智能微控打印设备及智能微控打印方法

摘要

本申请公开了一种智能微控打印设备及智能微控打印方法，属于电子设备技术领域。智能微控打印设备包括第一调节组件、第二调节组件和打印组件；所述第一调节组件的第一端固定连接，所述第二调节组件与所述第一调节组件的第二端连接，所述打印组件设置于所述第二调节组件的第二端；其中，所述第一调节组件的第二端相对于所述第一调节组件的第一端在第一预设空间内活动，所述第二调节组件的第二端相对于所述第二调节组件的第一端在第二预设空间内活动；所述第一预设空间大于所述第二预设空间，所述第二预设空间随所述第一调节组件的第二端活动。

说明书

技术领域

本申请属于电子设备技术领域，具体涉及一种智能微控打印设备及智能微控打印方法。

背景技术

3D打印技术(又被称为增材制造)因具有可定制化、打印产品结构复杂、节约材料等诸多优点被应用于航空航天、汽车、医疗、军事等战略及民生领域。

但是，3D打印仍然存在产品精度较差、性能较低的问题，尤其涉及多自由度打印及大件物体打印时，多自由度打印由于机械臂存在误差累计难以实现高精准打印，物体表面粗糙而且打印超复杂路径设置困难从而使得产品性能无法精准控制。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种智能微控打印设备及智能微控打印方法，能够解决现有技术中打印设备打印精度较差的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种智能微控打印设备，包括第一调节组件、第二调节组件和打印组件；

所述第一调节组件的第一端固定连接，所述第二调节组件与所述第一调节组件的第二端连接，所述打印组件设置于所述第二调节组件的第二端；

其中，所述第一调节组件的第二端相对于所述第一调节组件的第一端在第一预设空间内活动，所述第二调节组件的第二端相对于所述第二调节组件的第一端在第二预设空间内活动；

所述第一预设空间大于所述第二预设空间，所述第二预设空间随所述第一调节组件的第二端活动。

第二方面，本申请实施例提供了一种智能微控打印方法，步骤包括：

控制第一调节组件活动，使所述第一调节组件中的第二端到达第一预设空间内的待打印区域，其中，此时的所述第一预设空间覆盖所述打印区域；

控制第二调节组件活动，使所述第二调节组件的第二端相对于所述第二调节组件的第一端在第二预设空间内活动，其中，所述第二预设空间至少部分地与所述待打印区域重合；

启动打印组件，所述打印组件在所述第二调节组件的第二端的带动下，在所述待打印区域内打印待成型物品。

在本申请实施例中，第一调节组件和第二调节组件的设置用于配合改变打印组件的位置，第一调节组件和第二调节组件的活动空间不同，且具有关联，在第一预设空间大于第二预设空间后，可以通过第一调节组件对打印组件的位置进行粗调，可以通过第二调节调节组件对打印组件的具体打印位置进行微调，这样的设置可以使打印组件能够进行更加精细的打印作业，以便于打印出更加精美的产品。上述的第一调节组件可以带动整个第二调节组件在第一预设空间内活动，第二调节组件又可以带动打印组件在第二预设空间内活动，这样就可以对打印组件进行双重调控，使打印组件可以具有大小两个调整路径，保证打印组件的打印精度。本申请的实施例具有打印精度更高的有益效果。

附图说明

图1表示本申请实施例提供的一种智能微控打印设备的结构示意图；

图2表示本申请实施例提供的一种智能微控打印设备中控制组件与其他组件之间的关联示意图；

图3表示本申请实施例提供的可执行打印路径；

图4表示本申请实施例中智能微控打印方法的流程示意图。

附图标记说明：

10、第一调节组件；20、第二调节组件；21、第二驱动机构；22、第二传动机构；30、打印组件；40、检测组件；50、控制组件；60、基座；70、打印路径。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的智能微控打印设备及智能微控打印方法进行详细地说明。

参见图1至图3，本申请的实施例提供了一种智能微控打印设备，包括第一调节组件10、第二调节组件20和打印组件30；

所述第一调节组件10的第一端固定连接，所述第二调节组件20与所述第一调节组件10的第二端连接，所述打印组件30设置于所述第二调节组件20的第二端；

其中，所述第一调节组件10的第二端相对于所述第一调节组件10的第一端在第一预设空间内活动，所述第二调节组件20的第二端相对于所述第二调节组件20的第一端在第二预设空间内活动；

