出電壓分別為3.3VA和2.5VA。
【主權(quán)項】
1.一種面向多自由度3D打印機器人的3D打印頭機構(gòu)控制系統(tǒng)，其特征在于，它包括多自由度機器人中央控制器(I)和3D打印頭機構(gòu)控制系統(tǒng)(2)，所述多自由度機器人中央控制器(I)與3D打印頭機構(gòu)控制系統(tǒng)(2)之間通過查分總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息交互， 所述3D打印頭機構(gòu)控制系統(tǒng)(2)包括: 用于隔離差分信號變換的隔離差分信號變換模塊(3); 用于對多自由度機器人中央控制器(I)發(fā)送的信號進行處理的控制處理模塊(4); 用于進行數(shù)字信號隔離的數(shù)字信號隔離模塊(5); 用于驅(qū)動外部電機的步進電機驅(qū)動模塊(6); 用于對3D打印頭內(nèi)部加熱棒進行加熱的加熱模塊(7); 用于對3D打印機頭內(nèi)部的溫度傳感器進行溫度采集的溫度采集模塊(8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向多自由度3D打印機器人的3D打印頭機構(gòu)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述步進電機驅(qū)動模塊(6)由兩相混合式步進電機集成驅(qū)動芯片及其外圍電路構(gòu)成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向多自由度3D打印機器人的3D打印頭機構(gòu)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度采集模塊(8)由基準(zhǔn)電阻與熱敏電阻比較分壓電路、模擬信號放大電路和AD轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向多自由度3D打印機器人的3D打印頭機構(gòu)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制處理模塊(4)包括: 用于多自由度機器人中央控制器(I)與軟處理模塊(2)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的串行通信控制接口模塊(9); 用于接收多自由度機器人中央控制器(I)發(fā)送的數(shù)據(jù)并進行處理的軟處理模塊(2); 用于根據(jù)軟處理模塊(2)發(fā)送的控制指令向步進電機驅(qū)動模塊(6)發(fā)送控制信號的步進電機驅(qū)動控制接口模塊(11)； 用于根據(jù)軟處理模塊(2)發(fā)送的加熱指令向加熱模塊(7)發(fā)送加熱信號的加熱控制接口模塊(12); 用于根據(jù)軟處理模塊(2)發(fā)送的溫度采集指令向溫度采集模塊(8)發(fā)送溫度采集信號的溫度采集控制接口模塊(13)； 用于觸發(fā)硬件終端的定時器(22)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種面向多自由度3D打印機器人的3D打印頭機構(gòu)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述3D打印頭機構(gòu)控制系統(tǒng)(2)還包括電源隔離變換模塊，所述電源隔離變換模塊包括第一DC/DC隔離模塊(14)、第二DC/DC隔離模塊(15)、第一DC/DC變換模塊(16)、第二 DC/DC變換模塊(17)、第三DC/DC變換模塊(18)、第一線性穩(wěn)壓器(19)、第二線性穩(wěn)壓器(20)、第一熔斷器(21)和第二熔斷器(23)，所述第一 DC/DC隔離模塊(14)的隔離信號輸入端、第三DC/DC變換模塊(18)的變換信號輸入端、第一熔斷器(21)的熔斷信號輸入端和第二熔斷器(23)的熔斷信號輸入端同時連接外部直流電源，第一 DC/DC隔離模塊(14)的隔離信號輸出端同時與第二 DC/DC隔離模塊(15)的隔離信號輸入端、第一線性穩(wěn)壓器(19)的穩(wěn)壓信號輸入端、第二線性穩(wěn)壓器(20)的穩(wěn)壓信號輸入端、第一 DC/DC變換模塊(16)的變換信號輸入端和第二 DC/DC變換模塊(17)的變換信號輸入端連接，所述第二 DC/DC隔離模塊(15)的隔離信號輸出端與隔離差分信號變換模塊(3)的隔離信號輸入端連接，第一線性穩(wěn)壓器(19)的穩(wěn)壓信號輸出端與溫度采集模塊(8)的穩(wěn)壓信號輸入端連接，第二線性穩(wěn)壓器(20)的穩(wěn)壓信號輸出端與控制處理模塊(4)的穩(wěn)壓信號輸入端連接，第一 DC/DC變換模塊(16)的變換信號輸出端與控制處理模塊(4)的第一變換信號輸入端連接，第二 DC/DC變換模塊(17)的變換信號輸出端同時與控制處理模塊(4)的第二變換信號輸入端和數(shù)字信號隔離模塊(5)的第一變換信號輸入端連接，第三DC/DC變換模塊(18)的變換信號輸出端同時與數(shù)字信號隔離模塊(5)的第二變換信號輸入端連接和步進電機驅(qū)動模塊(6)的變換信號輸入端連接，第一熔斷器(21)的熔斷信號輸出端與步進電機驅(qū)動模塊(6)的熔斷信號輸入端連接，第二熔斷器(23)的熔斷信號輸出端與加熱模塊(7)的熔斷信號輸入端連接。