[發(fā)明專利]一種3D打印機(jī)控制系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510616166.0
• 申請(qǐng)日: 2015-09-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105224265A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘建輝;畢毅君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津麗彩數(shù)字技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06F3/12
• 分類號(hào): G06F3/12
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

1.一種3D打印機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：包括一微控制單元MCU，微控制單元MCU分別連接USB接口、SD卡接口、X軸原點(diǎn)傳感器、Y軸原點(diǎn)傳感器、Z軸原點(diǎn)傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、熱床溫度傳感器、噴頭1溫度傳感器、噴頭2溫度傳感器、X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)、Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)、Z軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)、擠出機(jī)1驅(qū)動(dòng)、擠出機(jī)2驅(qū)動(dòng)、風(fēng)扇1、風(fēng)扇2、熱床加熱器、噴頭1加熱器、噴頭2加熱器和OLED屏。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3D打印機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述微控制單元MCU選用ATMEGA2560芯片。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3D打印機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：USB接口電路通過(guò)ATMEGA16U2芯片與微控制單元MCU的UART0發(fā)送引腳和接收引腳連接，形成UART總線接口，實(shí)現(xiàn)USB通信。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3D打印機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：SD卡接口電路通過(guò)連接器與微控制單元MCU的SPI總線主控輸入和輸出引腳、SPI總線串行時(shí)鐘引腳、SPI從動(dòng)選擇輸入引腳和外部存儲(chǔ)器地址鎖存使能引腳連接，形成SPI總線接口。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3D打印機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：熱床溫度傳感器、噴頭1溫度傳感器和噴頭2溫度傳感器均選用PT100溫度傳感器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3D打印機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：X軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)、Y軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)、Z軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)、擠出機(jī)1驅(qū)動(dòng)和擠出機(jī)2驅(qū)動(dòng)所選的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片均為A4988電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3D打印機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：旋轉(zhuǎn)編碼器接口電路與微控制單元MCU的UART1接收引腳和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀寫控制引腳連接，旋轉(zhuǎn)編碼器的型號(hào)為EC11B15242AE。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種3D打印機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：OLED屏接口電路與微控制單元MCU的TWI串行數(shù)據(jù)引腳、TWI串行時(shí)鐘引腳和雙向I/O引腳連接，形成TWI總線接口，OLED屏用于顯示人機(jī)交互界面。

9.如權(quán)利要求1-8之一所述的一種3D打印機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于：

微控制單元MCU通過(guò)USB接口與外部設(shè)備進(jìn)行交互通信，微控制單元MCU接收外部設(shè)備發(fā)送的控制命令，控制與其相連的各個(gè)功能外設(shè)，實(shí)現(xiàn)打印機(jī)的聯(lián)機(jī)控制功能；

微控制單元MCU通過(guò)SD卡接口與SD卡連接，SD卡中存儲(chǔ)有包含了噴頭和熱床需要移動(dòng)的坐標(biāo)位置參數(shù)和移動(dòng)速度參數(shù)、擠出機(jī)的擠絲長(zhǎng)度參數(shù)和擠絲速度參數(shù)、風(fēng)扇的開(kāi)啟程度參數(shù)、加熱器的加熱溫度參數(shù)的模型打印控制命令；首先通過(guò)X軸原點(diǎn)傳感器、Y軸原點(diǎn)傳感器和Z軸原點(diǎn)傳感器進(jìn)行原點(diǎn)校準(zhǔn)；然后微控制單元MCU讀取并解析SD卡中的模型打印控制命令中的加熱溫度參數(shù)對(duì)熱床加熱器、噴頭1加熱器、噴頭2加熱器進(jìn)行控制，使熱床和噴頭達(dá)到預(yù)設(shè)溫度；之后微控制單元MCU讀取并解析SD卡中的模型打印控制命令中的噴頭和熱床移動(dòng)坐標(biāo)位置參數(shù)和移動(dòng)速度參數(shù)、擠絲長(zhǎng)度參數(shù)和擠絲速度參數(shù)控制各軸電機(jī)和擠出機(jī)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)模型打印，同時(shí)解析風(fēng)扇開(kāi)啟程度參數(shù)控制風(fēng)扇開(kāi)啟程度實(shí)現(xiàn)對(duì)打印模型的冷卻；在打印過(guò)程中熱床溫度傳感器、噴頭1溫度傳感器和噴頭2溫度傳感器分別實(shí)時(shí)地向微控制單元MCU發(fā)送溫度檢測(cè)信號(hào)對(duì)熱床、噴頭1和噴頭2的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，MCU根據(jù)檢測(cè)溫度信號(hào)分別控制熱床、噴頭1和噴頭2的加熱器，實(shí)現(xiàn)打印機(jī)的溫度控制功能。

10.如權(quán)利要求1-8之一所述的一種3D打印機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行方法，其特征在于：微控制單元MCU和旋轉(zhuǎn)編碼器、OLED屏連接進(jìn)行人機(jī)交互，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)扇、各軸電機(jī)、擠出機(jī)以及噴頭和熱床加熱器的檢測(cè)維修功能：

旋轉(zhuǎn)編碼器向微控制單元MCU發(fā)送脈沖電信號(hào)，微控制單元MCU根據(jù)當(dāng)前的打印機(jī)狀態(tài)，解析接收的脈沖電信號(hào)，觸發(fā)風(fēng)扇開(kāi)啟程度事件，向風(fēng)扇接口電路發(fā)送風(fēng)扇開(kāi)啟程度參數(shù)，同時(shí)更新OLED屏的界面信息，顯示最新的風(fēng)扇開(kāi)啟程度參數(shù)；

當(dāng)OLED屏顯示電機(jī)、擠出機(jī)參數(shù)調(diào)節(jié)界面時(shí)，微控制單元MCU利用接收的旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖電信號(hào)，觸發(fā)相應(yīng)的電機(jī)調(diào)節(jié)事件，校準(zhǔn)電機(jī)步進(jìn)，提高運(yùn)動(dòng)精度，同時(shí)更新OLED屏的界面信息，實(shí)時(shí)顯示各軸電機(jī)和擠出機(jī)的校準(zhǔn)參數(shù)；

當(dāng)OLED屏顯示噴頭、熱床溫度調(diào)節(jié)界面時(shí)，微控制單元MCU利用接收的旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖電信號(hào)，觸發(fā)相應(yīng)的溫度調(diào)節(jié)事件，調(diào)節(jié)噴頭和熱床的加熱溫度，檢測(cè)噴頭和熱床加熱性能，同時(shí)更新OLED屏的界面信息，實(shí)時(shí)顯示噴頭和熱床的加熱溫度。