一种3D打印在线着协同控制方法及系统

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一种3d打印在线着协同控制方法及系统
技术领域
1.本发明涉及3d打印技术领域，并且更具体地，涉及一种3d打印在线着协同控制方法及系统。

背景技术：

2.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材料完成打印件的彩打印，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，而且上位置不准确。
3.因此，需要一种3d打印在线着协同控制方法。

技术实现要素：

4.本发明提出一种3d打印在线着协同控制方法及系统，以解决如何对打印和着进行协同控制的问题。
5.为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种3d打印在线着协同控制方法，所述方法包括：
6.对3d打印的打印头和着喷头的位置进行初始化设置；
7.当所述打印头完成预设的m层的打印时，确定着喷头的着位置，并控制所述着喷头移动到所述着位置；
8.当所述着喷头移动到所述着位置时，触发所述着喷头开始工作，所述打印头和着喷头共同工作；
9.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喷头上的第二红外探头确定第一距离和第二距离；
10.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喷头继续同时进行工作；
11.当所述打印头完成当前打印层的打印，或所述着喷头完成当前着层的着且所述着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。
12.优选地，其中所述方法还包括：
13.在移动过程中，基于所述着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喷头的第三距离；
14.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，直至运动至所述着位置时停止。
15.优选地，其中所述方法还包括：
16.利用如下方式确定所述着喷头要着的位置点，包括：
17.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pa＝{p1,p2,
…
,pi,
…
,pn},1≤i≤n，同时打印件开始打印位置(x0,y0,z0)；其中，pi＝(xi,yi,zi)为打印头要经过的空间坐标点；
18.计算打印件上需要喷涂的位置与着喷头b之间的转换关系，并基于所述转换关系确定所述着喷头要着的位置点；
19.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，则着喷头要着的位置点p
′i的计算公式为：
[0020][0021]
其中，x
′i、y
′i和z
′i分别是着喷头要着的位置点的位置坐标，α为着喷头的零点和打印头的零点之间在x轴方向的差；β为着喷头的零点和打印头的零点之间在y轴方向的差；γ为着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，触发所述着喷头重新工作；
[0026]
当所述着层与打印层的层数差小于预设层数阈值时，停止所述着喷头工作，直至所述着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。
[0027]
根据本发明的另一个方面，提供了一种3d打印在线着协同控制系统，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，确定着喷头的着位置，并控制所述着喷头移动到所述着位置；
[0030]
触发单元，用于当所述着喷头移动到所述着位置时，触发所述着喷头开始工作，所述打印头和着喷头共同工作；
[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，或所述着喷头完成当前
着层的着且所述着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。
[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，直至运动至所述着位置时停止。
[0037]
优选地，其中所述系统还包括：
[0038]
着位置点确定单元，用于利用如下方式确定所述着喷头要着的位置点，包括：
[0039]
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pa＝{p1,p2,
…
,pi,
…
,pn},1≤i≤n，同时打印件开始打印位置(x0,y0,z0)；其中，pi＝(xi,yi,zi)为打印头要经过的空间坐标点；
[0040]
计算打印件上需要喷涂的位置与着喷头b之间的转换关系，并基于所述转换关系确定所述着喷头要着的位置点；
[0041]
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，则着喷头要着的位置点p
′i的计算公式为：
[0042][0043]
其中，x
′i、y
′i和z
′i分别是着喷头要着的位置点的位置坐标，α为着喷头的零点和打印头的零点之间在x轴方向的差；β为着喷头的零点和打印头的零点之间在y轴方向的差；γ为着喷头的零点和打印头的零点之间在z轴方向的差。
[0044]
优选地，其中所述计算单元，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喷头上的第二红外探头确定第一距离和第二距离，包括：
