[發明專利]一種3D打印機控制器

在審

• 申請號: 201711449935.8
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN107991940A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 鄭州曙廷信息科技有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及機電領域，尤其涉及一種3D打印機控制器。

背景技術

3D打印機，即快速成形技術的一種機器，它是一種數字模型文件為基礎，運用特殊蠟材、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。常常在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型或者用于一些產品的直接制造。

目前比較流行的3D打印機RepRap，它具有一定程度的自我復制能力，能夠打印出大部分其自身的(塑料)組件。RepRap是(replicating rapid prototyper)的縮寫。這原型機從軟件到硬件各種資料都是免費和開源的。

但是，現有開源3D打印機REPPAP及其衍生的機型的如下問題：加工速度慢：REPPAP及其衍生的機型打印加工速度慢，其加工一個1立方分米以內的物件需要4-6小時才能完成；打印精度低，有明顯的疊層痕跡；運動之間的銜接不緊密，造成設備沖擊嚴重；對指令間的運動在軟件上沒有速度規劃，容易造成運動沖擊、設備抖動、工件過加工等問題；步進驅動器的驅動能力較弱(1.5A以下驅動電流)，無法帶動打印頭高速運動；控制系統線路復雜，可靠性差；軟件操作復雜，用戶體驗較差。

現有的3D打印控制器通常直接通過開源Arduino控制板的定時器發脈沖控制電機驅動器來實現3D打印機的控制，但是它具有如下缺點：定時器發出脈沖頻率低，因此電機速度無法提高，從而影響加工效率；指令和指令之間存在較大時間間隙，因此導致電機運動存在震動，影響加工精度，嚴重情況下將會丟步；由于只有USB從機接口(該接口在PC上被模擬成一個串口，而不是模擬成U盤)，因此要將文件拷貝到板卡上必須通過PC機上的輔助軟件操作，運用復雜；無法進行多機操作，即一臺計算機控制多臺3D打印機遠程工作，不適合大規模加工使用；擴展性能不強，最多帶2個打印頭。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明提出一種3D打印機控制器，以解決上述問題。

本發明的解決方案如下：

一種3D打印機控制器，所述3D打印機控制器包括微控制單元MCU和FPGA；所述微控制單元MCU用于運動控制計算和人機界面的控制，通過數據線連接用于人機交互外接接口或外接設備；所述FPGA用于時序邏輯的產生和對打印設備的控制，通過數據線連接用于打印控制的接口或設備。

優選的，所述微控制單元MCU為意法半導體的STM32芯片。

優選的，所述微控制單元MCU連接的外接接口或外接設備為USB接口、網絡接口、LCD接口、藍牙接口、通用異步收發傳輸接口URAT、SD卡接口；所述微控制單元MCU連接的外接接口或外接設備還包括報警裝置。

進一步優選的，所述連接LCD接口用于連接LCD控制面板，所述LCD控制面板設置有控制按鍵。

優選的，所述FPGA連接的接口或設備為步進電機驅動電路、擠出機頭電機、溫度控制接口、伺服電機接口和編譯器反饋。

進一步優選的，所述擠出機頭電機為3個或4個。

進一步優選的，所述編碼器反饋為2路輸入接口。

本發明具有以下優點：

在不明顯增加成本的基礎上，在現有機型上通過將各項數控技術應用到3D打印系統中，改善加工精度，提升加工速度，并提高加工效率。

易用性高，運動控制器可當作U盤使用，運動速度快，可支持高速脈沖輸出、升級簡單、可擴展性強、具有獨有的降速暫停功能、指令銜接更加緊促，高速不丟步、具有獨有的速度前瞻和軌跡規劃運動控制功能。

本發明具有獨有的速度前瞻和軌跡規劃運動控制功能，把先進的速度前瞻和軌跡規劃技術運用到3D打印運動控制中，使得在任意情況下打印頭的當前速度能夠達到當前允許的最大速度而不產生沖擊，能夠大幅度的提高加工效率的同時而加工質量一如既往。

附圖說明

圖1為本發明的3D打印機控制器硬件框圖。

圖2為本發明的運動數據處理流程。

具體實施方式

下面結合實施方式及附圖對本發明作進一步詳細、完整地說明。