一種3d打印機控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印機技術(shù)領域，尤其涉及一種3D打印機控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印是一種以數(shù)字模型文件為基礎，以粉末狀金屬或塑料等具有可粘性物質(zhì)為材料，通過逐層打印的方式塑造模型的技術(shù)，是快速成型技術(shù)的一種。3D打印機是快速成型技術(shù)的一種裝置，它由控制組件、機械組件、耗材等組成。模型打印的精度和效果主要由控制組件決定。控制組件控制噴頭溫度，當噴頭溫度在打印過程中不能保持恒定時會影響耗材的擠絲效果，嚴重時導致耗材變性，最終造成噴頭堵塞；控制組件控制熱床溫度，當熱床溫度過高或過低時影響模型在打印平臺的粘附效果；控制組件控制各定位軸運動，當運動之間銜接不緊密，定位不準易造成運動沖擊，模型過加工等；控制組件控制擠出機擠絲，當擠絲長度控制不精確時易使打印的模型耗材量不足或過多，影響打印效果。控制組件的控制功能主要由控制系統(tǒng)實現(xiàn)，現(xiàn)有的雙噴頭3D打印機控制系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)比較復雜，通常采用多個DSP或者多個FPGA加ARM的形式作為核心控制器，再加上各個功能外設組成整個控制系統(tǒng)，從而導致控制系統(tǒng)過于復雜，控制系統(tǒng)過于復雜不但增加器件功耗還不利于器件散熱，影響控制器的功能和壽命，同時也使成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種3D打印機控制系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是為了簡化控制器的控制結(jié)構(gòu)，延長打印機各器件的使用壽命，降低控制器的制板成本和運行功耗。
[0004]本發(fā)明實現(xiàn)上述目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]—種3D打印機控制系統(tǒng)，包括一用于控制打印設備和與外接設備進行交互的微控制單元MCU，微控制單元MCU分別連接USB接口、SD卡接口、X軸原點傳感器、Y軸原點傳感器、Z軸原點傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、熱床溫度傳感器、噴頭I溫度傳感器、噴頭2溫度傳感器、X軸電機驅(qū)動、Y軸電機驅(qū)動、Z軸電機驅(qū)動、擠出機I驅(qū)動、擠出機2驅(qū)動、風扇1、風扇2、熱床加熱器、噴頭I加熱器、噴頭2加熱器和OLED屏。
[0006]在上述技術(shù)方案中，所述微控制單元MCU選用ATMEGA2560芯片。
[0007]在上述技術(shù)方案中，USB接口電路通過ATMEGA16U2芯片與微控制單元MCU的UARTO發(fā)送引腳和接收引腳連接，形成UART總線接口，實現(xiàn)USB通信。
[0008]在上述技術(shù)方案中，SD卡接口電路通過連接器與微控制單元MCU的SPI總線主控輸入和輸出引腳、SPI總線串行時鐘引腳、SPI從動選擇輸入引腳和外部存儲器地址鎖存使能引腳連接，形成SPI總線接口。
[0009]在上述技術(shù)方案中，熱床溫度傳感器、噴頭I溫度傳感器和噴頭2溫度傳感器均選用PT100溫度傳感器。
[0010]在上述技術(shù)方案中，X軸電機驅(qū)動、Y軸電機驅(qū)動、Z軸電機驅(qū)動、擠出機I驅(qū)動和擠出機2驅(qū)動所選的電機驅(qū)動芯片均為A4988高精度電機驅(qū)動芯片。
[0011 ] 所述的3D打印機控制器的運行方法:
[0012]微控制單元MCU通過USB接口與外部設備進行交互通信，微控制單元MCU接收外部設備發(fā)送的控制命令，控制與其相連的各個功能外設，實現(xiàn)打印機的聯(lián)機控制功能；
[0013]微控制單元MCU通過SD卡接口與SD卡連接，SD卡中存儲有包含了噴頭和熱床需要移動的坐標位置參數(shù)和移動速度參數(shù)、擠出機的擠絲長度參數(shù)和擠絲速度參數(shù)、風扇的開啟程度參數(shù)、加熱器的加熱溫度參數(shù)的模型打印控制命令；首先通過X軸原點傳感器、Y軸原點傳感器和Z軸原點傳感器進行原點校準；然后微控制單元MCU讀取并解析SD卡中的模型打印控制命令中的加熱溫度參數(shù)對熱床加熱器、噴頭I加熱器、噴頭2加熱器進行控制，使熱床和噴頭達到預設溫度；之后微控制單元MCU讀取并解析SD卡中的模型打印控制命令中的噴頭和熱床移動坐標位置參數(shù)和移動速度參數(shù)、擠絲長度參數(shù)和擠絲速度參數(shù)控制各軸電機和擠出機運動實現(xiàn)模型打印，同時解析風扇開啟程度參數(shù)控制風扇開啟程度實現(xiàn)對打印模型的冷卻；在打印過程中熱床溫度傳感器、噴頭I溫度傳感器和噴頭2溫度傳感器分別實時地向微控制單元MCU發(fā)送溫度檢測信號對熱床、噴頭I和噴頭2的溫度進行實時監(jiān)測，MCU根據(jù)檢測溫度信號分別控制熱床、噴頭I和噴頭2的加熱器，實現(xiàn)打印機的溫度控制功能。
