一种3D打印机的腔温调节方法、3D打印机以及电子设备

技术领域

本申请涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种3D打印机的腔温调节方法、3D打印机以及电子设备。

背景技术

3D打印机又称三维打印机(3DP)，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是以数字模型文件为基础，运用可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造三维物体。该可粘贴材料即为打印材料。

3D打印机在壳体的内腔打印三维物体时，如果3D打印机的腔温不够高，打印出来的三维物体会出现边缘翘起、粘结强度差等质量问题。因此，如何对3D打印机的腔温进行调节是重点关注的问题。

发明内容

本申请公开了一种3D打印机的腔温调节方法、3D打印机以及电子设备，可以在对3D打印机的腔温进行调节的基础上，避免3D打印机出现热失控。

第一方面，本申请实施例提供了一种3D打印机的腔温调节方法，所述3D打印机包括壳体，所述壳体的内腔设有腔温调节模块以及用于感测所述腔温调节模块的温度的第一温度感测模块；其中，所述腔温调节模块包括加热组件以及用于感测所述内腔的实际温度的第二温度感测模块。

该腔温调节方法具体实现为：通过所述第二温度感测模块监测所述内腔的际温度；根据所述内腔的实际温度和所述内腔的预设目标温度，控制所述加热组件以第一加热功率进行加热；其中，所述第一加热功率小于或等于所述加热组件的上限功率；通过所述第一温度感测模块监测所述腔温调节模块的实际温度，并根据所述腔温调节模块的实际温度和所述腔温调节模块的安全温度，调整所述加热组件的上限功率。

在本申请实施例中，通过对腔温调节模块的实际温度进行监控，并基于腔温调节模块的实际温度对加热组件的上限功率进行调整，而加热组件的加热功率保持小于该上限功率，从而实现在对3D打印机的腔温进行调节的基础上，避免出现热失控，安全性高。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述第一温度感测模块包括第一温度传感器，所述第一温度传感器用于对所述加热组件的实际温度进行监测；

所述根据所述腔温调节模块的实际温度和所述腔温调节模块的安全温度，调整所述加热组件的上限功率，包括：

根据所述加热组件的实际温度和所述加热组件的安全温度，调整所述加热组件的上限功率。

加热组件的安全温度可以是加热组件的额定温度或者是加热组件保持稳定工作的标准温度等，本申请实施例不对加热组件的安全温度进行限定。

本申请实施例增加了对加热组件的温度进行监测的第一温度传感器，避免加热组件在加热的过程中出现温度过高而损坏3D打印机，可靠性高。

结合第一方面或结合第一方面上述任意一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述腔温调节模块还包括控制电路板；

所述第一温度感测模块包括第二温度传感器，所述第二温度传感器用于感测所述控制电路板的实际温度；

所述根据所述腔温调节模块的实际温度和所述腔温调节模块的安全温度，调整所述加热组件的上限功率，包括：

根据所述控制电路板的实际温度和所述控制电路板的安全温度，调整所述加热组件的上限功率。

控制电路板的安全温度可以是设置在控制电路板上的电子元器件的额定温度或者是该电子元器件保持稳定工作的标准温度等，本申请实施例不对控制电路板的安全温度进行限定。

本申请实施例增加了对控制电路板的温度进行监测的第二温度传感器，可以避免控制电路板烧毁。

结合第一方面或结合第一方面上述任意一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述第一温度感测模块包括第一温度传感器，所述第一温度传感器用于对所述加热组件的实际温度进行监测；

所述腔温调节模块还包括控制电路板；所述第一温度感测模块包括第二温度传感器，所述第二温度传感器用于感测所述控制电路板的实际温度；

所述根据所述腔温调节模块的实际温度和所述腔温调节模块的安全温度，调整所述加热组件的上限功率，包括：

根据所述加热组件的实际温度和所述加热组件的安全温度，得到所述加热组件的第一目标上限功率；

根据所述控制电路板的实际温度和所述控制电路板的安全温度，得到所述加热组件的第二目标上限功率；

将所述第一目标上限功率和所述第二目标上限功率中的较小值作为所述加热组件的上限功率。

结合第一方面或结合第一方面上述任意一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述腔温调节模块还包括风扇；

