可与多目标进行有线和无线通信的4d快速成型的制造方法

可与多目标进行有线和无线通信的4d快速成型的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种可与多目标进行有线或无线通信的4D快速成型机，包括成型机机械组件、电路组件、控制组件、打印组件、耗材介质组件，其特征在于：在所述4D快速成型机中，还设置有直接通信传输模块，直接通信传输模块内具有无线通信模块和有线通信模块、或二者之一，无线或有线通信模块可以单向或双向传输指令与数据。直接通信传输模块可以同时或分时、与多台计算机或其他类型设备进行数据和指令的单向、双向交互传输。所述直接通信传输模块至少为一组，每组内至少有一个以上的无线通信模块或有线通信模块，所有与模块和组件之间、可以是一体的也可以是分离的、可以是紧密结合的也可以是松散耦合的；所有模块和组件的位置均可以任意排布。
【专利说明】可与多目标进行有线和无线通信的4D快速成型机
【技术领域】
[0001]本发明属于快速成型【技术领域】，具体涉及一种可与多目标进行有线和无线通信的4D快速成型机。
【背景技术】
[0002]4D快速成型俗称4D打印，它可以将未成形的材料或模型放置一段时间，在没有外力作用的情况下自动成型或者改变为使用者所需要的模样，也可以在成型过程中边成型、边改变形状和性质，如光固化过程其实就是4D快速成型的一个特例，其液体材料在特定波长的光源照射条件下、在很短时间内由液态变为固态，如果这一过程时间持续的更长、在成型过程中跨越的环节更多、材料发挥的自主性作用更强，那么它就是通常意义的4D快速成型。4D快速成型机在传统三维快速成型机的基础上增加了时间维度，即在成型前、过程中和过程后，除了要将传统的XYZ三坐标运动控制信息计算并实现出来之外，还要将成型材料的初始状态、成型过程中的实时状态、成型后的延续状态计算并实现出来。从技术角度来说，当时间维度的参数为零时，4D快速成型设备即为3D快速成型设备，3D打印是4D打印的一种特殊形式，即4D打印包含了 3D打印。4D快速成型的技术内涵有三个范畴，第一个范畴是当成型材料没有经过4D成型机的处理或者简单处理条件下，在一段时间内自动变成使用者所需的形状与性质，这种情况下材料通常具有可编程性和记忆性，如记忆合金等；第二个范畴是当成型材料在经过成型机处理和成型的过程中自动变成使用者所需的形状与性质，这种情况下材料除了具有可编程性和记忆性之外、还需要4D成型机具有对应的接触和非接触式处理手段，如光源照射、温度控制、湿度控制、电磁控制、声波控制、磁力控制、机械控制、生化控制等，紫外灯光固化就是其中一种光源照射控制形式；第三个范畴是当成型材料经过成型机处理之后，在一段时间内自动变成使用者所需的形状与性质，这种情况下材料须具有可编程性、记忆性、延展性和可扩展性。4D打印在传统快速成型设备的基础上，融合了计算机辅助设计与制造技术、热熔技术、激光技术、模拟控制技术、数控技术、机械加工与制造技术、化学化工、生物工程、材料、系统工程等多项技术，通过三维扫描仪或计算机辅助设计软件制作三维模型，运用软件分层离散、切片和数控成型系统，读取文件中的横截面信息，利用激光束、热熔喷嘴、切削打磨等方式将木质、金属、陶瓷、塑料或细胞组织等特殊材料进行分层加工制造、热熔沉积、光固化或粉末烧结，将物体截面进行逐层处理、堆积、黏结，最终形成实物及模型。
[0003]当前4D快速成型技术已开始应用在传统三维快速成型的领域中，并且有逐步替代的趋势，如在艺术创意、开模验证、模具生产、机械加工、卫生医疗、航空航天、影视器材、手办动漫、科研教学、文物保护与研究、奢侈品与珠宝首饰、工程建筑等领域可以有广泛的使用。4D快速成型不仅可以像3D快速成型技术这样直接制造出各种模型及产品，还可以生产出半成品让其自动成型从而节省时间、并实现一些3D成型无法完成的理化和生物过程；还可利用4D成型设备制造医学和生物制品，如假牙、关节、角膜、骨骼、假肢、细胞、表皮、肌肉、韧带和血管等活体组织，也可制造出肺脏、心脏、大脑等人体器官，这些组织和器官可以一次成型也可以在时间维度内自由生长。
[0004]4D快速成型的原理是:使用者先输入单一或者混合材料构成的液态、气态、固态或其混合状态材料，固态材料可以为粒状、线材、粉末、样条、块状或其他形状，液态材料可以是胶体、树脂、有机或无机混合溶液，这些材料可以是可编程材料或者具有记忆性的材料。通过三维扫描或软件建模，将目标模型通过分析软件切分为一组二维平面，以其中一层平面为起始，以热熔堆砌、分层实体制造、光固化、粉末烧结、多相喷射固化、多孔喷射成型、选域黏着热压成型、层铣、直接壳法铸造、激光工程净成型等方式逐层来将切片模型实现，各个切片实现出来的实体融为一体，也可以进行整体材料切削、加压加固成型，在这个过程中有选择性的施加声波、光波、电磁波、超声波、温度、湿度、大气压强、机械干预、生化干预等方式，或者依靠材料特性自然发生理化及生物变化，使每层切片实体都能在一定时间内发生一个或多个指定趋势的变化，从而整个模型在成型过程前、过程中或过程后都可以在指定时间内形成使用者所需要的形状及理化生物特性。
[0005]从而4D快速成型比3D快速成型及传统制造业的加工方式有了质的飞越，提升了可成型产品的精度、速度、材料种类和特性，降低了制造流程的复杂度和时间损耗，能够生产出3D快速成型和传统制造业所无法生产的产品、实现其二者无法实现的功能。如，虽然3D快速成型将传统制造业进行了大幅提升，生产一个模具或者模型从以天甚至周为单位的时间损耗降低到以分钟或小时为单位，但当一个水管内被淤泥堵塞，需要快速成型一个能直接放置到水管中间的T型物将淤泥拉出、而不能把淤泥推入、且在插入杆时不能影响淤泥的当前状态，此时3D快速成型机无法做出这样的模型，但是4D快速成型机可以做出一款具有定时弯折功能的记忆性直杆，将该直杆插入水管中部，该直杆在时间作用下若干分钟后会发生弯折、形成T型，从而完成该任务。这就是模型在成型后随时间变形的一个典型应用。再如利用一款精度不高的4D快速成型机制作一个人头像，其现场成型层厚为0.15毫米，但所采用材料具有随时间的自动平滑特性、或在4D快速成型机的相应干预措施下具有随时间的自动平滑性质，则在成型过程中即开始自动平滑，从而在人像成型完毕时自动变成了层厚0.05毫米，此时该低成本的4D快速成型设备就实现了比自身成型精度高3倍的产品功能，具备该精度的3D快速成型设备价格会比该4D快速成型机昂贵几十倍到上百倍。