所述第一预设空间大于所述第二预设空间，所述第二预设空间随所述第一调节组件10的第二端活动。

在本申请实施例中，第一调节组件10和第二调节组件20的设置用于配合改变打印组件30的位置，第一调节组件10和第二调节组件20的活动空间不同，且具有关联，在第一预设空间大于第二预设空间后，可以通过第一调节组件10对打印组件30的位置进行粗调，可以通过第二调节调节组件对打印组件30的具体打印位置进行微调，这样的设置可以使打印组件30能够进行更加精细的打印作业，以便于打印出更加精美的产品。上述的第一调节组件10可以带动整个第二调节组件20在第一预设空间内活动，第二调节组件20又可以带动打印组件30在第二预设空间内活动，这样就可以对打印组件30进行双重调控，使打印组件30可以具有大小两个调整路径，保证打印组件30的打印精度。本申请的实施例具有打印精度更高的有益效果。

需要说明的是，上述的第一预设空间可以为一个静态的空间，是基于第一调节组件10第一端的空间，具体是第一调节组件10中的第二端相对于第一端活动的有限空间；第二预设空间可以认为是一个动态的空间，空间本身的大小和体积不变，空间的位置会随着第一调节组件10的第二端位置变化而变化，具体是第二调节组件20中的第二端相对于第一端活动的有限空间，是用于第一调节组件10的第二端本身是可以活动的，第二调节组件20与第一调节组件10的第二端连接，因而形成了位置可以变动的空间。

需要说明的是，第一调节组件10在调节过程中会存在误差，如果仅设置第一调节组件10，就会致使物体表面粗糙而且打印超复杂路径设置困难，有了第二调节组件20后，可以对第一调节组件10进行误差的修正，可以通过对应为位置检测组件40(下文中有具体描述)提供修正精度，进而可以打印出更加精美的产品。本申请的第二调节组件20作为第一调节组件10的补充修改，不仅限于在空间范围内活动，也可以设置为仅对误差方向进行修正的结构，比如，第二调节组件20可以为仅使打印组件30进行移动、摆动或旋转中的一种运动，对应可以对第二调节组件20进行一定程度的简化，降低成本。

需要说明的是，本申请的打印组件30可以用于液体、固体或中间态材料的供给以及打印成型。

可选地，在本申请的实施例中，所述第一调节组件10包括第一驱动机构和第一传动机构，所述第一驱动机构与所述第一传动机构连接，所述第一驱动机构用于带动所述第一传动机构活动；

其中，所述第一传动机构包括底座和至少两个传动件，所述底座固定在预设位置，所述至少两个传动件活动连接于所述底座，所述至少两个传动件背离所述底座的一端相对于所述底座在所述第一预设空间内活动。

在本申请实施例中，第一驱动机构的设置，用于带动第一传动机构进行活动，通过第一驱动机构与第一传动机构的配合设置，可以使第一传动机构的第二端相对于第一端在第一预设空间内活动；具体的，底座的设置可以使第一调节组件10的安装更加稳定，底座可以作为至少两个传动件活动的基准，至少两个传动件活动连接于底座后，可以使至少两个传动件背离底座的一端相对于底座在第一预设空间内活动。

需要说明的是，至少两个传动件可以根据需要设置为不同形式的传动，比如可以设置为至少两个机械臂，或者多组传动方向不同的传动件，比如齿轮齿条、涡轮蜗杆、丝杠螺母等结构中的至少两者(可以为两个相同类似的组合)，只要可以使可以使第一传动机构的第二端相对于第一端在第一预设空间内活动即可。传动件的数量可以根据需要设置，不限于两个。

需要说明的是，上述固定底座的预设位置可以为桌面、地面、固定支架等结构，具体根据实际需要将底座固定在合适的位置。

需要说明的是，在本发明实施例中，第一调节组件10可以是多自由度机械臂、也可以是三坐标移动平台或单方向移动平台，不论何种第一调节组件10均受下述控制组件50的可执行控制程序控制。

可选地，在本申请的实施例中，所述至少两个传动件设置为两个时，包括第一传动件和第二传动件，所述第一传动件的第一端活动连接于所述底座，所述第二传动件的第一端连接于所述第一传动件的第二端，所述第二调节组件20与所述第二传动件的第二端连接；