6.基于權(quán)利要求5所述的一種面向多自由度3D打印機器人的3D打印頭機構(gòu)控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述方法為: 步驟一、由多自由度機器人中央控制器(I)根據(jù)作業(yè)任務(wù)，完成對3D打印頭狀態(tài)監(jiān)控和送絲機構(gòu)的運動規(guī)劃； 步驟二、多自由度機器人中央控制器(I)根據(jù)步驟一中完成的運動規(guī)劃下傳控制指令；步驟三、由3D打印頭機構(gòu)控制系統(tǒng)(2)根據(jù)接收到的控制指令完成出絲控制，并回傳狀態(tài)數(shù)據(jù)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于一種面向多自由度3D打印機器人的3D打印頭機構(gòu)控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述3D打印頭控制系統(tǒng)內(nèi)部模塊工作模式及流程為: 串行通信控制接口模塊(9)工作在從模式，完成控制指令接受任務(wù)后，通過終端觸發(fā)方式與軟處理模塊(10)進行交互； 溫度采集控制接口模塊(13)的工作流程為: 由軟處理模塊(10)啟動該控制接口模塊，其完成數(shù)據(jù)采集后觸發(fā)硬件中斷，由中斷服務(wù)程序停止該控制接口模塊； 定時器(22)以固定周期觸發(fā)硬件中斷，在其終端服務(wù)服務(wù)程序中未建立通信時長TimerCounter 累加 I。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于一種面向多自由度3D打印機器人的3D打印頭機構(gòu)控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，步驟三中由3D打印頭機構(gòu)控制系統(tǒng)(2)根據(jù)接收到的控制指令完成出絲控制，并回傳狀態(tài)數(shù)據(jù)的過程為: 步驟三一、初始化控制處理模塊(4)各個接口模塊、啟動定時器(22); 步驟三二、利用查表法，獲取3D打印頭內(nèi)部溫度傳感器的當(dāng)前溫度值，進而根據(jù)預(yù)設(shè)溫度與當(dāng)前溫度插值和當(dāng)前溫度變化率參數(shù)，PID調(diào)節(jié)3D打印頭加熱模塊(7)控制量； 步驟三三、判斷未建立通信時長TimerCounter是否小于閾值，是，則執(zhí)行步驟三五，否，則執(zhí)行步驟三四； 步驟三四、將比較閾值賦給TimerCounter，清空步進電機控制參數(shù)和加熱模塊(7)控制量，并分別寫入各自的控制接口模塊； 步驟三五、判斷是否接到多自由度機器人中央控制器發(fā)送的數(shù)據(jù)，是，則執(zhí)行步驟三六，否，則執(zhí)行步驟三二； 步驟三六、預(yù)先讀取串行通信控制接口模塊(9)中的數(shù)據(jù)，然后回傳當(dāng)前溫度值和加熱模塊(7)控制量狀態(tài)數(shù)據(jù)； 步驟三七、清空T imerCounter，更新步進電機控制參數(shù)和預(yù)設(shè)溫度參數(shù)，讀取溫度采集控制接口模塊(13)中的溫度數(shù)據(jù)，而后重新啟動溫度采集控制接口模塊(13); 步驟三八、判斷溫度差值是否小于閾值，是，則執(zhí)行步驟三九，否，則執(zhí)行步驟三十； 步驟三九、將步進電機控制參數(shù)和加熱模塊(7)控制量分別寫入各自的控制接口模塊，然后返回執(zhí)行步驟三二； 步驟三十、清空步進電機控制參數(shù)，并將其寫入步進電機驅(qū)動控制接口模塊(U)，然后返回執(zhí)行步驟三二。
【專利摘要】一種面向多自由度3D打印機器人的3D打印頭機構(gòu)控制系統(tǒng)及該系統(tǒng)的控制方法，涉及3D打印頭控制領(lǐng)域。解決了當(dāng)前3D打印機控制器與多自由度機器人控制系統(tǒng)的整合難度大和集成度低的問題。本發(fā)明控制系統(tǒng)包括多自由度機器人中央控制器和3D打印頭控制系統(tǒng)兩部分。前者根據(jù)作業(yè)任務(wù)，主要完成多自由度3D打印機器人的笛卡兒空間運動軌跡規(guī)劃，并同步完成對3D打印頭狀態(tài)監(jiān)控和送絲機構(gòu)的運動規(guī)劃；后者由控制處理模塊、電源隔離變換模塊、隔離差分信號變換模塊、數(shù)字信號隔離模塊、步進電機驅(qū)動模塊、加熱模塊和溫度采集模塊構(gòu)成，其根據(jù)前者下傳的控制指令，完成3D打印頭的出絲控制。有效提高3D打印頭機構(gòu)控制系統(tǒng)的抗干擾能力。
【IPC分類】B29C67/00, B33Y50/02
【公開號】CN105599298
【申請?zhí)枴緾N201511029652
【發(fā)明人】張元飛, 劉宏, 樊紹巍, 譚久彬
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月31日