[0006]当前的4D快速成型机机一般是以传统的3D快速成型设备为基础，通信内容只含有模型数据而无控制指令，通信过程无法实现双向反馈和操控，通信方式大多都是通过数据线、网线直接与计算机相连接，再通过计算机控制成型。通信对象类型基本是面向计算机，通信对象的数量只能是一对一，而无法一对多或者多对一，若需要对存储在其他设备中的三维模型或者工程图纸进行成型，只能先通过数据线将数据传输到计算机上，再利用数据线将计算机中的数据传输给4D快速成型设备，而无法与其他设备直接进行传输数据，即使能传输也只能采用有线的传输方式，从而给设备间传输数据带来了不便。
[0007]因此，开发一种可直接面向多种类型、多个设备进行通信、可兼容有线和无线多种通信形式、可传输成型数据和控制指令、可双向反馈与操控、可远程操作的4D快速成型设备是业界需要解决的问题。

【发明内容】

[0008]本发明的目的在于提供一种具有可选择性功能、可直接面向多种类、多数量终端进行数据传输和指令传输，可兼容有线和无线多种数据传输形式、可双向反馈与操控的4D快速成型机，从而解决目前无法向4D快速成型机传递指令、除计算机外其他设备无法与4D快速成型机进行数据通信、通信方式只能采用数据线等有线传输的受限情况。
[0009]本发明是通过以下技术方案实现的。
[0010]可与多目标进行有线和无线通信的4D快速成型机，包括成型机控制组件、电路组件、成型组件、机械组件、耗材介质组件，其特征在于:在所述4D快速成型机中，还设置有直接通信传输模块，直接通信传输模块内具有无线通信模块和有线通信模块，也可以只具有二者类型之一，无线或有线通信模块可以单向或双向传递指令或模型数据。直接通信传输模块可以与多台计算机进行数据和指令的单向或双向交互传输，也可以与多台其他设备进行数据和指令的单向或双向交互传输。所述直接通信传输模块与所述控制组件或电路组件连接，所述直接通信传输模块至少为一组，每组内至少有一个以上的无线通信模块或有线通信模块，每组内的有线通信模块和无线通信模块可以是一体的也可以是分离的，它们之间可以是紧密结合的也可以是松散耦合的；多组直接通信传输模块之间可以是一体的也可以是分离的，它们之间可以是紧密结合的可以是松散耦合的；多组直接通信传输模块的位置及其内部的有线通信模块和无线通信模块的位置均可以任意排布。
[0011]本发明所述的4D快速成型机，包括4D熔融沉积快速成型机(4Dfdm)，4D立体光刻成型机(4Dsla)，4D选择性激光烧结机(4Dsls)，4D分层实体制造机(4Dsom)，4D层合实体制造机(4Dlom)，4D多相喷射固化机(4Dmjs)，4D多孔喷射成型(4Dmjm), 4D激光工程净成型机(4Dlens)，4D直接壳法产品铸造机(4Ddspc)，4D层铣机(4Dlmp)，4D选域黏着及热压成型(sahp )所述直接通信传输模块内的有线通信模块为有线指令收发模块或有线数据收发模块，所述直接通信传输模块内的无线通信模块为无线指令收发模块或无线数据收发模块，使用者可通过该直接通信传输模块收发设计模型、图纸和控制指令，从而直接成型输出、制作出实物，也可以实现4D快速成型设备远程控制、共享控制、网格化和云平台化。
[0012]上述4D快速成型机中的控制组件包括与所述直接通信传输模块连接的成型单元、与所述成型单元连接的存储单元以及分别与所述存储单元、成型单元连接的控制单元，成型单元主要控制成型组件进行直接的模型实体输出，其数据和指令来源于存储单元和控制单元，控制单元可以同时或者分时针对多种类、多数量通信对象所传输来的信息进行存储和分析，也已同时接受多种类、多数量通信对象的控制指令并给与反馈指令或信息。
[0013]本发明所述的直接通信传输模块内的有线通信模块可以为USB数据和指令传输模块、IEEE1394数据和指令传输模块、PCI\PCI_E\PCI_X数据和指令传输模块、ISA数据和指令传输模块、AGP数据和指令传输模块、IDE数据和指令传输模块、SATA数据和指令传输模块、HSSI数据和指令传输模块、RS232数据和指令传输模块、并口数据和指令传输模块，HDMI数据和指令传输模块、PCMCIA数据和指令传输模块、RJ45\RJ11以太网线接口数据和指令传输模块、SD\SDHC\SDXC\miniSD\microSD\TF\UHS\CF\XD\MMC 卡接口数据和指令传输模块、SIM卡接口数据和指令传输模块；无线通信模块可以为微波数据和指令传输模块、蓝牙数据和指令传输模块、无线USB数据和指令传输模块、红外线数据和指令传输模块、紫外线数据和指令传输模块、WLAN数据和指令传输模块、WAP数据和指令传输模块、RFID数据和指令传输模块、WIFI数据和指令传输模块、LIFI数据和指令传输模块，从而实现可使用U盘、手机卡、存储卡、移动硬盘、网线、电话线、光纤、手机无线网、计算机无线局域网和广域网等点对点、点对面、面对面等多种指令和数据传输的目的，同时也可以兼容传统的数据线传输方式，满足不同网络、设备及环境需求。
[0014]可与多目标进行有线和无线通信的4D快速成型机，能与其他具有有线或无线数据传输功能的设备，如PDA、笔记本电脑、台式电脑、2D打印机、3D打印机、2D和3D扫描仪、2D和3D自动或半自动成像设备、其他4D快速成型机等设备之间无障碍的直接或间接相连，并将需要成型的二维或三维模型、图纸图像等数据资料通过有线或无线数据传输模块发送到所述4D快速成型机的有线或无线通信模块进行下一步的控制成型。
