3D打印机喷头挤出量全自动控制监测器及监测方法技术

本发明专利技术提供了一种3D打印机喷头挤出量全自动控制监测器及监测方法，用于提高挤出量的均匀度、打印件精细度及打印过程的可视化效果，该监测器包括单片机、PWM信号输入端、信号处理输出端、数据输出端、若干电机状态传感器，所述PWM信号输入端对接3D打印机主板，所述信号处理输出端对接各电机，所述数据输出端用于输出经单片机处理的打印模型数据，所述电机状态传感器分别连接各电机以获取各电机的运转情况。该监测方法为获取3D打印机主板发出的一次驱动信号，经由单片机处理生成对电机的二次驱动信号；并根据X轴电机、Y轴电机的运转情况，处理Z轴方向的平均挤出量，同时通过与电机连接的各个电机状态传感器实时监测打印状态。

Automatic control monitor and monitoring method of 3D printer nozzle extrusion

【技术实现步骤摘要】
3D打印机喷头挤出量全自动控制监测器及监测方法
本专利技术属于3D打印设备领域，具体涉及一种3D打印机喷头挤出量全自动控制监测器及监测方法。
技术介绍
目前，3D打印机已经被广泛使用在工业设计、科研教学、生产加工甚至于家庭生活中，但是挤压喷头流量控制电机一般为匀速的PWM量控制，导致在异形部位经常存在堆料和塌料的现象，该弊端将随着3D打印机逐渐走向大型化、精细化而显得越发突出。由于打印材料具有收缩和塌落的特点，当三维运动中的三个电机减速或者加速，会导致同一部位相对其他部位落料不均匀，从而导致打印过程中容易发生堆料、塌料的现象，从而影响打印件的成型效果，其结果导致原材料的浪费、打印效率低下、打印效果不佳等问题的发生。打印机的喷头作为3D打印机的核心部位，很大程度上决定了成型件的质量。
技术实现思路
为了克服
技术介绍
中所提及的技术缺陷，本专利技术提供了一种3D打印机喷头挤出量全自动控制监测器及监测方法，从而显著的提高了挤出量的均匀度、3D打印件精细度、3D打印过程的可视化效果及3D打印机的品质；其具体
技术实现思路
如下：一种3D打印机喷头挤出量全自动控制监测器，设于3D打印机主板与电机之间，所述电机包括X轴电机、Y轴电机、Z轴电机及喷头挤压电机，其包括单片机，以及分别与该单片机连接的PWM信号输入端、信号处理输出端、数据输出端、若干电机状态传感器，所述PWM信号输入端对接3D打印机主板对各电机的驱动信号输出端，所述信号处理输出端对接各电机以输出驱动信号，所述数据输出端用于输出经单片机处理的打印模型数据，所述电机状态传感器分别连接各电机以获取各电机的运转情况。于本专利技术的一个或多个实施例当中，所述单片机扩展连接有存储体，于该存储体上存有电机传感器数据或/和单片机处理后数据。于本专利技术的一个或多个实施例当中，所述存储体包括可移动存储体。一种3D打印机喷头挤出量全自动控制监测方法，其包含有以下步聚：将上述的3D打印机喷头挤出量全自动控制监测器，设于3D打印机主板与电机之间，获取3D打印机主板发出的一次驱动信号，经由单片机处理生成对电机的二次驱动信号；并根据X轴电机、Y轴电机的运转情况，处理Z轴方向的平均挤出量，同时通过与电机连接的各个电机状态传感器实时监测打印状态；其中，对X轴电机、Y轴电机、Z轴电机以及喷头挤压电机进行实时的打印任务监测，获取并记录X轴电机、Y轴电机和喷头挤压电机的状态数据，从而得出当前打印层上的多个数据点，且该些数据点包含有喷头挤压电机的状态信息；通过对数据点的处理得出当前打印层的打印路径，以及若干线段中喷头挤压电机的平均电机转动量；当Z轴电机转动时，表示当前打印层数据记录和分析结束，触发进行下一打印层的数据记录和分析，直至打印结束；根据对各打印层的数据分析导出一个带有数据的三维打印模型，从而提供直观可视的打印模型结构。于本专利技术的一个或多个实施例当中，对Z轴方向的平均挤出量控制包括有以下操作：设定有以下的运转状态S1-S4；运转状态S1，当X轴电机减速，Y轴电机急加速时；提升挤压喷头电机的转速；运转状态S2，当X轴电机减速急加速，Y轴电机急减速；运转状态S3，当X轴电机急加速，Y轴电机急加速；运转状态S4，当Y轴电机的转速为零时，X轴电机的变换量急加速或者急减速；或当，Y轴电机的转速为零时，Y轴电机的变换量急加速或者急减速；在上述各运转状态中,打印机的喷头进入原点到最终点，在这两点中与X轴形成的区域内，喷头的移动路径为该区域内的一条曲线，通过电机状态的改变量判读打印机系统是否进入运转状态S1、S2、S3或S4；此时，针对每一运转状态会进入到一个对应设定的运转数据模型，按照各电机的实时状态，通过喷头挤压电机调整喷头的挤压量，根据该线段所用的时间，以及设定好的层高数据及克/毫米的数据，均匀的控制挤压喷头的挤压速度。于本专利技术的一个或多个实施例当中，当打印层存在若干种运转状态时，由各运转状态下的打印数据点共同组成当前层的打印途径。于本专利技术的一个或多个实施例当中，所述单片机对一次驱动信号进行分析处理，将生成延时的二次驱动信号输出至各电机。于本专利技术的一个或多个实施例当中，所述单片机设置有监控系统，通过电机状态传感器对各电机的运转状态进行模拟量的监控，将模拟量输入至单片机内，将模拟量转化为数字量，并根据切片软件输入的打印模型，还原成对应的3D打印件各层的线段的均匀度数据模型，以获取内部的打印结构。于本专利技术的一个或多个实施例当中，在打印过程中，将监控系统与信号处理输出端的信号进行数据的拟合对比，发现异常数据将在三维打印模型处提示异常信息。本专利技术的有益效果是：解决了打印过程中因电机运动速度的快速变化而导致的3D打印机喷头挤出料分布不均匀、打印精度降低以及打印过程难以及时发现缺陷等问题，本专利技术对解决粗挤出量在异形部位堆料、塌料的问题也提供可一种良好的解决思路。本专利技术适用范围广阔，且能灵活的嵌入到现有的各种3D打印设备中，具有较强的实用价值和现实意义。附图说明图1为本专利技术的电路结构原理图；图2为本专利技术的3D打印机电机运转分析图。其中，附图标记汇总如下：3D打印机主板为100；对X轴电机的信号输出端101；对Y轴电机的信号输出端102;对Z轴电机的信号输出端103;对喷头挤压电机的信号输出端104；PWM信号输入端105；数据输出端106；单片机107；单片机的监控系统108；电机状态传感器109；信号处理输出端110；X轴电机111；Y轴电机112，Z轴电机113；喷头挤压电机114。具体实施方式如下结合附图，对本申请方案作进一步描述：电路部分参见附图1，一种3D打印机喷头挤出量全自动控制监测器，设于3D打印机主板100与电机之间，所述电机包括X轴电机111、Y轴电机112、Z轴电机113及喷头挤压电机114，其包括单片机107，以及分别与该单片机107连接的PWM信号输入端105、信号处理输出端110、数据输出端106、若干电机状态传感器109，所述PWM信号输入端105对接3D打印机主板100对各电机的驱动信号输出端，所述信号处理输出端110对接各电机以输出驱动信号，所述数据输出端106用于输出经单片机107处理的打印模型数据，所述电机状态传感器109分别连接各电机以获取各电机的运转情况。3D打印机主板100的对X轴电机的信号输出端101、对Y轴电机的信号输出端102、对Z轴电机的信号输出端103以及对喷头挤压电机的信号输出端104分别接入单片机107中的PWM信号输入端，驱动信号经单片机107处理后由单片机107的PWM信号驱动器的信号处理输出端110重新驱动各电机；各电机驱动效果，由单片机107的电机状态传感器109检测各电机的运转情况，将数字量信号传输到单片机107内，经单片机107的监控系统108处理，还原各打印层中各线段的打印数据，最终通过数据输出端106将数据传输到一个三维数字模型的一个交互本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印机喷头挤出量全自动控制监测器，设于3D打印机主板与电机之间，所述电机包括X轴电机、Y轴电机、Z轴电机及喷头挤压电机，其特征在于：包括单片机，以及分别与该单片机连接的PWM信号输入端、信号处理输出端、数据输出端、若干电机状态传感器，所述PWM信号输入端对接3D打印机主板对各电机的驱动信号输出端，所述信号处理输出端对接各电机以输出驱动信号，所述数据输出端用于输出经单片机处理的打印模型数据，所述电机状态传感器分别连接各电机以获取各电机的运转情况。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D打印机喷头挤出量全自动控制监测器，设于3D打印机主板与电机之间，所述电机包括X轴电机、Y轴电机、Z轴电机及喷头挤压电机，其特征在于：包括单片机，以及分别与该单片机连接的PWM信号输入端、信号处理输出端、数据输出端、若干电机状态传感器，所述PWM信号输入端对接3D打印机主板对各电机的驱动信号输出端，所述信号处理输出端对接各电机以输出驱动信号，所述数据输出端用于输出经单片机处理的打印模型数据，所述电机状态传感器分别连接各电机以获取各电机的运转情况。


