一種dsp芯片控制的3dp打印機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種DSP芯片控制的3DP打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 3d打印技術(shù)（3DP?)最早由美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT)于1993年開(kāi)發(fā)。該技術(shù)通過(guò) 使用液態(tài)連結(jié)體將鋪有粉末的各層固化，以創(chuàng)建三維實(shí)體原型?；?DP技術(shù)，美國(guó)Z Corp 公司開(kāi)發(fā)了 3d打印成型機(jī)。3d打印機(jī)使用標(biāo)準(zhǔn)噴墨打印技術(shù)，通過(guò)將液態(tài)連結(jié)體鋪放在粉 末薄層上，逐層創(chuàng)建各部件。與2d平面打印機(jī)在打印頭下送紙不同，3d打印機(jī)是在一層粉 末的上方移動(dòng)打印頭，打印橫截面數(shù)據(jù)。
[0003] 目前，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的3D打印機(jī)普遍存在打印精度不高的問(wèn)題。
[0004] 普通打印機(jī)的打印動(dòng)作由X軸和Y軸組成，X軸負(fù)責(zé)打印線(xiàn)條，Y軸負(fù)責(zé)帶動(dòng)紙張， 通過(guò)在紙張上繪制連續(xù)的線(xiàn)條的方式，疊加成二維圖案。打印機(jī)控制程序?yàn)樘岣叽蛴⌒剩?會(huì)優(yōu)化X軸和Y軸運(yùn)動(dòng)策略，即根據(jù)要打印的圖案，只將噴頭定位在需要打印的位置。因此， X軸和Y軸運(yùn)動(dòng)距離不是一個(gè)固定值，每次運(yùn)動(dòng)時(shí)間也會(huì)有差異。為簡(jiǎn)化在三維打印成型系 統(tǒng)中對(duì)改造后的打印機(jī)的控制，將每層打印位圖加上邊框，限制X向和Y向每次打印時(shí)的運(yùn) 動(dòng)距離。加上邊框后，X軸每次運(yùn)動(dòng)的距離相同，運(yùn)動(dòng)時(shí)間也相同，Y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以固定的時(shí) 間間隔運(yùn)動(dòng)；由于Y向圖案是連續(xù)的，Y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)每次運(yùn)動(dòng)的距離也相同?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)試 原打印機(jī)每次進(jìn)紙的距離和進(jìn)紙時(shí)間，來(lái)決定Y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)每次運(yùn)動(dòng)的距離和時(shí)間。加上 邊框后，會(huì)增加打印溶液和粉末材料消耗，可以通過(guò)減小邊框?qū)挾葋?lái)降低這一不利影響。同 時(shí)，由于邊框的存在，對(duì)打印區(qū)域的變形有一定的約束作用，可以提高成型精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種采用DSP芯片來(lái)控制、控制精度高的 DSP芯片控制的3DP打印機(jī)。
[0006] 本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種DSP芯片控制的3DP打印機(jī)，其 特征在于：包括控制器、噴墨系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)部件和輔助部件，所述控制器選用DSP芯片，所述運(yùn) 動(dòng)部件包括一成型倉(cāng)和儲(chǔ)粉倉(cāng)活塞升降運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、X向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和鋪粉電 機(jī)，所述X向運(yùn)動(dòng)由原打印機(jī)的打印程序直接控制，所述DSP芯片的輸入輸出端接有一雙口 RAM，所述雙口 RAM的輸入輸出端接一 PCI接口芯，所述PCI接口芯的輸入輸出端接一 PCI 總線(xiàn)，所述PCI接口芯的輸入輸出端還接有一存儲(chǔ)器和一可編程邏輯器件，所述DSP芯片的 輸入輸出端還接有一 JTAG接口和一靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，所述DSP芯片的輸出端接有一光 電耦合器，所述光電耦合器的輸入輸出端接一電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、通用I/O信號(hào)接口和一溫度 控制器。
[0007] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述溫度控制器包括一溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、雙向晶 閘管和加熱電阻，所述溫度傳感器與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接。
[0008] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述鋪粉電機(jī)采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述成型倉(cāng)、儲(chǔ)粉倉(cāng)活塞 升降運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和Y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)均通過(guò)SH2034D步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0009] 本實(shí)用新型的有益效果是：采用DSP芯片來(lái)控制，并且在對(duì)下位機(jī)打印數(shù)據(jù)的管 理、傳輸、電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制、噴頭噴射粘結(jié)劑與電機(jī)運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)控制、打印過(guò)程信號(hào)的檢測(cè)等， 具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅 是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提 下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0011] 圖1為本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)總體示意圖；
[0012] 圖2是電機(jī)運(yùn)動(dòng)閉環(huán)系統(tǒng)示意圖；
[0013] 圖3是標(biāo)定板的系統(tǒng)示意圖；
[0014] 圖4為總線(xiàn)接口的總體設(shè)計(jì)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0016] 本說(shuō)明書(shū)（包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖）中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘 述，均可被其他等效或具有類(lèi)似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只 是一系列等效或類(lèi)似特征中的一個(gè)例子而已。
