雙打印頭的3d打印機的打印區(qū)域控制方法、打印方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雙打印頭的3D打印機的打印區(qū)域控制方法、打印方法，其中所述打印區(qū)域控制方法包括：獲取工件的截面的形狀，并在所述截面中確定至少一個中間沖突區(qū)域和中間沖突區(qū)域外的非沖突子區(qū)域。上述技術(shù)方案提出了一種雙打印頭的3D打印機的打印區(qū)域控制方法、打印方法，能夠防止在打印時打印頭發(fā)生沖突，并能夠采用兩個打印頭同時進行打印以提高打印效率。優(yōu)選的可以采用圓形的中間沖突區(qū)域并提出了圓心和半徑的計算方法，這樣可以最小化沖突區(qū)域而最大化非沖突區(qū)域，而最大化非沖突區(qū)域可以將同時打印的區(qū)域最大化從而將打印效率最大化。
【專利說明】 雙打印頭的3D打印機的打印區(qū)域控制方法、打印方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指一種多打印頭3D打印機打印區(qū)域控制方法、打印方法。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印是新型的成型技術(shù)，其中填料堆積型打印技術(shù)是最常用的3D打印技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)中的3D打印機的結(jié)構(gòu)一般都分為上下兩層，上層為打印頭及XY傳動結(jié)構(gòu)，下層為載物平臺。其中上層的XY傳動結(jié)構(gòu)包括能夠在X軸和Y軸所形成的平面能夠進行移動的打印頭，且下層設(shè)有載物平臺?，F(xiàn)有技術(shù)中的3D打印機的載物平臺可以沿Z軸方向上升或下降，從而按層打印3D工件。
[0003]在打印時，填料堆積型打印技術(shù)是利用加熱的打印頭融合填料，通過控制打印頭將熔融狀的填料堆疊在指定位置，從而將3D模型轉(zhuǎn)化成實體的3D工件。這種成型方式最大的優(yōu)點是:填料成本低、浪費少、打印機結(jié)構(gòu)簡單易于維修；但是缺點也很明顯:打印速度慢。以Makerbot的打印機為例，打印一個5厘米見方的完全填充方塊需要的時間大約是二十分鐘，打印體積更大或者結(jié)構(gòu)更復雜的工件常常需要幾個小時?，F(xiàn)有技術(shù)中有一種3D打印機采用雙打印頭結(jié)構(gòu)，即采用兩個固定在一起的打印頭來進行3D打印，且這兩個打印頭分別加載不同性質(zhì)的填充料，例如一個打印頭填充主料+支撐料而另一打印頭填充主色+裝飾色，以實現(xiàn)在模型的不同位置堆積不同的材料。由于這兩個打印頭是固定在一起的，因此其X軸和Y軸坐標幾乎完全相同，且在任何時刻都只有一個打印頭在工作，因此其對打印效率的改進極其有限。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種雙打印頭的3D打印機的打印區(qū)域控制方法、打印方法，能夠通過兩個打印頭同時協(xié)同工作打印工件的截面以提高打印速度。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明實施例提出了一種雙打印頭的3D打印機的打印區(qū)域控制方法，包括:
[0006]獲取工件的截面的形狀，并在所述截面中確定一個圓形的中間沖突區(qū)域，以及中間沖突區(qū)域外的非沖突子區(qū)域。
[0007]其中，所述方法具體為:
[0008]獲取工件的截面的形狀；確定兩個打印頭之間的最小間距為δ ；
[0009]將所述工件的截面的形狀分割為N個非沖突區(qū)域和一個中間沖突區(qū)域，所述中間沖突區(qū)域的半徑不小于.。
[0010]其中，所述的將所述工件的截面的形狀分割為N個非沖突區(qū)域具體為:將所述工件的截面的形狀對稱的分割為N個面積相等的非沖突區(qū)域。
[0011]其中，所述方法具體為:
[0012]獲取工件的截面的形狀；確定兩個打印頭之間的最小間距為δ ；
[0013]對稱的將所述工件的截面的形狀分割為N個非沖突區(qū)域和一個中間沖突區(qū)域，所述中間沖突區(qū)域的半徑不小于;I。
[0014]其中，所述對稱的將所述工件的截面的形狀分割為N個非沖突區(qū)域和一個中間沖突區(qū)域具體為:
[0015]做一條沿平行于操作臺X軸方向平分工件截面面積的直線Lx，做出一條沿平行于操作臺X軸方向平分工件截面面積的直線Ly，以形成四個面積相等的區(qū)域；以直線Lx與直線1^的交點O為圓心0，以半徑不小于Si = 形成圓形的中間沖突區(qū)域，且所述圓形的中間沖突區(qū)域的圓周與直線Lx、直線Ly則分別形成了四個非沖突子區(qū)域。