2.根据权利要求1所述的3D打印机喷头挤出量全自动控制监测器，其特征在于：所述单片机扩展连接有存储体，于该存储体上存有电机传感器数据或/和单片机处理后数据。


3.根据权利要求2所述的3D打印机喷头挤出量全自动控制监测器，其特征在于：所述存储体包括可移动存储体。


4.一种3D打印机喷头挤出量全自动控制监测方法，其特征在于：包含有以下步聚：
将权利要求1所述的3D打印机喷头挤出量全自动控制监测器，设于3D打印机主板与电机之间，获取3D打印机主板发出的一次驱动信号，经由单片机处理生成对电机的二次驱动信号；并根据X轴电机、Y轴电机的运转情况，处理Z轴方向的平均挤出量，同时通过与电机连接的各个电机状态传感器实时监测打印状态；其中，
对X轴电机、Y轴电机、Z轴电机以及喷头挤压电机进行实时的打印任务监测，获取并记录X轴电机、Y轴电机和喷头挤压电机的状态数据，从而得出当前打印层上的多个数据点，且该些数据点包含有喷头挤压电机的状态信息；
通过对数据点的处理得出当前打印层的打印路径，以及若干线段中喷头挤压电机的平均电机转动量；当Z轴电机转动时，表示当前打印层数据记录和分析结束，触发进行下一打印层的数据记录和分析，直至打印结束；根据对各打印层的数据分析导出一个带有数据的三维打印模型，从而提供直观可视的打印模型结构。


5.根据权利要求4所述的3D打印机喷头挤出量全自动控制监测方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈定文，王雷冲，王武峰，刘欣宇，徐俊，
申请(专利权)人：中山艾尚智同信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44