一种3D打印在线着色协同控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种3D打印在线着色协同控制方法及系统，包括：对3D打印的打印头和着色喷头的位置进行初始化设置；当打印头完成预设的M层的打印时，确定着色喷头的着色位置，并控制着色喷头移动到所述着色位置；当着色喷头移动到所述着色位置时，触发所述着色喷头开始工作；基于设置于所述打印头上的第一红外探头和设置于所述着色喷头上的第二红外探头确定第一距离和第二距离；当所述第一距离和第二距离均大于等于第一预设距离阈值时，控制所述打印头和着色喷头继续同时进行工作；当所述打印头完成当前打印层的打印，或所述着色喷头完成当前着色层的着色且所述着色层与打印层的层数差大于等于预设层数阈值时，进行下一层的打印或进行下一层的着色。或进行下一层的着色。或进行下一层的着色。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印在线着色协同控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及3D打印
，并且更具体地，涉及一种3D打印在线着色协同控制方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，3D打印技术日趋成熟，相继应用到智能制造的许多领域，极大的促进了社会生产力的发展。3D打印技术让许多复杂工件的制造变得简单且易于加工，但是使用3D打印加工一个工件往往需要较长时间，之后还得经过这色工序，影响到了整个生产加工的效率。传统的是用双头或者多头打印机有色材料完成打印件的彩色打印，打印头相互之间不能移动，同时只有一套机械动力装置驱动，灵活性较差，而且上色位置不准确。
[0003]因此，需要一种3D打印在线着色协同控制方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种3D打印在线着色协同控制方法及系统，以解决如何对打印和着色进行协同控制的问题。
[0005]为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种3D打印在线着色协同控制方法，所述方法包括：
[0006]对3D打印的打印头和着色喷头的位置进行初始化设置；
[0007]当所述打印头完成预设的M层的打印时，确定着色喷头的着色位置，并控制所述着色喷头移动到所述着色位置；
[0008]当所述着色喷头移动到所述着色位置时，触发所述着色喷头开始工作，所述打印头和着色喷头共同工作；
[0009]基于设置于所述打印头上的第一红外探头和设置于所述着色喷头上的第二红外探头确定第一距离和第二距离；
[0010]当所述第一距离和第二距离均大于等于第一预设距离阈值时，控制所述打印头和着色喷头继续同时进行工作；
[0011]当所述打印头完成当前打印层的打印，或所述着色喷头完成当前着色层的着色且所述着色层与打印层的层数差大于等于预设层数阈值时，进行下一层的打印或进行下一层的着色。
[0012]优选地，其中所述方法还包括：
[0013]在移动过程中，基于所述着色喷头当前的运行位置信息和打印头当前的打印位置信息计算所述打印头和着色喷头的第三距离；
[0014]判断所述第三距离是否大于等于第二预设距离阈值；其中，若所述第三距离大于等于第二预设距离阈值，则控制所述着色喷头继续运动；反之，若所述第三距离小于第二预设距离阈值，则记录所述着色喷头当前的运行位置，并按照第三预设距离阈值控制所述着色喷头沿Z轴方向向下运动，直至所述第三距离大于等于所述第二预设距离阈值时，控制所
述着色喷头运动至所述当前的运行位置并继续运动，直至运动至所述着色位置时停止。
[0015]优选地，其中所述方法还包括：
[0016]利用如下方式确定所述着色喷头要着色的位置点，包括：
[0017]通过打印件的表面打印点集合和喷涂图案，确定打印件上喷涂点位置集合P
A
＝{p1,p2,
…
,p
i
,
…
,p
n
},1≤i≤n，同时打印件开始打印位置(x0,y0,z0)；其中，p
i
＝(x
i
,y
i
,z
i
)为打印头要经过的空间坐标点；
[0018]计算打印件上需要喷涂的位置与着色喷头B之间的转换关系，并基于所述转换关系确定所述着色喷头要着色的位置点；
[0019]其中，设定图案喷涂点位置集合P
′
B
＝{p
′1,p
′2，
…
,p
′
i
,
…
,p
′
n
},1≤i≤n，则着色喷头要着色的位置点p
′
i
的计算公式为：
[0020][0021]其中，x
′
i
、y
′
i
和z
′
i
分别是着色喷头要着色的位置点的位置坐标，α为着色喷头的零点和打印头的零点之间在X轴方向的差；β为着色喷头的零点和打印头的零点之间在Y轴方向的差；γ为着色喷头的零点和打印头的零点之间在Z轴方向的差。
[0022]优选地，其中所述基于设置于所述打印头上的第一红外探头和设置于所述着色喷头上的第二红外探头确定第一距离和第二距离，包括：
[0023]分别对设置于所述打印头上的第一红外探头检测的第一电压信号和设置于所述着色喷头上的第二红外探头检测的第二电压信号进行模数AD转换，以获取第一距离和第二距离。
[0024]优选地，其中所述方法还包括：
[0025]当所述第一距离或第二距离小于第一预设距离阈值时，触发所述着色喷头停止运动，并沿Z轴向下回退，直至回退至低于当前打印层预设回退距离时，触发所述着色喷头重新工作；
[0026]当所述着色层与打印层的层数差小于预设层数阈值时，停止所述着色喷头工作，直至所述着色层与打印层的层数差大于等于预设层数阈值时进行下一层的着色。
[0027]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种3D打印在线着色协同控制系统，所述系统包括：
