仅用作各部件的区分。本技术的技术方案是：一种基于MES系统的全自动工业化3D打印工作平台，包括设置于地面且沿传送方向设置的传输线，沿该传输线传送方向依次设有计算机总控端组件、扫描机器人工作站、RFID信息记录与搬运机器人工作站、3D生物打印机器人工作站、运载托盘搬运机器人工作站、CCD识别相机和仓储搬运机器人工作站，其中计算机总控端组件包括若干台互联且装载有MES系统的计算机；扫描机器人工作站包括受计算机总控端组件控制的第一六轴式机器人，该第一六轴式机器人的六轴末端处定位设有一用于对被打印模型进行扫描的扫描仪，该扫描仪与计算机总控端组件建立连接并能够将患者信息和被扫描模型的扫描信息传输至计算机总控端组件内；RFID信息记录与搬运机器人工作站包括运载托盘组件和搬运组件，其中运载托盘组件包括一运载托盘，该运载托盘上定位设有一与计算机总控端组件建立连接并能够记录存储信息的RFID电子标签；所述搬运组件包括受计算机总控端组件控制的第二六轴式机器人，且该第二六轴式机器人的六轴末端定位设有用于将运载托盘运送至传输线上的吸附头；所述计算机总控端组件能够将患者信息和被扫描模型的扫描信息传输至RFID电子标签内并存储在RFID电子标签内；3D生物打印机器人包括受计算机总控端组件控制的第三六轴式机器人、供喷头转盘、打印转盘和与第三六轴式机器人建立连接的解读器，其中第三六轴式机器人的六轴末端处螺纹连接有一喷头上体，所述供喷头转盘上间隔定位设有若干个内部预先填充有不同打印用生物质材料的喷头下体，所述喷头上体和喷头下体可通过气泵进行可拆卸式定位卡合后在六轴末端形成喷头，该喷头经第三六轴式机器人带动在所述打印转盘上打印成型组织产品；所述解读器能够感应解读RFID电子标签内存储的患者信息和被扫描模型的扫描信息，并将该信息传输至第三六轴式机器人进行3D打印，同时第三六轴式机器人的3D打印信息传输至该RFID电子标签内进行存储；运载托盘搬运机器人工作站包括受计算机总控端组件控制的第四六轴式机器人，该第四六轴式机器人的六轴末端定位设有用于吸附运载托盘的吸附头，该第四六轴式机器人带动吸附头在打印转盘和传输线之间运送运载托盘；CCD识别相机定位设于传输线正上方处且与计算机总控端组件建立连接，该CCD识别相机将识别打印所得产品的组织结构与扫描所得信息在计算机总控端组件中进行比对判断打印所得产品是否合格；仓储搬运机器人工作站包括定位设于传输线末端处地面上的打印储藏柜和受计算机总控端组件控制的第五六轴式机器人，该第五六轴机器人的六轴末端定位设有用于吸附运载托盘的吸附头，该第五六轴式机器人带动吸附头将装载有打印好组织产品的运载托盘搬运到打印储藏柜内；该打印储藏柜上定位设有与所述计算机总控端组件电性连接的仓储控制组件，该仓储控制组件能够解读RFID电子标签内的信息并将产品存储信息传输并存储在该RFID电子标签内。其进一步的技术方案是：该3D打印工作平台还包括MES移动控制端组件，该MES移动控制端组件与所述计算机总控端组件无线连接且共用IP地址。所述扫描机器人工作站包括与计算机总控端组件光纤连通的扫描控制柜，该扫描控制柜与所述第一六轴式机器人光纤连通；所述扫描仪包括“T”型连接杆，该“T”型连接杆的竖杆螺纹连接于第一六轴式机器人的六轴末端处，该“T”型连接杆的横杆一端定位连接有扫描双目镜且另一端定位连接有扫描单目镜，该扫描仪将患者或被打印模型的扫描信息传送至计算机总控端组件内。所述运载托盘组件包括固设于地面上且与所述计算机总控端组件光纤连通的运载托盘柜，若干个所述运载托盘定位设于该运载托盘柜上并能够与运载托盘柜电性连接，所述RFID电子标签嵌设于运载托盘上；所述搬运组件包括固设于地面上且与计算机总控端组件光纤连通的搬运控制柜，该搬运控制柜与所述第二六轴式机器人光纤连通。所述3D生物打印机器人工作站包括固设于地面上且与计算机总控端组件光纤连通的打印控制柜，该打印控制柜与所述第三六轴式机器人光纤连通，所述解读器定位设于该打印控制柜上并与该打印控制柜电性连接。