[发明专利]一种三维打印机以及控制方法

摘要

本发明公开了一种三维打印机以及控制方法，属于机械工具技术领域。具体实施例中三维打印机，包括送料装置、机械臂装置、打印执行装置，送料装置和机械臂装置都固定在固定底板上，打印执行装置与机械臂装置的末端执行器相连接，送料装置通过保护软管与打印执行装置相连接。利用B样条进行对打印轮廓进行描述，进而实现打印机运动控制。本发明利用机械臂以及B样条插补算法进行三维打印机的运动控制，能够实现三维空间快速准确定位，并且其结构紧凑能够放置在狭窄的空间内，具有较高的位置精度。

主权项

一种三维打印机的控制方法，其中三维打印机包括送料装置(100)、机械臂装置(200)、打印执行装置(300)，送料装置(100)和机械臂装置(200)都固定在固定底板(20)上，打印执行装置(300)与机械臂装置(200)的末端执行器(9)相连接，送料装置(100)通过保护软管(5)与打印执行装置(300)相连接；所述打印执行装置(300)包括连接架(14)、加热机构(16)、散热机构(18)、金属散热管(11)，连接架(14)通过螺钉固定在机械臂装置(200)的末端执行器(9)上，同时与加热机构(16)固定连接；所述末端执行器(9)中间位置设置有通孔，金属散热管(11)一端连接有保护软管(5)并穿过末端执行器(9)的通孔，另一端通过连接螺柱(13)固定在加热机构(16)上；所述连接螺柱(13)为中空外螺纹结构，一端通过螺纹配合连接金属散热管(11)另一端通过螺纹配合连接喷嘴(17)；所述机械臂装置(200)设置有控制机构，控制机构包括控制芯片和显示屏；所述送料装置(100)包括绕线盘(1)、送丝机构(6)，耗材丝(10)一端缠绕在绕线盘(1)上，另一端通过送丝机构(6)送到打印执行装置(300)；所述送丝机构(6)包括压线盒(613)、送料轮(612)、压线机构(607)，压线盒(613)设置有用以放置送料轮(612)和压线机构(607)的凹槽，压线盒(613)一端与电机(601)相连接，电机(601)轴穿过压线盒(613)与送料轮(612)固定连接，所述送料轮(612)设置有用以实现电机(601)轴与送料轮(612)同步旋转的紧定螺钉(611)，送料轮(612)设置有齿结构，且齿轮的中间设置有用以定位耗材丝(10)的凹槽；所述压线机构(607)为月牙形，中间位置安装有轴承，压线机构(607)固定在压线盒(613)凹槽内与送料轮(612)保持一定的间隔空隙，在压线盒(613)靠近压线机构(607)的一端面设置有调节螺母(602)；其特征在于，包括以下步骤：第10步，控制芯片对打印轮廓利用B样条曲线进行描述；第20步，喷嘴需要匀速运动，利用B样条理论知识，求出对应的下一插补点参数u值，计算公式如下 所示：Ts是采样周期，v喷嘴的运动速度,ui为上一插补点的参数值，X'(u)为样条曲线X坐标的一阶导数，Y'(u)为样条曲线Y坐标的一阶导数，Z'(u)为样条曲线Z坐标的一阶导数，X”(u)为样条曲线X坐标的二阶导数，Y”(u)为样条曲线Y坐标的二阶导数，Z”(u)为样条曲线Z坐标的二阶导数；第30步，根据计算出的参数u，u为插补点参数,计算下一插补点坐标，即控制芯片控制打印机喷嘴需要运动到坐标位置，其中Pl(u)表示第l段样条曲线，pl+i表示第l段曲线第i个控制点，插补点坐标计算公式：第40步，控制芯片根据每个采样周期内的插补点坐标，计算出需要对每个电机的发送脉冲数，控制电机旋转，机械臂装置末端执行器进行运动，带动喷嘴运动到指定位置，进行打印。