[發(fā)明專利]一種FDM三維打印控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810937564.6
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN108819228B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葛紅宇;趙祥丹;林健;張建華;陳康
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/386;B29C64/393;B33Y50/00;B33Y50/02
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種FDM三維打印控制系統(tǒng)，其特征是包括上位控制部分和下位加工控制部分；

A、上位控制部分包括工業(yè)PC、操作系統(tǒng)及支持程序，實現(xiàn)三維CAD模型的切片處理、數(shù)據(jù)處理、加工指令下傳、打印加工的實時顯示功能；

B、下位加工控制部分包括嵌入式控制系統(tǒng)、打印控制專用集成電路及支撐電路；

所述打印控制專用集成電路及支撐電路包括集成在集成電路中的掃描運(yùn)動控制電路、噴絲運(yùn)動控制電路、絲溫采集控制電路、噴絲加熱控制電路、開關(guān)控制電路和SPI收發(fā)控制電路；

上位控制部分的工業(yè)PC把經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到的打印指令，發(fā)送給下位加工控制部分的嵌入式控制系統(tǒng)；下位加工控制部分的嵌入式控制系統(tǒng)采集三維打印機(jī)的狀態(tài)，并把打印狀態(tài)送至工業(yè)PC；

嵌入式控制系統(tǒng)實現(xiàn)打印加工所需要的掃描運(yùn)動、絲溫控制、噴絲動作、高速串口通信、指令收發(fā)、加工狀態(tài)獲取與發(fā)送；

打印控制專用集成電路及支持電路接收來自嵌入式控制系統(tǒng)的指令信息，實現(xiàn)打印加工指令；同時，將絲溫、行程、極限開關(guān)狀態(tài)傳給嵌入式控制系統(tǒng)；

打印加工過程中，工業(yè)PC讀入三維CAD模型，執(zhí)行切片處理得到二維零件層面的打印指令；而后，根據(jù)串行通信協(xié)議，計算校驗碼，生成數(shù)據(jù)幀，將打印指令數(shù)據(jù)通過高速串口送至嵌入式控制系統(tǒng)實現(xiàn)打印操作；同時，工業(yè)PC通過高速串口獲取下位加工控制部分的打印加工的坐標(biāo)位置、噴絲溫度、行程開關(guān)狀態(tài)信息，實現(xiàn)加工狀態(tài)的實時顯示；

嵌入式控制系統(tǒng)通過高速串口接收打印指令，執(zhí)行數(shù)據(jù)校驗，根據(jù)指令轉(zhuǎn)換成打印控制電路、噴絲溫度控制電路的指令參數(shù)，通過SPI接口將指令參數(shù)送入打印專用集成電路，實現(xiàn)相關(guān)的三維打印的相應(yīng)操作，實現(xiàn)打印加工指令；

嵌入式控制系統(tǒng)包括：

系統(tǒng)支持模塊、顯示與觸摸模塊和文件系統(tǒng)及SD驅(qū)動模塊提供嵌入式處理器片上基礎(chǔ)硬件的基本操作；

高速數(shù)據(jù)通信及校驗?zāi)K用來接收工業(yè)PC數(shù)據(jù)處理或操作人員發(fā)出的指令數(shù)據(jù)，同時根據(jù)通信協(xié)議執(zhí)行數(shù)據(jù)校驗、反饋3D加工系統(tǒng)的打印狀態(tài)；

噴絲控制模塊以及絲溫檢測及控制模塊定時采集噴絲溫度，驅(qū)動加熱控制模塊實現(xiàn)指令噴絲溫度；

打印運(yùn)動控制模塊根據(jù)打印指令，驅(qū)動相應(yīng)電機(jī)，實現(xiàn)指令指定的相應(yīng)動作；

加工文件存儲控制模塊，實現(xiàn)SD卡內(nèi)外部加工文件的操作；

電動機(jī)快速定位模塊、開關(guān)量檢測及控制模塊、顯示與觸摸控制模塊實現(xiàn)加工輔助功能；

所述嵌入式控制系統(tǒng)還包括調(diào)度與管理模塊；

調(diào)度與管理模塊的狀態(tài)分為狀態(tài)轉(zhuǎn)換與狀態(tài)處理兩個階段；嵌入式控制系統(tǒng)啟動，首先進(jìn)入狀態(tài)轉(zhuǎn)換階段；

狀態(tài)轉(zhuǎn)換階段：

嵌入式控制系統(tǒng)啟動，首先進(jìn)入狀態(tài)轉(zhuǎn)換階段：

先初始化嵌入式控制系統(tǒng)；

初始化完成，再檢索各標(biāo)志、開關(guān)狀態(tài)及指令；

限位開關(guān)觸發(fā)，設(shè)置出錯標(biāo)志，向上位PC發(fā)出限位出錯狀態(tài)信息，等待用戶干預(yù)；無限位開關(guān)觸發(fā)，則清除各標(biāo)志；收到點動、快速定位指令，若無出錯及XYZ運(yùn)動忙標(biāo)志，則更新指令坐標(biāo)位置，等待狀態(tài)處理實現(xiàn)相應(yīng)位置；

收到絲溫設(shè)置指令，設(shè)置新的指令絲溫，等待狀態(tài)處理實現(xiàn)絲溫控制；

收到加工暫停指令，則判斷狀態(tài)，若為加工態(tài)，則設(shè)置加工暫停標(biāo)志；

收到加工指令，則檢索各狀態(tài)標(biāo)志，若處于空閑或暫停狀態(tài)且絲溫達(dá)到指令溫度，則進(jìn)入加工狀態(tài)；

檢索到串口接收標(biāo)志，則由高速數(shù)據(jù)通信及校驗?zāi)K獲取工業(yè)PC送來的指令；

狀態(tài)處理階段：

比較當(dāng)前絲溫與打印指令指定的絲溫：

二者相異，則設(shè)置溫控標(biāo)志，由絲溫檢測及控制模塊實現(xiàn)指定絲溫；

二者相同，清除絲溫控制標(biāo)志；而后判斷運(yùn)行狀態(tài)：

在加工態(tài)下，若無狀態(tài)標(biāo)志置位，則打印加工模塊根據(jù)加工指令設(shè)置掃描運(yùn)動各參數(shù)，打開噴頭執(zhí)行打印加工；而后判斷打印結(jié)束與否，打印結(jié)束，則空閑狀態(tài)，完成零件打??；

加工狀態(tài)下，若有標(biāo)志位置位，則向工業(yè)PC發(fā)出出錯信息，置出錯標(biāo)志，等待操作人員干預(yù)；

若不處在加工態(tài)，則比較當(dāng)前位置與指令位置：

如果二者一致，清除相應(yīng)的運(yùn)動忙標(biāo)志；

如果二者不一致，則由打印運(yùn)動控制模塊實現(xiàn)運(yùn)動，同時置位相應(yīng)運(yùn)動軸運(yùn)動忙標(biāo)志。