所述喷头上体内沿竖直方向开设有上下贯通的进气通道，所述喷头下体的上下均开口且内部形成有下体空腔，该下体空腔内设有一密封式封堵于下体空腔横截面的活塞，位于活塞上方的下体空腔与进气通道连通，位于活塞下方的下体空腔内预先填充有一种打印用生物质材料，且下体空腔的底部开口处定位设有能够控制打印用生物质材料流出的开关阀；所述喷头上体的下端沿径向内缩形成上卡合部，该上卡合部的下端处沿周向开设有若干个间隔排列的气孔，每个所述气孔内均活动卡设有一能够在气孔内沿径向限位移动的球形珠；所述喷头下体的上端沿径向内缩形成恰能套设于上卡合部外周侧壁上的下卡合部，所述球形珠的球面能够在气压的作用下露出于气孔的外侧面并卡止住下卡合部。所述运载托盘搬运机器人工作站包括固设于地面且与计算机总控端组件光纤连通的移动控制柜，该移动控制柜与第四六轴式机器人光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MES系统的全自动工业化3D打印工作平台，包括设置于地面且沿传送方向设置的传输线(800)，其特征在于：沿该传输线传送方向依次设有计算机总控端组件(100)、扫描机器人工作站(200)、RFID信息记录与搬运机器人工作站(300)、3D生物打印机器人工作站(400)、运载托盘搬运机器人工作站(500)、CCD识别相机(600)和仓储搬运机器人工作站(700)，其中/n计算机总控端组件(100)包括若干台互联且装载有MES系统的计算机(101)；/n扫描机器人工作站(200)包括受计算机总控端组件控制的第一六轴式机器人(201)，该第一六轴式机器人的六轴末端处定位设有一用于对被打印模型进行扫描的扫描仪(202)，该扫描仪与计算机总控端组件建立连接并能够将患者信息和被扫描模型的扫描信息传输至计算机总控端组件内；/nRFID信息记录与搬运机器人工作站(300)包括运载托盘组件(301)和搬运组件(302)，其中运载托盘组件(301)包括一运载托盘(301-1)，该运载托盘上定位设有一与计算机总控端组件建立连接并能够记录存储信息的RFID电子标签(301-2)；所述搬运组件(302)包括受计算机总控端组件控制的第二六轴式机器人(302-1)，且该第二六轴式机器人的六轴末端定位设有用于将运载托盘运送至传输线上的吸附头(900)；所述计算机总控端组件能够将患者信息和被扫描模型的扫描信息传输至RFID电子标签内并存储在RFID电子标签内；/n3D生物打印机器人工作站(400)包括受计算机总控端组件控制的第三六轴式机器人(401)、供喷头转盘(402)、打印转盘(403)和与第三六轴式机器人建立连接的解读器(404)，其中第三六轴式机器人的六轴末端处螺纹连接有一喷头上体(405-1)，所述供喷头转盘上间隔定位设有若干个内部预先填充有不同打印用生物质材料的喷头下体(405-2)，所述喷头上体和喷头下体可通过气泵进行可拆卸式定位卡合后在六轴末端形成喷头(405)，该喷头经第三六轴式机器人带动在所述打印转盘上打印成型组织产品；所述解读器(404)能够感应解读RFID电子标签内存储的患者信息和被扫描模型的扫描信息，并将该信息传输至第三六轴式机器人进行3D打印，同时第三六轴式机器人的3D打印信息传输至该RFID电子标签内进行存储；/n运载托盘搬运机器人工作站(500)包括受计算机总控端组件控制的第四六轴式机器人(501)，该第四六轴式机器人的六轴末端定位设有用于吸附运载托盘的吸附头(900)，该第四六轴式机器人带动吸附头在打印转盘和传输线之间运送运载托盘；/nCCD识别相机(600)定位设于传输线正上方处且与计算机总控端组件建立连接，该CCD识别相机将识别打印所得产品的组织结构与扫描所得信息在计算机总控端组件中进行比对判断打印所得产品是否合格；/n仓储搬运机器人工作站(700)包括定位设于传输线末端处地面上的打印储藏柜(701)和受计算机总控端组件控制的第五六轴式机器人(702)，该第五六轴机器人的六轴末端定位设有用于吸附运载托盘的吸附头，该第五六轴式机器人带动吸附头将装载有打印好组织产品的运载托盘搬运到打印储藏柜内；该打印储藏柜上定位设有与所述计算机总控端组件电性连接的仓储控制组件(701-1)，该仓储控制组件能够解读RFID电子标签内的信息并将产品存储信息传输并存储在该RFID电子标签内。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于MES系统的全自动工业化3D打印工作平台，包括设置于地面且沿传送方向设置的传输线(800)，其特征在于：沿该传输线传送方向依次设有计算机总控端组件(100)、扫描机器人工作站(200)、RFID信息记录与搬运机器人工作站(300)、3D生物打印机器人工作站(400)、运载托盘搬运机器人工作站(500)、CCD识别相机(600)和仓储搬运机器人工作站(700)，其中