[0015]本发明所述的USB数据和指令通信模块可以使用USB通信标准和接口进行通信。所述USB接口是一种热插拔通信接口，包括单向和双向通信标准接口，如双向USB0TG，版本则包括USB1.0-3.0及更高版本。所述USB1.1标准接口传输速率为12Mbps，一个USB1.1接口可以支持127个装置。所述USB2.0接口的传输速度为480Mbps且兼容USB1.1，USB2.0有高速、全速和低速三种工作速度，高速是480Mbit/s，全速是12Mbit/s，低速是1.5Mbit/
S。所述USB 3.0是与USB2.0兼容的SuperSpeed USB，它极大提高了带宽可达到5Gbps全双工通信，能够使4D快速成型机更快地识别设备、实现更好的电源管理，采用该方式的模块能够提供更多的功率，从而实现4D快速成型机直接进行USB充电电池、LED照明和风扇等扩展成型应用。所述USB多种版本接口模块的稳定性和高效传输使4D快速成型设备可以与其他指令数据来源方进行实时成型、网络成型、远程成型、交互成型、组合成型。
[0016]本发明所述的IEEE1394数据和指令通信模块可以使用IEEE1394通信标准和接口进行通信。该模块分为两种传输方式:Backplane模式和Cable模式。Backplane模式最小的速率分别为12.5 Mbps、25 Mbps,50 Mbps，可以用于多数的高带宽应用。Cable模式是高速模式，分为100 Mbps,200 Mbps和400 Mbps。在200Mbps下可以经过4D快速成型机传输不经压缩的高质量视频数据，从而使4D快速成型机的数据来源从静态2D、3D数据扩展成为动态类型。所述模块的1394b形式是1394技术的升级版本，是专门针对多媒体、视频、音频、控制及计算机而设计的家庭网络标准模块，从而使4D快速成型机通过低成本、安全的CAT5实现高性能4D快速成型家庭网络。1394b是1394a技术的向下兼容性扩展。1394b能提供800 Mbps或更高的传输速度，本4D快速成型机所述1394通信模块包括了利用其原理或协议的光储产品或介质单元。
[0017]本发明所述的PC1、PC1-E、PCI_X数据和指令通信模块可以使用PC1、PCI_E、PCI_X通信标准和接口进行通信。所诉PCI模块使用了 PCI这种不依附于某个具体处理器的局部总线，PCI在核心控制单元和原来的系统总线之间插入了一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一层的管理，并实现上下之间的接口以协调数据的传送，管理单元提供了信号缓冲，使之能支持10种外设，并能在高时钟频率下保持高性能。PCI总线也支持总线主控技术，允许智能设备在需要时取得总线控制权，以加速数据传送。PCI地址总线与数据总线是分时复用的，支持即插即用、中断共享等功能，一方面可以节省接插件的引脚数，另一方面便于实现突发数据传输。数据或指令传输时，由一个PCI模块或设备做发起者(主控、Initiator或Master),而另一个PCI模块或设备做目标(从设备、Target或Slave)。普通PCI 总线带宽一般为 132MB/s (在 32bit/33Mhz 下)或者 264MB/s(在 32bit/66Mhz 下)。对于该模块所连接的普通声卡、百兆网卡、Modem卡等扩展设备一般使用的是132MB/S的传输速率，而对于部分PCI显卡、千兆网卡、磁盘阵列卡、USB2.0或者火线卡等需要较高带宽的PCI模块或设备可以使用264MB/S的带宽。该模块中的PC1-E形式采用了第三代I/O技术的数据或指令通信模块，即PCI EXpresS，EXpreSS，其3G101.0规范已应用广泛。PC1-X模块是一种在服务器使用较多的网卡接口类型模块，它与原来的PCI相比在I/O速度方面提高了一倍，比PCI接口具有更快的数据传输速度(2.0版本最高可达到266MB/S的传输速率)。PC1-X总线接口的网卡一般具有32位或64位总线宽度。本发明采用可兼容PC1、PC1-E、PC1-X的通信接口模块将扩展现有4D快速成型机的通信方式。
[0018]本发明所述的ISA、AGP、IDE、SATA、HSS1、HDM1、RS232数据和指令通信模块可以使用ISA、AGP、IDE、SATA、HSS1、HDM1、RS232通信标准和接口进行通信。ISA接口模块是基于ISA总线(Industrial Standard Architecture,工业标准结构总线)的扩展口，其工作频率为8MHz左右,为16位插槽，最大传输率16MB/sec,当前应用于插接显卡,声卡，网卡以及所谓的多功能接口卡等扩展插卡。AGP,全称Accelerated Graphic Ports,属于图形图像系统接口的一种，其可使系统和图形加速卡之间的数据传输获得比PCI总线更高的带宽。IDE(Integrated-Drive-Electronics)模块采用16位数据并行传送方式，体积小，数据和指令传输速度快，其传输模式包括PIO、DMA、ΑΤΑ、EIDE、ATAPI等。SATA模块全称是SerialAdvanced Technology Attachment,采用串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相3D或4D的快速成型设备的通信模块比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了指令和数据传输的可靠性，该接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。