本发明属于医用矫形产品制备技术领域，具体涉及一种用于打印矫形头盔的3d打印机和3d打印系统。
背景技术：
扁头综合征在新生儿中具有较高的发病率，骨缝闭合性扁头综合征通常需要同时采用手术治疗和矫形头盔治疗。
在采用矫形头盔治疗时，由于每个婴儿患者的头部具有唯一的几何形状，因此所有的扁头综合征治疗头盔必须个性化定制。现有的扁头综合征治疗头盔的制造过程包括：采用3d激光扫描器获取婴儿的头部几何形状；运用电脑软件，矫形师修改扫描获得理想的几何形状；根据理想的几何形状加工泡沫材料获得头盔的阳模；在阳模上热塑形成头盔毛坯；对头盔毛坯进行修剪、钻孔和抛光等处理，得到头盔壳体。以上制造方法步骤繁琐且耗时较长。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种用于打印矫形头盔的3d打印机和3d打印系统，采用3d打印的方式制作矫形头盔，简化制作工艺，提高生产效率。
本发明所采用的技术方案为：
第一方面，本发明提供了一种用于打印矫形头盔的3d打印机，所述头盔包括壳体和通过凹凸配合可拆卸安装于所述壳体内侧的内衬，所述3d打印机包括机架以及安装在所述机架上的打印台和打印头，所述3d打印机还具有控制系统和运动系统，所述运动系统包括带动所述打印台在x轴方向上运动的第一运动模块、带动打印头在y轴方向上运动的第二运动模块和带动打印头在z轴方向上运动的第三运动模块，其中，z轴方向垂直于由x轴和y轴构成的水平面，所述打印头包括用以打印壳体的第一喷头和用以打印内衬的第二喷头，所述第一喷头包括第一喷嘴，所述第二喷头包括第二喷嘴；所述第二喷嘴的底部在x轴方向和y轴方向上与所述第一喷嘴的底部在x轴方向和y轴方向上的坐标差分别为a和b；
所述控制系统包括打印信息接收模块、坐标转换模块和运动控制模块，所述打印信息接收模块用于接收所述壳体和内衬的各打印点在第一xyz坐标系内的坐标值，所述坐标转换模块将第一xyz坐标系转换为第二xyz坐标系或将第二xyz坐标系转换为第一xyz坐标系，其中，所述第二xyz坐标系是将第一xyz坐标系的原点在xy平面上偏置(a,b)得到，所述运动控制模块用于根据各待打印点坐标控制所述运动系统移动并控制所述第一喷头和第二喷头打印；
在进行壳体打印时，所述坐标转换模块控制当前坐标系为第一xyz坐标系，所述运动控制模块控制打印台和第一喷头按照壳体的各打印点在第一xyz坐标系内的坐标值移动到壳体的各打印点处，使用第一喷头对所述壳体进行打印；
在进行内衬打印时，所述坐标转换模块控制当前坐标系为第二xyz坐标系，所述运动控制模块控制打印台和第一喷头按照内衬的各打印点在第一xyz坐标系内的坐标值移动，使用第二喷头对所述内衬进行打印；
所述第一喷头被配置为，能够打印所述头盔壳体的本体以及与所述内衬配合的凹凸部，所述第二喷头被配置为，能够打印所述内衬的本体以及与所述壳体配合的凹凸部。
可选地，所述第二喷头可拆卸地连接在所述第一喷头上，且所述第二喷头和第一喷头在z轴方向的相对距离可控制调整。
可选地，所述第二喷头包括硅胶腔和设置于所述硅胶腔下部的第二喷嘴，所述硅胶腔的上部通过气管连接有气源，所述气管上有气流量调节阀门。
可选地，所述第一喷头包括依次连接的送料机构、加热机构和第一喷嘴。
可选地，所述3d打印机还包括固化装置，以促进打印材料的固化。
可选地，所述第一运动模块包括第一电机，所述第二运动模块包括第二电机，所述第三运动模块包括第三电机。
第二方面，本发明还提供了一种用于打印矫形头盔的3d打印系统，所述头盔包括壳体和通过凹凸配合可拆卸安装于所述壳体内侧的内衬，所述3d打印系统包括扫描仪、计算机和如上所述的3d打印机，所述扫描仪用于对患者头部进行扫描以获得矫形头盔的轮廓尺寸信息，所述计算机依据扫描头型建立起所述头盔的3d模型、对所述3d模型进行分层处理、并确定所述分层处理后的每一层的壳体结构和内衬结构的各打印点在第一xyz坐标系内的坐标值。
