[发明专利]具有断电续打功能的3D打印机及其断电续打控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别涉及3D打印机结构及控制方法技术领域。

背景技术

3D打印，特别是熔融沉积成型(FDM,Fused Deposition Modeling)3D打印是一种将熔融状原材料层层堆积产生三维结构的快速成型技术。由于采用逐层累积的方式，当打印模型尺寸较大时，成型时间可长达几十个小时。而现有的熔融沉积成型3D打印机均没有断电和中止处理机制，模型从开始打印到结束需一次性完成，若中途出现断电或其他故障中止，则需重新打印，这就大大降低了大尺寸模型的打印成功率；反复的重新打印，也产生了大量耗材的浪费。因此，如何实现断电后的继续打印，提供打印成功率，节省打印耗材浪费，成为3D打印技术领域中亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够在断电后重新上电继续上次未完成的打印工作，避免重新打印，节省打印耗材，大幅提高打印成功率，且设备结构简单，实现方法简便，使用范围较为广泛的具有断电续打功能的3D打印机及其断电续打控制方法。

为了实现上述的目的，本发明的具有断电续打功能的3D打印机包括如下构成：

该具有断电续打功能的3D打印机包括机框、连接于所述的机框的打印行走机构、连接于所述的打印行走机构的挤出喷头、连接并驱动所述的打印行走机构的驱动模块；还包括电源模块、断电检测模块和控制模块。其中，电源模块连接于外部电源和所述的打印行走机构之间，用以从所述的外部电源获取电能，向所述的驱动模块供电，并存储电能；断电检测模块连接于所述的外部电源，用以检测外部电源是否向电源模块供电，并输出检测结果；控制模块则用于根据所述的断电检测模块输出的检测结果确定打印机的工作状态为供电状态或断电状态；根据记录的打印数据加工位置；并控制所述的电源模块、打印行走机构和挤出喷头在所述的供电状态与断电状态之间相互切换。

该具有断电续打功能的3D打印机中，所述的电源模块包括直流电源和储能装置。其中，直流电源用以将所述外部电源的交流电变为直流电向所述的驱动模块供电；储能装置用以在所述的控制模块控制下，在所述的断电状态与供电状态间切换，在所述的供电状态时，从所述的直流电源获取并存储电能；并在所述的断电状态时，向所述的驱动模块、挤出喷头和控制模块供电。所述的储能装置为蓄电池或电容。

该具有断电续打功能的3D打印机中，所述的断电检测模块包括降压变压器、整流二极管、两个分压电阻和断电检测电路。其中，降压变压器的原边绕组连接于外部交流电源，其副边绕组输出低压交流电；整流二极管连接于所述的降压变压器的副边绕组，将所述的低压交流电整流为单向正电压；两个分压电阻顺序串联于所述的整流二极管的阴极，所述两个分压电阻之间的节点输出断电检测电平；断电检测电路连接于所述的两个分压电阻之间的节点与控制模块之间，用以根据所述的断电检测电平向所述的控制模块输出断电检测结果。

该具有断电续打功能的3D打印机中，所述的控制模块包括状态选择单元、存储单元和状态切换控制单元。其中，状态选择单元用以根据所述的断电检测模块输出的检测结果确定工作状态为断电状态或供电状态；存储单元用以存储打印数据、在该打印数据上标记打印位置；状态切换控制单元用以根据所述的状态选择单元确定的工作状态，控制所述的电源模块、打印行走机构和挤出喷头在所述的断电状态和供电状态间切换。

该具有断电续打功能的3D打印机中，所述的状态切换控制单元包括电源模块切换控制子单元、打印行走机构切换控制子单元和挤出喷头切换控制子单元。其中，电源模块切换控制子单元用以在切换到断电状态时，控制所述的电源模块利用其存储的电能供电，并在切换到供电状态时，控制所述的电源模块利用外部电源供电；打印行走机构切换控制子单元用以在切换到断电状态时，通过所述的驱动模块控制所述的打印行走机构将挤出喷头移动至断电暂停位置，该断电暂停位置为远离打印模型的位置；并在切换到供电状态时，根据存储单元存储的切换到断电状态时打印数据上所标记的打印位置，通过所述的驱动模块控制所述的打印行走机构将挤出喷头恢复至所述的打印数据上所标记的打印位置对应的位置。挤出喷头切换控制子单元用以在切换到断电状态时，控制所述的挤出喷头抽回打印耗材并冷却；并在切换到供电状态时，控制所述的挤出喷头加热并预先挤出变质耗材。