所述第一温度感测模块包括第三温度传感器；所述第三温度传感器设于所述风扇的出风口，所述第三温度传感器用于感测所述风扇的出风口的实际温度；

所述根据所述腔温调节模块的实际温度和所述腔温调节模块的安全温度，调整所述加热组件的上限功率，包括：

根据所述风扇的出风口的实际温度和所述风扇的出风口的安全温度，调整所述加热组件的上限功率。

风扇的出风口的安全温度可以是根据3D打印机打印的材料确定的，或者也可以是根据3D打印机打印的物体距离风扇的出风口的距离确定，本申请实施例不对风扇的出风口的安全温度进行限定。

本申请实施例增加了对风扇的出风口的温度进行监测的第三温度传感器，避免3D打印机在靠近风扇的出风口处打印物体时，损坏打印物体。

结合第一方面或结合第一方面上述任意一种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述第一温度感测模块包括第一温度传感器，所述第一温度传感器用于对所述加热组件的实际温度进行监测；

所述腔温调节模块还包括控制电路板；所述第一温度感测模块包括第二温度传感器，所述第二温度传感器用于感测所述控制电路板的实际温度；

所述第一温度感测模块包括第三温度传感器；所述第三温度传感器设于所述风扇的出风口，所述第三温度传感器用于感测所述风扇的出风口的实际温度；

所述根据所述腔温调节模块的实际温度和所述腔温调节模块的安全温度，调整所述加热组件的上限功率，包括：

根据所述加热组件的实际温度和所述加热组件的安全温度，得到所述加热组件的第一目标上限功率

根据所述控制电路板的实际温度和所述控制电路板的安全温度，得到所述加热组件的第二目标上限功率；

根据所述风扇的出风口的实际温度和所述风扇的出风口的安全温度，得到所述加热组件的第三目标上限功率；

将所述第一目标上限功率、所述第二目标上限功率以及所述第三目标上限功率中的较小值作为所述加热组件的上限功率。

结合第一方面或结合第一方面上述任意一种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述腔温调节模块还包括风扇；所述第二温度感测模块设于所述风扇的进风口。即风扇的进风口的温度为内腔的实际温度。

结合第一方面或结合第一方面上述任意一种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述腔温调节模块还包括风扇，所述风扇的进风口与所述风扇的出风口之间设有所述加热组件。

结合第一方面或结合第一方面上述任意一种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，所述根据所述腔温调节模块的实际温度和所述腔温调节模块的安全温度，调整所述加热组件的上限功率，包括：

所述腔温调节模块的实际温度大于所述腔温调节模块的安全温度时，降低所述加热组件的上限功率。

实施本申请实施例，可以避免腔温调节模块温度过高。

结合第一方面或结合第一方面上述任意一种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，所述根据所述腔温调节模块的实际温度和所述腔温调节模块的安全温度，调整所述加热组件的上限功率，包括：

所述腔温调节模块的实际温度小于所述腔温调节模块的安全温度时，提高所述加热组件的上限功率，其中所述加热组件的上限功率小于或等于所述加热组件的额定功率。

实施本申请实施例，可以在保证3D打印机的安全的基础上，提高3D打印机的腔温加热速度。

第二方面，本申请实施例提供了一种3D打印机，该3D打印机包括壳体和控制器，所述控制器用于执行第一方面或结合第一方面上述任意一种可能的实现方式中所述的腔温调节方法。

第三方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行第一方面或结合第一方面上述任意一种可能的实现方式中所述的腔温调节方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，其中，所述计算机程序在被处理器执行时实现第一方面或结合第一方面上述任意一种可能的实现方式中所述的腔温调节方法。

应理解的是，本申请上述多个方面的实现和有益效果可互相参考。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种3D打印机的结构示意图；