本发明提供的用于打印矫形头盔的3d打印机能够通过3d打印的方式快速制备矫形头盔，通过协同控制第一喷头和第二喷头以及打印台的运动，可直接打印出包括壳体和通过凹凸配合可拆卸安装于所述壳体内侧的内衬的矫形头盔，简化了矫形头盔的制作工艺，提高了生产效率。并且，本发明的3d打印机能够通过其控制系统来实现坐标转换，使得仅需要确定壳体和内衬在第一xyz坐标系的坐标值，在打印壳体时，在第一xyz坐标系内依据壳体在第一xyz坐标系内各打印点坐标值定位第一喷头进行壳体打印，在打印内衬时，通过特定的坐标转换得到第二xyz坐标系，在第二xyz坐标系内依然依据内衬在第一xyz坐标系内各打印点坐标值定位第一喷头，第二喷头被准确地带动到内衬的各实际打印点处，进行内衬打印，有效简化了对两个喷头的定位控制方式。另外，通过上述3d打印机所制得的头盔可通过仅更换内衬来配合患者头部不同发育阶段的矫形需要，显著节约了资源并提高了制作效率，使得患者可以更快更及时地得到与头部发育新阶段匹配的矫形头盔。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1是矫形头盔的一种优选实施方式的结构示意图；
图2是图1的爆炸图；
图3是3d打印机的一种优选实施方式的立体结构示意图之一；
图4是3d打印机的一种优选实施方式的立体结构示意图之二；
图5是3d打印机的一种优选实施方式的立体结构示意图之三；
图6是3d打印机的一种优选实施方式的立体结构示意图之四；
图7是矫形头盔模型一层截面图案的剖面示意图之一；
图8是矫形头盔模型一层截面图案的剖面示意图之二；
图9是壳体截面图案的剖面示意图；
图10是内衬截面图案的剖面示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本发明提供了一种用于打印矫形头盔的3d打印机，参见图1-2和7，所述头盔包括壳体1和通过凹凸配合可拆卸安装于所述壳体内侧的内衬2，参见图3-6，所述3d打印机包括机架3以及安装在所述机架3上的打印台4和打印头5，所述3d打印机还具有控制系统和运动系统，所述运动系统包括带动所述打印台4在x轴方向上运动的第一运动模块6、带动打印头5在y轴方向上运动的第二运动模块7和带动打印头5在z轴方向上运动的第三运动模块8，其中，z轴方向垂直于由x轴和y轴构成的水平面，所述打印头包括用以打印壳体1的第一喷头510和用以打印内衬2的第二喷头520，所述第一喷头510包括第一喷嘴513，所述第二喷头520包括第二喷嘴522；所述第二喷嘴522的底部在x轴方向和y轴方向上与所述第一喷嘴513的底部在x轴方向和y轴方向上的坐标差分别为a和b；
所述控制系统包括打印信息接收模块、坐标转换模块和运动控制模块，所述打印信息接收模块用于接收所述壳体1和内衬2的各打印点在第一xyz坐标系内的坐标值，所述坐标转换模块将第一xyz坐标系转换为第二xyz坐标系或将第二xyz坐标系转换为第一xyz坐标系，其中，所述第二xyz坐标系是将第一xyz坐标系的原点在xy平面上偏置(a,b)得到，所述运动控制模块用于根据各待打印点坐标控制所述运动系统移动并控制所述第一喷头510和第二喷头520打印；
在进行壳体1打印时，所述坐标转换模块控制当前坐标系为第一xyz坐标系，所述运动控制模块控制打印台4和第一喷头510按照壳体1的各打印点在第一xyz坐标系内的坐标值移动到壳体1的各打印点处，使用第一喷头510对所述壳体进行打印；
