一種設(shè)置有操作系統(tǒng)模塊的3d快速成型機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于快速成型技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種設(shè)置有操作系統(tǒng)模塊的3D快速成型機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]3D 快速成型技術(shù)(3D RAPID PROTOTYPING 或 3D RAPID PROTOTYPINGMANUFACTURING簡稱3DRP或3DRPM技術(shù))俗稱3D快速成型技術(shù)。3D快速成型技術(shù)是在計算機(jī)輔助設(shè)計與制造技術(shù)、熱熔技術(shù)、激光技術(shù)、模擬控制技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、機(jī)械加工與制造技術(shù)、化學(xué)化工、生物工程、材料、系統(tǒng)工程等基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。不同種類的快速成型系統(tǒng)因所成形原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制方式各不相同。但其共同點(diǎn)之一就是將目標(biāo)分層制造，通過三維掃描儀或計算機(jī)輔助設(shè)計軟件制作三維模型，運(yùn)用軟件分層離散、切片和數(shù)控成型系統(tǒng)，讀取文件中的橫截面信息，利用激光束、熱熔噴嘴、切削打磨等方式將木質(zhì)、金屬、陶瓷、塑料或細(xì)胞組織等特殊材料進(jìn)行分層加工制造、熱熔沉積、光固化或粉末燒結(jié)，將物體截面進(jìn)行逐層處理、堆積、黏結(jié)，并將不同層融合起來，每一層都類似于普通2D打印機(jī)的打印過程，所以3D快速成形系統(tǒng)被俗稱為3D快速成型機(jī)。
[0003]3D快速成型技術(shù)的優(yōu)勢首先在于成型全過程的快速性，適合設(shè)計人員迅速更改和論證方案、適合決策層迅速做出決策、所見即所得，也適應(yīng)日新月異的產(chǎn)品市場；另外可以制造任意復(fù)雜形狀的三維實(shí)體，不局限于異形產(chǎn)品和異構(gòu)產(chǎn)品，只要有三維圖紙或模型即可快速成型；同時直接用3D設(shè)計模型或圖紙直接作為信息源，實(shí)現(xiàn)設(shè)計與制造高度一體化，制造結(jié)果與設(shè)計方案高度吻合，誤差和實(shí)現(xiàn)手段及過程可控可調(diào)；另外成型過程無需附加配套平臺、場地、專用工具，大幅節(jié)省制造過程的開支，靈活調(diào)整和快速反應(yīng)能力使多輪設(shè)計、制造和論證過程的總開銷大幅降低；此外3D快速成型技術(shù)具有多學(xué)科、多技術(shù)的高度集成性，從而技術(shù)發(fā)展、更新、演化和可拓展性極強(qiáng)極快。以上優(yōu)勢使3D快速成型技術(shù)主要適合于產(chǎn)品設(shè)計、研發(fā)、方案論證、小規(guī)模生產(chǎn)制造、異形異構(gòu)產(chǎn)品制造、特殊材料加工制造等，隨著3D快速成型技術(shù)的快速發(fā)展，其可適用范圍會逐步擴(kuò)大，甚至滲透到傳統(tǒng)制造領(lǐng)域的每一個環(huán)節(jié)并更替現(xiàn)有的制造方式和方法。