[0014]微控制單元MCU和旋轉(zhuǎn)編碼器、OLED屏連接進行人機交互，可以實現(xiàn)對風扇、各軸電機、擠出機以及噴頭和熱床加熱器的檢測維修功能:
[0015]旋轉(zhuǎn)編碼器向微控制單元MCU發(fā)送脈沖電信號，微控制單元MCU根據(jù)當前的打印機狀態(tài)(0LED屏顯示為調(diào)節(jié)風扇開啟程度的界面)，解析接收的脈沖電信號，觸發(fā)風扇開啟程度事件，向風扇接口電路發(fā)送風扇開啟程度參數(shù)，同時更新OLED屏的界面信息，顯示最新的風扇開啟程度參數(shù)；
[0016]當OLED屏顯示為電機或擠出機參數(shù)調(diào)節(jié)界面時，微控制單元MCU利用接收的旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖電信號，觸發(fā)相應的電機調(diào)節(jié)事件，校準電機步進，提高運動精度，同時更新OLED屏的界面信息，實時顯示各軸電機和擠出機的校準參數(shù)；
[0017]當OLED屏顯示為噴頭或熱床溫度調(diào)節(jié)界面時，微控制單元MCU利用接收的旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖電信號，觸發(fā)相應的溫度調(diào)節(jié)事件，調(diào)節(jié)噴頭和熱床的加熱溫度，檢測噴頭和熱床加熱性能，同時更新OLED屏的界面信息，實時顯示噴頭和熱床的加熱溫度。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果為:
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有的3D打印機控制系統(tǒng)相比，只采用一個微控制單元MCU(ATMEGA2560)，充分利用微控制單元MCU(ATMEGA2560)的接口和處理功能分別與USB接口、SD卡接口、X軸原點傳感器、Y軸原點傳感器、Z軸原點傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、熱床溫度傳感器、噴頭I溫度傳感器、噴頭2溫度傳感器、X軸電機驅(qū)動、Y軸電機驅(qū)動、Z軸電機驅(qū)動、擠出機I驅(qū)動、擠出機2驅(qū)動、風扇1、風扇2、熱床加熱器、噴頭I加熱器、噴頭2加熱器和OLED屏相結(jié)合，實現(xiàn)對雙噴頭3D打印機的控制；本發(fā)明的基于一個MCU的雙噴頭3D打印機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、設計合理、功能豐富，可以實現(xiàn)對兩個噴頭的運動、擠絲和溫度控制，實現(xiàn)對風扇、各軸電機、擠出機以及加熱器的檢測維修功能，實現(xiàn)與外設的人機交互功能。同時本發(fā)明在控制打印機精確打印的前提下使電路板小型化，降低制板成本和控制系統(tǒng)的運行功耗。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的3D打印機控制系統(tǒng)的硬件框圖；
[0021 ]圖2為微控制單元MCU的接口電路；
[0022]圖3為USB接口電路；
[0023]圖4為SD卡接口電路；
[0024]圖5為X軸原點傳感器接口電路；
[0025]圖6為Y軸原點傳感器接口電路；
[0026]圖7為Z軸原點傳感器接口電路；
[0027]圖8為熱床溫度傳感器接口電路；
[0028]圖9為噴頭I溫度傳感器接口電路；
[0029]圖10為噴頭2溫度傳感器接口電路；
[0030]圖11為X軸電機驅(qū)動接口電路；
[0031 ]圖12為Y軸電機驅(qū)動接口電路；
[0032]圖13為Z軸電機驅(qū)動接口電路；
[0033]圖14為擠出機I驅(qū)動接口電路；
[0034]圖15為擠出機2驅(qū)動接口電路；
[0035]圖16為風扇接口電路；
[0036]圖17為熱床加熱器接口電路；
[0037]圖18為噴頭I加熱器接口電路；
[0038]圖19為噴頭2加熱器接口電路；
[0039]圖20為旋轉(zhuǎn)編碼器接口電路；
[0040]圖21為OLED屏接口電路。
【具體實施方式】<