一种粘结剂喷射金属制造技术

本发明专利技术公开一种粘结剂喷射金属

【技术实现步骤摘要】
一种粘结剂喷射金属3D打印自动化产线控制系统及方法


[0001]本专利技术属于
3D
打印领域，具体涉及一种粘结剂喷射金属
3D
打印自动化产线控制系统及方法
。

技术介绍

[0002]目前，粘结剂喷射
3D
打印设备因其低成本
、
高效率的特点，被广泛应用于铸造金属产品的生产，粘结剂喷射技术是一种能够实现批量制造的金属
3D
打印工艺
。
其采用高精度打印头将粘结剂有选择的喷射在金属粉末表面，通过层层打印制造形成生坯，对打印后的生坯进行脱脂和烧结，最终生产出高性能零件
。
与传统铸造以及其他金属
3D
打印技术相比，该工艺尤其适合中小批量
、
甚至大批量的零件低成本
、
高效无模制造，尤其适合于民用市场
。
[0003]目前粘结剂喷射
3D
金属打印机运动控制一般只有
X
轴通过光栅尺来控制精度，而
Y
轴和
Z
轴通过步进电机或者伺服电机来进行控制，设备整体运动控制精度不高，无法满足大批量生产对产品一致性的要求
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种粘结剂喷射金属
3D
打印自动化产线控制系统及方法
。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种粘结剂喷射金属
3D
打印自动化产线控制系统，包括打印单元
、
上料单元
、
搬运单元
、
固化单元和清粉单元，打印单元包括：数据采集模块
、PC
端
、MCU
微控制单元
、
数据处理模块以及运动模块；
PC
端对三维数据模型进行切片数据处理，将处理后的信息通过通信方式传输给
MCU
，数据处理模块对传输的信息进行数据处理，转换为控制板所识别的机器语言对相应的运动模块及喷头进行控制，数据采集模块将相应的传感器
、
编码器
、
限位开关等信息反馈给
PC
端，通过
PC
端的相应处理对整个机器进行反馈控制；
[0007]所述
MCU
包括
STM32
控制板
、FPGA
运动控制板及
FPGA
喷头控制板；
STM32
控制板和
FPGA
运动控制板均与
PC
端电性连接，
FPGA
喷头控制板与
FPGA
运动控制板电性连接；
[0008]所述数据采集模块包括：测距传感器
、
光栅尺和限位开关；限位开关包括：
X
轴限位开关
、Y
轴限位开关
、Z
轴限位开关和二级料仓限位开关；光栅尺包括：
X
轴光栅尺
、Y
轴光栅尺和
Z
轴光栅尺；
X
轴限位开关
、Y
轴限位开关
、X
轴光栅尺
、Y
轴光栅尺与
FPGA
喷头控制板相连接；
Z
轴限位开关
、Z
轴光栅尺
、
测距传感器与
STM32
控制板相连接
。
[0009]进一步地，所述数据处理模块与
FPGA
运动控制板相连接，数据处理模块对模型图像信息进行分析处理，并将处理信息传输给
FPGA
喷头控制板
。
[0010]进一步地，所述运动模块包括：
X
轴伺服电机
、Y
轴伺服电机
、Z
轴伺服电机
、
铺粉电机
、
二级料仓下料电机
、
喷头升降电机
、
清洗喷头电机
、
二级搅拌电机
、
墨泵以及驱动器；
X
轴伺服电机
、Y
轴伺服电机
、
墨泵
、
喷头升降电机
、
清洗喷头电机通过驱动器与
FPGA
运动控制板
相连接；
Z
轴伺服电机
、
铺粉电机
、
二级料仓下料电机
、
二级搅拌电机通过驱动器与
STM32
控制板相连接
。
[0011]进一步地，打印时，计算机软件将模型的信息转换为运动控制的信息，并发送至
MCU
；其中，
Z
轴
、
铺粉电机以及二级料仓下料电机的运动信息通过串口发送至
STM32
控制板，
X
轴
、Y
轴以及喷头升降电机的运动信息通过以太网口发送至
FPGA
运动控制板；
[0012]STM32
运动控制板接收到运动信息后，将其转换为电机控制信号，通过步进电机驱动器来控制电机运动；同时，