HSSI高速串行接口模块(High-Speed Serial Interface)是短距离通讯接口，通常用于局域网的路由和交换设备与广域网的高速线路的互连，用于距离50英尺的设备间，数据速率为52Mbps，其可用于将令牌环和Ethernet局域网的设备与同步光纤网(SONET)的OCl速度或T3线的设备相连，HSSI也用于主机对主机的连接，图象处理，故障恢复等应用。HDMI高清晰度多媒体接口模块(High Definition Multimedia Interface)可以作为4D快速成型机的一种数字化视频/音频接口，是适合影像传输的专用型数字化接口、也可传输指令和模型数据，其可同时传送音频和影音信号，最高数据传输速度为5Gbps。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换。HDMI可搭配宽带数字内容保护(HDCP)，以防止具有著作权的内容遭到未经授权的复制，对3D和4D模型的版权进行保护。HDMI所具备的额外空间可应用在日后升级的4D快速成型机信息格式中。RS-232标准(协议)模块全称是EIA-RS-232标准模块，设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道。在多数情况下主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线，数据传输速率为 50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400 波特，驱动器允许有2500pF的电容负载，目前一般用于中短距离通信。本发明所述的RS232标准模块，包括了 RS232A\RS232B\RS232C\EIARS-422A\EIA RS_423A\EIARS_485 等几种。本发明可兼容ISA、AGP、IDE、SATA、HSS1、HDM1、RS232数据和指令通信模块是对4D快速成型机通信方式的一种扩展改进。
[0019]本发明所述的PCMCIA和RJ45\RJ11数据和指令通信模块可以使用PCMCIA和RJ45\RJ11通信标准和接口进行通信。PCMCIA模块当前在笔记本有线网络传输应用较多，其总线分为两类，一类为16位的PCMCIA，另一类为32位的CardBus。CardBus与PC卡标准相比，其具有32位数据传输和33MHz操作，CardBus快速以太网PC卡的最大吞吐量接近90 Mbps, 16位快速以太网PC卡仅能达到20-30 Mbps,同时CardBus总线自主，使PC卡可以独立于主CPU，与计算机内存间直接交换数据，这样CPU就可以处理其它的任务，另外CardBus采用3.3V供电，低功耗提高了电池的寿命，降低了计算机内部的热扩散，除此之外CardBus后向兼容16位的PC卡，传统以太网和Modem设备的PC卡仍然可以插在CardBus接口上使用。RJ45接口模块常作为以太网接口使用，支持10兆和100兆自适应的网络连接速度，RJ为已注册的插孔(Registered Jack), RJll模块是用于西部电子公司(WesternElectricCo)开发的接插件的通用名称。其外形定义为6针的连接器件。常见的RJ45接口模块有两类:用于以太网网卡、路由器以太网接口等的DTE类型，还有用于交换机等的DCE类型。DTE可以称做数据和指令终端设备，DCE可以称做数据和指令通信设备。DTE设备为主动通信设备，DCE设备为被动通信设备，当两个类型一样的设备使用RJ45接口模块连接通信时，可使用交叉线连接。
[0020]本发明所述 SD\SDHC\SDXC\miniSD\microSD\TF\UHS\CF\XD\MMC\S頂数据和指令通信模块可以使用 SD\SDHC\SDXC\miniSD\microSD\TF\UHS\CF\XD\MMC\SM 通信标准接 口和存储产品进行通信，上述模块的结构延伸包括其移动存储部分、如上述模块的存储卡部分。SD 模块(secure digital memory card)的技术是基于 MultiMedia 模块(MMC)格式上发展而来，其存储卡尺寸为32mm x 24mm x 2.1mm，其长宽和MMC卡一样、比MMC卡厚了
0.7mm，以容纳更大容量的存贮单元，SD卡与MMC卡保持着向上兼容。SD卡结合了 SanDisk快闪记忆卡控制与MLC (Multilevel Cell)技术和0.16u及0.13u的NAND技术，通过9针的接口界面与专门的驱动器相连接，不需要额外的电源来保持其上记忆的信息。SD卡共支持三种传输模式:SPI模式(独立序列输入和序列输出)，I位SD模式(独立指令和数据通道，独有的传输格式)，4位SD模式(使用额外的针脚以及某些重新设置的针脚。支持四位宽的并行传输。SD卡是一体化固体介质，没有任何移动部分，所以不用担心4D快速成型过程中机械运动给其造成的损坏。SD卡信息传输能够比标准⑶-ROM的传输速度快6倍(900KB/s)，高速的SD卡更能传输66x (9900KB/s=9.66MB/s，标记为10MB/s)以及133x或更高的速度。具有老版本SD通信功能的设备多数采用SD卡的1.01规格，而更高速至133x的设备采用 L I 规格。SD 卡容量有 8/16/32/64/128/256/512MB/1GB/2GB/4GB，超过 4GB 容量的 SD卡为SDHC，是SD的升级版本。SD 2.0 (SDHC)、SD 3.0 (SDXC)标准规范为SD卡的下一代标准，最大容量可高达2TB。SDHC标准(SD 2.0)，重新定义了 SD卡的速度规格，分为三档:Class 2、4、6，代表写入速度分别为2MB/s、4MB/s、6MB/s。现在更高速的SDHC卡例如R90/W60代表读写速度达到每秒90MB和60MB，SD 3.0定义了 SDXC和UHS，并新增了 ClasslO。