[0045]
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。
[0046]
优选地，其中所述系统还包括：
[0047]
控制单元，用于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，触发所述着喷头重新工作；
[0048]
转换单元，用于当所述着层与打印层的层数差小于预设层数阈值时，停止所述着喷头工作，直至所述着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。
[0049]
本发明提供了一种3d打印在线着协同控制方法及系统，包括：对3d打印的打印
头和着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，确定着喷头的着位置，并控制所述着喷头移动到所述着位置；当所述着喷头移动到所述着位置时，触发所述着喷头开始工作，所述打印头和着喷头共同工作；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，或所述着喷头完成当前着层的着且所述着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。本发明的通过红外传感器的测距功能，避免两个打印头碰撞而损坏，通过对两个打印头进行控制的协同功能，保持打印件正常打印，着机械装置正常着，实现完成打印件打印和着一体化，从而节省了打印时间，提高了打印效率。
附图说明
[0050]
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
[0051]
图1为根据本发明实施方式的3d打印与着一体机的硬件架构图；
[0052]
图2为根据本发明实施方式的3d打印在线着协同控制方法200的流程图；
[0053]
图3为根据本发明实施方式的3d打印在线着协同控制流程图；
[0054]
图4为根据本发明实施方式的3d打印在线着协同控制系统400的结构示意图。
具体实施方式
[0055]
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
[0056]
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
[0057]
为解决3d打印与着加工时间长生产效率低的问题，本发明提供了一种3d打印在线着协同控制装置，首先增加一个打印头及运动控制机械装置，即打印机的打印头和着互不干涉的机械动力装置，两套机械动力装置分别控制打印头打印和着喷头着，并在打印头和着喷头之间增加红外探测传感器，通过红外传感器的测距功能，避免两个打印头碰撞而损坏。此外，增加量个打印头控制的协同功能，保持打印件正常打印，着机械装置正常着。
[0058]
本发明基于如图1所示的3d打印与着一体机的硬件架构实现协同控制打印。在本发明中，计算机连接3d打印机控制板a和着控制板b，然后3d打印控制板a通过控制3d打印机械控制装置控制打印头a运动，着控制板b通过控制着机械装置控制着喷头b在打印件外表面自由运动。然后安装在打印头a上的红外探头与安装在着喷头b上的红外探头检测他们之间的距离，并将检测结果返回到3d打印机控制板a和着控制板b中，打印头a在打印区域打印，着喷头b在着区域给3d打印件上。通过将3d模型每层的打印区域化
处理，然后规划出打印头在区域之间的行进路径，提高了3d打印的整体效率。
[0059]
在本发明中，存储设备使用普通的数据存储磁盘，可存储建立好的3d模型数据、gcode代码以及参数阈值等。计算设备为常用的计算模块(如：cpu)，用来完成方法中的各类计算。
[0060]
图2为根据本发明实施方式的3d打印在线着协同控制方法200的流程图。如图2所示，本发明实施方式提供的3d打印在线着协同控制方法，通过红外传感器的测距功能，避免两个打印头碰撞而损坏，通过对两个打印头进行控制的协同功能，保持打印件正常打印，着机械装置正常着，实现完成打印件打印和着一体化，从而节省了打印时间，提高了打印效率。本发明实施方式提供的3d打印在线着协同控制方法200，从步骤201处开始，在步骤201对3d打印的打印头和着喷头的位置进行初始化设置。
[0061]
在本发明中，在初始化时，计算机对打印机控制板和机械结构a以及b进行初始化，打印头a回到初始坐标位置(x
a0
,y
a0
,z
a0
)，着喷头b回到对应的初始化位置(x
b0
,y
b0
,z
b0
)，此时两位之间在各轴方向上的差为[α,β,γ]。
[0062]
在步骤202，当所述打印头完成预设的m层的打印时，确定着喷头的着位置，并控制所述着喷头移动到所述着位置。
[0063]
优选地，其中所述方法还包括：
[0064]
在移动过程中，基于所述着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喷头的第三距离；
[0065]
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，直至运动至所述着位置时停止。
[0066]
结合图3所示，在本发明中，开始打印时，需要首先判断3d打印是否已经打印了设定的阈值m层，若是，则着喷头b开始寻着位置；若否，则着喷头b继续在初始位置等待。当已完成预设的m层的打印时，着喷头b开始运动时，此时需要判断3d打印头a与着喷头b的距离是否大于阈值？若是，执行下一步，反之，则控制着喷头b停止运动并回退，3d打印头继续打印，以防止打印头和着喷头碰撞。
[0067]
具体地，包括如下步骤：
[0068]
步骤2-1：从控制板a中读取当前的3d打印进度，即打印层数m，并计算m≥m？；
[0069]
步骤2-2：当m＜m时，着喷头b在初始位置(x
b0
,y
b0
,z
b0
