【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增材制造领域，设计了一种基于fdm的打印成型系统及方法。
技术介绍
1、3d打印作为近年来兴起的成形加工技术，与传统的加工工艺相比，具有数字化、快速高效等优点，其中，3d打印成形方法不同于传统的切削、铸造等制造工艺，而是采用增材制造的方式，利用材料离散堆积原理来打印成形产品，主要技术包括光固化成型、熔融沉积成型（fdm）、激光选区烧结（sls）、激光选区熔化（slm）、激光近净成型（lens）、电子束熔丝沉淀（ebdm）和三维立体打印（3dp；）
2、其中，熔融沉积成型（fdm）的工作原理是高温喷嘴熔融丝材，然后通过软件控制喷嘴沿着零件截面轮廓和填充轨迹运动，并挤出丝材，丝材在打印平台上堆积、冷却、固化，最后逐层堆积形成三维实体，fdm成型具有成本低、速度快、使用方便、维护简单、体积小且无污染等优点，但是fdm是通过离散/堆积成型的方式构造三维实体，容易受系统软件、成型设备、成型材料、制件精度与强度的限制，还无法直接用于生产，主要由于fdm使用的控制算法影响着成型件的质量与打印精度，现有fdm主流控制算法为pid（proportion integrationdifferentiation），其具有控制原理简单、易实现、节省空间等优点，但是该算法下的平台移动控制和温度控制存在局限，受到系统软件、成型设备、成型材料、制件精度与强度的限制，导致打印平台和喷头温度的控制存在稳定性差、控制精度低和超调量大的缺陷存在。
技术实现思路
1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本专
2、所述系统包括：载物平台、喷头、步进电机、pc、通讯模块、控制模块、电机驱动模块、温度控制模块和电源模块；其中，所述载物平台连接步进电机；所述温度控制模块分别连接喷头、载物平台和控制模块；所述电机驱动模块分别连接步进电机和控制模块；所述控制模块通过通讯模块连接pc；所述电源模块连接控制模块；
3、所述步进电机用于控制载物平台的移动；
4、所述电源模块用于提供所述系统的工作电压；
5、所述通讯模块用于pc与控制模块的信息交互；
6、所述控制模块用于根据接收pc的命令，输出位移脉冲信号控制电机驱动模块和输出加热脉冲信号控制温度控制模块；
7、所述电机驱动模块用于根据接收所述控制模块输出的位移脉冲信号驱动步进电机进而控制载物平台移动；
8、所述温度控制模块用于根据接收所述控制模块输出的加热脉冲信号，将所述加热脉冲信号进行计算并转换为加热pwm信号输出用于控制加热载物平台和喷头；
9、所述将所述加热脉冲信号进行计算并转换为加热pwm信号输出包括采用优化的pid算法控制参数进行加热脉冲信号的温度计算，构建的数学模型公式为：
10、
11、式中，为所述温度计算模块的输出，为所述温度计算模块的拉普拉斯变换的输入量，为所述温度计算模块的拉普拉斯变换的输出量，为延迟时间常数，k为增益系数，为加热时间常数，s为拉普拉斯变换的复变量。
12、优选地，所述电机驱动模块包括脉冲分配模块、运动模块和电流采样模块；
13、所述脉冲分配模块用于接收控制模块输出的位移脉冲信号，然后将所述位移脉冲信号转换为位移pwm信号然后输出；
14、所述运动模块用于接收所述位移pwm信号然后将所述位移pwm信号转换为步进电机的位移，控制载物平台的移动；
15、所述电流采样模块用于采集运动模块的电流信息，然后将所述电流信号传输到脉冲分配模块；
16、所述脉冲分配模块还用于接收所述电流信号并跟所述位移脉冲信号进行校对，调节所述位移pwm信号的输出。
17、优选地，所述脉冲分配模块为控制器tms320f28335。
18、优选地，所述温度控制模块包括：
19、温度计算模块、加热模块和温度采集模块；
20、所述温度计算模块用于接收所述控制模块输出的加热脉冲信号，然后通过计算并转换为加热pwm信号输出；
21、所述加热模块用于接收所述加热pwm信号然后对所述载物平台和喷头进行加热；
22、所述温度采集模块用于采集所述载物平台和喷头的实时温度信息；
23、所述温度计算模块还用于接收所述实时温度信息并对输出的加热pwm信号进行矫正。
24、一种基于fdm的打印成型方法应用于上述的一种基于fdm的打印成型系统，所述方法包括以下步骤：
25、s10：所述电源模块提供所述系统的工作电压；
26、s20：所述控制模块通过通讯模块接收pc的命令，然后根据命令，输出位移脉冲信号控制电机驱动模块和输出加热脉冲信号控制温度控制模块；
