[发明专利]一种带液氮制冷和三维扫描的多功能3D打印设备

说明书

本发明提供一种带液氮制冷和三维扫描的多功能3D打印设备，包括处理装置、控制主板、3D打印桌面、打印机头、喷嘴、喷涂材料提供装置、液氮制冷装置、三维扫描装置机体、扫描控制单元、图像采集模块、光束发射模块和图像处理模块；扫描控制单元控制图像采集模块、光束发射模块和图像处理模块对模型进行扫描，获得的三维图像数据被输送至处理装置，处理装置将该数据解析为模型的分层切割信息，根据该信息打印机头在3D打印桌面上打印模型；打印时，液氮制冷装置对打印材料进行冷却；打印完成后，喷嘴对模型的表面喷涂上胶水层、颗粒材料层和光油层。本发明提高模型制作效益和制作精度，制出的模型无表面层叠纹理，并同时集三维扫描功能于一体。

技术领域

本发明属于3D制造领域，具体涉及一种带液氮制冷和三维扫描的多功能3D打印设备。

背景技术

现有的模型如建筑工程模型一般是通过手工利用铁丝或塑料搭接粘贴而成，这需要消耗大量人力、物力。特别是一些结构复杂、节点特殊的建筑模型，所消耗的工时更多，而且组装的建筑模型不稳定、易坍塌。此外，对于比较精细的建筑模型，手工制作难以实现。

目前3D打印设备可以打印各种模型，但由于受到成型工艺和成型速度的制约，3d打印机打印出来的模型很难克服在Z轴方向形成的层叠纹理，这样对于3d打印机在工业和民用市场的广泛应用受到一定的制约。传统针对3d打印模型的处理，都是通过上灰、打磨、喷色这些步骤，但是由于3d 打印模型一般结构比较复杂，所以处理起来耗时，而且对人员的要求高，效率低，严重影响了3d打印在民用市场的应用。

同时，在3D打印技术领域，在挤出设备根据打印需要挤出打印材料后，需要对打印材料进行快速冷却，使其尽快固定形状，满足打印的需求。现有的3D打印机一般采用制冷风扇，其冷却效果较好，应用范围相当广泛。然而制冷风扇的转动的过程中容易造成挤出喷头震动，导致打印模型表面产生波纹，从而影响打印精度的问题，同时风扇送风范围过大也会造成挤出喷头降温导致材料挤出不均匀的问题，这都会对最终的打印效果产生不利影响。

而且，3D打印机需要基于三维CAD设计图纸资料才能进行打印，其弊端也正是如此，用户要么下载其他人创建的文件，要么使用软件从头开始设计模型。而3D建模软件难以掌握，面对一个实物，大部分用户无法自行构建物体模型，所以一般只能制作出简单的物件，而想要打印复杂的产品，就需要非常专业的工业设计能力，先通过软件设计出模型，再利用3D打印机打印成型，这对于普通的用户来说，是非常困难的，导致很多用户买了3D打印机后，却不知道应该打印什么。即使是专业设计人员，制作起来效率也比较低，且不能保证完全与实物相吻合，从而影响了3D打印机的使用。而三维扫描仪可以大大改善3D打印技术的这一窘境，需要打印的实物，通过三维扫描仪扫描后，能快速形成物体模型的三维图像数据资料，从而快速实现许多物体的复制工作，为家用或手工制品提供了很好的助力。由此可见，三维扫描成为获取物品可打印的三维图像数据资料的一个便捷途径。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种带液氮制冷和三维扫描的多功能3D打印设备。

本发明的技术方案如下：

一种带液氮制冷和三维扫描的多功能3D打印设备，包括打印机本体和三维扫描装置，二者通过有线或是无线的方式通信连接；三维扫描装置包括三维扫描装置机体、扫描控制单元、图像采集模块、光束发射模块和图像处理模块；打印机本体包括处理装置、控制主板、3D打印桌面、打印机头、喷嘴、喷涂材料提供装置和液氮制冷装置。

扫描控制单元与处理装置通过有线或是无线的方式通信连接，扫描控制单元控制图像采集模块、光束发射模块和图像处理模块对模型进行扫描以获得模型三维图像数据，该三维图像数据被输送至处理装置；进一步的，图像采集装置为照相机或摄像头；三维扫描装置为接触式三维扫描装置或非接触式三维扫描装置；有线连接方式为串行口、并行口或USB接口连接。