新型3d打印光纖激光器控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種新型3D打印光纖激光器控制系統(tǒng)，包括單片機(jī)、數(shù)字電位器、開(kāi)關(guān)電源、數(shù)字溫度傳感器以及報(bào)警裝置；其中，所述單片機(jī)連接所述數(shù)字電位器；所述數(shù)字電位器連接所述開(kāi)關(guān)電源的控制端；所述單片機(jī)一方面連接所述數(shù)字溫度傳感器，另一方面連接所述報(bào)警裝置。還包括上位機(jī)；其中，所述上位機(jī)通過(guò)串口連接所述單片機(jī)。本實(shí)用新型設(shè)置有數(shù)字電位器，能夠使激光器的性能得到大幅提高，硬件電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、系統(tǒng)響應(yīng)速度快，不需要額外器件，成本低廉、功能齊全、實(shí)用性強(qiáng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
新型3D打印光纖激光器控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及3D打印，具體地，涉及一種新型3D打印光纖激光器控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印(3D printing)技術(shù)是一種融合了材料、信息、生物、控制、機(jī)械等技術(shù)的數(shù)字化增材制造技術(shù)。它與傳統(tǒng)制造方法最大的區(qū)別是3D打印將成形材料逐層堆積，生成三維實(shí)體。目前可供打印的材料形態(tài)有粉末、液體、片狀或者絲狀等離散材料。3D打印的基本原理是首先將一個(gè)三維實(shí)體模型按照需要的精度將其切割為若干個(gè)薄片層面，由于其厚度較小，故而可以看做是一個(gè)二維的平面，這樣就將制造的難度，復(fù)雜度大大的降低。從理論上來(lái)講，只要在計(jì)算機(jī)中完成三維模型的設(shè)計(jì)，就可以在不用刀具，模具及其他復(fù)雜工藝的條件下，制造出三維實(shí)體。
[0003]選擇性激光燒結(jié)技術(shù)以激光器為能量源，通過(guò)紅外激光束的能量，使照射部位的金屬、塑料、陶瓷或其復(fù)合物的粉末融化并均勻地?zé)Y(jié)在加工平面上?，F(xiàn)有的激光3D打印機(jī)存在以下技術(shù)問(wèn)題:激光單元的光路誤差大、光能量損耗多、粉末燒結(jié)的質(zhì)量差;工作臺(tái)上的粉末材料存在間隙、使得粉末材料的導(dǎo)熱性低從而影響對(duì)激光的能量吸收率低、吸收能量不均勻，粉末材料之間存在間隙，導(dǎo)致成品的表面粗糙，強(qiáng)度不足;工作臺(tái)和送粉臺(tái)的升降位移誤差大，影響制件的成型質(zhì)量。
[0004]由于3D打印技術(shù)需要高功率密度激光器，聚集到幾十微米大小的光斑。由于材料吸收問(wèn)題，一般⑶2激光器很難滿(mǎn)足要求，Nd: YAG激光器由于光束模式差也很難達(dá)到要求，所以3D打印技術(shù)需要使用光束質(zhì)量較好的半導(dǎo)體栗浦YAG激光器或光纖激光器，功率在100W左右，可以達(dá)到30至50μπι的聚集光斑，功率密度達(dá)到5XKl0r6W/cnf2以上。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實(shí)用新型的目的是提供一種新型3D打印光纖激光器控制系統(tǒng)。
[0006]根據(jù)本實(shí)用新型提供的新型3D打印光纖激光器控制系統(tǒng)，包括單片機(jī)、數(shù)字電位器、開(kāi)關(guān)電源、數(shù)字溫度傳感器以及報(bào)警裝置；
[0007]其中，所述單片機(jī)連接所述數(shù)字電位器;所述數(shù)字電位器連接所述開(kāi)關(guān)電源的控制端；
[0008]所述單片機(jī)一方面連接所述數(shù)字溫度傳感器，另一方面連接所述報(bào)警裝置。
[0009]優(yōu)選地，還包括上位機(jī)；
[0010]其中，所述上位機(jī)通過(guò)串口連接所述單片機(jī)。
[0011]優(yōu)選地，還包括顯示器；
[0012]其中，所述顯示器連接所述單片機(jī)。
[0013]優(yōu)選地，還包括鍵盤(pán)；