计算机总控端组件(100)包括若干台互联且装载有MES系统的计算机(101)；
扫描机器人工作站(200)包括受计算机总控端组件控制的第一六轴式机器人(201)，该第一六轴式机器人的六轴末端处定位设有一用于对被打印模型进行扫描的扫描仪(202)，该扫描仪与计算机总控端组件建立连接并能够将患者信息和被扫描模型的扫描信息传输至计算机总控端组件内；
RFID信息记录与搬运机器人工作站(300)包括运载托盘组件(301)和搬运组件(302)，其中运载托盘组件(301)包括一运载托盘(301-1)，该运载托盘上定位设有一与计算机总控端组件建立连接并能够记录存储信息的RFID电子标签(301-2)；所述搬运组件(302)包括受计算机总控端组件控制的第二六轴式机器人(302-1)，且该第二六轴式机器人的六轴末端定位设有用于将运载托盘运送至传输线上的吸附头(900)；所述计算机总控端组件能够将患者信息和被扫描模型的扫描信息传输至RFID电子标签内并存储在RFID电子标签内；
3D生物打印机器人工作站(400)包括受计算机总控端组件控制的第三六轴式机器人(401)、供喷头转盘(402)、打印转盘(403)和与第三六轴式机器人建立连接的解读器(404)，其中第三六轴式机器人的六轴末端处螺纹连接有一喷头上体(405-1)，所述供喷头转盘上间隔定位设有若干个内部预先填充有不同打印用生物质材料的喷头下体(405-2)，所述喷头上体和喷头下体可通过气泵进行可拆卸式定位卡合后在六轴末端形成喷头(405)，该喷头经第三六轴式机器人带动在所述打印转盘上打印成型组织产品；所述解读器(404)能够感应解读RFID电子标签内存储的患者信息和被扫描模型的扫描信息，并将该信息传输至第三六轴式机器人进行3D打印，同时第三六轴式机器人的3D打印信息传输至该RFID电子标签内进行存储；
运载托盘搬运机器人工作站(500)包括受计算机总控端组件控制的第四六轴式机器人(501)，该第四六轴式机器人的六轴末端定位设有用于吸附运载托盘的吸附头(900)，该第四六轴式机器人带动吸附头在打印转盘和传输线之间运送运载托盘；
CCD识别相机(600)定位设于传输线正上方处且与计算机总控端组件建立连接，该CCD识别相机将识别打印所得产品的组织结构与扫描所得信息在计算机总控端组件中进行比对判断打印所得产品是否合格；
仓储搬运机器人工作站(700)包括定位设于传输线末端处地面上的打印储藏柜(701)和受计算机总控端组件控制的第五六轴式机器人(702)，该第五六轴机器人的六轴末端定位设有用于吸附运载托盘的吸附头，该第五六轴式机器人带动吸附头将装载有打印好组织产品的运载托盘搬运到打印储藏柜内；该打印储藏柜上定位设有与所述计算机总控端组件电性连接的仓储控制组件(701-1)，该仓储控制组件能够解读RFID电子标签内的信息并将产品存储信息传输并存储在该RFID电子标签内。


2.根据权利要求1所述基于MES系统的全自动工业化3D打印工作平台，其特征在于：该3D打印工作平台还包括MES移动控制端组件，该MES移动控制端组件与所述计算机总控端组件无线连接且共用IP地址。


3.根据权利要求1所述基于MES系统的全自动工业化3D打印工作平台，其特征在于：所述扫描机器人工作站(200)包括与计算机总控端组件光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冬冬，潘世丽，王存堂，张盛，姚阳，杨丹丹，
申请(专利权)人：硅湖职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32