【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电控，具体涉及一种3d打印机激光扫描振镜驱控方法。
技术介绍
1、3d打印即快速成型技术的一种，又称增材制造，它是一种以数字模型文件为基础，运用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。激光扫描振镜属于3d打印机的核心部件，控制系统通过协议接口控制xy轴激光扫描振镜电机偏转，从而实现x、y轴的扫描，同时控制激光器发出激光，从而实现特定的形状塑形。
2、常规的3d打印系统或者激光扫描打标系统，实现激光扫描在硬件上需要使用到多块控制板卡，有扫描控制卡、接口处理卡、x轴驱动卡、y轴驱动卡。存在板卡种类多、占用空间大等问题，无法适用于桌面尼龙3d打印机小型化空间设计需求。
3、另一方面，3d打印机工作腔温度很高，振镜本体对温度又较敏感，常规激光扫描打标系统无振镜工作温度监控，激光扫描振镜故障通过需要协议上送，存在上位机系统无法快速进行故障保护的问题。
4、综上所述，亟需提供一种3d打印机小型化空间设计需求、定位精度高的3d打印机激光扫描振镜驱控方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种3d打印机小型化空间设计需求、定位精度高的3d打印机激光扫描振镜驱控方法。
2、上述目的是通过如下技术方案实现：一种3d打印机激光扫描振镜驱控方法，使用驱控系统进行驱动控制，所述驱控系统包括电路板以及设置在所述电路板上的控制电路，所述控制电路包括电源模块、微控制模块、x轴驱动模块和y轴驱动模块，所述电源模块、x轴驱
3、s1，上位机下发标刻指令至驱控系统，规划激光扫描振镜二维平面的图像坐标和工艺延时参数；
4、s2，微控制模块接收标刻指令，对指令内容进行位置解析和轨迹插补，得出x轴电机与y轴电机运动轨迹的位置坐标；
5、s3，根据步骤s2中的位置坐标值计算出输出至x轴驱动模块和y轴驱动模块的模拟电压值，其中，若待作业的完整图形包括多条运行路径，在执行计算时完成完整图形的多条运行路径的模拟电压计算，每条运行路径则单独进行轨迹插补；
6、s4，根据上位机的指令判别是激光标刻或图形预览，若是激光标刻，则执行步骤s5，若是图形预览，则执行步骤s9；
7、s5，微控制模块根据工艺延时参数设置相应的时延开启激光进行图形标刻，微控制模块输出计算的模拟电压至x轴驱动模块和y轴驱动模块，进行位置动作；
8、s6，x轴驱动模块和y轴驱动模块分别驱动x轴电机和y轴电机摆动进行作业；
9、s7，判断该运行路径的位置动作是否完成，若是，则微控制模块根据工艺延时参数，设置相应的时延关闭激光，完成该运行路径的激光标刻，执行步骤s8；若否，则返回至步骤s6；
10、s8，判断是否完成完整图形的多条运行路径的激光标刻，若否，则返回步骤s3；若是，则完成二维平面上的激光标刻，结束流程；
11、s9，微控制模块根据工艺延时参数设置相应的时延开启定位光线进行图形预览，微控制模块输出计算的模拟电压至x轴驱动模块和y轴驱动模块，进行位置动作；
12、s10，x轴驱动模块和y轴驱动模块分别驱动x轴电机和y轴电机摆动进行作业；
13、s11，判断该运行路径的位置动作是否完成，若是，则驱控系统根据工艺延时参数，设置相应的时延关闭定位光线，完成该运行路径的图形预览，执行步骤s12；若否，则返回至步骤s10；
14、s12，判断是否完成完整图形的多条运行路径的图形预览，若否，则返回步骤s3；若是，则完成二维平面上的图形预览，结束流程。
15、本专利技术的上位机通过总线和驱控系统通信，对驱控系统进行控制，驱控系统接收上位机的指令；驱动板可以驱动扫描振镜的x轴电机和y轴电机，从而实现二维平面上的扫描控制，不同模拟驱动电压对应电机不同的偏转角度。x轴电机和y轴电机都带有光电编码器，光电编码器和电机通过机械连接紧固，并可以实现和电机轴同轴摆动；驱控系统控制激光器，使激光器发射激光进行扫描，驱动板同时控制一个定位光线(可以是红光led灯)，用于扫描之前的轨迹指示和定位，方便加工工件的位置跳转，以及辅助进行光路调整。
16、对于激光和定位光线的控制逻辑如下，其中定位光线用于辅助定位，主要作用是指示；激光用于对尼龙粉末进行烧结，从而达到形状塑形；对于激光或者红光的开关控制涉及到轨迹的塑形，当驱控系统进行位置解算和轨迹插补之后，当执行位置动作开始功能时，开始执行开启激光或定位光线功能，中间可以根据上位机下发的工艺参数，进行相应的正时延或者负时延，正时延表示在位置动作开始后时延一定时间再开始激光或者定位光线，负时延表示在位置动作开始前提前一定时间就开启激光或者定位光线，正时延或者负时延都是根据具体的工艺调试情况调节而定的；当驱控系统执行位置动作完毕功能后，开始执行关闭激光或定位光线功能，中间可以根据上位机下发的工艺参数，进行相应的正时延，正时延表示在位置到位之后再时延一定时间再关闭激光或者定位光线，根据工艺调试经验，一般不允许负时延，即不允许在位置还未到位之前就关闭激光或者定位光线。