)继续等待；当m≥m时，着喷头b开始寻着位置；
[0070]
步骤2-3：当着喷头b开始运动时，计算打印头a与着喷头b的距离，即：其中xa，ya和za分别为打印头a在x，y和z轴方向上的位置，同样，xb，yb和zb分别为着喷头b在x，y和z轴方向上的位置；
[0071]
步骤2-4：判断l是否大于安全距离l？若是，则打印头a继续打印，着喷头继续运动；若否，打印头a继续打印，记录当前着喷头b位置，并控制着喷头b沿z轴方向向下运动一段距离。
[0072]
在步骤203，当所述着喷头移动到所述着位置时，触发所述着喷头开始工作，所述打印头和着喷头共同工作。
[0073]
优选地，其中所述方法还包括：
[0074]
利用如下方式确定所述着喷头要着的位置点，包括：
[0075]
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pa＝{p1,p2,
…
,pi,
…
,pn},1≤i≤n，同时打印件开始打印位置(x0,y0,z0)；其中，pi＝(xi,yi,zi)为打印头要经过的空间坐标点；
[0076]
计算打印件上需要喷涂的位置与着喷头b之间的转换关系，并基于所述转换关系确定所述着喷头要着的位置点；
[0077]
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，则着喷头要着的位置点p
′i的计算公式为：
[0078][0079]
其中，x
′i、y
′i和z
′i分别是着喷头要着的位置点的位置坐标，α为着喷头的零点和打印头的零点之间在x轴方向的差；β为着喷头的零点和打印头的零点之间在y轴方向的差；γ为着喷头的零点和打印头的零点之间在z轴方向的差。
[0080]
在本发明中，控制板b控制着喷头b运动，开始寻喷涂位置；喷涂图案会经过对应规则转化成gcode代码，然后通过gcode代码控制着喷头b在打印件上的着点进行绘图，该规则的计算为：a.首先是通过打印件的表面打印点集合和喷涂图案，在计算机中获得打印件上喷涂点位置集合pa＝{p1,p2,
…
,pi,
…
,pn},1≤i≤n，其中pi＝(xi,yi,zi)为打印头要经过的空间坐标点，同时获得在打印软件上设置的打印件开始打印位置(x0,y0,z0)；b.计算打印件上需要喷涂的位置与着喷头b之间的转换关系，即控制板控制着喷头b的运动位置，着喷头的零点位置和打印的空间零点位置不一致，因此需要空间转换。设定图案喷涂点位置集合p
′b＝{p
′1,p
′2,
…
,p
′i,
…
,p
′n},1≤i≤n，其中着喷头要喷涂点p
′i计算公式为：
[0081][0082]
上式中x
′i、y
′i和z
′i分别是着喷头b要着的位置点，α为着喷头的零点和打印头的零点之间在x轴方向的差；β为着喷头的零点和打印头的零点之间在y轴方向的差；γ为着喷头的零点和打印头的零点之间在z轴方向的差。
[0083]
在步骤204，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喷头上的第二红外探头确定第一距离和第二距离。
[0084]
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喷头上的第二红外探头确定第一距离和第二距离，包括：
[0085]
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。
[0086]
在步骤205，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喷头继续同时进行工作。
[0087]
优选地，其中所述方法还包括：
[0088]
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，触发所述着喷头重新工作。
[0089]
在本发明中，当打印机头和着喷头开始同时工作时，安装在打印头a和着喷头b上的红外探头开始实时检测打印头和着喷头之间的距离，并基于两个头之间的距离确定打印头和着喷头的运行方式。
[0090]
具体地，打印头a和着喷头b同时运动时，控制板a和控制板b通过ad转换读取安装在打印头a和着喷头b上的红外传感器的电压信号v
ad
和v
bd
，并基于电压信号确定表示距离的数字信号da和db。然后，判断红外传感器的检测信号是否满足da≤δ和db≤δ。其中，若满足，则着喷头b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，触发所述着喷头重新工作，此时3d打印头继续打印，不会停止工作；若不满足，则打印头和着喷头继续工作，继续执行打印和着。
[0091]
在步骤206，当所述打印头完成当前打印层的打印，或所述着喷头完成当前着层的着且所述着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。
[0092]
优选地，其中所述方法还包括：
[0093]
当所述着层与打印层的层数差小于预设层数阈值时，停止所述着喷头工作，直至所述着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。
[0094]
结合图3所示，在本发明中，打印头a和着喷头b继续同时工作，并判断打印头a或者着喷头b当前层是否完成，即是否执行gcode中的z轴命令。其中，若完成，则控制板a和控制板b分别执行各自控制的下一步，若否，则继续打印或者着。
[0095]
其中，针对于打印头a的控制板，若已完成当前层的打印，则执行下一步继续下一层正常3d打印；反之，则继续完成当前层的打印。同样，针对于着喷头b的控制板，判断当前着层的着是否完成且所述着层与打印层的层数差大于等于预设层数阈值m
′
。若已完成当前层的着且着层与打印层的层数差大于等于预设层数阈值m
′