STM32
控制板采集二级料仓料位
、Z
轴限位开关的信号，检测是否缺料
、
是否运动到极限位置，并将状态返回给计算机软件；
[0013]FPGA
控制板接收到运动信息后，将运动信号转换为电机控制信号，进而通过驱动器控制步进电机运动；同时采集
X
轴
、Y
轴和喷头升降的限位开关状态，判断运动位置；
FPGA
运动控制板会将接收到的计算机发送的打印图像信息发送至喷头控制板，喷头控制板控制喷头进行喷墨，配合
X、Y
轴的移动完成图像的打印
。
[0014]进一步地，所述上料单元包括
PLC
，
PLC
上连接有料位计
、
上料电机以及下料阀，并且
PLC
与
PC
端电性连接
。
[0015]进一步地，当
STM32
运动控制板检测到二级料仓缺料时，会将信号发送至计算机，计算机软件会控制
PLC
来启动二级料仓加料，同时检测一级料仓料量进行上料
。
[0016]进一步地，所述搬运单元包括：
MCU1
控制板和
WIFI1
模块，
MCU1
控制板通过
WIFI1
模块与
PC
端进行远程通信
。
[0017]进一步地，所述固化单元包括：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种粘结剂喷射金属
3D
打印自动化产线控制系统，其特征在于，包括：打印单元
、
上料单元
、
搬运单元
、
固化单元和清粉单元，打印单元包括：数据采集模块
、PC
端
、MCU、
数据处理模块以及运动模块；
PC
端对三维数据模型进行切片数据处理，将处理后的信息传输给
MCU
，数据处理模块对传输的信息进行数据处理，转换为机器语言对运动模块进行控制，数据采集模块将传感器
、
编码器以及限位开关信息反馈给
PC
端，通过
PC
端的处理对机器进行反馈控制；所述
MCU
包括
STM32
控制板
、FPGA
运动控制板及
FPGA
喷头控制板；
STM32
控制板和
FPGA
运动控制板均与
PC
端电性连接，
FPGA
喷头控制板与
FPGA
运动控制板电性连接；所述数据采集模块包测距传感器
、
光栅尺和限位开关；限位开关包括：
X
轴限位开关
、Y
轴限位开关
、Z
轴限位开关和二级料仓限位开关；光栅尺包括：
X
轴光栅尺
、Y
轴光栅尺和
Z
轴光栅尺；
X
轴限位开关
、Y
轴限位开关
、X
轴光栅尺
、Y
轴光栅尺与
FPGA
喷头控制板相连接；
Z
轴限位开关
、Z
轴光栅尺
、
测距传感器与
STM32
控制板相连接
。2.
根据权利要求1所述的一种粘结剂喷射金属
3D
打印自动化产线控制系统，其特征在于，所述数据处理模块与
FPGA
运动控制板相连接，数据处理模块对模型图像信息进行分析处理，并将处理信息传输给
FPGA
喷头控制板
。3.
根据权利要求2所述的一种粘结剂喷射金属
3D
打印自动化产线控制系统，其特征在于，所述运动模块包括：
X
轴伺服电机
、Y
轴伺服电机
、Z
轴伺服电机
、
铺粉电机
、
二级料仓下料电机
、
喷头升降电机
、
清洗喷头电机
、
二级搅拌电机
、
墨泵以及驱动器；
X
轴伺服电机
、Y
轴伺服电机
、
墨泵
、
喷头升降电机
、
清洗喷头电机通过驱动器与
FPGA
运动控制板相连接；
Z
轴伺服电机
、
铺粉电机
、
二级料仓下料电机
、
二级搅拌电机通过驱动器与
STM32
控制板相连接
。4.
根据权利要求3所述的一种粘结剂喷射金属
3D
打印自动化产线控制系统，其特征在于，打印时，计算机软件将模型的信息转换为运动控制的信息，并发送至
MCU
；其中，
Z
轴
、
铺粉电机以及二级料仓下料电机的运动信息通过串口发送至
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵新，李腾飞，李振亮，梁吉祥，毕晓臣，
申请(专利权)人：北京迅智立方科技有限公司，
类型：发明
国别省市：