[0016]同時，為了達到上述目的，本發(fā)明實施例還提出了一種雙打印頭的3D打印機的打印方法，包括:
[0017]利用前述任一種方法確定中間打印區(qū)域和非沖突子區(qū)域；
[0018]利用兩個打印頭同時打印相互之間不相鄰的非沖突子區(qū)域，利用其中一個打印頭對應(yīng)的打印中間沖突區(qū)域。
[0019]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:
[0020]上述技術(shù)方案提出了一種雙打印頭的3D打印機的打印區(qū)域控制方法、打印方法，能夠防止在打印時打印頭發(fā)生沖突，并能夠采用兩個打印頭同時進行打印以提高打印效率。優(yōu)選的可以采用圓形的中間沖突區(qū)域，這樣可以最小化沖突區(qū)域而最大化非沖突區(qū)域，而最大化非沖突區(qū)域可以將同時打印的區(qū)域最大化從而將打印效率最大化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1具有多打印頭的3D打印機的打印頭之間的位置示意圖；
[0022]圖2為兩個打印頭之間的最小間距δ的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為劃分中間沖突區(qū)域和四個非沖突子區(qū)域的示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實例進行詳細描述。
[0025]現(xiàn)有技術(shù)中3D打印機的打印頭的運動軌跡是一個平面，因此如果想要設(shè)置多個相互獨立的打印頭就必須使這些打印頭相互之間的運動軌跡平面是不重疊的，例如如圖1所示的為3個打印頭的3D打印機。且必須使這些個打印頭的遠端在一個平面上，這樣才可以由多個打印頭同時打印工件的一個打印面(也就是工件的一個橫截面)。而采用兩個打印頭的3D打印機的原理是一樣的，也會出現(xiàn)在工作過程中打印頭發(fā)生沖突的問題。
[0026]因此，本發(fā)明實施例是將打印區(qū)域劃分為數(shù)個無沖突的區(qū)域，然后利用多個打印頭分別進行打印，以防止打印頭之間發(fā)生沖突。而簡單的將打印區(qū)域切割為L個子打印區(qū)域后，在打印時很容易發(fā)生兩個打印頭同時打印相鄰的兩個子打印區(qū)域的問題，這樣就會發(fā)生在相鄰兩個子打印區(qū)域的接縫處發(fā)生打印頭沖突。同時由于3D打印機所打印的工件的形狀不可能完全相同，因此現(xiàn)有技術(shù)中無法做到利用預(yù)先設(shè)置好的方法自動生成無沖突的打印區(qū)域并控制打印機的多個打印頭協(xié)同一起打印。而如果分割打印區(qū)域的方法過于粗糙，則會造成對打印效率的提升幅度不大，這也是對昂貴的硬件資源的一種浪費。
[0027]針對這種情況，本發(fā)明實施例提出了一種多打印頭3D打印機打印區(qū)域控制方法、打印方法，無需預(yù)先考慮打印工件的形狀就可以根據(jù)打印頭數(shù)量自動分割成多個子打印區(qū)域，并控制多個打印頭自動無沖突打印工件，并且能夠了使得多個打印頭能夠盡量均勻的分配工作以提高打印效率。
[0028]本發(fā)明實施例為此提出了一種雙打印頭的3D打印機的打印區(qū)域控制方法，包括:
[0029]獲取工件的截面的形狀，并在所述截面中確定圓形的中間沖突區(qū)域，以及中間沖突區(qū)域外的非沖突子區(qū)域。
[0030]為了最小化中間沖突區(qū)域，可以通過以下方式確定圓形的中間沖突區(qū)域的半徑，即所述方法具體為:
[0031]獲取工件的截面的形狀；確定兩個打印頭之間的最小間距為δ ；
[0032]將所述工件的截面的形狀分割為N個非沖突區(qū)域和一個中間沖突區(qū)域，所述中間沖突區(qū)域的半徑不小于漢=孓。
[0033]這種方法可以最小化中間沖突區(qū)域，使得能夠被同時打印的非沖突子區(qū)域最大化，以最大化打印效率。其中兩個打印頭之間的最小間距為I也就是如圖3所示的，當兩個打印頭貼靠在一起時，這兩個打印頭的噴嘴之間的距離為δ。
[0034]為了進一步提高打印效率，可以將所述工件的截面的形狀分割為N個面積相同的非沖突區(qū)域。這樣可以使得兩個打印頭在協(xié)同打印非沖突區(qū)域時效率同步完成以實現(xiàn)效率最大化。
[0035]其中，對于雙打印頭的3D打印機可以設(shè)置N個面積相同的非沖突區(qū)域，其中N =2η，η = 2，3，4........
