一种3D打印机控制器制造技术

本实用新型专利技术提出一种3D打印机控制器，所述3D打印机控制器包括微控制单元MCU和FPGA；所述微控制单元MCU用于运动控制计算和人机界面的控制，通过数据线连接用于人机交互外接接口或外接设备；所述FPGA用于时序逻辑的产生和对打印设备的控制，通过数据线连接用于打印控制的接口或设备。相对于现有对于3D打印技术，本实用新型专利技术改善加工精度，提升加工速度，并提高加工效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提出一种3D打印机控制器，所述3D打印机控制器包括微控制单元MCU和FPGA；所述微控制单元MCU用于运动控制计算和人机界面的控制，通过数据线连接用于人机交互外接接口或外接设备；所述FPGA用于时序逻辑的产生和对打印设备的控制，通过数据线连接用于打印控制的接口或设备。相对于现有对于3D打印技术，本技术改善加工精度，提升加工速度，并提高加工效率。【专利说明】一种3D打印机控制器
本技术涉及机电领域，尤其涉及一种3D打印机控制器。
技术介绍
3D打印机，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。常常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型或者用于一些产品的直接制造。 目前比较流行的3D打印机R印Rap，它具有一定程度的自我复制能力，能够打印出大部分其自身的(塑料)组件。RepRap是(replicating rapid prototyper)的缩写。这原型机从软件到硬件各种资料都是免费和开源的。 但是，现有开源3D打印机REPPAP及其衍生的机型的如下问题:加工速度慢:REPPAP及其衍生的机型打印加工速度慢，其加工一个1立方分米以内的物件需要4-6小时才能完成；打印精度低，有明显的叠层痕迹；运动之间的衔接不紧密，造成设备冲击严重；对指令间的运动在软件上没有速度规划，容易造成运动冲击、设备抖动、工件过加工等问题；步进驱动器的驱动能力较弱(1.5A以下驱动电流)，无法带动打印头高速运动；控制系统线路复杂，可靠性差；软件操作复杂，用户体验较差。 现有的3D打印控制器通常直接通过开源Arduino控制板的定时器发脉冲控制电机驱动器来实现3D打印机的控制，但是它具有如下缺点:定时器发出脉冲频率低，因此电机速度无法提高，从而影响加工效率；指令和指令之间存在较大时间间隙，因此导致电机运动存在震动，影响加工精度，严重情况下将会丢步；由于只有USB从机接口(该接口在PC上被模拟成一个串口，而不是模拟成U盘)，因此要将文件拷贝到板卡上必须通过PC机上的辅助软件操作，运用复杂；无法进行多机操作，即一台计算机控制多台3D打印机远程工作，不适合大规模加工使用；扩展性能不强，最多带2个打印头。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本技术提出一种3D打印机控制器，以解决上述问题。 本技术的解决方案如下: 一种3D打印机控制器，所述3D打印机控制器包括微控制单元MCU和FPGA ;所述微控制单元MCU用于运动控制计算和人机界面的控制，通过数据线连接用于人机交互外接接口或外接设备；所述FPGA用于时序逻辑的产生和对打印设备的控制，通过数据线连接用于打印控制的接口或设备。 优选的，所述微控制单元MCU为意法半导体的STM32芯片。 优选的，所述微控制单元MCU连接的外接接口或外接设备为USB接口、网络接口、IXD接口、蓝牙接口、通用异步收发传输接口 URAT、SD卡接口 ；所述微控制单元MCU连接的外接接口或外接设备还包括报警装置。 进一步优选的，所述连接IXD接口用于连接IXD控制面板，所述IXD控制面板设置有控制按键。 优选的，所述FPGA连接的接口或设备为步进电机驱动电路、挤出机头电机、温度控制接口、伺服电机接口和编译器反馈。 进一步优选的，所述挤出机头电机为3个或4个。 进一步优选的，所述编码器反馈为2路输入接口。 