在进行内衬2打印时，所述坐标转换模块控制当前坐标系为第二xyz坐标系，所述运动控制模块控制打印台4和第一喷头510按照内衬的各打印点在第一xyz坐标系内的坐标值移动，使用第二喷头520对所述内衬进行打印；
所述第一喷头510被配置为，能够打印所述头盔壳体1的本体以及与所述内衬2配合的凹凸部，所述第二喷头520被配置为，能够打印所述内衬2的本体以及与所述壳体1配合的凹凸部。
具体来说，首先，本发明将矫形头盔设计为包括壳体1和通过凹凸配合可拆卸安装于所述壳体内侧的内衬2，可以通过一个壳体1配置不同内轮廓尺寸的内衬2，在患者头部发育过程中，仅需要更换内衬2、不需要更换壳体1就可以得到与患者头部发育不同阶段相匹配的不同内轮廓尺寸的矫形头盔，无需在患者头部发育的不同阶段分别制作出一个完整的矫形头盔，显著节约了资源，且由于仅需要重新制作内衬，也能提高制作效率，使得患者可以更快更及时地得到与头部发育新阶段匹配的矫形头盔。
在本发明首次提出的包括壳体1和可拆卸内衬2的矫形头盔的基础上，又首次提供了可以对这种矫形头盔进行打印的3d打印机，该3d打印机包括机架3以及安装在机架上的打印台4、打印头5，3d打印机还包括控制系统和运动系统，所述运动系统包括带动所述打印台4在x轴上运动的第一运动模块6、带动打印头5在y轴上运动的第二运动模块7和带动打印头5在z轴上运动的第三运动模块8，打印头5包括第一喷头510和第二喷头520，第二喷嘴522的底部在x轴和y轴上与第一喷嘴513的底部的坐标差分别为a和b。第一运动模块6、第二运动模块7和第三运动模块8均可以包括至少一台电机，由此，通过第一运动模块6、第二运动模块7和第三运动模块8使得打印头5和打印台4可以实现在xyz三个方向上的相对运动，从而实现3d打印。
而第一喷头510和第二喷头520在y方向和z方向上分别通过一个第二运动模块7和一个第三运动模块8带动运动，控制系统通过运动控制模块控制前述运动系统以使得第一喷头510/第二喷头520移动到相应的打印点处，因为存在着在y或z方向上，通过一台电机配合两个喷头的情况，两个喷头的定位均需要通过这一台电机的带动来完成，本发明将这台电机与第一喷头510的位置进行直接关联，通过电机的特定运动将第一喷头510带动到特定位置(例如控制电机旋转若干角度、带动第一喷头在y或z方向移动一特定距离/移动到特定位置)，来直接定位第一喷头510或间接定位第二喷头520，与之相适应的，本发明提出了控制系统还包括打印信息接收模块，用于接收矫形头盔的壳体1和内衬2的各打印点在第一xyz坐标系内的坐标值，且控制系统还包括坐标转换模块，可在需要的情况下实现当前坐标系由第一xyz坐标系转换为第二xyz坐标系或由第二xyz坐标系转换为第一xyz坐标系。
具体地，在进行壳体1的打印时，控制系统的坐标转换模块控制当前坐标系为第一xyz坐标系(即以第一xyz坐标系的原点为基准点)，运动控制模块按照壳体1的各打印点在第一xyz坐标系内的坐标值，将打印台4的预定点移动到相应x坐标值处，将第一喷头510的第一喷嘴513的底部移动到相应y和z坐标值处，第一喷头510的喷嘴513喷出壳体材料，进行打印。
而在进行内衬2的打印时，坐标转换模块控制当前坐标系在第二xyz坐标系(即以第二xyz坐标系的原点为基准点)，运动控制模块依然参照内衬的各打印点在第一xyz坐标系内的坐标值，将打印台4的预定点移动到相应x坐标值处，将第一喷头510的喷嘴513底部移动到相应y和z坐标值处，且在该过程中，第一喷嘴513的底部和第二喷嘴522的底部z坐标相同，从而实现了将第二喷头520定位至内衬的各打印点处，第二喷头520的喷嘴522喷出内衬材料，进行打印。