[發(fā)明專利]一種大型3D打印擠出頭料溫控制算法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010152029.7
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111331847A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設計）人: 張昱;李博浩
• 申請（專利權(quán)）人: 上海酷鷹機器人科技有限公司
• 主分類號: B29C64/386
• 分類號: B29C64/386;B29C64/393;B33Y50/00;B33Y50/02
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本發(fā)明公開了一種大型3D打印擠出頭料溫控制算法及裝置，首先設定3D打印擠出設備的熱源基礎輸出功率，并設定3D打印擠出頭出料目標溫度，獲取3D打印擠出頭出料實際溫度；然后根據(jù)3D打印擠出頭出料目標溫度與實際溫度的關(guān)系，對3D打印擠出設備的熱源基礎輸出功率進行補償；最后根據(jù)補償后的熱源輸出功率數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)熱源的最終輸出功率。設計對應的補償算法，對熱源輸出功率進行補償，從而縮短了大型3D打印擠出頭料溫度進入穩(wěn)態(tài)的時間，降低了超調(diào)幅度，提高了大型3D打印擠出料溫控制精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及溫度自動控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種大型3D打印擠出頭料溫控制算法及裝置。

背景技術(shù)

在大型3D打印擠出頭上，需要進行精準的料溫控制。首先，將大型3D打印擠出頭從常溫升高至料溫，達到擠出溫度；然后，還要使溫度在一段時間內(nèi)穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。

目前，比較經(jīng)典的用于溫度自動控制的算法為比例-積分-微分PID（Proportion-Integral-Differential coefficient，PID）控制算法。經(jīng)典的PID控制算法由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成。PID控制的基礎是比例控制；積分控制可消除穩(wěn)態(tài)誤差，但可能增加系統(tǒng)超調(diào)量；微分控制可加快大慣性系統(tǒng)響應速度以及減弱超調(diào)趨勢。

PID控制算法的原理簡單，具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠等優(yōu)點，在自動控制領(lǐng)域應用廣泛。

但本申請發(fā)明人在實現(xiàn)本申請實施例中發(fā)明技術(shù)方案的過程中，發(fā)現(xiàn)上述技術(shù)至少存在如下技術(shù)問題：

PID控制算法的最佳適用對象是響應快的系統(tǒng)，例如電機。在大型3D打印擠出頭料溫控制技術(shù)領(lǐng)域，熱量傳導相對于電機運動來說，時效性非常差，熱傳導時間長，因此被控對象的響應慢。當經(jīng)典PID控制算法用于大型3D打印擠出頭料溫控制技術(shù)領(lǐng)域時，升溫過程的嚴重滯后性使得熱源溫度與被控對象實際溫度的差值很大，被控對象溫度極難穩(wěn)定。導致被控對象溫度進入穩(wěn)態(tài)的時間長，超調(diào)幅度大，且進入穩(wěn)態(tài)后精度不高。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實施例通過提供一種新的大型3D打印擠出頭料溫控制算法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中溫度控制過程中，被控對象溫度響應慢，導致溫度進入穩(wěn)態(tài)時間長，超調(diào)幅度大，最終控制精度低的技術(shù)問題；根據(jù)3D打印擠出頭出料目標溫度與實際溫度的誤差，設計對應的補償算法，對熱源輸出功率進行補償，從而縮短了3D打印擠出頭料溫進入穩(wěn)態(tài)的時間，降低了超調(diào)幅度，提高了3D打印擠出頭料溫控制精度。

本申請實施例提供了一種大型3D打印擠出頭料溫控制算法，步驟為：

設定3D打印擠出設備的熱源基礎輸出功率；

設定3D打印擠出頭出料目標溫度；

獲取3D打印擠出頭出料實際溫度；

根據(jù)所述3D打印擠出頭出料目標溫度與所述3D打印擠出頭出料實際溫度的關(guān)系，對所述3D打印擠出設備的熱源基礎輸出功率進行補償；

根據(jù)補償后的熱源輸出功率數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)熱源的最終輸出功率。

優(yōu)選地，根據(jù)所述3D打印擠出頭出料目標溫度與所述3D打印擠出頭出料實際溫度的關(guān)系，對所述3D打印擠出設備的熱源基礎輸出功率進行補償?shù)木唧w方法如下：

當所述3D打印擠出頭出料目標溫度與所述3D打印擠出頭出料實際溫度相等時，不需要對所述熱源基礎輸出功率進行補償。

當所述3D打印擠出頭出料目標溫度大于所述3D打印擠出頭出料實際溫度時，對所述熱源基礎輸出功率進行正向補償，使熱源最終輸出功率大于所述熱源基礎輸出功率。