miniSD卡是在SD卡基础上设计的，性能和传统的SD卡并无本质的区别，其信息传输速度每秒2MB，miniSD卡与SD卡都具有硬件数据写保护保护开关，可避免储存内容不慎删除的风险。所述miniSD卡特征是体积21.5X20x1.4mm,比SD卡减少了 40%的体积、性能稳定,可配合转接卡使用，兼容标准SD卡插槽,且miniSD卡采用低功耗的设计。Micro SD Card原名Trans-flash Card,即TF卡,它的体积为15mm x Ilmm xlmm，是当前最小的记忆卡之一，它也能通过SD转接卡来接驳于SD卡插槽中使用。MicroSD卡提供128MB、256MB、512MB、1G、2G、4G、8G、16G、32G和64G的容量。XD卡全称为XD Picture Card，是专为存储数码图像或图形开发的一种存储卡，XD卡采用单面18针接口，数据或指令存储容量最高可达8GB而且其读写速度也更高，读取速率为5MB/S，写入速率为3MB/S左右，可以满足大数据量写入，功耗低，XD-Picture存储卡不仅可以同时用于个人计算机适配卡和USB读卡机,使之非常容易与个人计算机连接，而且其还可配合Compact Flash转接适配器，并允许在数码相机里做为Compact Flash卡存储介质使用，其轻便、小巧、具有超大的存储容量和优秀的兼容性，可以方便的与个人计算机或4D快速成型机连接。CF卡(Compact Flash)是一种用于便携式电子设备的数据存储设备，从外形上CF卡可以分为两种:CF I型卡以及稍后一些的CF II型卡。CF II型卡槽主要用于微型硬盘等一些其它的设备。从速度上它可以分为CF卡、高速 CF 卡(CF+/CF 2.0 规范)和 CF3.0.SM 卡是(Subscriber Identity Module 客户识别模块)的缩写，也称为智能卡、用户身份识别卡，目前应用于GSM数字移动电话机等设备，它在芯片上存储了数据和指令信息，加密的密钥以及用户信息等内容，可供4D快速成型机的用户身份进行鉴别，实现语音操控、远程操控，并对操控信息进行加密。
[0021]本发明所述微波数据和指令传输模块包括与成型单元连接的收发单元以及和收发单元连接的天线单元、调制单元、多路复用单元以及电源单元、微波控制单元等。当使用者使用4D快速成型机并开启微波等无线通信模块后，即可与其他具有微波等无线通信功能的设备进行数据和指令交互，相互收发2D和3D图像图纸等数据资料并进行成型。所述微波通信以频率在0.3 GHz至300 GHz的微波包括毫米波作为载体传输。所述微波通信应用L、S、C、X、K诸频段。由于微波的频率极高，波长又很短，其在空中的传播特性与光波相近，因此微波通信的主要方式是视距通信，超过视距以后需要中继转发。为了把电波聚集起来成为波束，一般都采用抛物面天线，其聚焦作用可大幅增加传送距离。多个收发信机可以共同使用一个天线而互不干扰，现用微波系统在同一频段同一方向可以有六收六发同时工作，也可以八收八发同时工作以增加微波电路的总体容量。多路复用单元或设备有模拟和数字之分。模拟微波系统每个收发信机可以工作于60路、960路、1800路或2700路通信，可用于不同容量等级的微波电路。数字微波系统应用数字复用单元或设备以30路数据或指令通道按时分复用原理组成一次群，进而可组成二次群120路、三次群480路、四次群1920路，并经过数字调制单元或设备调制于发射机上，在接收端经数字解调器还原成多路数据或指令。新型微波通信设备，其数字系列标准与光纤通信的同步数字系列(SDH)完全一致，该种微波设备在一条电路上，八个束波可以同时传送三万多路数据和指令通道(2.4Gbit/s)，使用了微波通信模块的4D快速成型机将可直接具备视距通信和超视距通信能力、并形成相应多类型设备共同相连的4D快速成型网络，同时可实现语音控制，即通过传输语音指令从而实现语音操控。
[0022]本发明所述的蓝牙数据和指令通信模块可以使用蓝牙通信标准和接口进行通信。所述蓝牙通信模块包括与成型单元连接的收发单元以及和收发单元连接的天线单元。当使用4D快速成型机并开启蓝牙等无线通信模块后，即可与其他具有蓝牙等无线通信功能的设备进行数据和指令交互，相互收发2D和3D图像图纸等数据资料并进行成型。当模型或产品设计完成后，通过4D快速成型机实时生产加工并随时间而逐渐成型，能够让决策设计制造部门更好的做出决定、形成感性认知。上述蓝牙技术是一种支持设备间短距离通信及数据传输的无线电技术，通信距离一般在0.0lm-1OOOm内，能很好的满足众多数字设备的应用场合，能在包括笔记本电脑、移动电话、PDA、无线影音设备等之间进行无线信息交换。采用蓝牙技术后，能够有效地简化多种无线设备与4D快速成型机之间的指令和数据传输。所述蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在2.4GHz频段，数据速率为1Mbps，采用时分双工或频分双工或码分双工传输方式实现双工传输，具有成本低、功耗低、效率高、方便灵活的特点，实现快速便捷的4D快速成型。
[0023]上述可与多目标进行有线和无线通信的4D快速成型机，在采用所述无线USB数据和指令传输模块进行通信时，使用超宽带技术在3.1GHz到10.6GHz的频带内进行通信。超宽带的信号水平足够低，因此对于其他无线通信技术来说，超宽带信号的影响类似于噪声，从而不会造成干扰，其数据和指令传输速率为每秒480M至10G。无线USB通信模块可以像有线USB模块一样方便易用，同时又避免了接线的繁琐，可传输包括语音、图像、视频形式的控制指令，从而实现语音控制、图像控制、视频控制、手势控制、脑波控制。本发明所述4D快速成型机相对于传统设备进行无线数据和指令传输的一种重点创新模块。