举例来说，例如内衬有一个打印点在第一xyz坐标系内的坐标值为(80,30,10)，而上述a为10、b为5，那么坐标转换模块通过将第一xyz坐标系的原点偏置距离(10,5，0)，得到第二xyz坐标系，此时第二xyz坐标系的原点(0’，0’，0’)对应第一坐标系的坐标(10,5,0)，继而在进行内衬打印时，坐标转换模块控制当前坐标系在第二xyz坐标系内，运动控制模块控制打印台和第一喷头按照内衬的上述打印点在第一xyz坐标系内的坐标值(80,30,10)移动到第二xyz坐标系的(80’,30’,10’)处(即打印台达到x轴的80’处、第一喷头达到yz平面的(30’,10’)处)，那么此时打印台和第一喷头实际上到达位置对应第一xyz坐标系的(80 10,30 5,10)，考虑到第一喷头相对第二喷头偏置(10,5,0)，也就是说此时打印台和第二喷头也已到达了内衬该打印点在第一xyz坐标系的坐标位置(80,30,10)，此时可以使得第二喷头的喷嘴喷出内衬材料，进行打印。
通过以上方式，可以实现一台电机对两个喷头的定位，无需为每个喷头配置一台专门的电机来驱动定位，实现了可打印壳体和内衬的矫形头盔的3d打印机的结构简单化、有效降低了生产成本。并且，仅需要对坐标系进行一次转换，打印内衬时可以直接利用内衬各打印点在第一xyz坐标系内的坐标值来帮助实现第二喷头的定位，相比于不进行前述坐标系转换、而是利用内衬各打印点在第一xyz坐标系的坐标值分别加上第一喷头的喷嘴底部相对于第二喷头的喷嘴底部的偏置距离(a,b,0)的计算值来定位第一喷头、间接定位第二喷头，避免了前述繁琐的计算过程(对内衬的每个打印点都需如此计算)，显著减轻了控制系统或者计算机的计算压力。
进一步地，参见图6-9，具体实施对壳体和内衬材料的3d打印前，可对矫形头盔的3d模型进行分层处理，得到每层的截面图案，所述截面图案包括壳体截面图案和内衬截面图案(但矫形头盔的3d模型头顶部分对应的层仅包含壳体截面图案100)，所述壳体截面图案100可包括壳体本体结构101和凸起结构102对应的线条，所述内衬截面图案200可包括内衬本体结构201和接合凸起结构102的凹陷结构202对应的线条，所述凸起结构102对应的线条和所述凹陷结构202对应的线条匹配。本领域技术人员可以理解地，也可以使得壳体截面图案包括壳体本体结构和凹陷结构对应的线条，使得内衬截面图案包括内衬本体结构和凸起结构对应的线条，前述凹陷结构和凸起结构的线条需要匹配，以使得最终打印出来的壳体和内衬能够凹凸配合。
根据壳体截面图案100规划所述第一喷头在对应层的第一打印路径(即规划各打印点的打印次序)，所述第一打印路径包括分别用于构成所述壳体1在该层的本体结构101和凸起结构102的打印路径，所述第一打印路径还可具体包括对本体结构101的外壁结构111和112以及位于所述外壁结构111和所述内壁结构112之间的填充结构113的打印路径。
根据所述内衬截面图案200规划所述第二喷头在对应层的第二打印路径(即规划各打印点的打印次序)，所述第二打印路径包括用于构成所述内衬2在该层的内衬本体结构201和凹陷结构202的打印路径。
具体实施打印过程中，利用所述第一喷头和所述第二喷头由下到上逐层打印所述头盔，其中，所述第一喷头和所述第二喷头共同打印完同一层后，所述第一喷头和所述第二喷头再对下一层进行打印，直至打印完成所述头盔。
在一种具体实施方式中，所述第二喷头520可拆卸地连接在所述第一喷头510上，且所述第二喷头520和第一喷头510在z轴方向的相对距离可控制调整。
使得第二喷头520可拆卸地连接在第一喷头510上，在仅需要3d打印单层结构时，可以卸下第二喷头520；也便于第二喷头520的维护和更换。使得第二喷头520和第一喷头510在z轴方向上的相对距离可以控制调整，这样，在第一喷头510进行打印时，可以控制将第二喷头520提升一段距离，避免第二喷头520对第一喷头510的正常打印产生干涉；反之，在第二喷头520进行打印时，也可以控制将第一喷头510提升一段距离，避免第一喷头510对第二喷头520的正常打印产生干涉。
