一種應(yīng)用于3d打印設(shè)備的模塊化局域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化局域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，包括順序相連的局域網(wǎng)監(jiān)控器、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)、上位機(jī)，所述局域網(wǎng)監(jiān)控器與3D打印設(shè)備相連。本實(shí)用新型的系統(tǒng)，即插即用、上位機(jī)上不需添加硬件、對(duì)3D打印設(shè)備有完全的控制和數(shù)據(jù)讀取能力、系統(tǒng)可以選擇性地使用或更換各部分、系統(tǒng)具有擴(kuò)展性。
【專利說明】一種應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化局域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及通信系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化局域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]3D打印是指基于離散-堆積原理，由零件三維數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)直接制造零件的制造方式。它具有能簡(jiǎn)化加工工序、加工周期與結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度無關(guān)、成品免組裝、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性無限制等優(yōu)點(diǎn)，是未來制造技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。同時(shí)滿足了個(gè)性化、定制化且數(shù)量少的產(chǎn)品的制造需求?？梢灶A(yù)見，該技術(shù)將進(jìn)一步向個(gè)人家庭、大型組織和技術(shù)研究等應(yīng)用領(lǐng)域普及。
[0003]3D打印設(shè)備的工作方式如下:上位機(jī)使用切片軟件將STL模型轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼，然后上位機(jī)控制軟件用一定的規(guī)則將這些機(jī)器碼逐條發(fā)送給3D打印設(shè)備，當(dāng)3D打印設(shè)備逐條將所有機(jī)器碼執(zhí)行完畢后制造過程結(jié)束。
[0004]但在某些場(chǎng)景中，使用3D打印設(shè)備仍然有諸多不便，這妨礙了 3D打印技術(shù)的普及進(jìn)程。
[0005]對(duì)于個(gè)人家庭用戶，由于價(jià)格、所需精度和使用難度等局限，它們選擇的3D打印設(shè)備往往是桌面級(jí)熔融擠出成型設(shè)備(即FDM3D打印機(jī))。但這種設(shè)備制造速度慢、有噪音而且有異味(在使用ABS材料時(shí))。所以設(shè)備不適宜擺放在用戶的工作學(xué)習(xí)的書桌上，而更適于擺放在房屋的一個(gè)通風(fēng)角落，通過遠(yuǎn)程通訊的方法來實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)設(shè)備的監(jiān)控。而且桌面級(jí)熔融擠出成型設(shè)備的工作效果受環(huán)境(如溫度、濕度、風(fēng)速)影響很大，個(gè)人家庭用戶往往無法根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)來對(duì)應(yīng)地調(diào)整制造參數(shù)設(shè)置，設(shè)備的性能無法進(jìn)一步地發(fā)揮。
[0006]而對(duì)于大型組織用戶而言，作為企業(yè)或政府擁有的3D打印設(shè)備數(shù)量將會(huì)很多。所以需要對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行集中的管理。
[0007]所以局域網(wǎng)監(jiān)控和制造參數(shù)設(shè)置建議是3D打印技術(shù)走向真正普及當(dāng)前所需要的功能。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化局域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。
[0009]本實(shí)用新型的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0010]一種應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化局域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，包括順序相連的局域網(wǎng)監(jiān)控器、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)、上位機(jī)，所述局域網(wǎng)監(jiān)控器與3D打印設(shè)備相連。
[0011]所述的局域網(wǎng)監(jiān)控器包括順序相連的環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理板和串口通信模塊，其中數(shù)據(jù)處理板通過串口與3D打印設(shè)備相連，串口通信模塊與數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)相連。
[0012]所述的環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊包括攝像頭、溫濕度傳感器和風(fēng)速傳感器。