[0004]當(dāng)前3D快速成型技術(shù)已開始應(yīng)用在傳統(tǒng)制造業(yè)領(lǐng)域中，如在藝術(shù)創(chuàng)意、開模驗(yàn)證、模具生產(chǎn)、機(jī)械加工、衛(wèi)生醫(yī)療、航空航天、影視器材、手辦動漫、科研教學(xué)、文物保護(hù)與研究、奢侈品與珠寶首飾、工程建筑等領(lǐng)域可以有廣泛的使用。3D快速成型不僅可以像傳統(tǒng)技術(shù)這樣直接制造出各種模型及產(chǎn)品，還可以實(shí)現(xiàn)一些傳統(tǒng)技術(shù)無法完成的產(chǎn)品或制造過程，也可利用3D快速成型設(shè)備或者更廣義的更高維度快速成型設(shè)備制造醫(yī)學(xué)和生物制品，如假牙、關(guān)節(jié)、角膜、骨骼、假肢、細(xì)胞、表皮、肌肉、韌帶和血管等活體組織，也可制造出肺臟、心臟、大腦等人體器官。
[0005]3D快速成型的原理是:使用者先輸入單一或者混合材料構(gòu)成的液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài)或其混合狀態(tài)材料，固態(tài)材料可以為粒狀、線材、粉末、樣條、塊狀或其他形狀，液態(tài)材料可以是膠體、樹脂、有機(jī)或無機(jī)混合溶液。通過三維掃描或軟件建模，將目標(biāo)模型通過分析軟件切分為一組二維平面，以其中一層平面為起始，以熱熔堆砌、分層實(shí)體制造、光固化、粉末燒結(jié)、多相噴射固化、多孔噴射成型、選域黏著熱壓成型、層銑、直接殼法鑄造、激光工程凈成型等方式逐層來將切片模型實(shí)現(xiàn)，各個切片實(shí)現(xiàn)出來的實(shí)體融為一體，也可以進(jìn)行整體材料切削、加壓加固成型，在這個過程中可以有選擇性的施加聲波、光波、電磁波、超聲波、溫度、濕度、大氣壓強(qiáng)、機(jī)械干預(yù)、生化干預(yù)等方式，或者也可以依靠材料特性自然發(fā)生理化及生物變化，使每層切片實(shí)體都能在一定時間內(nèi)發(fā)生一個或多個指定趨勢的變化，從而可以使整個模型在成型過程前、過程中或過程后都能形成使用者所需要的形狀及理化生物特性。
[0006]當(dāng)前的3D快速成型機(jī)無法安裝操作系統(tǒng)，所要成型的建模工作、生成支撐工作、切片工作、解析工作只能在計算機(jī)上、其他智能設(shè)備或者網(wǎng)絡(luò)計算與存儲平臺完成，然后將建好的模型經(jīng)過處理后輸入給3D快速成型機(jī)，3D快速成型機(jī)只具有成型功能而不具有編輯、處理、加工、改造功能，且其操作過程大多是通過幾個固定按鍵在僅有的幾個選項(xiàng)中選擇，選項(xiàng)中沒有的項(xiàng)目無法進(jìn)行擴(kuò)展、界面不友好，且無法進(jìn)行圖形化界面操作，也基本無法使用鍵盤和鼠標(biāo)來對3D快速成型機(jī)進(jìn)行快速操作，無法進(jìn)行復(fù)雜功能的動作與實(shí)現(xiàn)、無法通過軟件更新或修改使3D快速成型機(jī)升級，這些缺陷大大降低了 3D快速成型機(jī)的成型效率、縮小了其應(yīng)用范圍、增加了其使用的復(fù)雜度，面向非專業(yè)人士或普通民眾進(jìn)行普及使用由此受到了極大的技術(shù)層面和操作層面限制。
[0007]因此，開發(fā)一種可同時面向?qū)I(yè)與非專業(yè)人士、從業(yè)人員與普通民眾、可具有設(shè)計、畫圖、建模、支撐、切片、解析、修復(fù)、改造一條龍的操控能力、可具有獨(dú)立計算和通信能力、可具有文字或圖形操作界面、可像使用計算機(jī)一樣容易便捷、可有多種操作和通信接口、可使用鼠標(biāo)鍵盤或語音圖像等控制手段、可在線或離線操作、本地操作或遠(yuǎn)程操作、具有升級和可擴(kuò)展能力的3D快速成型設(shè)備是業(yè)界需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在3D快速成型機(jī)上即完成設(shè)計、畫圖、建模、修復(fù)、支撐、切片、解析、改造等直至進(jìn)行自動成型的所有工作，具有文字或者圖形操作界面、可具有多種通信和控制接口與組件、可使用鼠標(biāo)鍵盤等多種通用控制設(shè)備來進(jìn)行控制、可安裝和使用應(yīng)用軟件、可支持多種類多數(shù)量的軟硬件、可進(jìn)行升級和擴(kuò)展的3D快速成型機(jī)，從而解決目前只能使用計算機(jī)來進(jìn)行前期數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、計算、模型處理、模型切片、支撐解析，除了使用3D快速成型機(jī)上的若干固定按鈕之外則無法操作、無法通過鼠標(biāo)鍵盤繪圖工具等簡便方式進(jìn)行操控、如果要增加新功能或者改造已有功能就要換主板硬件或芯片、向3D快速成型機(jī)傳遞指令只能靠人工本地操作且操作方式繁瑣單一、除計算機(jī)外其他設(shè)備無法與3D快速成型機(jī)進(jìn)行通信的受限情況。
[0009]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0010]一種設(shè)置有操作系統(tǒng)模塊的3D快速成型機(jī)，包括控制模塊、存儲模塊、成型模塊、機(jī)械模塊、電路模塊、通信模塊、耗材與輔助模塊，其特征在于:在所述3D快速成型機(jī)中還設(shè)置有操作系統(tǒng)模塊，該模塊與控制模塊、存儲模塊、通信模塊相連，所有模塊之間可分離也可一體，每個模塊可有單個也可有多個且位置可任意排布。所述操作系統(tǒng)模塊可以是計算機(jī)操作系統(tǒng)模塊、嵌入式操作系統(tǒng)模塊、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)模塊、數(shù)控操作系統(tǒng)模塊、工控操作系統(tǒng)模塊、手機(jī)操作系統(tǒng)模塊或2D/3D/4D快速成型專用操作系統(tǒng)模塊等；所述操作系統(tǒng)模塊可以是商業(yè)化操作系統(tǒng)模塊，也可以是非商業(yè)操作系統(tǒng)模塊，包括開源操作系統(tǒng)模塊、開放式操作系統(tǒng)模塊、研究型操作系統(tǒng)模塊、實(shí)驗(yàn)型操作系統(tǒng)模塊等。本發(fā)明通過在傳統(tǒng)3D快速成型機(jī)基礎(chǔ)上增加了操作系統(tǒng)模塊，使得3D快速成型機(jī)具備了軟硬件擴(kuò)展能力，具備了獨(dú)立計算、獨(dú)立通信、獨(dú)立編輯、獨(dú)立操作、人機(jī)交互、網(wǎng)絡(luò)操作、遠(yuǎn)程操作、互操作能力，操作簡單且使用門檻低、成型效率高、智能化，此種3D快速成型機(jī)易普及和大眾化。
[0011]本發(fā)明所述的3D快速成型機(jī)，包括3D熔融沉積快速成型機(jī)(3Dfdm)，3D立體光刻成型機(jī)(3Dsla), 3D選擇性激光燒結(jié)機(jī)(3Dsls), 3D分層實(shí)體制造機(jī)(3Dsom), 3D層合實(shí)體制造機(jī)(3Dlom)，3D多相噴射固化機(jī)(3Dmj s )，3D多孔噴射成型(3Dmjm), 3D激光工程凈成型機(jī)(3Dlens)，3D直接殼法產(chǎn)品鑄造機(jī)(3Ddspc)，3D層銑機(jī)(3Dlmp)，3D選域黏著及熱壓成型(3Dsahp)。使用者可通過操作系統(tǒng)模塊、通信模塊的共同工作或者二者之一進(jìn)行收發(fā)設(shè)計模型、圖紙和控制指令的過程，從而直接成型輸出、制作出實(shí)物，也可以實(shí)現(xiàn)3D快速成型設(shè)備遠(yuǎn)程控制、共享控制、網(wǎng)格化和云平臺化。