图2本申请实施例提供的3D打印机的腔温调节方法的一流程示意图；

图3为本申请实施例提供的腔温调节方法的信号流的一示意图；

图4为本申请实施例提供的腔温调节方法的信号流的又一示意图。

具体实施方式

下面结合附图来对本申请的技术方案的实施作进一步的详细描述。

参见图1，图1为本申请实施例提供的一种3D打印机的结构示意图。如图1所示，3D打印机102连接供料装置101。

其中，供料装置101可以将打印材料向3D打印机102提供，或者打印材料可以经过供料装置101回卷至料盘。即供料装置101可以进料也可以退料。

3D打印机102包括壳体1021，壳体1021的内腔1022设有打印头1023和热床1024。打印材料进入打印头1023之后，打印头1023对打印材料进行加热，并在热床1024上挤出熔融状态的打印材料，通过打印头1023与热床1024之间的相对运动，完成三维物体的打印。即打印头1023和热床1024可以在该内腔1022内完成3D打印。

内腔1022还设有第一温度感测模块1025和腔温调节模块1026，第一温度感测模块1025可以感测腔温调节模块1026的温度。示例性的，本申请提供的腔温调节模块1026包括加热组件、控制电路板和风扇中的至少一个。并且，腔温调节模块1026还包括第二温度感测模块，该第二温度感测模块可以感测内腔的实际温度。

在本申请中，采用第一温度感测模块来对腔温调节模块的实际温度进行监控，并基于腔温调节模块的实际温度对加热组件的上限功率进行调整，而加热组件的加热功率保持小于该上限功率，从而实现在对3D打印机的腔温进行调节的基础上，避免出现热失控，安全性高。

下面结合图2至图3对如何进行腔温调节进行详细介绍。

在一些可行的实施方式中，参照图2，图2为本申请实施例提供的3D打印机的腔温调节方法的一流程示意图。如图2所示，3D打印机的腔温调节方法具体可以包括如下步骤：

步骤201，通过第二温度感测模块监测内腔的实际温度。

在一些可行的实施方式中，腔温调节模块还包括风扇，第二温度感测模块设于风扇的进风口。即风扇的进风口的温度为内腔的实际温度。示例性的，第二温度感测模块可以与腔温调节模块集成在一起，或者第二温度感测模块是个独立的电子元件。可选的，第二温度感测模块可以具体实现为温度传感器、测温电阻或者热电偶等。

可选的，风扇的进风口与风扇的出风口之间设有加热组件。

步骤202，根据内腔的实际温度和内腔的预设目标温度，控制加热组件以第一加热功率进行加热；其中，第一加热功率小于或等于加热组件的上限功率。

具体实现中，内腔的预设目标温度是根据3D打印机的打印材料所需温度确定的，不同的打印材料对应不同的内腔的预设目标温度。在一些可行的实施方式中，控制器内部可以预设存储有内腔的预设目标温度与打印材料的类型之间的映射关系，则控制器在获取到打印材料的类型之后，确定内腔的预设目标温度。

加热组件的上限功率是加热组件可以加热的最大功率。在现有技术中，加热组件的上限功率是加热组件中的各个电器件的额定功率的较小值，例如加热组件具体实现为正温度系数热敏电阻，则加热组件的上限功率为该正温度系数热敏电阻的额定功率。

示例性的，可以设定内腔的实际温度与预设目标温度的温差越大，加热组件的第一加热功率越高，本申请不对如何根据内腔的实际温度和内腔的预设目标温度设定第一加热功率进行限定。

步骤203，通过第一温度感测模块监测腔温调节模块的实际温度，并根据腔温调节模块的实际温度和腔温调节模块的安全温度，调整加热组件的上限功率。

示例性的，腔温调节模块的安全温度是一个预设值，与腔温调节模块中包括的各个部件有关。例如，腔温调节模块包括加热组件，腔温调节模块的安全温度是加热组件的额定温度或者是加热组件保持稳定工作的标准温度等；腔温调节模块包括控制电路板，腔温调节模块的安全温度是控制电路板上的电子元器件的额定温度或者是该电子元器件保持稳定工作的标准温度等；腔温调节模块包括风扇，腔温调节模块的安全温度是根据3D打印机打印的材料确定的值，或者是根据3D打印机打印的物体距离风扇的出风口的距离确定的值。

在一些可行的实施方式中，腔温调节模块的实际温度大于腔温调节模块的安全温度时，降低加热组件的上限功率。在一些可行的实施方式中，第一加热功率等于加热组件的上限功率，那么降低加热组件的上限功率，即减慢了加热组件的加热速度。