[0024]上述可与多目标进行有线和无线通信的4D快速成型机，在采用红外线数据和指令传输模块进行通信时，是利用红外线作为通信手段实现其他设备与4D快速成型机或4D成型机之间的指令和模型数据等传输，传输速度可达到4Mbps或更高。传输流程为先将计算机或其他设备的红外线传输端口与4D快速成型机的红外端口相对应，启动计算机等设备预装的红外传输软件，即可方便地与其进行数据或指令传递。
上述可与多目标进行有线和无线通信的4D快速成型机，在采用紫外线数据和指令传输模块进行通信时，是把紫外线辐射作为信息传输的载体，把需传输的信息加载到紫外辐射媒介上，以实现信息的发送和接收。说书紫外先数据和指令传输模块的信息调制方式采用电流内调制，辐射源一般选用标准低压汞灯，数字信号经过编码后形成数据脉冲编码流，电平转换后进行调频调制，或者数字信号直接调频调制；语音信号、控制指令或者模型数据在转换后直接进行信息调频调制，不管传输的是数字信号还是声音信息，被调制后的信号通过驱动电路控制光源的发光频率，把信息以光的形式发射出去。携带信息的紫外辐射信号在近地低空大气传输，由紫外接收机接收后，进行处理、调解以及数据或语音传输判别，最后转换还原成数据，语音信号则通过相应电声设备还原成语音。利用紫外线进行无线通信其信息传输的保密性高、系统抗干扰能力强、具有较高的安全性，适合于远距离传输，并可以实现远距离4D打印网、远程直接操控或4D打印云平台，还可实现语音操控。
[0025]上述可与多目标进行有线和无线通信的4D快速成型机，在采用WLAN数据和指令传输模块进行无线信息传输时，将4D快速成型机、计算机等其他可采用WLAN进行无线通信的设备连接起来，构成可互相通信和实现资源共享的网络体系。无线局域网本质的特点是通过无线的信息和指令交互方式，使用网络的构建和终端的移动更加灵活，该技术用来达到无线网络延伸的目标，本发明所述的WLAN网络范围可以是一个建筑之内也可以是多建筑之间或者更广泛区域。
[0026]上述可与多目标进行有线和无线通信的4D快速成型机，在采用WIFI数据和指令传输模块进行信息传输时，先通过无线路由器或WIFI发射器，开启无线网络，将所需收发2D\3D模型、图纸等数据资料或指令的设备设置为WIFI热点，4D快速成型机再通过无线WIFI与其相连，从而进行数据资料和指令的收发。上述WIFI全称Wireless Fidelity，即802.1lb标准，其通信速度可以到11Mbps，未来其速度和稳定性可以更高。本发明所述WAP数据和指令传输模块在手机中应用广泛，本发明采用WAP形式可以将4D快速成型机与手机及其他设备之间形成更加流畅、更有针对性的通信模式。
[0027]上述可与多目标进行有线和无线通信的4D快速成型机，在采用RFID即RadioFrequency Identification射频识别、又名电子标签数据和指令传输模块进行无线通信时，4D快速成型机或者其他设备均可以安装有询问器或者应答器，即阅读器或者标签。标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，依靠感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的信息(Passive Tag,无源标签或被动标签),或者主动发送某一频率的信号(ActiveTag，有源标签或主动标签):解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据和指令处理，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据与指令，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别告诉运动物体并可同时识别多个标签，实现4D快速成型机与其他多设备的无线通信。
[0028]上述可与多目标进行有线和无线通信的4D快速成型机，在采用LIFI (LightFidelity)数据和指令传输模块进行通信时(全称为可见光无线通信，又称光保真技术)，是利用灯泡发出的光传输数据和指令。LiFi技术运用无处不在的LED灯或其他日光灯，通过在灯泡上植入一个微小的芯片形成类似于AP (WiFi热点)的设备，使终端随时能接入网络。从而使4D快速成型机避免了用WIFI上网的一些弊端和局限性，扩展了通信渠道。
[0029]上述微波、无线USB、蓝牙、红外、紫外、WLAN、WIF1、RFID、LIFI等功能也可通过增加微波、无线USB、蓝牙、红外、紫外、WLAN、WIF1、RFID、LIFI配置器来实现，通过其他设备中的微波、无线USB、蓝牙、红外、紫外、WLAN、WIF1、RFID、LIFI模块收发信息，所述适配器内含有无线USB微波、无线USB、蓝牙、红外、紫外、WLAN、WIF1、RFID、LIFI通信模块或依靠4D快速成型机的微波、无线USB、蓝牙、红外、紫外、WLAN、WIF1、RFID、LIFI模块，后者通过4D快速成型机的微波、无线USB、蓝牙、红外、紫外、WLAN、WIF1、RFID、LIFI模块接收到信息之后，将该信息存储在所述适配器的缓存器中，并驱动4D快速成型机工作，前者直接驱动4D快速成型机工作，从而实现其他设备的指令或数据资料在4D快速成型机上的无线即时工作，能够兼容指令的该3D快速成型机可通过诸如无线控制设备如无线键盘、无线鼠标等设备实现无线操控、远程操控。
[0030]由于语音控制是控制指令传输的一种特例，本发明所述紫外线、微波、无线USB实现语音控制只是通过示例来说明可与多目标进行有线和无线通信的4D快速成型机的指令控制功能之一:语音控制功能，所传输的指令包括文字、数字、字符、符号、音频、图像、视频、代码、文件、数据包等任意可承载指令信息的媒介形式、实际内容与形式内容。本发明所述的其他有线或者无线通信模块及细化的数据和指令传输模块也可以具备指令传输的能力，同时也具备语音控制、手势控制、图像控制、视频控制、脑波控制的能力，即本发明所述的所有有线或无线通信模块及其细化形式的模块所实现的包括语音控制等在内的所有指令控制形式均在保护范围之内。