[0014]其中，所述鍵盤(pán)連接所述單片機(jī)。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下的有益效果:
[0016]1、本實(shí)用新型設(shè)置有數(shù)字電位器，能夠使激光器的性能得到大幅提高，硬件電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、系統(tǒng)響應(yīng)速度快，不需要額外器件，成本低廉、功能齊全、實(shí)用性強(qiáng)；
[0017]2、本實(shí)用新型中上位機(jī)和單片機(jī)之間能采用串口通信的方式進(jìn)行光纖激光器輸出功率的調(diào)節(jié)，方便接入到3D打印控制系統(tǒng)，提高了實(shí)時(shí)響應(yīng)速度；
[0018]3、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局合理，易于推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0019]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0020]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0021]圖中:
[0022]I為單片機(jī)，2為串口，3為開(kāi)關(guān)電源，4為數(shù)字電位器，5為數(shù)字溫度傳感器，6為顯示器，7為鍵盤(pán)，8為報(bào)警裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本實(shí)用新型，但不以任何形式限制本實(shí)用新型。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0024]在本實(shí)施例中，本實(shí)用新型提供的新型3D打印光纖激光器控制系統(tǒng)，包括單片機(jī)、數(shù)字電位器、開(kāi)關(guān)電源、數(shù)字溫度傳感器以及報(bào)警裝置；
[0025]其中，所述單片機(jī)連接所述數(shù)字電位器;所述數(shù)字電位器連接所述開(kāi)關(guān)電源的控制端;所述單片機(jī)一方面連接所述數(shù)字溫度傳感器，另一方面連接所述報(bào)警裝置。
[0026]本實(shí)用新型提供的新型3D打印光纖激光器控制系統(tǒng)，還包括上位機(jī);其中，所述上位機(jī)通過(guò)串口連接所述單片機(jī)。
[0027]本實(shí)用新型提供的新型3D打印光纖激光器控制系統(tǒng)，還包括顯示器和鍵盤(pán);其中，所述顯示器連接所述單片機(jī)；
[0028]本實(shí)用新型提供的新型3D打印光纖激光器控制系統(tǒng)，還包括鍵盤(pán);其中，所述鍵盤(pán)連接所述單片機(jī)。
[0029]當(dāng)使用本實(shí)用新型提供的新型3D打印光纖激光器控制系統(tǒng)時(shí)，上位機(jī)通過(guò)串口2發(fā)送光纖激光器的輸出功率，然后由單片機(jī)I進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，提供所需要的激光功率，當(dāng)進(jìn)行激光功率設(shè)定時(shí)，由單片機(jī)I對(duì)數(shù)字電位器4的輸出電阻進(jìn)行控制，以改變開(kāi)關(guān)電源的控制端的輸入電壓，使開(kāi)關(guān)電源的輸出電流改變，得到光纖激光器輸出功率所需要的驅(qū)動(dòng)電流，從而實(shí)現(xiàn)激光輸出功率的變化。同時(shí)利用數(shù)字溫度傳感器5對(duì)光纖激光器工作環(huán)境溫度進(jìn)行采集，利用單片機(jī)I實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度數(shù)據(jù)的處理，當(dāng)溫度超出規(guī)定的40°C時(shí)，單片機(jī)I會(huì)控制報(bào)警裝置8進(jìn)行報(bào)警，主要通過(guò)發(fā)光二級(jí)管進(jìn)行溫度報(bào)警，并利用顯示器6顯示信息，用戶(hù)可實(shí)時(shí)了解激光器的工作情況。
