[發(fā)明專利]一種FDM三維打印機(jī)智能控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710955139.5
• 申請(qǐng)日: 2017-10-13
• 公開（公告）號(hào): CN107718564B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李騰飛;高揚(yáng);邊艷華;賀麗娟;梁吉祥;尚奕彤;趙進(jìn)炎;趙新;王琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京恒創(chuàng)增材制造技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): B29C64/393
• 分類號(hào): B29C64/393;B29C64/118;B33Y50/02
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了一種FDM三維打印機(jī)智能控制系統(tǒng)及方法，屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域。自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)包括MCU、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊、觸摸屏和運(yùn)動(dòng)模塊；過程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括PC機(jī)和監(jiān)測(cè)模塊。MCU分別和數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊、觸摸屏和運(yùn)動(dòng)模塊連接，攝像頭通過PC機(jī)及監(jiān)測(cè)模塊與MCU連接；本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)平和實(shí)時(shí)過程監(jiān)控，自動(dòng)調(diào)平控制系統(tǒng)采用粗調(diào)+精調(diào)的實(shí)現(xiàn)方式，可實(shí)現(xiàn)精確控制，減少了人為調(diào)平帶來(lái)的誤差，提高了整個(gè)3D打印設(shè)備的性能；實(shí)時(shí)過程監(jiān)控，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并自動(dòng)或手動(dòng)進(jìn)行干預(yù)，提高打印質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種FDM三維打印機(jī)智能控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

3D打印，作為快速成型領(lǐng)域的一種新型制造技術(shù)，已經(jīng)掀起制造業(yè)改革熱潮，正在改變傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)方式，其廣泛應(yīng)用于模具制造、文化創(chuàng)意、醫(yī)療、建筑和航空航天等領(lǐng)域，具有個(gè)性化定制、快速成型、效率高的特點(diǎn)。

FDM打印技術(shù)作為快速成型技術(shù)的一個(gè)重要分支，其技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，該技術(shù)是以PLA、ABS等熱塑性絲狀材料為原料，根據(jù)計(jì)算機(jī)生成的模型路徑，通過打印頭加熱融化、擠壓成型的方式來(lái)進(jìn)行逐層堆積。

由于受現(xiàn)有技術(shù)條件的制約，國(guó)內(nèi)的FDM打印機(jī)的控制系統(tǒng)智能化水平相對(duì)落后。對(duì)于熔融沉積成型設(shè)備，打印平臺(tái)的穩(wěn)定性直接影響打印效果，而在打印過程中普遍存在打印平臺(tái)調(diào)節(jié)不平穩(wěn)的問題，傳統(tǒng)的調(diào)平方式為工作人員手動(dòng)調(diào)節(jié)打印平臺(tái)四個(gè)角的羊角螺母，但對(duì)精度要求高的3D打印機(jī)，人工調(diào)節(jié)方式不僅工序繁瑣，而且精度較低；且在3D打印過程中，工藝參數(shù)的波動(dòng)影響打印模型的質(zhì)量，而國(guó)內(nèi)FDM打印設(shè)備尚無(wú)完善的過程監(jiān)控系統(tǒng)。

因此有必要提出一種FDM三維打印機(jī)智能控制系統(tǒng)及方法，建立一套打印過程監(jiān)控系統(tǒng)和一套打印平臺(tái)自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出了一種FDM三維打印機(jī)智能控制系統(tǒng)及方法，能實(shí)時(shí)顯示打印模型質(zhì)量，迅速分析并及時(shí)響應(yīng)，提高打印質(zhì)量，且自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)減少工作人員的工作強(qiáng)度，提高打印機(jī)的智能化水平。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種FDM三維打印機(jī)智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)和過程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)包括MCU、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊、觸摸屏和運(yùn)動(dòng)模塊；過程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)包括PC機(jī)和監(jiān)控模塊；MCU分別和數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊、觸摸屏、運(yùn)動(dòng)模塊連接，PC機(jī)及監(jiān)控模塊與MCU連接。

所述MCU包括內(nèi)部集成微處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路，內(nèi)部集成微處理器分別和存儲(chǔ)器、I/O接口電路連接，MCU通過輸入接口電路與觸摸屏連接，MCU通過輸出接口電路控制外部設(shè)備，MCU為系統(tǒng)的核心處理單元，具有計(jì)算、存儲(chǔ)和傳輸?shù)哪芰Α?/p>

數(shù)據(jù)采集模塊包括光電接近傳感器、測(cè)距傳感器和限位開關(guān)，所述光電接近傳感器、測(cè)距傳感器和限位開關(guān)均與MCU相連接，MCU通過輸入接口采集光電接近傳感器和測(cè)距傳感器參數(shù)。所述數(shù)據(jù)處理模塊與MCU相連接，數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并將處理結(jié)果傳輸給MCU，為系統(tǒng)的反饋控制提供支持。

所述觸摸屏包括手動(dòng)調(diào)平觸摸模塊和自動(dòng)調(diào)平觸摸模塊；所述手動(dòng)調(diào)平觸摸模塊包括電機(jī)方向控制模塊和電機(jī)速度控制模塊，通過電機(jī)方向控制模塊和電機(jī)速度控制模塊對(duì)電機(jī)的方向和速度進(jìn)行控制，減少需要手動(dòng)調(diào)節(jié)羊角螺母的麻煩；自動(dòng)調(diào)節(jié)觸摸模塊包括自動(dòng)調(diào)平觸摸按鍵、電機(jī)位置顯示和距離顯示，通過點(diǎn)擊自動(dòng)調(diào)平觸摸按鍵對(duì)打印機(jī)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)平，在自動(dòng)調(diào)平過程中，通過限位開關(guān)和光電接近傳感器顯示電機(jī)位置，通過測(cè)距傳感器顯示噴嘴到熱床的距離；在實(shí)際打印過程，根據(jù)需求來(lái)選擇調(diào)平方式，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)調(diào)平。

所述監(jiān)控模塊包括CMOS攝像頭和數(shù)據(jù)線，CMOS攝像頭通過數(shù)據(jù)線與PC機(jī)相連接，監(jiān)控模塊用于采集打印過程圖像。