[0012]上述3D快速成型機(jī)中的操作系統(tǒng)模塊的輸入或輸出數(shù)據(jù)及指令可以存儲在存儲模塊內(nèi)，操作系統(tǒng)模塊的輸入或輸出數(shù)據(jù)及指令可以驅(qū)動或者來源于控制模塊、通信模塊，操作系統(tǒng)模塊的輸入或輸出數(shù)據(jù)及指令可以直接作用于成型模塊、也可以通過控制模塊作用于成型模塊，操作系統(tǒng)模塊和控制模塊可以同時或者分時針對多種類、多數(shù)量通信對象所傳輸來的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和分析，也可以同時接受多種類、多數(shù)量通信對象的控制指令并給與反饋指令或信息，在通信過程中操作系統(tǒng)模塊可以與通信模塊協(xié)調(diào)配合工作也可以是二者之一獨(dú)立工作。
[0013]本發(fā)明所述的操作系統(tǒng)模塊可以是計算機(jī)操作系統(tǒng)模塊、嵌入式操作系統(tǒng)模塊、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)模塊、數(shù)控操作系統(tǒng)模塊、工控操作系統(tǒng)模塊、手機(jī)操作系統(tǒng)模塊或3D\4D成型專用操作系統(tǒng)模塊等；所述操作系統(tǒng)模塊可以是商業(yè)化操作系統(tǒng)模塊，也可以是非商業(yè)操作系統(tǒng)模塊，包括開源操作系統(tǒng)模塊、開放式操作系統(tǒng)模塊、研究型操作系統(tǒng)模塊、實(shí)驗(yàn)型操作系統(tǒng)模塊等。當(dāng)操作系統(tǒng)模塊是計算機(jī)操作系統(tǒng)模塊時，可以包括Windowsl.X操作系統(tǒng)模塊、MS-ffindows2.X操作系統(tǒng)模塊、MS-Windows/286-V2.1操作系統(tǒng)模塊、MS-Windows/386 V2.1操作系統(tǒng)模塊、Windows3.0操作系統(tǒng)模塊、Windows3.1操作系統(tǒng)模塊、Windows95操作系統(tǒng)模塊、Windows98操作系統(tǒng)模塊、Windows NT操作系統(tǒng)模塊、Windows NT 3.0\3.5\4.0 操作系統(tǒng)模塊、Windows Me 操作系統(tǒng)模塊、Windows 2000操作系統(tǒng)模塊、Windows XP操作系統(tǒng)模塊、Windows Vista操作系統(tǒng)模塊、Windows7操作系統(tǒng)模塊、Windows8操作系統(tǒng)模塊、Windows9\10\ll\12\13\14\15操作系統(tǒng)模塊、WindowsMobile5.0/5.1/6.0操作系統(tǒng)模塊、DOS操作系統(tǒng)模塊、Mac OS操作系統(tǒng)模塊、Unix操作系統(tǒng)模塊、Linux操作系統(tǒng)模塊、OS/2操作系統(tǒng)模塊等；當(dāng)操作系統(tǒng)模塊是手機(jī)操作系統(tǒng)模塊時，可以包括1S操作系統(tǒng)模塊、Android操作系統(tǒng)模塊、Symbian操作系統(tǒng)模塊、Sense操作系統(tǒng)模塊、MIUI操作系統(tǒng)模塊、Blu操作系統(tǒng)模塊、Flyme OS操作系統(tǒng)模塊、OMS操作系統(tǒng)模塊、Brew操作系統(tǒng)模塊、Linux操作系模塊、Palm OS操作系統(tǒng)模塊、WebOS操作系統(tǒng)模塊、MeeGo操作系統(tǒng)模塊、阿里云OS操作系統(tǒng)模塊、Firefox OS操作系統(tǒng)模塊、BADA操作系統(tǒng)模塊、Tizen操作系統(tǒng)模塊、Ubuntu操作系統(tǒng)模塊；當(dāng)操作系統(tǒng)模塊是PAD操作系統(tǒng)模塊時，可以包括windowsCEl.0\2.0\3.0\SE操作系統(tǒng)模塊、WindowsMobile5.0/5.1/6.0操作系統(tǒng)模塊、Andr1d操作系統(tǒng)模塊等；當(dāng)操作系統(tǒng)模塊是嵌入式操作系統(tǒng)模塊時，可以包括WindowsCE操作系統(tǒng)模塊、