[0031]本发明所述的直接通信传输模块与所述4D快速成型机为一体结构或分体结构。当二者为一体结构时，该直接通信传输模块与4D快速成型机为不可分离状态；当二者分为分体结构时，该直接通信传输模块可通过诸如适配器的方式来实现，该适配器通过所述4D快速成型机的有线或者无线通信模块接收信息，并驱动4D快速成型机工作。所述直接通信传输模块与所述4D快速成型机之间设置有具有一定物理和化学生物特性连接部件，能根据需要进行拆分、组合、变换。
[0032]由上述对本发明的描述可知，与现有技术和产品相比，本发明具有如下有益效果。
[0033]可与多目标进行有线和无线通信的4D快速成型机，首先通过对4D快速成型机增加可兼容多种无线和有线的通信模块，使4D快速成型机获得了能通过USB、IEEE1394、PCI 或 PC1-E 或 PC1-X、ISA、AGP、IDE、SATA、HSS1、HDM1、网线、RJ45\RJ11，RS232、PCMCIA、SD\SDHC\SDXC\miniSD\microSD\TF\UHS\CF\XD\MMC 卡、微波、蓝牙、无线 USB、红外、紫外、WLAN、WAP、RFID、WIF1、LIFI等多种方式传输数据和指令，从而实现4D快速成型与其他设备之间可使用U盘、手机卡、存储卡、移动硬盘、数据线、网线、电话线、光纤、同轴电缆、手机无线网、计算机无线局域网和广域网、可见光无线网、无线射频、微波通信、点对点、点对面、面对面等多种指令和数据传输的目的，满足不同网络、设备及环境需求；同时通过多种有线和无线通信模块及其控制组件、电路组件，使得每一台4D快速成型机可以与多台其他4D快速成型机、或多台其他不同类型设备进行单向或双向的交互通信，相互之间可以传输模型、图像、图纸、音频、视频、文件，也可以传输控制指令形成单向或双向反馈与操控，可实现远程操控、音频图像视频控制、脑波手势语音控制、无人值守作业、也可以构成云平台或网格化成型系统。
[0034]本发明避免了包括传统时间轴参数约等于零的3D快速成型机在内的4D成型机只能通过数据线与计算机相连才能进行数据传输、无法进行指令传输、无法与非计算机类的设备进行通信、无法与多台设备进行通信的不便局面，简化了操作流程、增加了操作效率、节约了快速成型的附加资源损耗和人力物力浪费，具有极大的扩展性和实用性。
[0035]【专利附图】

【附图说明】。为进一步说明本发明，下面结合附图和实施示例，对本发明进一步说明。
[0036]图1为本发明中可与多目标进行有线和无线通信的4D快速成型机的一种结构框图。
[0037]图2为本发明中设置有微波数据和指令传输模块的4D快速成型机的结构图和电路连接框图。
[0038]图3为本发明中设置有SD卡数据和指令传输模块的4D快速成型机的一种结构框图和信息传输框图。
【具体实施方式】
[0039]下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明作进一步的详细说明。
[0040]图1为本发明可与多目标进行有线和无线通信的4D快速成型机的一种结构框图。
[0041]可与多目标进行有线和无线通信的4D快速成型机，包括成型机控制组件、电路组件、成型组件、机械组件、耗材介质组件，其特征在于:在所述4D快速成型机中，还设置有直接通信传输模块，直接通信传输模块内具有无线通信模块和有线通信模块，也可以只具有二者类型之一，无线或有线通信模块可以单向或双向传递指令或模型数据。直接通信传输模块可以与多台计算机进行数据和指令的单向或双向交互传输，也可以与多台其他设备进行数据和指令的单向或双向交互传输。
[0042]本实施示例中，通过在4D快速成型机的基础上，增加有线或无线数据和指令通信功能，从而能与其他多种类、多数量、具有有线或无线数据和指令通信功能的设备之间进行通信。当使用者需要使用该4D快速成型机时，能通过USB、IEEE1394、PCI或PC1-E或PC1-X、ISA、AGP、IDE、SATA、HSS1、HDM1、网线、RJ45\RJ11，RS232、PCMCIA、SD\SDHC\SDXC\miniSD\microSD\TF\UHS\CF\XD\MMC 卡、微波、蓝牙、无线 USB、红外、紫外、WLAN、WAP、RFID、WIF1、LIFI等多种方式传输数据和指令，从而实现4D快速成型与其他设备之间可使用U盘、手机卡、存储卡、移动硬盘、数据线、网线、电话线、光纤、同轴电缆、手机无线网、计算机无线局域网和广域网、可见光无线网、无线射频、微波通信、点对点、点对面、面对面等多种指令和数据传输的目的，满足不同网络、设备及环境需求；同时通过多种有线和无线通信模块及其控制组件、电路组件，使得每一台4D快速成型机可以与多台其他4D快速成型机、或多台其他不同类型设备进行单向或双向的交互通信，相互之间可以传输模型、图像、图纸、视频信息，也可以传输控制指令形成单向或双向反馈与操控，可实现远程操控、音频图像视频控制、脑波手势语音控制、无人值守作业、也可以构成云平台或网格化成型系统。
[0043]如图2所示，图2为本发明中设置有微波数据和指令传输模块的4D快速成型机的一种电路和结构连接框图。
[0044]一种可与多目标通信的设置有微波数据和指令传输模块的4D快速成型机，除了控制组件、电路组件、成型组件、机械组件、耗材介质组件之外，还包括微波数据和指令传输模块，该模块内部包括与成型单元连接的收发单元以及和收发单元连接的天线单元、调制单元、多路复用单元以及电源单元、微波控制单元等。当使用者使用4D快速成型机并开启微波等无线通信模块后，即可与其他具有微波等无线通信功能的设备进行数据和指令交互，相互收发2D和3D图像图纸等数据资料并进行成型。