在一种具体实施方式中，第二喷头520包括硅胶腔521和设置于所述硅胶腔521下部的第二喷嘴522，所述硅胶腔521的上部通过气管连接有气源，所述气管上有气流量调节阀门。
在矫形头盔的内衬为硅胶材质时，通过如上设置，可为第二喷嘴522提供硅胶供应，并且通过气管、气源和气流量调节阀门的设置，可以调节硅胶腔521内的气体压力，实现对第二喷嘴522处硅胶流量的调节，便于实现期望的打印速度和打印效果。
在一种具体的实施方式中，所述第一喷头510包括依次连接的送料机构511、加热机构512和第一喷嘴513。
考虑兼顾矫形头盔壳体的刚度要求和轻质量的需求，需要使得头盔壳体既有一定的刚度实现矫形目的、又不会过重以致于给患者的颈部带来过大压力，多采用塑料例如pla耗材来制作矫形头盔壳体，这种塑料是热塑性的，本发明提供的3d打印机将硬质的热塑性塑料材料通过打印头5的第一喷头510中的送料机构511送入加热机构512，加热机构加热使得塑料材料熔融变软，便可以通过第一喷嘴513挤出，挤出后塑料材料固化形成头盔壳体。
在一种具体的实施方式中，所述3d打印机还包括固化装置，以促进打印材料的固化。
为了促进打印材料的固化，使得3d打印机包括固化装置，可以促进打印材料的固化。固化装置可根据打印材料来选取，例如，当打印材料为热固性材料时，所述固化装置可以选用红外线加热灯等加热装置。
在一种具体的实施方式中，所述第一运动模块包括第一电机，所述第二运动模块包括第二电机，所述第三运动模块包括第三电机。
电机可选为步进电机或者伺服电机。步进电机将电脉冲转化为角位移或线位移，可以通过控制脉冲个数来控制角位移或线位移量，从而达到准确定位，保障了喷头定位的准确性。伺服电机将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，可使得控制速度和位置精度非常准确。
在一个具体的实施方式中，3d打印机的机架3在六面上的形状均呈现方形或长方形，便于机架骨架的标准化制作,且使得3d打印机的结构紧凑、减小占地空间。
机架3在底面上有两条沿着y轴方向延伸且互相平行的底边301和302。3d打印机还包括打印台承载框架1000，打印台4设置在打印台承载框架1000上。打印台承载框架1000中，两条沿着x轴方向延伸且相互平行的底边1001和1002与机架3的前述两条底边301和302通过固定件固定连接。打印台承载框架1000还包括两条沿着y轴方向延伸且相互平行的底边1003和1004，其中一条沿着y方向延伸的底边1003中部设有一台电机，电机设有一个转轴、转轴上套设一个第一皮带轮，另一条沿着y方向延伸的底边1004中部也设有一个转轴、转轴上套设一个第二皮带轮，前述两个皮带轮在z轴方向上高度一致。打印台4呈现大致方形或长方形，打印台4在x轴方向上的长度小于打印台承载框架1000中沿着x轴方向延伸的任一底边的长度。打印台4的底面(非承接打印物的一面)设有一个固定件401，所述固定件401包括第一固定头411和第二固定头412，两个固定头411和412相近设置且二者的连线平行于x轴方向，皮带的一端与第一固定头411固定连接，而后延伸至第二皮带轮处并绕该皮带轮旋转半圈后继续延伸至第一皮带轮处，旋转半圈后延伸至第二固定头412处、与第二固定头412固定连接。在第一运动模块6中的一台第一电机运动时，电机的转轴旋转带动皮带轮旋转、带动皮带运动，皮带的运动拉动了打印台4的运动，由此，实现了打印台4沿x轴方向的来回移动。