其中，所述第二传动件的第二端相对于所述底座在所述第一预设空间内活动。

在本申请实施例中，上述结构可以实现第一传动机构的第二端相对于第一端在第一预设空间内活动，具体通过第一传动件和第二传动件的配合设置来实现。

需要说明的是，上述的活动连接方式可以包括球头铰接、万向联轴器连接以及一般的滑动连接和转动连接。

可选地，在本申请的实施例中，所述第二调节组件20包括第二驱动机构21和第二传动机构22，所述第二驱动机构21与所述第二传动机构22连接，所述第二驱动机构21用于带动所述第二传动机构22活动；

其中，所述第二传动机构22的第一端与所述第一调节组件10连接，所述第二传动机构22的第二端与所述打印组件30连接，所述第二驱动机构21与所述第二传动机构22配合带动所述打印组件30相对于所述第一调节组件10在所述第二预设空间内活动。

在本申请实施例中，第二驱动机构21的设置，用于带动第二传动机构22进行活动，通过第二驱动机构21与第二传动机构22的配合设置，可以使第二传动机构22的第二端相对于第一端在第二预设空间内活动，进而可以带动打印组件30对于第一调节组件10在第二预设空间内活动，在结合第一传动机构带动第二调节组件20在第一预设空间活动，可以使打印组件30具有大小两个调整路径，保证打印组件30的打印精度。具体的，在第二传动机构22的第一端与第一调节组件10连接后，可以通过第一调节组件10带动整个第二传动机构22活动，第一调节组件10的第二端也将作为第二传动机构22活动的基准，在第二驱动机构21与第二传动机构22配合下，可以带动打印组件30相对于第一调节组件10在第二预设空间内活动。

需要说明的是，第二传动机构22可以是弹性体、球铰，轴承等单件，也可以为多个零件的组合件，只要可以带动打印组件30进行微调以降低误差即可。

可选地，在本申请的实施例中，所述第二传动机构22包括至少两个微调件，所述至少两个微调件安装于所述第一调节组件10的第二端，所述至少两个微调件背离所述所述第一调节组件10的一端相对于所述所述第一调节组件10在所述第二预设空间内活动。

在本申请实施例中，至少两个微调件的设置可以更好地带动打印组件30进行微调，以便于提高打印组件30的打印精度。当然，也可以根据需要仅设置一个微调件，以对单个方向上进行微调。

需要说明的是，至少两个微调件中的一者可以设置为螺纹调节，微调件的活动方式可以包括滑动、转动或者二者组合，也可以为螺纹连接等。

可选地，在本申请的实施例中，所述第二驱动机构21包括电机、液压泵、气压泵中的至少一者，所述第二驱动机构21通过机械控制单元、声场控制单元或电磁控制单元中的至少一种进行控制。

在本申请实施例中，第二驱动机构21可以根据需要通过电驱动、液压驱动或气压驱动，第二驱动机构21是可以进行控制的，具体可以通过机械控制单元、声场控制单元或电磁控制单元中的至少一种进行控制。当然，也可以根据需要通过红外传感器、压力传感器、图像传感器等方式进行控制，甚至可以根据对应的手势进行控制，具体需要摄像头等结构进行手势的捕捉。

需要说明的是，第二驱动机构21可以设置为微控动力装置，微控动力装置可以是机械控制单元，采用机械结构实现打印组件30的运动，可以是电机使打印组件30发生旋转，也可以是推拉力结构使打印组件30发生移动或摆动，也可以是二者的组合形式。微控动力装置也可以是声场控制单元，采用声学实现打印组件30的运动，从而控制声场实现打印组件30喷口处达到期望位置。其中，采用声场控制的原理是利用声波与物体的相互作用产生声辐射力，而改变驱动相位可以控制幅度和/或频率以在介质中操纵声场使物体达到期望位置；微控动力装置也可以是电磁控制单元，该单元可以产生变化的磁场，进而推动带有导体的打印组件30按照期望运动；其中，电磁控制的原理是磁场运动时带动导体运动产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，从而产生电磁驱动。

可选地，在本申请的实施例中，所述智能微控打印设备还包括至少一个位置检测组件40，所述位置检测组件40包括传感器、摄像头、探测器中的至少一者，所述位置检测组件40用于检测所述打印组件30的位置。

