[發明專利]一種3D打印步進電機控制系統

在審

• 申請號: 201710066314.5
• 申請日: 2017-02-06
• 公開（公告）號: CN106712610A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 張峰;胡波;呂品;常佳鑫;霍星宇;郭靜
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: H02P8/18
• 分類號: H02P8/18
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 翁若瑩,吳小麗

技術領域

本發明涉及一種3D打印步進電機控制系統，屬于智能控制技術領域。

背景技術

3D打印機，是基于快速成形技術的一種機器。3D打印技術是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。

傳統的3D打印機，因為步進電機驅動器的緣故，以及系統化的設計問題，使得打印機在打印時因為給電機輸出電流的不穩定，導致步進電機帶動噴頭運動的時候可能出現抖動的問題。噴頭抖動會導致打印不均勻，進而導致成品不符合規格。

同時，因為打印機的塑料和金屬粉末成本高昂，現在的精確度并不適合制造大部分的高端設備工業品，而低端大規模生產的產品卻顯得效率極低，且單體機做生產，維護費用和難度遠遠高于傳統工藝把產業鏈平攤開的做法。高不成低不就，直接導致3D打印機的工業附加值較低。

此外，3D打印機真正打印出一個成品，真正做出一個模型，需要大量的工程，結構方面的知識，需要精巧的設計，并根據具體情況進行調整，工程量較大。

發明內容

本發明要解決的技術問題是如何增加3D打印機打印過程中的穩定性，防止噴頭抖動。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供一種3D打印步進電機控制系統，其特征在于：包括

用于作為核心模塊，控制3D打印步進電機工作的網絡處理器；

用于從上位機下載模型數據，以及從內存中將處理數據輸出到網絡處理器中以控制步進電機工作的輸入輸出接口；

用于儲存從上位機下載的模型數據的本地存儲模塊；

用于獲取網絡資源的通信模塊；

輸入輸出接口、本地存儲模塊、通信模塊均與網絡處理器進行信息交換，網絡處理器通過脈沖頻率控制3D打印步進電機轉動的速度和加速度，使3D打印步進電機帶動的噴頭穩定工作。

優選地，所述網絡處理器為STM32F107VC網絡處理器。

優選地，所述輸入輸出接口包括模擬量輸入AI接口、數字量輸入DI接口和數字量輸出DO接口；AI接口用于連接傳感器，以獲取現場連續變化的信號；DI接口用于連接傳感器，以采集現場的開關量信息；DO接口用于輸出數字信號，以控制執行機構動作。

優選地，所述本地存儲模塊包括EEPROM和外接的SD卡。

優選地，還包括用于線路的鋪設、控制板中晶振的調節測試、各電路的串通以及JTAG接口的設計的基本模塊，基本模塊連接網絡處理器。

優選地，所述包括用于供用戶觀察儀器狀態和選擇其功能的人機接口，人機接口連接網絡處理器。

更優選地，所述人機接口包括LED燈以及LED顯示屏。

優選地，所述3D打印步進電機為57型步進電機。

優選地，還包括3D打印步進電機定位控制系統，上位機下達位置指令X0，根據步進電機位置補償表得到補償位置ΔX，位置指令X0與補償位置ΔX的和形成實際位置指令Xs，實際位置指令Xs與步進電機當前位置的實時反饋值之差為位置偏差E，根據位置偏差E和步進電動機當前轉速發出轉速指令N，并解析為轉向信號dir和脈沖信號cp，控制步進電動機的轉速和轉向，使步進電動機達到指令位置。

更優選地，當步進電動機到達指令位置時，使步進電動機的轉速降為可停轉速，以便于快速準確定位控制。

本發明提供的系統克服了現有技術的不足，充分利用集成的外設單元和其相應的外圍接口電路，采用了脈沖頻率控制電機轉動的速度和加速度，不僅能解決3D打印過程中抖動問題，還能保證遠程監控終端的穩定性，同時在一定程度上降低了3D打印的硬件成本；在處理器設備上有儲存設備及外設儲存設備，可以儲存之前的模板數據，進而降低了重復制作模板的工程量，儲存和打印也變得方便快捷。

附圖說明

圖1為本實施例提供的3D打印步進電機控制系統的總體結構框圖；

圖2為步進電機定位控制系統原理框圖；

圖3為系統的輸入/輸出接口電路；(a)AI接口電路；(b)DI接口電路；(c)DO輸出電路；

圖4為3D打印步進電機控制系統進行3D打印的流程圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

一、總體設計

1.1總體結構