[发明专利]基于TRIO运动控制器的金属打印运动系统及实现方法

说明书

本发明公开了一种基于TRIO运动控制器的金属打印运动系统及实现方法。该系统包括电源、电机模块、驱动器模块、TRIO运动控制器和弧焊机以及计算机。方法为：系统对上位机的切片软件生成的G指令的解析和其中数据进行读取并处理，其中G指令数据包括路径轨迹、金属挤出量、速度；将处理过的数据通过TRIO运动控制器的TRIOBASIC指令匹配对电机进行执行；通过TRIO运动控制器控制电机的暂停和风扇的散热，通过TRIO运动控制器控制继电器来控制弧焊机的通断来保证打印安全。本发明应用于低成本金属打印运动系统，功耗低、精度高、实时性和稳定性好，能够准确地运行切片路径轨迹，在金属打印上具有广泛的应用价值和应用前景。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，特别是一种基于TRIO运动控制器的金属打印运动系统及实现方法。

背景技术

随着3D打印技术的快速发展和领域的不断拓宽，传统减材制造无论从效率，耗材，成型质量都无法很好满足实际的需要。而且3D打印技术在医疗，航天，工业广泛的研究和应用。在3D打印领域，以电弧作为热源的金属零件的3D打印具有设备简单、材料利用率高、生产效率等优点，主要采用电弧作为热源将金属丝材熔化，按设定成形路径在基板上堆积层片，达到金属零件成形。对于金属的3D打印成形技术一直是高校和企业研究的热点。

具有多轴运动的TRIO控制器应用在金属打印中，其潜在的价值很广。而本次采用TRIO408控制器具有8个轴接口，可以控制伺服电机/步进电机。应用在3D打印中轴控制口充足。其中I/O模块是16个内嵌24V光电隔离的输入口和8个内嵌24V光电管隔离的输出。一个以太网通信接口和一个RS232接口和RS485接口。一个可插入的SD卡槽口。TRIO408控制器可独立脱机运行。TRIO408运动控制器是精确的64位移动ARM11处理器，有直线圆弧螺旋球面内插基本TRIOBASIC指令和多任务处理的基本编程，文本文件编程等。这些优点完全满足金属3D打印。

目前，在国内外的3D金属打印多采用在焊接机器人控制成形的基础上实现3D金属打印。其方法能够基本实现3D金属打印的成形，但是要形成精度非常高精度的零件形貌，还有很多其他因素。焊接的电流，频率，温度，送丝速度，堆积速度等。并且成本高，机器设备庞大，设计复杂，不便于批量生产用于低成本的金属器件打印。基于单片机的金属打印设计，在性能、轴接口、扩展口等都不能灵活的满足实际需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精度高、稳定性强、实时性好的基于TRIO运动控制器的金属打印运动系统及实现方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于TRIO运动控制器的金属打印运动系统，包括计算机、TRIO运动控制器、弧焊机、保护气、X轴伺服步进驱动器、Y轴伺服步进驱动器、Z轴步进驱动器、E轴步进驱动器、X轴电机、Y轴电机、Z轴电机、E轴电机、电源，其中：

电源为TRIO运动控制器、X轴伺服步进驱动器、Y轴伺服步进驱动器、Z轴步进驱动器、E轴步进驱动器供电；

计算机解读切片软件生成的G指令，与TRIO运动控制器进行通讯，解析并处理其中需要对下位机进行运动控制的数据；

TRIO运动控制器将运动指令进行匹配，通过脉冲控制驱动器驱动电机完成运动控制，其中E轴电机运动保证金属挤出丝的行进；

TRIO运动控制器的I/O外接继电器，通过高低电平控制弧焊机开关；TRIO运动控制器的6个I/O口连接6个限位开关，其中3个限位开关控制X轴电机、Y轴电机、Z轴电机的回零，另外3个限位开关用于限定X、Y、Z轴各自最大行进路程；

弧焊机焊接时，通过保护气对熔化金属进行保护。

进一步地，所述脉冲控制驱动器包括X轴伺服步进驱动器、Y轴伺服步进驱动器、Z轴步进驱动器、E轴步进驱动器，分别用来驱动X轴电机、Y轴电机、Z轴电机、E轴电机。

进一步地，所述TRIO运动控制器采用TRIO408控制器。