在本申请实施例中，位置检测组件40的设置用于检测打印组件30的位置，具体可以将第一调节组件10、第二调节组件20或者下文的基座60作为确定位置的基准。位置检测组件40可以设置为传感器、摄像头、探测器中的至少一者，可以根据需要设置，只要可以对打印组件30的位置进行确认就行。

需要说明的是，传感器可以为红外传感器等，探测器可以为声波探测器、电磁波探测器等，也可以通过蓝牙等结构进行位置的确定。

可选地，在本申请的实施例中，所述智能微控打印设备还包括控制组件50，所述控制组件50分别与所述第一调节组件10、所述第二调节组件20和所述打印组件30电连接，所述控制组件50用于控制所述第一调节组件10、所述第二调节组件20和所述打印组件30。

在本申请实施例中，控制组件50的设置用于控制和协调设备的其他组件，具体可以控制和协调第一调节组件10、第二调节组件20和打印组件30，可以使第一调节组件10、第二调节组件20和打印组件30各司其职，完成打印作业。当然也可以根据需要将位置检测组件40与控制组件50连接，以便于对打印组件30的位置进行监测。

需要说明的是，控制组件50上设置有至少一个计算单元，可以对第一调节组件10、第二调节组件20和打印组件30的位置及运动情况进行计算，以便于得到相应的打印物品。

可选地，在本申请的实施例中，还包括基座60，所述基座60与所述打印组件30间隔地设置，所述第一调节组件10和所述第二调节组件20配合带动所述打印组件30活动至靠近所述基座60的位置。

在本申请实施例中，基座60的设置用于承载待打印的物品，基座60可以作为打印的基准，可以根据需要通过打印组件30在基座60上进行打印。

需要说明的是，打印组件30的作用不仅提供材料和/或部件，而且还可以对材料和/或部件进行打印使之形成所需固体；其中，打印组件30根据成型工艺需要还应包括激光、紫外光照、热源等辅助装置以打印成型；材料和/或部件可以是材料，如热塑性塑料、连续碳纤维等，也可以是部件，如金属块，也可以是二者组合形式。

需要说明的是，本申请的实施例可以在第一调节组件10精度较低的条件下实现高精度调节打印，具体通过第二调节组件20的误差补偿实现，可以通过位置检测组件40进行辅助。

需要说明的是，通过第一调节组件10和第二调节组件20的配合下，能够将超复杂图案可以分解为大路径和小路径，程序简单更易控制；对于打印复合材料，例如以碳纤维、碳纳米管增强的复合材料对于改变打印路径70材料性能影响较大，实现高精度超复杂路径对精确调节打印材料性能具有有益效果。

参见图4，本申请的实施例还提供了一种智能微控打印方法，所述智能微控打印方法的步骤包括：

步骤S101：控制第一调节组件10活动，使所述第一调节组件10中的第二端到达第一预设空间内的待打印区域，其中，此时的所述第一预设空间覆盖所述打印区域；

上述步骤可以通过第一调节组件10的活动，使打印组件30快速活动至待打印区域，处于第一调节组件10第二端的第二调节组件20以及打印组件30也将会处于待打印区域，以对之后的打印工作做好准备。

步骤S102：控制第二调节组件20活动，使所述第二调节组件20的第二端相对于所述第二调节组件20的第一端在第二预设空间内活动，其中，所述第二预设空间至少部分地与所述待打印区域重合；

上述步骤可以通过第二调节组件20的控制，使第二调节组件20的第二端，在第二预设空间和待打印区域的重合位置进行活动，进而为打印组件30的打印工作进一步做好准备，可以根据需要通过第二调节组件20对打印组件30的位置进行微调。

步骤S103：启动打印组件30，所述打印组件30在所述第二调节组件20的第二端的带动下，在所述待打印区域内打印待成型物品。

上述步骤可以通过打印组件30在待打印区域内打印待成型物品，具体通过第一调节组件10对打印组件30的位置进行粗调，可以通过第二调节调节组件对打印组件30的具体打印位置进行微调，这样的设置可以使打印组件30能够进行更加精细的打印作业，以便于打印出更加精美的产品。

需要说明的是，控制组件50不考虑反馈数据而采用可执行控制程序设置可以按照预定义的路径打印，而考虑位置检测装置接收的数据则可以根据该数据实时调节打印组件30的位置，从而减小误差，有利于打印表面光滑精度更高。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。