示例性的，在检测到腔温调节模块的实际温度大于腔温调节模块的安全温度的情况下，则开始逐渐降低加热组件的上限功率，直到腔温调节模块的实际温度不大于腔温调节模块的安全温度为止。其中，检测周期可以是每分钟检测一次，或者每30秒检测一次，本申请实施例不对检测周期进行限定。或者，在检测到腔温调节模块的实际温度大于腔温调节模块的安全温度的情况下，直接将加热组件的上限功率降低至某个设定的较低功率。

实施本申请实施例，可以避免腔温调节模块温度过高。

可选的，在一些可行的实施方式中，腔温调节模块的实际温度小于腔温调节模块的安全温度时，提高加热组件的上限功率，其中加热组件的上限功率小于或等于加热组件的额定功率。在一些可行的实施方式中，第一加热功率等于加热组件的上限功率，那么提高加热组件的上限功率，即加快了加热组件的加热速度。

示例性的，在检测到腔温调节模块的实际温度小于腔温调节模块的安全温度时，可以直接将加热组件的上限功率提高至加热组件的额定功率。或者，在检测到腔温调节模块的实际温度小于腔温调节模块的安全温度时，可以逐级将加热组件的上限功率提高，并实时检测腔温调节模块的实际温度。

实施本申请实施例，可以在保证3D打印机的安全的基础上，提高3D打印机的腔温加热速度。

可选的，可以设定腔温调节模块的实际温度与安全温度的温差越大，加热组件的上限功率越高，本申请不对如何根据根据腔温调节模块的实际温度和腔温调节模块的安全温度调整加热组件的上限功率进行限定。

在一些可行的实施方式中，上述步骤201至步骤203可以由3D打印机中的控制器执行。示例性的，控制器可以是微控制单元(Micro Control Unit，MCU)、中央处理单元(central processing unit，CPU)、其他通用处理器、数字信号处理器(digital signalprocessor，DSP)、专用集成电路(application specificintegrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field－programmable gatearray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

示例性的，该腔温调节方法的信号流具体可以如图3所示。控制器读取第二温度感测模块的数据，以获取内腔的实际温度；此时控制器根据内腔的实际温度和内腔的预设目标温度，确定加热组件进行加热所采用的第一加热功率，控制加热组件以该第一加热功率进行加热。在加热组件以第一加热功率加热内腔的过程中，控制器读取第一温度感测模块的数据，以获取腔温调节模块的实际温度。此时控制器根据腔温调节模块的实际温度和腔温调节模块的安全温度，对加热组件的上限功率进行调整。加热组件的热量通过风扇的转动，将调整后的加热组件的热量传导至第二温度感测模块，从而改变内腔的实际温度，实现腔温调节模的闭环控制。

在本申请实施例中，通过对腔温调节模块的实际温度进行监控，并基于腔温调节模块的实际温度对加热组件的上限功率进行调整，而加热组件的加热功率保持小于该上限功率，从而实现在对3D打印机的腔温进行调节的基础上，避免出现热失控，安全性高。

在一些可行的实施方式中，第一温度感测模块包括第一温度传感器，示例性的，第一温度传感器贴附于加热组件的表面，或者设于加热组件的周围。此时第一温度传感器用于对加热组件的实际温度进行监测。控制器根据腔温调节模块的实际温度和腔温调节模块的安全温度，调整加热组件的上限功率，具体可以是根据加热组件的实际温度和加热组件的安全温度，调整加热组件的上限功率。

加热组件的安全温度可以是加热组件的额定温度或者是加热组件保持稳定工作的标准温度等，本申请实施例不对加热组件的安全温度进行限定。

本申请实施例增加了对加热组件的温度进行监测的第一温度传感器，避免加热组件在加热的过程中出现温度过高而损坏3D打印机，可靠性高。

下面结合图4对第一温度感测模块的具体实现进行示例性说明。

可选的，在一些可行的实施方式中，腔温调节模块还包括控制电路板，第一温度感测模块包括第二温度传感器，示例性的，第二温度传感器设于控制电路板上，或者第二温度传感器设于控制电路板的功率器件的表面。此时，第二温度传感器感测到的温度为控制电路板的实际温度。控制器根据腔温调节模块的实际温度和腔温调节模块的安全温度，调整加热组件的上限功率，具体可以是根据控制电路板的实际温度和控制电路板的安全温度，调整加热组件的上限功率。