机架3的两个侧面对称设置，两个侧面设有第二运动模块8，两个侧面之间设有一个沿着y轴方向延伸的支撑架9。具体来说，机架3的两个侧面的底部各设有一台第二电机，每台第二电机的转轴通过联轴器连接一条沿着z轴方向延伸的丝杠801和802，两条丝杠801和802上分别配有一个传动螺母。在两传动螺母分别连接前述支撑架9的两端，打印头5被安装在前述支撑架9上。当两台第二电机分别以同样的转速旋转时，便可带动两个传动螺母以同样的速度在两条丝杆801和802上沿着z轴方向上行或者下降，从而带动了支撑架9在z轴方向上的升降，由此，实现了打印头5沿z轴方向上的来回移动。
在前述支撑架9上安装有导向套901，通过导向套901连接打印头5，使得打印头5相对于支撑架9来说，可沿着y轴方向移动、但不可沿着x或z轴方向移动。支撑架9包括两条与z轴平行的侧边，所述两条侧边中的一条在中部设有第三电机，电机设有一个转轴、转轴上套设第三皮带轮，另一条在中部设有一个转轴、转轴上套设第四皮带轮，前述两个皮带轮在x轴方向上长度一致。打印头5包括背板，所述背板上设有第三固定头501和第四固定头502，两个固定头501和502相近设置且二者的连线平行于y轴方向，皮带的一端与第三固定头501固定连接，而后延伸至第四皮带轮处并绕该皮带轮旋转半圈后继续延伸至第三皮带轮处，旋转半圈后延伸至第四固定头502处、与第四固定头502固定连接。在第三运动模块7中的一台第三电机运动时，电机的转轴旋转带动皮带轮旋转、带动皮带运动，皮带的运动拉动了打印头5的运动，由此，实现了打印头5沿y轴方向的来回移动。
当矫形头盔的壳体材质为塑料时，为了使得第一喷头510中的加热机构512能够充分软化硬质的塑料材料，将送料机构511设为细长丝状，用其接收细长的硬质塑料材料，这样，进入加热机构512的塑料材料直径较细，容易被充分软化。加热机构的加热温度可调，调节因素包括具体被使用的塑料材料的熔点和加热速率等。本领域技术人员可以理解地，3d打印机开机后，要在加热机构的温度已到达预设工作温度之后，才能启动打印，否则，塑料材料可能会因为软化不充分无法正常从第一喷嘴挤出，影响打印效果。
第一喷头510还包括一个第一齿轮503和一台第四电机，第四电机的转轴上套设第二齿轮504，第一齿轮503与第二齿轮504啮合，第一齿轮503与送料轮(图中未示出)套设在一个沿着x轴方向延伸的送料杆上，送料轮及与送料轮配合的辅助轮直接与从送料机构511送出的塑料材料接触并通过摩擦力带动塑料材料进入加热机构512中，所述送料杆架设在支撑体514上，前述支撑体514和第四电机被支撑台515支撑，所述支撑台515相对于所述导向套901位置固定。
第二喷头520除了硅胶腔521和第二喷嘴522之外，还包括夹紧件，夹紧件包括第一夹块523和第二夹块524，前述第一喷头中的支撑台515与第二喷头夹紧件中的第一夹块523之间固定连接，第二夹块524上开设有通孔，第一夹块523上有与前述通孔位置相对的螺纹孔，将螺栓(图中未示出)穿过前述通孔并拧入螺纹孔后，两个夹块便可将第二喷头的硅胶腔521夹紧固定。第二夹块524朝向硅胶腔521的一面有截面为圆弧形的凹陷，所述凹陷可与横截面为圆形的硅胶腔521的形状适配，所述凹陷的两侧分别设有两个所述通孔；第一夹块523朝向硅胶腔的一面有截面为圆弧形的凹陷，所述凹陷可与横截面为圆形的硅胶腔的形状适配，所述凹陷的两侧分别设有两个所述螺纹孔。所述通孔和螺纹孔开设方向均与y轴方向平行。
第二方面，本发明提供了一种用于打印矫形头盔的3d打印系统，所述头盔包括壳体1和通过凹凸配合可拆卸安装于所述壳体内侧的内衬2，所述3d打印系统包括扫描仪、计算机和如上所述的3d打印机，所述扫描仪用于对患者头部进行扫描以获得矫形头盔的轮廓尺寸信息，所述计算机依据扫描头型建立起所述头盔的3d模型、对所述3d模型进行分层处理、并确定所述分层处理后的每一层的壳体结构和内衬结构的各打印点在第一xyz坐标系内的坐标值。
