[發明專利]FDM型3D打印機步進電機速度控制裝置及驅動控制系統

有效

• 申請號: 201611017828.3
• 申請日: 2016-11-15
• 公開（公告）號: CN106696254B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 張俊;畢洛;宋朝霞;李麗嬌
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/393;B33Y50/02
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 周志中

1.一種熔融層積型3D打印機的步進電機速度控制裝置，位于微處理器與步進電機之間，接受微處理器的控制命令，提取命令參數并計算參數獲得相鄰步間時間間隔，根據時間間隔產生相應的步進信號，控制步進電機的運轉，其特征在于，包括依次連接的通信總線接口和4路步進電機控制通道，每個步進電機控制通道內部包含FIFO參數緩存、寄存器文件和速度控制模塊，運動數據參數通過通信總線接口存入到FIFO參數緩存中，速度控制模塊則從FIFO參數緩存中讀取相關參數，計算并發出相關步進電機控制信息給步進電機，寄存器文件內部包含了控制步進電機速度控制裝置的所有控制寄存器，用于控制步進電機速度控制裝置的運轉；所述步進電機速度控制裝置用于同步控制4路步進電機的運轉，所述4路步進電機彼此不同軸，且所述4路步進電機在所述步進電機速度控制裝置的控制下做勻加速運動；

所述FIFO參數緩存的緩存方式為：數據進入FIFO參數緩存中保存，當后級裝置向FIFO緩存中發出數據讀取請求時，先進入緩存隊列的數據先出來，后進入緩存隊列的數據后出來；

所述速度控制模塊包括依次連接的數據輸入部分、周期數計算器、脈沖發生器和信號發生器，周期數計算器用來計算相鄰兩步間的時間間隔，控制脈沖發生器產生相應的步進脈沖，并通過信號發生器放大，由信號發生器發出步進信號給步進電機，控制其運轉；數據輸入部分與脈沖發生器之間還設有用于控制步數的步數控制計數器；

所述周期數計算器包括依次連接的32位加法器、開方運算單元、開方結果鎖存單元和32位減法器，開方運算單元用來實現公式中的開方運算，加法器用來實現此公式中的加法運算，減法器用來實現此公式中的減法運算，開方結果鎖存單元存儲上一次的運算結果，并在本次運算使用，公式中，Δt_x為第x步和第x+1步之間的間隔，a為加速度，v₀為初始速度，x為運動距離。

2.根據權利要求1所述的步進電機速度控制裝置，其特征在于，所述開方運算單元為Cordic開方運算單元，采用11級流水線結構的Cordic算法，內部實現分段開方操作。

3.一種FDM型3D打印機驅動控制系統，其特征在于，包括與上位機通信的通信總線以及分別連接于通信總線的微處理器、存儲器、如權利要求1至2中任一所述的步進電機速度控制裝置，微處理器從上位機通信接口接收相關控制指令，同時存儲相關控制參數到存儲器，然后微處理器對控制參數進行分析計算，并生成相關控制信息發送給步進電機速度控制裝置。

4.根據權利要求3所述的FDM型3D打印機驅動控制系統，其特征在于，還包括分別連接于通信總線的實時顯示接口和模數轉換器，模數轉換器檢測溫度信息并發送給微處理器進行相關計算，然后再發送給實時顯示接口。