[0036]下面以N = 4為例來具體說明:
[0037]如圖3所示的，劃分中間沖突區(qū)域和非沖突區(qū)域的方法可以具體為:
[0038]獲取工件的截面的形狀；確定兩個打印頭之間的最小間距為δ ；
[0039]做一條沿平行于操作臺X軸方向平分工件截面面積的直線Lx，做出一條沿平行于操作臺X軸方向平分工件截面面積的直線Ly，以形成四個面積相等的區(qū)域；以直線Lx與直線Ly的交點O為圓心0，以半徑不小于& = 形成圓形的中間沖突區(qū)域；且所述圓形的中間沖突區(qū)域的圓周與直線Lx、直線Ly則分別形成了四個非沖突子區(qū)域。其中可以采用數(shù)值分析中的二分法或其他任何算法來來確定直線Lx、直線Ly，此為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
[0040]半徑為S" = ^形成圓形的中間沖突區(qū)域已經(jīng)能夠確保不發(fā)生沖突，當然可以把圓形的中間沖突區(qū)域做大一些，本申請不對此做出限制，只需不小于半徑& = S即可。
[0041]同時，為了達到上述目的，本發(fā)明實施例還提出了一種雙打印頭的3D打印機的打印方法，包括:
[0042]利用前述任一種方法確定中間打印區(qū)域和非沖突子區(qū)域；
[0043]利用兩個打印頭同時打印相互之間不相鄰的非沖突子區(qū)域，利用其中一個打印頭對應(yīng)的打印中間沖突區(qū)域。
[0044]具體的，為了使得打印頭移動距離最小化以提高打印效率，可以利用兩個打印頭一起打印位置相對的兩個非沖突打印子區(qū)域，然后兩個打印頭向相同的方向移動以打印相鄰的兩個非沖突打印子區(qū)域。
[0045]以如前所述的分成4個非沖突打印子區(qū)域的方法為例，則對應(yīng)的打印方法可以為:先打印左上和右下的兩個非沖突
[0046]設(shè)兩個打印頭之間的最小間距為δ ;也就是如圖3所示的，當兩個打印頭貼靠在一起時，這兩個打印頭的噴嘴之間的距離為S。則該中間沖突區(qū)域的半徑8’為S’=鳧。
這樣可以確定出一個打印頭不發(fā)生沖突的最小區(qū)域，從而最大限度的提高可以被同時打印的非沖突子區(qū)域，提高打印效率。
[0047]而對于中間沖突區(qū)域四周的非沖突子區(qū)域可以任意劃分?；谕瑯幼畲蠡蛴⌒实哪康?，則可以劃分為N個相同大小的區(qū)域作為非沖突子區(qū)域，N= 2M ;其中M為打印頭個數(shù)。這樣就將沖突區(qū)域四周等分為多個非沖突子區(qū)域，且采用多個打印頭分別同時打印這寫非沖突子區(qū)域，使得打印效率最大化。
[0048]當然，上述方法中既可以先劃分中間沖突區(qū)域，也可以先劃分非沖突子區(qū)域
[0049]例如采用2個打印頭時，可以如圖3所示的，包括:
[0050]首先獲得當前打印層的工件的截面的形狀；
[0051]然后通過數(shù)值分析的二分法，做出沿平行于操作臺X軸方向平分工件截面面積的直線Lx ;在通過數(shù)值分析的二分法，做出一條沿平行于操作臺X軸方向平分工件截面面積的直線Ly ;這樣就形成了四個面積相等的子區(qū)域；需要指出的是這四個子區(qū)域會在中間位置產(chǎn)生打印頭沖突，因此四個子區(qū)域不是非沖突子區(qū)域。
[0052]以直線Lx與直線Ly的交點O為圓心，以半徑做一個圓，即為圓形的中間沖突區(qū)域。而該圓形的中間沖突區(qū)域的圓周與直線Lx、直線Ly則分別形成了四個非沖突子區(qū)域。
[0053]這樣就形成一個中間沖突區(qū)域和四個非沖突子區(qū)域。