[0013]所述的數(shù)據(jù)處理板的架構(gòu)為AVR、ARM、X86中的一種。
[0014]所述的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)包括順序相連的路由器、調(diào)制解調(diào)器、互局域網(wǎng)。
[0015]所述的上位機(jī)為電腦、手機(jī)、單片機(jī)中的一種。
[0016]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0017]1、它的監(jiān)控管理功能是基于局域網(wǎng)的監(jiān)控管理功能，作用范圍為局域網(wǎng)覆蓋范圍。上位機(jī)是Client狀態(tài)主動(dòng)尋址。監(jiān)控管理器是Server狀態(tài)被動(dòng)連接。
[0018]制造參數(shù)設(shè)置建議是在監(jiān)控管理器上進(jìn)行分析的，因此用戶不需要在本機(jī)進(jìn)行運(yùn)算；參數(shù)設(shè)置建議的歷史保存在監(jiān)控管理器上。
[0019]局域網(wǎng)范圍內(nèi)(房屋尺度、大樓尺度)間接觀察。
[0020]2、對(duì)3D打印設(shè)備能做到完全的局域網(wǎng)監(jiān)控管理，不僅能對(duì)多個(gè)3D打印設(shè)備(可以是地域上分散的)進(jìn)行集中的組織管理，并對(duì)不同用戶進(jìn)行權(quán)限分配，而且能實(shí)時(shí)記錄存儲(chǔ)3D打印過程中產(chǎn)生的有關(guān)數(shù)據(jù)，并在需要時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)提取分析。
[0021]3、在設(shè)備涉及激光等危險(xiǎn)源時(shí)，可幫助用戶進(jìn)行間接觀察，保障用戶的安全，能智能分析環(huán)境數(shù)據(jù)并給出制造參數(shù)設(shè)置建議。
[0022]4、模塊化設(shè)計(jì):系統(tǒng)即插即用，上位機(jī)上不需添加硬件，系統(tǒng)可以選擇性地使用或更換或卸載各部分、系統(tǒng)具有擴(kuò)展性。
[0023]5、本系統(tǒng)不需經(jīng)過任何改動(dòng)即可應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、激光焊接設(shè)備、無人全站儀等任何串口設(shè)備。本系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)應(yīng)用于3D打印設(shè)備是因?yàn)?D打印設(shè)備具有加工時(shí)間長、對(duì)環(huán)境要求高、個(gè)性化及定制化制造、數(shù)量多、地域上分散等特點(diǎn)，特別適合使用該系統(tǒng)。但這并不代表本實(shí)用新型不可用于其它現(xiàn)有的或未來的串口設(shè)備。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型所述的一種應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化局域網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0025]圖2為圖1所述系統(tǒng)的局域網(wǎng)監(jiān)控器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為圖1所述系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為圖1所述系統(tǒng)的上位機(jī)功能軟件界面示意圖；
[0028]圖5為圖1所述系統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)信息流示意圖；
[0029]圖6為圖1所述系統(tǒng)的3D打印設(shè)備狀態(tài)信息流示意圖；
[0030]圖7為圖1所述系統(tǒng)的機(jī)器碼信息流示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0032]如圖1，一種應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化局域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，包括順序相連的局域網(wǎng)監(jiān)控器、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)、上位機(jī)，所述局域網(wǎng)監(jiān)控器與3D打印設(shè)備相連。
[0033]如圖2，所述的局域網(wǎng)監(jiān)控器包括順序相連的環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理板2和串口通信模塊4，其中數(shù)據(jù)處理板2通過串口 I和接口 8與3D打印設(shè)備9相連，串口通信模塊4與數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)相連；所述的環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊包括攝像頭10、溫濕度傳感器和風(fēng)速傳感器7 ;環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊用于記錄下3D打印設(shè)備9所在的環(huán)境數(shù)據(jù)，并傳送給數(shù)據(jù)處理板2 ;數(shù)據(jù)處理板2通過串口 