，则执行下一步，当存在下一层时，进行下一层的打印；反之，若着层与打印层的层数差小于预设层数阈值m
′
，则等待打印头a完成当前层的任务且与着层的差于阈值m
′
时，着层继续工作。
[0096]
在本发明中，在进行下一层打印的跳转时，还需要判断所有层是否打印完成，若是，则打印头a回退到安全位置，结束3d打印；若否，则执行下一层打印。
[0097]
在本发明中，还需要判断着喷头b的任务是否完成。即是否完成p
′b＝{p
′1,p
′2,
…
,p
′i,
…
,p
′n},1≤i≤n中所有点位置的喷涂。其中，若是，则着喷头回退到安全位置，结束喷涂着，此时完成整个打印件的打印和加工；若否，则继续完成着。
[0098]
本发明通过增加一个打印头及运动控制机械装置，即打印机的打印头和着互不干涉的机械动力装置，两套机械动力装置分别控制打印头打印和着喷头着，并在打印头和着喷头之间增加红外传感器探测传感器，通过红外传感器的测距功能，避免两个打
印头碰撞而损坏。此外，增加两个打印头控制的协同功能，保持打印件正常打印，着机械装置正常着。本发明方法协同控制3d打印与着机械运动装置，完成打印件打印和着一体化，能够提高3d打印加工效率，对3d打印优化设计具有重要意义。
[0099]
图4为根据本发明实施方式的3d打印在线着协同控制系统400的结构示意图。如图4所示，本发明实施方式提供的3d打印在线着协同控制系统400，包括：初始化设置单元401、移动控制单元402、触发单元403、计算单元404、控制单元405和转换单元406。
[0100]
优选地，所述初始化设置单元401，用于对3d打印的打印头和着喷头的位置进行初始化设置。
[0101]
优选地，所述移动控制单元402，用于当所述打印头完成预设的m层的打印时，确定着喷头的着位置，并控制所述着喷头移动到所述着位置。
[0102]
优选地，其中所述移动控制单元402，还用于：
[0103]
在移动过程中，基于所述着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喷头的第三距离；
[0104]
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，直至运动至所述着位置时停止。
[0105]
优选地，所述触发单元403，用于当所述着喷头移动到所述着位置时，触发所述着喷头开始工作，所述打印头和着喷头共同工作。
[0106]
优选地，所述计算单元404，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喷头上的第二红外探头确定第一距离和第二距离。
[0107]
优选地，其中所述计算单元404，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喷头上的第二红外探头确定第一距离和第二距离，包括：
[0108]
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。
[0109]
优选地，所述控制单元405，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喷头继续同时进行工作。
[0110]
优选地，所述转换单元406，用于当所述打印头完成当前打印层的打印，或所述着喷头完成当前着层的着且所述着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。
[0111]
优选地，其中所述系统还包括：
[0112]
着位置点确定单元，用于利用如下方式确定所述着喷头要着的位置点，包括：
[0113]
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pa＝{p1,p2,
…
,pi,
…
,pn},1≤i≤n，同时打印件开始打印位置(x0,y0,z0)；其中，pi＝(xi,yi,zi)为打印头要经过的空间坐标点；
[0114]
计算打印件上需要喷涂的位置与着喷头b之间的转换关系，并基于所述转换关
系确定所述着喷头要着的位置点；
[0115]
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，则着喷头要着的位置点p
′i的计算公式为：
[0116][0117]
其中，x
′i、y
′i和z
′i分别是着喷头要着的位置点的位置坐标，α为着喷头的零点和打印头的零点之间在x轴方向的差；β为着喷头的零点和打印头的零点之间在y轴方向的差；γ为着喷头的零点和打印头的零点之间在z轴方向的差。
[0118]
优选地，其中所述系统还包括：
[0119]
控制单元，用于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，触发所述着喷头重新工作；
[0120]
转换单元，用于当所述着层与打印层的层数差小于预设层数阈值时，停止所述着喷头工作，直至所述着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。
[0121]
本发明的实施例的3d打印在线着协同控制系统400与本发明的另一个实施例的3d打印在线着协同控制方法200相对应，在此不再赘述。
[0122]
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
[0123]
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
[0124]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0125]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0126]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或