[0045]图3为本发明中设置有TF卡数据和指令传输模块的4D快速成型机的一种结构框图。
[0046]可与多目标进行通信且设有TF卡属猪和指令传输模块的4D快速成型机机，除了控制组件、电路组件、成型组件、机械组件、耗材介质组件之外，还包括TF数据和指令传输模块。TF卡是SD卡中的一种,体积为15mm x Ilmm xlmm,是当前最小的记忆卡之一,它也能通过SD转接卡来接驳于SD卡插槽中使用，它是一体化固体介质，没有任何移动部分，所以不用担心4D快速成型过程中机械运动给其造成的损坏，其信息传输能够比标准⑶-ROM的传输速度快6倍(900KB/s)，高速卡更能传输66x (9900KB/s=9.66MB/s,标记为10MB/s)以及133x或更高的速度。本实施示例中，通过在4D快速成型机的基础上，增加TF卡数据和指令传输功能，能够使多种数据源或指令源、如三维扫描仪、三维照相机、三维成像仪、二维成像仪、RANGE FINDER、网络存储指令、单机或联机的指令文件在没有计算机、甚至没有有线或者无线网络的情况下，直接通过TF卡操作4D快速成型机，大大扩展了 4D快速成型机的使用场合和范围。
[0047]以上显示和描述了本使用新型可与多目标进行有线和无线通信的4D快速成型机的基本原理、主要特征和优势。本行业或相关行业的从业人员或者技术人员应该清楚知道，本发明不受上述实施示例的限制，上述实施示例和说明书中描述的只是说明本发明的基本原理，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范畴内，本发明要求保护有所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.可与多目标进行有线或无线通信的4D快速成型机，包括成型机控制组件、电路组件、成型组件、机械组件、耗材介质组件，其特征在于:在所述4D快速成型机中，还设置有直接通信传输模块，直接通信传输模块内具有无线通信模块和有线通信模块，也可以只具有二者类型之一，无线或有线通信模块可以单向或双向传递指令与数据。
2.根据权利要求1所述的可与多目标进行有线或无线通信的4D快速成型机，其特征在于:所述直接通信传输模块与控制组件或电路组件连接，所述直接通信传输模块至少为一组，每组内至少有一个以上的无线通信模块或有线通信模块。
3.根据权利要求2所述的可与多目标进行有线或无线通信的4D快速成型机，其特征在于:每组直接通信传输模块内的有线通信模块和无线通信模块可以是一体的也可以是分离的，它们之间可以是紧密结合的也可以是松散耦合的；多组直接通信传输模块之间可以是一体的也可以是分离的，它们之间可以是紧密结合的可以是松散耦合的；多组直接通信传输模块的位置及其内部的有线通信模块和无线通信模块的位置均可以任意排布。
4.根据权利要求1所述的可与多目标进行有线或无线通信的4D快速成型机，其特征在于:直接通信传输模块内的有线通信模块可以为USB数据和指令传输模块、IEEE1394数据和指令传输模块、PCI或PC1-E或PC1-X数据和指令传输模块、ISA数据和指令传输模块、AGP数据和指令传输模块、IDE数据和指令传输模块、SATA数据和指令传输模块、HSSI数据和指令传输模块、RS232数据和指令传输模块、并口数据和指令传输模块，HDMI数据和指令传输模块、网线接口数据和指令传输模块、PCMCIA数据和指令传输模块、RJ45或RJll以太网线接口数据和指令传输模块；无线通信模块可以为SD或SDHC或SDXC或miniSD或microSD卡接口数据和指令传输模块、TF或UHS或CF或XD或MMC卡接口数据和指令传输模块、SIM卡接口数据和指 令传输模块，微波数据和指令传输模块、蓝牙数据和指令传输模块、无线USB数据和指令传输模块、红外线数据和指令传输模块、紫外数据和指令传输模块、WLAN数据和指令传输模块 、WAP数据和指令传输模块、RFID数据和指令传输模块、WIFI数据和指令传输模块、LIFI数据和指令传输模块。
5.根据权利要求1所述的可与多目标进行有线或无线通信的4D快速成型机，其特征在于:所述直接通信传输模块可以同时或分时与多台计算机进行数据和指令的单向或双向交互传输，也可以同时或分时与多台其他设备进行数据和指令的单向或双向交互传输。
6.根据权利要求1所述的可与多目标进行有线或无线通信的4D快速成型机，其特征在于:控制组件包括与所述直接通信传输模块连接的成型单元、与所述成型单元连接的存储单元以及分别与所述存储单元、成型单元连接的控制单元，成型单元主要控制成型组件进行直接的模型实体输出，其数据和指令来源于存储单元和控制单元，控制单元可以同时或者分时针对多种类、多数量通信对象所传输来的数据进行存储和分析，也可以同时接受多种类、多数量通信对象的控制指令并给与反馈指令或信息。
7.根据权利要求1所述的可与多目标进行有线或无线通信的4D快速成型机，其特征在于:可使用U盘、手机卡、存储卡、移动硬盘、数据线、网线、电话线、光纤、同轴电缆、手机无线网、计算机无线局域网和广域网、可见光无线网、无线射频、微波通信、点对点、点对面、面对面等多种指令和数据传输，可以与多台其他4D快速成型机、或多台其他不同类型设备进行单向或双向的交互通信，相互之间可以传输模型、图像、图纸、音频、视频、文件、也可以传输控制指令，形成单向或双向反馈与操控，可实现远程操控、音频图像视频控制、脑波手势语音控制、无人值守作 业、也可以构成云平台或网格化成型系统。
【文档编号】B29C67/00GK103538257SQ201310532134
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年11月3日 优先权日:2013年11月3日
【发明者】刘利钊 申请人:刘利钊