27、s30：所述电机驱动模块接收所述控制模块输出的位移脉冲信号，然后控制载物平台移动；
28、s40：所述温度控制模块接收所述控制模块输出的加热脉冲信号，然后加热载物平台和喷头。
29、优选地，所述s30中所述电机驱动模块包括脉冲分配模块、运动模块和电流采样模块；
30、所述s30具体包括以下步骤：
31、s3001：所述脉冲分配模块接收控制模块输出的位移脉冲信号，然后将所述位移脉冲信号转换为位移pwm信号然后输出；
32、s3002：所述运动模块接收所述位移pwm信号然后将所述位移pwm信号转换为步进电机的位移，控制载物平台的移动；
33、s3003：所述电流采样模块采集运动模块的电流信息，然后将所述电流信号传输到脉冲分配模块；
34、s3004：所述脉冲分配模块接收所述电流信号并跟所述位移脉冲信号进行校对，调节所述位移pwm信号的输出；
35、s3005：当校对正常时，重复步骤s3001-s3005；当校对异常时，所述电机驱动模块响应中断。
36、优选地，所述s40中所述温度控制模块包括温度计算模块、加热模块和温度采集模块；
37、所述s40具体包括以下步骤：
38、s4001：所述温度计算模块接收所述控制模块输出的加热脉冲信号，然后通过计算并转换为加热pwm信号，输出加热pwm信号；
39、s4002：所述加热模块接收所述加热pwm信号然后对所述载物平台和喷头进行加热；
40、s4003：所述温度采集模块采集所述载物平台和喷头的实时温度信息；
41、s4004：所述温度计算模块接收所述实时温度信息并对输出的加热pwm信号进行矫正。
42、优选地，所述s4001中通过计算并转换为加热pwm信号具体包括：
43、采用优化的pid算法控制参数进行加热脉冲信号的温度计算，构建的数学模型公式为：
44、
45、式中，为所述温度计算模块的输出，为所述温度计算模块的拉普拉斯变换的输入量，为所述温度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于FDM的打印成型系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于FDM的打印成型系统，其特征在于，所述电机驱动模块包括脉冲分配模块、运动模块和电流采样模块；
3.根据权利要求2所述的一种基于FDM的打印成型系统，其特征在于，所述脉冲分配模块为控制器TMS320F28335。
4.根据权利要求1所述的一种基于FDM的打印成型系统，其特征在于，所述温度控制模块包括：
5.一种基于FDM的打印成型方法，其特征在于，应用于如权利要求1-4任一项所述的一种基于FDM的打印成型系统，所述方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于FDM的打印成型方法，其特征在于，所述S30中所述电机驱动模块包括脉冲分配模块、运动模块和电流采样模块；
7.根据权利要求5所述的一种基于FDM的打印成型方法，其特征在于，所述S40中所述温度控制模块包括温度计算模块、加热模块和温度采集模块；
8.根据权利要求7所述的一种基于FDM的打印成型方法，其特征在于，所述S4001中通过计算并转换为加热P
9.根据权利要求8所述的一种基于FDM的打印成型方法，其特征在于，所述K、T、的计算公式如下：
10.根据权利要求7所述的一种基于FDM的打印成型方法，其特征在于，所述S4002包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于fdm的打印成型系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于fdm的打印成型系统，其特征在于，所述电机驱动模块包括脉冲分配模块、运动模块和电流采样模块；
3.根据权利要求2所述的一种基于fdm的打印成型系统，其特征在于，所述脉冲分配模块为控制器tms320f28335。
4.根据权利要求1所述的一种基于fdm的打印成型系统，其特征在于，所述温度控制模块包括：
5.一种基于fdm的打印成型方法，其特征在于，应用于如权利要求1-4任一项所述的一种基于fdm的打印成型系统，所述方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张树哲，吕忠利，邹亚桐，张茜，
申请(专利权)人：山东创瑞激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。