本技术具有以下优点: 在不明显增加成本的基础上，在现有机型上通过将各项数控技术应用到3D打印系统中，改善加工精度，提升加工速度，并提高加工效率。 易用性高，运动控制器可当作U盘使用，运动速度快，可支持高速脉冲输出、升级简单、可扩展性强、具有独有的降速暂停功能、指令衔接更加紧促，高速不丢步、具有独有的速度前瞻和轨迹规划运动控制功能。 本技术具有独有的速度前瞻和轨迹规划运动控制功能，把先进的速度前瞻和轨迹规划技术运用到3D打印运动控制中，使得在任意情况下打印头的当前速度能够达到当前允许的最大速度而不产生冲击，能够大幅度的提高加工效率的同时而加工质量一如既往。 【专利附图】【附图说明】 图1为本技术的3D打印机控制器硬件框图。 图2为本技术的运动数据处理流程。 【具体实施方式】 下面结合实施方式及附图对本技术作进一步详细、完整地说明。 本技术3D打印机控制器采用微控制单元MCU (Micro Control Unit)和FPGA(Field Programmable Gate Array)的双核架构结构。微控制单元MCU用于运动控制计算和人机界面的控制，而FPGA用于时序逻辑的产生和对打印设备的控制。这样双核的构架使得整个系统分工明确，从而提高了整个系统的实时性，使得打印平稳性增加，精度提高；同时在软件上引入轨迹规划算法，使得加工效率大幅度提高。另外，在系统中集成了网络控制器和蓝牙，使之可以方便的和其它设备交互，尤其是和手机或者电脑交互。 图1所示为本技术的3D打印机控制器硬件框图。 由图1可知，本技术主要包括微控制单元MCU和FPGA的双核产品架构，在这里微控制单元优选为意法半导体的STM32芯片。 STM32专注于人机交互和运动控制相关算法和操作。由图1知:STM32 (微控制单元MCU)与FPGA通过数据线连接，用于数据的传输。对于人机交互，STM32芯片通过数据线连接一系列外接接口或外接设备。这些外接接口或外接设备用于人机交互，包括但不限于:USB接口、网络接口、LCD接口、蓝牙接口、通用异步收发传输接口 URAT (UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter)、SD卡接口，同时为了 3D打印机控制器提高的安全性能，STM32芯片还连接了报警装置。 STM32引出的网络接口和蓝牙接口。优选的，这里网络接口为100M高速网络接口，支持网络连接3D打印机控制器运动控制卡。通过网络接口可以远程连接电脑，实现远程打印或无线打印，既可以一台电脑监控多台3D打印机同时打印，也可多台3D打印机连接，实现组网打印。同时蓝牙接口支持可扩展的蓝牙4.0功能，蓝牙支持所有的运动控制命令，因此用户可以通过手机跟3D打印机配对后，用手机来操作3D打印机。 STM32连接IXD接口用于连接IXD控制面板，在IXD控制面板同时设置有控制按键。优选的，设置三个控制按键。这三个按键分别是上下按键和确认按键，通过这三个按键我们可以切换液晶的各个界面，并选择和操作3D打印机的各种的功能，因此有了这个LCD控制面板和控制按键我们就可以不需要通过USB来连接电脑和控制器，并通过电脑操控控制器了。通过LCD控制面板和控制按键，可以不连接电脑和其它设备，可以直接脱机运行。 STM32设置有USB接口。可通过USB接口直接对3D打印机控制器升级，而不会担心升级失败，即使失败也可以再次升级。这样升级简单。因此普通用户可以随时升级最新的固件程序，而不用担心3D打印机控制器升级失败导致3D打印机不能使用。而目前市面上的3D打印机控制器在升级失败的情况下，只能返回原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D打印机控制器，其特征在于：所述3D打印机控制器包括微控制单元MCU和FPGA；所述微控制单元MCU用于运动控制计算和人机界面的控制，通过数据线连接用于人机交互外接接口或外接设备；所述FPGA用于时序逻辑的产生和对打印设备的控制，通过数据线连接用于打印控制的接口或设备。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：覃琴，
申请(专利权)人：覃琴，
类型：新型
国别省市：四川;51