[实用新型]一种3D打印机控制器

说明书

技术领域

    本实用新型涉及机电领域，尤其涉及一种3D打印机控制器。

背景技术

   3D打印机，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用特殊蜡材、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。常常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型或者用于一些产品的直接制造。

目前比较流行的3D打印机RepRap，它具有一定程度的自我复制能力，能够打印出大部分其自身的（塑料）组件。RepRap是（replicating rapid prototyper）的缩写。这原型机从软件到硬件各种资料都是免费和开源的。

但是，现有开源3D打印机REPPAP及其衍生的机型的如下问题：加工速度慢：REPPAP 及其衍生的机型打印加工速度慢，其加工一个1立方分米以内的物件需要4-6小时才能完成；打印精度低，有明显的叠层痕迹；运动之间的衔接不紧密，造成设备冲击严重；对指令间的运动在软件上没有速度规划，容易造成运动冲击、设备抖动、工件过加工等问题；步进驱动器的驱动能力较弱（1.5A以下驱动电流），无法带动打印头高速运动；控制系统线路复杂，可靠性差；软件操作复杂，用户体验较差。

现有的3D打印控制器通常直接通过开源Arduino控制板的定时器发脉冲控制电机驱动器来实现3D打印机的控制，但是它具有如下缺点：定时器发出脉冲频率低，因此电机速度无法提高，从而影响加工效率；指令和指令之间存在较大时间间隙，因此导致电机运动存在震动，影响加工精度，严重情况下将会丢步；由于只有USB从机接口（该接口在PC上被模拟成一个串口，而不是模拟成U盘），因此要将文件拷贝到板卡上必须通过PC机上的辅助软件操作，运用复杂；无法进行多机操作，即一台计算机控制多台3D打印机远程工作，不适合大规模加工使用；扩展性能不强，最多带2个打印头。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型提出一种3D打印机控制器，以解决上述问题。

本实用新型的解决方案如下：

一种3D打印机控制器，所述3D打印机控制器包括微控制单元MCU和FPGA；所述微控制单元MCU用于运动控制计算和人机界面的控制，通过数据线连接用于人机交互外接接口或外接设备；所述FPGA用于时序逻辑的产生和对打印设备的控制，通过数据线连接用于打印控制的接口或设备。

优选的，所述微控制单元MCU为意法半导体的STM32芯片。

优选的，所述微控制单元MCU连接的外接接口或外接设备为USB接口、网络接口、LCD接口、蓝牙接口、通用异步收发传输接口URAT、SD卡接口; 所述微控制单元MCU连接的外接接口或外接设备还包括报警装置。

进一步优选的，所述连接LCD接口用于连接LCD控制面板，所述LCD控制面板设置有控制按键。

优选的，所述FPGA连接的接口或设备为步进电机驱动电路、挤出机头电机、温度控制接口、伺服电机接口和编译器反馈。

进一步优选的，所述挤出机头电机为3个或4个。

进一步优选的，所述编码器反馈为2路输入接口。

本实用新型具有以下优点：

   在不明显增加成本的基础上，在现有机型上通过将各项数控技术应用到3D打印系统中，改善加工精度，提升加工速度，并提高加工效率。

   易用性高，运动控制器可当作U盘使用，运动速度快，可支持高速脉冲输出、升级简单、可扩展性强、具有独有的降速暂停功能、指令衔接更加紧促，高速不丢步、具有独有的速度前瞻和轨迹规划运动控制功能。

   本实用新型具有独有的速度前瞻和轨迹规划运动控制功能，把先进的速度前瞻和轨迹规划技术运用到3D打印运动控制中，使得在任意情况下打印头的当前速度能够达到当前允许的最大速度而不产生冲击，能够大幅度的提高加工效率的同时而加工质量一如既往。

附图说明

图1为本实用新型的 3D打印机控制器硬件框图。

图2为本实用新型的运动数据处理流程。

具体实施方式

下面结合实施方式及附图对本实用新型作进一步详细、完整地说明。