[0028]初始化设置单元，用于对3D打印的打印头和着色喷头的位置进行初始化设置；
[0029]移动控制单元，用于当所述打印头完成预设的M层的打印时，确定着色喷头的着色位置，并控制所述着色喷头移动到所述着色位置；
[0030]触发单元，用于当所述着色喷头移动到所述着色位置时，触发所述着色喷头开始工作，所述打印头和着色喷头共同工作；
[0031]计算单元，用于基于设置于所述打印头上的第一红外探头和设置于所述着色喷头上的第二红外探头确定第一距离和第二距离；
[0032]控制单元，用于当所述第一距离和第二距离均大于等于第一预设距离阈值时，控制所述打印头和着色喷头继续同时进行工作；
[0033]转换单元，用于当所述打印头完成当前打印层的打印，或所述着色喷头完成当前
着色层的着色且所述着色层与打印层的层数差大于等于预设层数阈值时，进行下一层的打印或进行下一层的着色。
[0034]优选地，其中所述移动控制单元，还用于：
[0035]在移动过程中，基于所述着色喷头当前的运行位置信息和打印头当前的打印位置信息计算所述打印头和着色喷头的第三距离；
[0036]判断所述第三距离是否大于等于第二预设距离阈值；其中，若所述第三距离大于等于第二预设距离阈值，则控制所述着色喷头继续运动；反之，若所述第三距离小于第二预设距离阈值，则记录所述着色喷头当前的运行位置，并按照第三预设距离阈值控制所述着色喷头沿Z轴方向向下运动，直至所述第三距离大于等于所述第二预设距离阈值时，控制所述着色喷头运动至所述当前的运行位置并继续运动，直至运动至所述着色位置时停止。
[0037]优选地，其中所述系统还包括：
[0038]着色位置点确定单元，用于利用如下方式确定所述着色喷头要着色的位置点，包括：
[0039]通过打印件的表面打印点集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印在线着色协同控制方法，其特征在于，所述方法包括：对3D打印的打印头和着色喷头的位置进行初始化设置；当所述打印头完成预设的M层的打印时，确定着色喷头的着色位置，并控制所述着色喷头移动到所述着色位置；当所述着色喷头移动到所述着色位置时，触发所述着色喷头开始工作，所述打印头和着色喷头共同工作；基于设置于所述打印头上的第一红外探头和设置于所述着色喷头上的第二红外探头确定第一距离和第二距离；当所述第一距离和第二距离均大于等于第一预设距离阈值时，控制所述打印头和着色喷头继续同时进行工作；当所述打印头完成当前打印层的打印，或所述着色喷头完成当前着色层的着色且所述着色层与打印层的层数差大于等于预设层数阈值时，进行下一层的打印或进行下一层的着色。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其特征在于，所述方法还包括：在移动过程中，基于所述着色喷头当前的运行位置信息和打印头当前的打印位置信息计算所述打印头和着色喷头的第三距离；判断所述第三距离是否大于等于第二预设距离阈值；其中，若所述第三距离大于等于第二预设距离阈值，则控制所述着色喷头继续运动；反之，若所述第三距离小于第二预设距离阈值，则记录所述着色喷头当前的运行位置，并按照第三预设距离阈值控制所述着色喷头沿Z轴方向向下运动，直至所述第三距离大于等于所述第二预设距离阈值时，控制所述着色喷头运动至所述当前的运行位置并继续运动，直至运动至所述着色位置时停止。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：利用如下方式确定所述着色喷头要着色的位置点，包括：通过打印件的表面打印点集合和喷涂图案，确定打印件上喷涂点位置集合P
A
＝{p1,p2,
…
,p
i
,
…
,p
n
},1≤i≤n，同时打印件开始打印位置(x0,y0,z0)；其中，p
i
＝(x
i
,y
i
,z
i
)为打印头要经过的空间坐标点；计算打印件上需要喷涂的位置与着色喷头B之间的转换关系，并基于所述转换关系确定所述着色喷头要着色的位置点；其中，设定图案喷涂点位置集合P
′
B
＝{p
′1,p
′2,
…
,p
′
i
,
…
,p
′
n
},1≤i≤n，则着色喷头要着色的位置点p
′
i
的计算公式为：其中，x
′
i
、y
′
i
和z
′
i
分别是着色喷头要着色的位置点的位置坐标，α为着色喷头的零点和打印头的零点之间在X轴方向的差；β为着色喷头的零点和打印头的零点之间在Y轴方向的差；γ为着色喷头的零点和打印头的零点之间在Z轴方向的差。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于设置于所述打印头上的第一红外探头和设置于所述着色喷头上的第二红外探头确定第一距离和第二距离，包括：
分别对设置于所述打印头上的第一红外探头检测的第一电压信号和设置于所述着色喷头上的第二红外探头检测的第二电压信号进行模数AD转换，以获取第一距离和第二距离。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述第一距离或第二距离小于第一预设距离阈值时，触发所述着色喷头停止运动，并沿Z轴向下回退，直至回退至低于当前打印层预设回退距离时，触发所述着色喷头重新工作；当所述着色层与打印层的层数差小于预设层数阈值时，停止所述着色喷头工作，直至所述着色层与打印层的层数差大于等于预设层数阈值时进行下一层的着色。6.一种3D打印在线着色协同控制系统，其特征在于，所述系统包括：初始化设置单元，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：林星翰，李建，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：发明
国别省市：