多个方框中指定的功能。
[0127]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0128]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：

1.一种3d打印在线着协同控制方法，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，确定着喷头的着位置，并控制所述着喷头移动到所述着位置；当所述着喷头移动到所述着位置时，触发所述着喷头开始工作，所述打印头和着喷头共同工作；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，或所述着喷头完成当前着层的着且所述着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。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喷头要着的位置点，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喷头b之间的转换关系，并基于所述转换关系确定所述着喷头要着的位置点；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，则着喷头要着的位置点p
′
i
的计算公式为：其中，x
′
i
、y
′
i
和z
′
i
分别是着喷头要着的位置点的位置坐标，α为着喷头的零点和打印头的零点之间在x轴方向的差；β为着喷头的零点和打印头的零点之间在y轴方向的差；γ为着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，触发所述着喷头重新工作；当所述着层与打印层的层数差小于预设层数阈值时，停止所述着喷头工作，直至所述着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。6.一种3d打印在线着协同控制系统，其特征在于，所述系统包括：初始化设置单元，用于对3d打印的打印头和着喷头的位置进行初始化设置；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，确定着喷头的着位置，并控制所述着喷头移动到所述着位置；触发单元，用于当所述着喷头移动到所述着位置时，触发所述着喷头开始工作，所述打印头和着喷头共同工作；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喷头上的第二红外探头确定第一距离和第二距离；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喷头继续同时进行工作；转换单元，用于当所述打印头完成当前打印层的打印，或所述着喷头完成当前着层的着且所述着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。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述移动控制单元，还用于：在移动过程中，基于所述着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，直至运动至所述着位置时停止。8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：着位置点确定单元，用于利用如下方式确定所述着喷头要着的位置点，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喷头b之间的转换关系，并基于所述转换关系确定所述着喷头要着的位置点；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，则着喷头要着的位置点p
′
i
的计算公式为：
其中，x
′
i
、y
′
i
和z
′
i
分别是着喷头要着的位置点的位置坐标，α为着喷头的零点和打印头的零点之间在x轴方向的差；β为着喷头的零点和打印头的零点之间在y轴方向的差；γ为着喷头的零点和打印头的零点之间在z轴方向的差。9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述计算单元，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。10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：控制单元，用于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，触发所述着喷头重新工作；转换单元，用于当所述着层与打印层的层数差小于预设层数阈值时，停止所述着喷头工作，直至所述着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。

技术总结

本发明公开了一种3D打印在线着协同控制方法及系统，包括：对3D打印的打印头和着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，确定着喷头的着位置，并控制着喷头移动到所述着位置；当着喷头移动到所述着位置时，触发所述着喷头开始工作；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，或所述着喷头完成当前着层的着且所述着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。或进行下一层的着。或进行下一层的着。