一种工业级多功能水泥材料3D打印机控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种工业级多功能水泥材料3D打印机控制系统，涉及3D打印技术领域，包括固高控制器以及与其相连的变频器、电机驱动单元、流量传感器和应变片测力传感器；变频器放置在打印机的输送搅拌设备中，实现自动搅拌与进料功能；电机驱动单元用于控制打印机喷头的移动轨迹；流量传感器安装于输送搅拌设备的输送管道上，用于测量液状材料的输送量；应变片测力传感器分别安装于输送搅拌设备的称料斗部位、输送管道支撑结构部位和喷头支撑部位上，用于测量各部位的液状材料的质量；该控制系统集多功能为一体，能够智能化地成型复合水泥材料打印件，通过传感器辅助检测手段减少人工干预，有效提高打印速度从而提高整体效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种工业级多功能水泥材料3D打印机控制系统


[0001]本技术涉及3D打印
，尤其是一种工业级多功能水泥材料3D打印机控制系统。

技术介绍

[0002]3D打印机作为一种低成本、高密节能、机动灵活、快速部署的材料成型设备，已经得到广泛的应用。复合材料制造是以数字模型为基础，将材料逐层堆积制造出实体物品的新兴制造技术。随着复合材料制造装备、成型工艺等技术发展越来越成熟，近年来建筑类复合材料制造在工业领域得到了广泛的应用。
[0003]但是，现有的水泥构件，大多是采用人工施工，需要事先设置施工模型的夹板，然后人工灌注水泥，这种方式需要操作人员有一定的施工经验，操作不当可能导致水泥灌注不均匀的问题，影响施工质量；复合水泥材料的配比往往需要人工操作，降低了3D打印机的工作效率；而且复合水泥材料对搅拌的要求较高，搅拌不均匀会影响其流动性、堆积性，其凝固时间也产生变化，进而影响3D打印件的质量。
[0004]因此设计一套工业级的智能复合材料3D打印控制系统显得十分的重要，能够有效的提高水泥打印件的成功率。