应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。
1.一种用于打印矫形头盔的3d打印机，所述头盔包括壳体和通过凹凸配合可拆卸安装于所述壳体内侧的内衬，所述3d打印机包括机架以及安装在所述机架上的打印台和打印头，所述3d打印机还具有控制系统和运动系统，所述运动系统包括带动所述打印台在x轴方向上运动的第一运动模块、带动打印头在y轴方向上运动的第二运动模块和带动打印头在z轴方向上运动的第三运动模块，其中，z轴方向垂直于由x轴和y轴构成的水平面，其特征在于，
所述打印头包括用以打印壳体的第一喷头和用以打印内衬的第二喷头，所述第一喷头包括第一喷嘴，所述第二喷头包括第二喷嘴；所述第二喷嘴的底部在x轴方向和y轴方向上与所述第一喷嘴的底部在x轴方向和y轴方向上的坐标差分别为a和b；
所述控制系统包括打印信息接收模块、坐标转换模块和运动控制模块，所述打印信息接收模块用于接收所述壳体和内衬的各打印点在第一xyz坐标系内的坐标值，所述坐标转换模块将第一xyz坐标系转换为第二xyz坐标系或将第二xyz坐标系转换为第一xyz坐标系，其中，所述第二xyz坐标系是将第一xyz坐标系的原点在xy平面上偏置(a,b)得到，所述运动控制模块用于根据各待打印点坐标控制所述运动系统移动并控制所述第一喷头和第二喷头打印；
在进行壳体打印时，所述坐标转换模块控制当前坐标系为第一xyz坐标系，所述运动控制模块控制打印台和第一喷头按照壳体的各打印点在第一xyz坐标系内的坐标值移动到壳体的各打印点处，使用第一喷头对所述壳体进行打印；
在进行内衬打印时，所述坐标转换模块控制当前坐标系为第二xyz坐标系，所述运动控制模块控制打印台和第一喷头按照内衬的各打印点在第一xyz坐标系内的坐标值移动，使用第二喷头对所述内衬进行打印；
所述第一喷头被配置为，能够打印所述头盔壳体的本体以及与所述内衬配合的凹凸部，所述第二喷头被配置为，能够打印所述内衬的本体以及与所述壳体配合的凹凸部。
2.根据权利要求1所述的3d打印机，其特征在于，所述第二喷头可拆卸地连接在所述第一喷头上，且所述第二喷头和第一喷头在z轴方向的相对距离可控制调整。
3.根据权利要求1所述的3d打印机，其特征在于，所述第二喷头包括硅胶腔和设置于所述硅胶腔下部的第二喷嘴，所述硅胶腔的上部通过气管连接有气源，所述气管上有气流量调节阀门。
4.根据权利要求1所述的3d打印机，其特征在于，所述第一喷头包括依次连接的送料机构、加热机构和第一喷嘴。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的3d打印机，其特征在于，所述3d打印机还包括固化装置，以促进打印材料的固化。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的3d打印机，其特征在于，所述第一运动模块包括第一电机，所述第二运动模块包括第二电机，所述第三运动模块包括第三电机。
7.一种用于打印矫形头盔的3d打印系统，所述头盔包括壳体和通过凹凸配合可拆卸安装于所述壳体内侧的内衬，其特征在于，所述3d打印系统包括扫描仪、计算机和如权利要求1-6中任一项所述的3d打印机，所述扫描仪用于对患者头部进行扫描以获得矫形头盔的轮廓尺寸信息，所述计算机依据扫描头型建立起所述头盔的3d模型、对所述3d模型进行分层处理、并确定所述分层处理后的每一层的壳体结构和内衬结构的各打印点在第一xyz坐标系内的坐标值。
技术总结