I連接到3D打印設(shè)備9，同時(shí)通過串口通信模塊4連接到數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)；視乎所要處理的數(shù)據(jù)量，數(shù)據(jù)處理板2的架構(gòu)可以是AVR、ARM或X86等；所述數(shù)據(jù)處理板2負(fù)責(zé)將環(huán)境數(shù)據(jù)和3D打印設(shè)備發(fā)出的指令通過串口信號(hào)傳送給串口通信模塊4，并且從串口通信模塊4接受來自上位機(jī)指令，并將指令中的機(jī)器碼(直接指揮3D打印設(shè)備的代碼)通過串口連接傳遞給3D打印設(shè)備9 ;串口通信模塊4通過串口 3連接數(shù)據(jù)處理板2，通過其他信號(hào)傳輸協(xié)議5 (可以是WIFI或有線網(wǎng)絡(luò))連接數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)；所述串口通信模塊4的功能是把來自上位機(jī)的指令傳遞到數(shù)據(jù)處理板2，數(shù)據(jù)處理板2上傳的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)；攝像頭10通過接口 6與數(shù)據(jù)處理板2相連接。
[0034]所述的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)包括順序相連的路由器、調(diào)制解調(diào)器、互局域網(wǎng)；
[0035]所述的上位機(jī)為電腦、手機(jī)、單片機(jī)中的一種；
[0036]上位機(jī)功能軟件的功能是虛擬串口、顯示環(huán)境數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)提取分析。當(dāng)設(shè)備通過串口線連接到上位機(jī)，上位機(jī)會(huì)分配一個(gè)串口號(hào)(如COM3)給該設(shè)備，而上位機(jī)控制軟件通過連接上這個(gè)串口號(hào)來與設(shè)備發(fā)生連接。如果使用該系統(tǒng)，設(shè)備沒有直接通過串口與上位機(jī)相連，所以需要上位機(jī)功能軟件將非串口連接方式虛擬為串口連接，讓上位機(jī)分配一個(gè)串口號(hào)，上位機(jī)控制軟件就可以通過這個(gè)串口號(hào)與設(shè)備對(duì)接。攝像頭、溫濕度傳感器等環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊是原有的3D打印設(shè)備所不具有的，上位機(jī)沒有顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)的窗口，所以上位機(jī)功能軟件需要具備顯示對(duì)應(yīng)環(huán)境數(shù)據(jù)的界面。所述數(shù)據(jù)提取分析是提取服務(wù)器中儲(chǔ)存的環(huán)境數(shù)據(jù)和設(shè)置數(shù)據(jù)，通過分析環(huán)境數(shù)據(jù)來向用戶給出推薦的制造參數(shù)或者通過環(huán)境數(shù)據(jù)和設(shè)置數(shù)據(jù)間的對(duì)比幫助用戶了解制造設(shè)置參數(shù)與打印效果間的聯(lián)系。此外，上位機(jī)可以是電腦、手機(jī)甚至是單片機(jī)，在不同平臺(tái)上的功能軟件的形式可能有所不同。
[0037]如圖5，環(huán)境數(shù)據(jù)是原本上位機(jī)和3D打印機(jī)都不產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。環(huán)境數(shù)據(jù)由監(jiān)控管理器上的環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊產(chǎn)生，監(jiān)控管理器的數(shù)據(jù)處理板接收到后將其分析整理，串口通訊模塊則將數(shù)據(jù)的格式由串口轉(zhuǎn)化為TCP協(xié)議，傳送到達(dá)上位機(jī)。
[0038]如圖6，打印機(jī)狀態(tài)信息是由打印機(jī)生成的，原本直接傳送到上位機(jī)。而本實(shí)用新型則是通過局域網(wǎng)將狀態(tài)信息傳送到上位機(jī)。監(jiān)控管理器讀取狀態(tài)信息，串口通訊模塊轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式為TCP協(xié)議，最終到達(dá)上位機(jī)。
[0039]如圖7，機(jī)器碼是由上位機(jī)生成的命令代碼，原本由上位機(jī)直接傳送到3D打印機(jī)。而本實(shí)用新型的則是通過局域網(wǎng)將機(jī)器碼從上位機(jī)發(fā)送到3D打印機(jī)。串口通訊模塊轉(zhuǎn)換TCP數(shù)據(jù)格式為串口，監(jiān)控管理器將機(jī)器碼發(fā)給打印機(jī)。
[0040]具體地講:
[0041]數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)是使用TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，是本系統(tǒng)直接使用的技術(shù)非常成熟的部分。圖3顯示的是個(gè)人家庭用戶使用系統(tǒng)時(shí)典型的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)示意圖。如果最左端路由器釋放的信號(hào)“轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)協(xié)議A”是WIFI，那只需配置局域網(wǎng)監(jiān)控器使其連接上家庭WIFI，上位機(jī)就可以自動(dòng)尋址找到局域網(wǎng)監(jiān)控器。