技术实现思路

[0005]本专利技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种工业级多功能水泥材料3D打印机控制系统。使用本系统可以减少人工干预复合水泥材料配比过程，保证均匀搅拌，实现高度自动化。
[0006]本技术的技术方案如下：
[0007]一种工业级多功能水泥材料3D打印机控制系统，包括固高控制器以及与固高控制器相连的直流稳压电源、变频器、电机驱动单元、流量传感器和应变片测力传感器；直流稳压电源还分别连接流量传感器和应变片测力传感器用于提供电源；变频器放置在多功能水泥材料3D打印机的输送搅拌设备中，实现自动搅拌与进料功能；电机驱动单元用于控制多功能水泥材料3D打印机喷头的移动轨迹；流量传感器安装于输送搅拌设备的输送管道上，用于测量液状材料的输送量；应变片测力传感器分别安装于输送搅拌设备的称料斗部位、输送管道支撑结构部位和喷头支撑部位上，用于测量各部位的液状材料的质量，在喷头清洗过程中还用于测定喷头清洁度，应变片测力传感器与流量传感器配合监测液状材料的自动配比过程。
[0008]其进一步的技术方案为，电机驱动单元包括依次相连的伺服驱动器、伺服电机和绝对值编码器，绝对值编码器设置在伺服电机的电机轴上，且与伺服驱动器相连，伺服驱动器还与固高控制器连接，形成闭环控制驱动电路。
[0009]其进一步的技术方案为，控制系统还包括安装于多功能水泥材料3D打印机喷头处的温湿度传感器，温湿度传感器与固高控制器相连，用于实时测量环境的温度和湿度。
[0010]其进一步的技术方案为，控制系统还包括分别与固高控制器相连的无线手持设备、显示器面板和键盘鼠标，无线手持设备、显示器面板均用于显示控制系统的实时打印数据，还用于创建所需复合材料打印件的基础信息。
[0011]其进一步的技术方案为，控制系统还包括与固高控制器相连的无线发送接收模块，无线发送接收模块包括LoRa无线模块和云端路由器，控制系统通过无线发送接收模块与外部服务器进行通讯交互。
[0012]其进一步的技术方案为，固高控制器基于NC610系列实现，直流稳压电源基于MEAN WELL EDR
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24型号实现，变频器基于GOOBEIL G600
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11K0/P型号实现，流量传感器基于逸控LWGY
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M3型号实现，应变片测力传感器基于BUFFSON SMF
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103型号实现。
[0013]本技术的有益技术效果是：
[0014]通过在多功能水泥材料3D打印机的输送搅拌设备中设置变频器实现自动均匀搅拌与进料功能，通过在输送搅拌设备的输送管道上设置流量传感器，能够测量液状材料的输送量，通过在输送搅拌设备的称料斗部位、输送管道支撑结构部位和喷头支撑部位上分别设置应变片测力传感器，多环节实现测重功能，流量传感器和应变片测力传感器配合可以减少人工干预复合水泥材料配比过程，实现高度自动化；固高控制器与电机驱动单元形成闭环控制驱动电路，绝对值编码器反馈伺服电机当前运行位置，伺服驱动器实时向固高控制器发送各轴伺服电机绝对值编码器的数值，当存在意外断电或者停机复位时，可以选择重新启动或者继续上一次未完成的打印位置继续打印，实现打印大型零件的灵活可操控性，提高打印的成功率，并且节约能源；通过温湿度传感器实现喷头环境的实时检测，保证复合水泥材料在允许的温度、湿度范围内打印，有效的提高材料性能。该多功能水泥材料3D打印机控制系统适配于工业级的水泥3D打印机，其打印效率高，打印精度高，系统稳定性极强优点。
附图说明
[0015]图1是本申请提供的多功能水泥材料3D打印机控制系统的原理示意图。
具体实施方式
[0016]下面结合附图对本技术的具体实施方式做进一步说明。
[0017]本申请公开了一种工业级多功能水泥材料3D打印机控制系统，其原理示意图如图1所示，控制系统包括固高控制器1以及与固高控制器1相连的直流稳压电源2、变频器3、电机驱动单元、流量传感器5和应变片测力传感器6。可选的，还包括与固高控制器1相连的温湿度传感器7、无线手持设备8、显示器面板9、键盘鼠标10、无线发送接收模块11和其他辅助设备。固高控制器1放置在多功能水泥材料3D打印机的电气柜中，通过获取各个传感器采集的当前状态数据，判定当前状态是否满足复合水泥材料3D打印的基本运行条件，并通过显示器面板9和/或无线手持设备8显示当前控制系统的运行详细状态。基于固高控制器1的控制系统通过读取u盘模型或绘制简易模型生成实际运行轨迹，并通过控制电机驱动单元实现高效打印。本申请的固高控制器1基于NC610系列实现，直流稳压电源2基于MEAN WELL EDR
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24型号实现，变频器3基于GOOBEIL G600
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11K0/P型号实现，流量传感器5基于逸控LWGY
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M3型号实现，应变片测力传感器6基于BUFFSON SMF
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103型号实现。需要说明的是，
本申请采用的其他传感器或设备均为现有模组，在此不详细介绍其内部结构。
[0018]直流稳压电源2还分别连接流量传感器5和应变片测力传感器6用于提供电源，可选的，还连接其他需要用电的传感器或设备为其供电。变频器3放置在多功能水泥材料3D打印机的输送搅拌设备中，实现自动搅拌与进料功能。
[0019]具体的，电机驱动单元用于控制多功能水泥材料3D打印机喷头的移动轨迹，包括依次相连的伺服驱动器401、伺服电机402和绝对值编码器403，绝对值编码器403设置在伺服电机402的电机轴上，且与伺服驱动器401相连，伺服驱动器401还与固高控制器1连接，形成闭环控制驱动电路。绝对值编码器403向伺服驱动器401反馈伺服电机402当前运本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业级多功能水泥材料3D打印机控制系统，其特征在于，控制系统包括固高控制器以及与所述固高控制器相连的直流稳压电源、变频器、电机驱动单元、流量传感器和应变片测力传感器；所述直流稳压电源还分别连接所述流量传感器和应变片测力传感器用于提供电源；所述变频器放置在多功能水泥材料3D打印机的输送搅拌设备中，实现自动搅拌与进料功能；所述电机驱动单元用于控制多功能水泥材料3D打印机喷头的移动轨迹；所述流量传感器安装于所述输送搅拌设备的输送管道上，用于测量液状材料的输送量；所述应变片测力传感器分别安装于所述输送搅拌设备的称料斗部位、输送管道支撑结构部位和喷头支撑部位上，用于测量各部位的液状材料的质量，在喷头清洗过程中还用于测定喷头清洁度，所述应变片测力传感器与所述流量传感器配合监测所述液状材料的自动配比过程。2.根据权利要求1所述的工业级多功能水泥材料3D打印机控制系统，其特征在于，所述电机驱动单元包括依次相连的伺服驱动器、伺服电机和绝对值编码器，所述绝对值编码器设置在所述伺服电机的电机轴上，且与所述伺服驱动器相连，所述伺服驱动器还与所述固高控制器连接，形成闭环控制驱动电路。3.根据权利要求1所述的工业级多功能水泥材料3D打印机控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括安装于多功能水泥材料3D打印机喷头处的温湿度传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洋，张秋菊，宁萌，
申请(专利权)人：江苏集萃复合材料装备研究所有限公司，
类型：新型
国别省市：