[0054]在打印時，可以先用一個打印頭打印圓形的中間沖突區(qū)域，然后再用2個打印頭一起打印四周的非沖突子區(qū)域；也可以反過來。在打印非沖突子區(qū)域時，先打印對角的兩個非沖突子區(qū)域，這樣就可以防止打印頭沖突。
[0055]需要說明的是，如圖3所示的劃分為4個非沖突子區(qū)域只是舉例說明，在實際使用時也可以劃分為大于2的任意多個非常沖突子區(qū)域。這是由于如果劃分為2個非沖突子區(qū)域，打印時還有可能在兩個非沖突子區(qū)域的接縫處發(fā)生沖突。而劃分為多個則不會發(fā)生沖突。當然，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員都可以理解劃分為2N(N> 2)是最高效的一種方式，這樣可以最大限度的保證多個打印頭同時打印而沒有閑置。采用4、6、8......個非沖突打印子區(qū)域時的方法與前面相同，在此不再贅述。
[0056]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種雙打印頭的3D打印機的打印區(qū)域控制方法，其特征在于，包括: 獲取工件的截面的形狀，并在所述截面中確定一個圓形的中間沖突區(qū)域，以及中間沖突區(qū)域外的非沖突子區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙打印頭的3D打印機的打印區(qū)域控制方法，其特征在于，所述方法具體為: 獲取工件的截面的形狀；確定兩個打印頭之間的最小間距為S ; 將所述工件的截面的形狀分割為N個非沖突區(qū)域和一個中間沖突區(qū)域，所述中間沖突區(qū)域的半徑不小于
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙打印頭的3D打印機的打印區(qū)域控制方法，其特征在于，所述的將所述工件的截面的形狀分割為N個非沖突區(qū)域具體為:將所述工件的截面的形狀分割為N個面積相同的非沖突區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙打印頭的3D打印機的打印區(qū)域控制方法，其特征在于，其中，所述方法具體為: 獲取工件的截面的形狀；確定兩個打印頭之間的最小間距為S ; 對稱的將所述工件的截面的形狀分割為N個非沖突區(qū)域和一個中間沖突區(qū)域，所述中間沖突區(qū)域的半徑不小于權(quán)=;^。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙打印頭的3D打印機的打印區(qū)域控制方法，其特征在于，所述對稱的將所述工件的截面的形狀分割為N個非沖突區(qū)域和一個中間沖突區(qū)域具體為: 做一條沿平行于操作臺X軸方向平分工件截面面積的直線Lx，做出一條沿平行于操作臺X軸方向平分工件截面面積的直線Ly，以形成四個面積相等的區(qū)域；以直線Lx與直線Ly的交點O為圓心O，以半徑不小于形成圓形的中間沖突區(qū)域；且所述圓形的中間沖突區(qū)域的圓周與直線Lx、直線Ly則分別形成了四個非沖突子區(qū)域。
6.一種雙打印頭的3D打印機的打印方法，其特征在于，包括: 利用如權(quán)利要求1-5任一種方法確定中間打印區(qū)域和非沖突子區(qū)域； 利用兩個打印頭同時打印相互之間不相鄰的非沖突子區(qū)域，利用其中一個打印頭對應(yīng)的打印中間沖突區(qū)域。
【文檔編號】B29C67/02GK104210107SQ201410445615
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】王躍宣 申請人:王躍宣