控制电路板的安全温度可以是设置在控制电路板上的电子元器件的额定温度或者是该电子元器件保持稳定工作的标准温度等，本申请实施例不对控制电路板的安全温度进行限定。

本申请实施例增加了对控制电路板的温度进行监测的第二温度传感器，可以避免控制电路板烧毁。

进一步的，在一些可行的实施方式中，第一温度感测模块包括第一温度传感器，第一温度传感器用于对加热组件的实际温度进行监测，腔温调节模块还包括控制电路板，第一温度感测模块包括第二温度传感器，第二温度传感器用于感测控制电路板的实际温度。控制器根据腔温调节模块的实际温度和腔温调节模块的安全温度，调整加热组件的上限功率，具体可以是根据加热组件的实际温度和加热组件的安全温度，得到加热组件的第一目标上限功率，根据控制电路板的实际温度和控制电路板的安全温度，得到加热组件的第二目标上限功率，将第一目标上限功率和第二目标上限功率中的较小值作为加热组件的上限功率。

本申请实施例通过对第一目标上限功率和第二目标上限功率进行比较，取其中的较小值作为加热组件的目标上限功率，可以避免加热组件温度过高对3D打印机造成损坏，同时避免控制电路板烧毁。

在一些可行的实施方式中，腔温调节模块还包括风扇，第一温度感测模块包括第三温度传感器，第三温度传感器设于风扇的出风口，第三温度传感器用于感测风扇的出风口的实际温度，根据腔温调节模块的实际温度和腔温调节模块的安全温度，调整加热组件的上限功率，具体可以是根据风扇的出风口的实际温度和风扇的出风口的安全温度，调整加热组件的上限功率。

风扇的出风口的安全温度可以是根据3D打印机打印的材料确定的，或者也也可以是根据3D打印机打印的物体距离风扇的出风口的距离确定，本申请实施例不对风扇的出风口的安全温度进行限定。

本申请实施例增加了对风扇的出风口的温度进行监测的第三温度传感器，避免3D打印机在靠近风扇的出风口处打印物体时，损坏打印物体。

进一步的，在一些可行的实施方式中，第一温度感测模块包括第一温度传感器，第一温度传感器用于对加热组件的实际温度进行监测，腔温调节模块还包括控制电路板，第一温度感测模块包括第二温度传感器，第二温度传感器用于感测控制电路板的实际温度，第一温度感测模块包括第三温度传感器，第三温度传感器设于风扇的出风口，第三温度传感器用于感测风扇的出风口的实际温度，根据腔温调节模块的实际温度和腔温调节模块的安全温度，调整加热组件的上限功率，具体可以是根据加热组件的实际温度和加热组件的安全温度，得到加热组件的第一目标上限功率，根据控制电路板的实际温度和控制电路板的安全温度，得到加热组件的第二目标上限功率，以及根据风扇的出风口的实际温度和风扇的出风口的安全温度，得到加热组件的第三目标上限功率，将第一目标上限功率、第二目标上限功率以及第三目标上限功率中的较小值作为加热组件的上限功率。

本申请实施例通过对第一目标上限功率、第二目标上限功率以及第三目标上限功率进行比较，取其中的较小值作为加热组件的目标上限功率，可以避免加热组件温度过高对3D打印机造成损坏、避免控制电路板烧毁，同时避免3D打印机在靠近风扇的出风口处打印物体时，损坏打印物体。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储计算机程序，当该计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行前文结合图1至图4所描述的腔温调节方法。

本申请还提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机程序，其中，当计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行前文结合图1至图4所描述的腔温调节方法。

在本申请实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，例如，a、b和c中的至少一个可以表示：a、b、c、a和b、a和c、b和c、a和b和c，其中a、b、c可以是单个，也可以是多个。

需要说明的是，上述术语“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，不能理解为要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。