[0030]所述采用單片機(jī)型號(hào)為1MC9S12xDP512的單片機(jī)，是Freescale公司生產(chǎn)的一種16位器件，其包括大量的片上存儲(chǔ)器和外部I/O。所述開(kāi)關(guān)電源選用型號(hào)為PC0-6131的開(kāi)關(guān)電源，以滿(mǎn)足光纖激光器的輸出功率要求。所述數(shù)字電位器4為選用型號(hào)為DS1867的數(shù)字電位器，電阻可調(diào)的范圍為O?1kQ，數(shù)字電位器4包含兩個(gè)256等級(jí)的輸出電位器，通過(guò)串行方式進(jìn)行編程。數(shù)字溫度傳感器選用美國(guó)Dallas公司推出型號(hào)為DS18B20數(shù)字溫度傳感器5。顯示器選用型號(hào)為L(zhǎng)CD1602的液晶顯示器6模塊支持2行X 16字符和5 X 7點(diǎn)陣兩種模式，顯示對(duì)比度和背光亮度均可調(diào)，由驅(qū)動(dòng)器和液晶顯示屏兩部分組成。鍵盤(pán)7在時(shí)鐘控制下不斷地循環(huán)掃描，并根據(jù)掃描信號(hào)、對(duì)應(yīng)鍵盤(pán)7的相應(yīng)信號(hào)來(lái)確定鍵盤(pán)7按鍵位置，并通過(guò)矩陣鍵盤(pán)7配合顯示器6進(jìn)行交互。
[0031]激光器為電流型驅(qū)動(dòng)器件，驅(qū)動(dòng)電流是輸出光功率的前提，通過(guò)改變激光器電源電流的大小來(lái)改變激光器的輸出功率。通過(guò)控制激光器的輸出功率的基本方法是:由單片機(jī)I控制數(shù)字電位器4的輸出電阻，使開(kāi)關(guān)電源的控制端的電壓改變，從而控制了開(kāi)關(guān)電源的輸出電流，改變光纖激光器功率的輸出。
[0032]數(shù)字電位器4的輸出電阻R由式(I)計(jì)算
[0033]R = DXRWL+Rff(I)
[0034]其中，RW為滑臂電阻，即為內(nèi)部電位器電子開(kāi)關(guān)電阻，通常RW彡100Ω，典型值為40Ω ;RWL為數(shù)字電位器DS1867內(nèi)部電子陣列中每個(gè)電阻單元的阻值;D為輸入的數(shù)字量。
[0035]根據(jù)光纖激光器功率控制的要求，即用戶(hù)對(duì)光纖激光器的輸出功率性能的要求。經(jīng)實(shí)驗(yàn)得出，需要開(kāi)關(guān)電源輸出電流的變化范圍為O?50A，功率對(duì)應(yīng)電流線(xiàn)性輸出，允許功率穩(wěn)定度有I %的誤差波動(dòng)。
[0036]以上對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本實(shí)用新型并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型3D打印光纖激光器控制系統(tǒng)，其特征在于，包括單片機(jī)、數(shù)字電位器、開(kāi)關(guān)電源、數(shù)字溫度傳感器以及報(bào)警裝置； 其中，所述單片機(jī)連接所述數(shù)字電位器;所述數(shù)字電位器連接所述開(kāi)關(guān)電源的控制端； 所述單片機(jī)一方面連接所述數(shù)字溫度傳感器，另一方面連接所述報(bào)警裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型3D打印光纖激光器控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括上位機(jī)； 其中，所述上位機(jī)通過(guò)串口連接所述單片機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型3D打印光纖激光器控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括顯示器； 其中，所述顯示器連接所述單片機(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型3D打印光纖激光器控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括鍵盤(pán)； 其中，所述鍵盤(pán)連接所述單片機(jī)。
【文檔編號(hào)】H01S3/09GK205646424SQ201620367570
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日
【發(fā)明人】王軍, 楊炎, 董志國(guó), 石宏鑫, 王青巖, 黃之文, 魏家華
【申請(qǐng)人】上海安軒自動(dòng)化科技有限公司