Vxfforks操作系統(tǒng)模塊、pSOS操作系統(tǒng)模塊、QNX操作系統(tǒng)模塊、PalmOS操作系統(tǒng)模塊、LynxOS操作系統(tǒng)模塊、HybridOS操作系統(tǒng)模塊；當(dāng)操作系統(tǒng)是2D/3D/4D專用操作系統(tǒng)模塊時可以是cura操作系統(tǒng)模塊、KISSlicer操作系統(tǒng)模塊、Skeinforge操作系統(tǒng)模塊、Slic3r操作系統(tǒng)模塊、Netfabb操作系統(tǒng)模塊、Printrun操作系統(tǒng)模塊、Repeteir-host操作系統(tǒng)模塊、Octoprint操作系統(tǒng)模塊、Botqueue操作系統(tǒng)模塊、Makene操作系統(tǒng)模塊、3ds Max操作系統(tǒng)模塊、Maya操作系統(tǒng)模塊、UG操作系統(tǒng)模塊、Pro/ENGINEER (簡稱Pro/e)操作系統(tǒng)模塊、CATIA操作系統(tǒng)模塊、SolidWorks操作系統(tǒng)模塊、Rhino操作系統(tǒng)模塊、Autodesk Alias Stud1 tools簡稱Alias操作系統(tǒng)模塊等。這些操作系統(tǒng)模塊之間的隸屬劃分可以有交叉重疊或者其他定義，本發(fā)明所指的操作系統(tǒng)模塊包括了上述大類模塊、細(xì)化小類模塊及示例模塊。
[0014]該種設(shè)置有操作系統(tǒng)模塊的3D快速成型機(jī)，既能供使用者直接在其機(jī)體上完成繪圖、建模、解析、切片、修復(fù)、成型的過程，該過程可以使用鼠標(biāo)、鍵盤、繪圖工具等進(jìn)行本地或者遠(yuǎn)程操作，也能與其他具有有線或無線數(shù)據(jù)傳輸功能的設(shè)備，如PDA、筆記本電腦、臺式電腦、2D打印機(jī)、3D快速成型機(jī)、2D和3D掃描儀、2D和3D自動或半自動成像設(shè)備、其他3D或更高維度快速成型機(jī)等設(shè)備之間無障礙的直接或間接相連，并將需要成型的二維或三維模型、圖紙圖像等數(shù)據(jù)資料通過有線或無線數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到所述3D快速成型機(jī)進(jìn)行下一步的建模、修改、解析直至控制成型。
[0015]本發(fā)明所述的Unix操作系統(tǒng)模塊，其核心系統(tǒng)配置和管理可由(SAM)系統(tǒng)管理器來實(shí)施。SAM可使3D快速成型機(jī)系統(tǒng)管理員既能采用直覺的圖形用戶界面，也能采用基于瀏覽器的界面(它引導(dǎo)管理員在給定的任務(wù)里做出種種選擇)，可對全部重要的3D快速成型管理功能執(zhí)行操作。SAM可為一些復(fù)雜的核心3D快速成型系統(tǒng)管理任務(wù)進(jìn)行設(shè)計，如給系統(tǒng)增加和配置硬盤時，可以簡化為若干簡短的步驟，從而顯著提高系統(tǒng)管理的效率。Unix操作系統(tǒng)模塊的進(jìn)程資源管理器可為3D快速成型系統(tǒng)管理提供額外的靈活性，它可根據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級，讓管理員動態(tài)地把可用的CPU周期和內(nèi)存的最少百分比分配給指定的用戶群和一些進(jìn)程。據(jù)此一些要求苛刻的3D快速成型應(yīng)用程序就有可以在一個共享的系統(tǒng)上，取得其要求的處理資源。
[0016]本發(fā)明所述的Windows操作系統(tǒng)模塊,可包括Windows 1.0模塊，它可為3D快速成型機(jī)提供一個具有圖形用戶界面的系統(tǒng)軟件及其安裝和固化的硬體模塊；可包括Windows 2.0模塊，相比1.0模塊其為3D快速成型機(jī)能提供最明顯的變化是采用相互疊蓋的多窗口界面形式；可