17、本专利技术的控制逻辑是上位机端采用位置开环控制，驱动端采用位置闭环控制；上位机通过总线发送位置、速度信息到驱动板，驱动板接收到位置、速度信息进行位置解算，再进行轨迹插补，规划出实时的轨迹。但驱控系统并不将2轴电机的实时位置反馈到上位机，只反馈加工完成标志；上位机发送位置进行轨迹插补之后输出模拟电压，x轴驱动模块和y轴驱动模块接收模拟电压，通过功放对2轴电机进行驱动，2轴电机上的编码器实时反馈电机的位置信息到驱控系统，驱控系统的x轴驱动模块和y轴驱动模块对位置进行闭环反馈控制，从而达到精确控制，2轴电机的重复定位精度可以到μrad级别。本驱控系统对于x轴电机和y轴电机的控制均是摆动控制，不进行旋转控制。
18、进一步的技术方案是，所述控制电路还包括x轴电机接口、y轴电机接口、激光器接口、定位光线灯接口和上位机通信接口，所述x轴电机接口和y轴电机接口分别用于与激光扫描振镜的x轴电机和y轴电机电气连接，所述x轴驱动模块和y轴驱动模块分别与所述x轴电机接口和y轴电机接口电连，所述激光器接口、定位光线灯接口和上位机通信接口分别用于与激光扫描振镜的激光器、定位光线灯以及上位机电气连接，所述微控制模块与所述激光器接口、定位光线灯接口和上位机通信接口电连。
19、应用时x轴电机末端和y轴电机末端均设有定位光线灯接口和激光器，定位光线灯接口和激光器通过定位光线灯接口、激光器接口与驱控系统电气连接。
20、进一步的技术方案是，所述微控制模块为mcu，所述步骤s5以及步骤s9中采用mcu中的dac模块将位置解算与轨迹插补之后的模拟电压输出至x轴驱动模块和y轴驱动模块，其中，使用x轴dac通道和y轴dac通道分别将模拟电压输出至x轴驱动模块和y轴驱动模块，x轴dac本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种3D打印机激光扫描振镜驱控方法，使用驱控系统进行驱动控制，所述驱控系统包括电路板以及设置在所述电路板上的控制电路，其特征在于，所述控制电路包括电源模块、微控制模块、X轴驱动模块和Y轴驱动模块，所述电源模块、X轴驱动模块、Y轴驱动模块与所述微控制模块电连，所述3D打印机激光扫描振镜驱控方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的3D打印机激光扫描振镜驱控方法，其特征在于，所述控制电路还包括X轴电机接口、Y轴电机接口、激光器接口、定位光线灯接口和上位机通信接口，所述X轴电机接口和Y轴电机接口分别用于与激光扫描振镜的X轴电机和Y轴电机电气连接，所述X轴驱动模块和Y轴驱动模块分别与所述X轴电机接口和Y轴电机接口电连，所述激光器接口、定位光线灯接口和上位机通信接口分别用于与激光扫描振镜的激光器、定位光线灯以及上位机电气连接，所述微控制模块与所述激光器接口、定位光线灯接口和上位机通信接口电连。
3.根据权利要求2所述的3D打印机激光扫描振镜驱控方法，其特征在于，所述微控制模块为MCU，所述步骤S5以及步骤S9中采用MCU中的DAC模块将位置解算与轨迹插补之后的
4.根据权利要求3所述的3D打印机激光扫描振镜驱控方法，其特征在于，所述步骤S2中，X轴DAC通道输出的模拟电压通过X轴运放变换电路进行电压变换，变换公式如下：
5.根据权利要求4所述的3D打印机激光扫描振镜驱控方法，其特征在于，所述步骤S2中，Y轴DAC通道输出的模拟电压通过Y轴运放变换电路进行电压变换，变换公式如下：
6.根据权利要求1～5任意一项所述的3D打印机激光扫描振镜驱控方法，其特征在于，所述控制电路设有温度接口，所述温度接口通过电气连接有用于检测采集激光扫描振镜的反射镜片腔内的工作温度的温度传感器，所述温度接口与所述微控制模块电连。
7.根据权利要求6所述的3D打印机激光扫描振镜驱控方法，其特征在于，所述上位机通信接口为USB接口，所述USB接口为与上位机进行通信的主要总线接口。
...【技术特征摘要】
1.一种3d打印机激光扫描振镜驱控方法，使用驱控系统进行驱动控制，所述驱控系统包括电路板以及设置在所述电路板上的控制电路，其特征在于，所述控制电路包括电源模块、微控制模块、x轴驱动模块和y轴驱动模块，所述电源模块、x轴驱动模块、y轴驱动模块与所述微控制模块电连，所述3d打印机激光扫描振镜驱控方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的3d打印机激光扫描振镜驱控方法，其特征在于，所述控制电路还包括x轴电机接口、y轴电机接口、激光器接口、定位光线灯接口和上位机通信接口，所述x轴电机接口和y轴电机接口分别用于与激光扫描振镜的x轴电机和y轴电机电气连接，所述x轴驱动模块和y轴驱动模块分别与所述x轴电机接口和y轴电机接口电连，所述激光器接口、定位光线灯接口和上位机通信接口分别用于与激光扫描振镜的激光器、定位光线灯以及上位机电气连接，所述微控制模块与所述激光器接口、定位光线灯接口和上位机通信接口电连。
3.根据权利要求2所述的3d打印机激光扫描振镜驱控方法，其特征在于，所述微控制模块为mcu，所述步骤s5以及步骤s9中采用mcu中的dac模块将位置解算与轨迹...
【专利技术属性】
技术研发人员：敬江河，张鑫，吴葛铭，徐宏培，徐岩，
申请(专利权)人：湖南中南智能激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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