[0042]局域網(wǎng)監(jiān)控器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和連接方式如圖2所示。3D打印設(shè)備串口接口 8原本通過USB接口連接上位機(jī)。使用系統(tǒng)時(shí)只需將USB插頭插在數(shù)據(jù)處理板串口通訊接口 Al即可。然后再將監(jiān)控管理器配置通過轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)協(xié)議A5(如WIF1、以太網(wǎng)等)連接上數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)即可。
[0043]上位機(jī)功能軟件的界面如圖4所示。功能軟件內(nèi)部對(duì)上位機(jī)控制軟件進(jìn)行了關(guān)聯(lián)，使用時(shí)只需打開上位機(jī)功能軟件就可以同步打開上位機(jī)控制軟件。然后功能軟件的界面邊框會(huì)自動(dòng)與控制軟件的界面邊框鎖定，從而給用戶一個(gè)集成化的上位機(jī)軟件環(huán)境。在其中一種上位機(jī)功能軟件界面設(shè)計(jì)中，軟件分為三部分功能，分別是實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、環(huán)境數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)以及制造參數(shù)設(shè)置建議以及歷史數(shù)據(jù)的提取和分析。
[0044]以下是該實(shí)用新型系統(tǒng)應(yīng)用的兩個(gè)典型實(shí)例。
[0045]對(duì)于個(gè)人家庭用戶，他們可以在使用了 3D打印設(shè)備后覺得有必要時(shí)再購買本系統(tǒng)。對(duì)于這些用戶，使用本系統(tǒng)需要:購買局域網(wǎng)監(jiān)控器(其中包括了環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理板、串口通信模塊)，對(duì)其配置連接上家庭WIFI，將3D打印設(shè)備局域網(wǎng)監(jiān)控器的串口線連接到3D打印設(shè)備，安裝上位機(jī)功能軟件。使用時(shí)，用戶可以將3D打印設(shè)備放置于房屋通風(fēng)角落，使其工作時(shí)不會(huì)打擾到用戶。用戶可以在任意一個(gè)能接入互局域網(wǎng)的上位機(jī)上完全監(jiān)控該設(shè)備的運(yùn)行，并獲得當(dāng)前設(shè)備環(huán)境下推薦的工藝參數(shù)設(shè)置。用戶可以在辦公室或?qū)W校遠(yuǎn)程發(fā)起打印并隨時(shí)監(jiān)控，加工完成后用戶就可以取下設(shè)備中的制造成品。
[0046]對(duì)于企業(yè)、政府等大量擁有3D打印設(shè)備的用戶，當(dāng)他們需要統(tǒng)一管理這些設(shè)備時(shí)就可以引入這個(gè)系統(tǒng)。使用系統(tǒng)需要:購買與設(shè)備數(shù)量對(duì)應(yīng)的局域網(wǎng)監(jiān)控器，與上述個(gè)人家庭情況相似地進(jìn)行連接。使用時(shí)，組織內(nèi)部的人員可以統(tǒng)一地管理3D打印設(shè)備。另外，用戶可以隨時(shí)根據(jù)自己的需要升級(jí)、添加、轉(zhuǎn)讓或卸載系統(tǒng)的模塊，大幅降低設(shè)備或系統(tǒng)升級(jí)換代的成本。
[0047]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化局域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:包括順序相連的局域網(wǎng)監(jiān)控器、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)、上位機(jī)，所述局域網(wǎng)監(jiān)控器與3D打印設(shè)備相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化局域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的局域網(wǎng)監(jiān)控器包括順序相連的環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理板和串口通信模塊，其中數(shù)據(jù)處理板通過串口與3D打印設(shè)備相連，串口通信模塊與數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化局域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的環(huán)境數(shù)據(jù)采集模塊包括攝像頭、溫濕度傳感器和風(fēng)速傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化局域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)處理板的架構(gòu)為AVR、ARM、X86中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化局域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)包括順序相連的路由器、調(diào)制解調(diào)器、互局域網(wǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于3D打印設(shè)備的模塊化局域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的上位機(jī)為電腦、手機(jī)、單片機(jī)中的一種。
【文檔編號(hào)】H04N7/18GK203941437SQ201420316633
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】王廣興, 楊永強(qiáng), 王迪, 白玉超, 鐘文超, 曾裕華, 吳培紅, 許垂中 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)