[0017] 如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實(shí)用新型的一種DSP芯片控制的3DP打印機(jī)，其 特征在于：包括控制器、噴墨系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)部件和輔助部件，所述控制器選用DSP芯片，所述運(yùn) 動(dòng)部件包括一成型倉(cāng)和儲(chǔ)粉倉(cāng)活塞升降運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、X向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和鋪粉電 機(jī)，所述X向運(yùn)動(dòng)由原打印機(jī)的打印程序直接控制，所述DSP芯片的輸入輸出端接有一雙口 RAM，所述雙口 RAM的輸入輸出端接一 PCI接口芯，所述PCI接口芯的輸入輸出端接一 PCI 總線(xiàn)，所述PCI接口芯的輸入輸出端還接有一存儲(chǔ)器和一可編程邏輯器件，所述DSP芯片的 輸入輸出端還接有一 JTAG接口和一靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，所述DSP芯片的輸出端接有一光 電耦合器，所述光電耦合器的輸入輸出端接一電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、通用I/O信號(hào)接口和一溫度 控制器；溫度控制器包括一溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、雙向晶閘管和加熱電阻，所述溫度 傳感器與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接。
[0018] 鋪粉電機(jī)采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述成型倉(cāng)、儲(chǔ)粉倉(cāng)活塞升降運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和Y向運(yùn)動(dòng) 機(jī)構(gòu)均通過(guò)SH2034D步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0019] 控制器種 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 類(lèi) 單片機(jī) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，程序編寫(xiě)簡(jiǎn)單，成本 速度慢，功能不強(qiáng)， 低。 抗千擾能力差，精度低。
[0020] DSP 受溫度對(duì)元件值的容限不敏感，、 需要模數(shù)轉(zhuǎn)換；受采 環(huán)境等外部參與影響??；容易實(shí)現(xiàn)集樣頻率的限制，處理頻率 成； 范圍有限； 可以分時(shí)復(fù)用，共享處理器；方 數(shù)字系統(tǒng)由耗電的有 便調(diào)整處理器的系數(shù)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾源器件構(gòu)成，沒(méi)有無(wú)源設(shè) 波。 備可靠。 PLC 連線(xiàn)與編程相對(duì)簡(jiǎn)單，抗干擾能 價(jià)格高，性?xún)r(jià)比一般， 力強(qiáng)，模塊化，易組成控制網(wǎng)絡(luò)。 不適合小規(guī)模使用。 工控機(jī) 機(jī)箱采用鋼結(jié)構(gòu)，有較高的防磁、 配置硬盤(pán)容量小； 防塵、防沖擊的能力； 數(shù)據(jù)安全性低； 機(jī)箱內(nèi)有專(zhuān)門(mén)電源，電源有較強(qiáng) 存儲(chǔ)選擇性??； 的抗干擾 價(jià)格高。 能力。
[0021] 在整個(gè)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)中，脈沖信號(hào)由DSP芯片發(fā)出并通過(guò)光電耦合傳到電機(jī)，并且 電機(jī)的狀態(tài)也會(huì)經(jīng)反饋裝置編碼器反傳到DSP芯片，從而形成一個(gè)閉環(huán)的電路系統(tǒng)，保證 了打印的準(zhǔn)確性。
[0022] DSP除了主要控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)之外，還時(shí)時(shí)確保著三維打印成型溫度。中間的信號(hào) 傳遞橋梁還是通過(guò)光電耦合的方式。
[0023] 可見(jiàn)，DSP芯片在控制3D打印的精度當(dāng)中處于至關(guān)重要的作用。在DSP芯片與PCI 間插了一個(gè)雙口 RAM，上位機(jī)的系統(tǒng)總線(xiàn)與DSP芯片之間需要通過(guò)大量可靠的數(shù)據(jù)傳播，如 果它們過(guò)多的占用CPU，會(huì)導(dǎo)致CPU效率低下。使用雙口 RAM，交換信息雙方CPU將其當(dāng)做 自己存儲(chǔ)器的一部分，這樣既提高了雙方CPU的使用效率又保證高速可靠的數(shù)據(jù)通信。
[0024] 如圖4所示，口 RAM負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)PCI9052與DSP的數(shù)據(jù)交換，電壓轉(zhuǎn)換器用來(lái)完成 DSP與雙口 RAM之間的電平轉(zhuǎn)換，CPLD則實(shí)現(xiàn)DSP、PCI9052和雙口 RAM三者間的通訊所需 的地址譯碼等邏輯電路。
[0025] 其中，采用CPLD作為可編程邏輯器，具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
[0026] 1.可編程邏輯期間的電路設(shè)計(jì)是用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)；這樣如果要改變電路，只需要用 軟件更改所設(shè)計(jì)的電路，不用重新設(shè)計(jì)PCB板，大大提高了設(shè)計(jì)的靈活性。
[0027] 2. -塊可編程邏輯器件就能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字電路系統(tǒng)，大大減少系統(tǒng)的器件使用 數(shù)目，這樣可以節(jié)約PCB板面積、電源功耗和調(diào)試時(shí)間，達(dá)到縮短開(kāi)發(fā)周期和降低成本的目 的。
[0028] 本實(shí)用新型的有益效果是：采用DSP芯片來(lái)控制，并且在對(duì)下位機(jī)打印數(shù)據(jù)的管 理、傳輸、電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制、噴頭噴射粘結(jié)劑與電機(jī)運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)控制、打印過(guò)程信號(hào)的檢測(cè)等， 具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
[0029] 以上所述，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限 于此，任何不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。 因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種DSP芯片控制的3DP打印機(jī)，其特征在于：包括控制器、噴墨系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)部件和 輔助部件，所述控制器選用DSP芯片，所述運(yùn)動(dòng)部件包括一成型倉(cāng)和儲(chǔ)粉倉(cāng)活塞升降運(yùn)動(dòng) 機(jī)構(gòu)、X向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和鋪粉電機(jī)，所述X向運(yùn)動(dòng)由原打印機(jī)的打印程序直接控 制，所述DSP芯片的輸入輸出端接有一雙口RAM，所述雙口RAM的輸入輸出端接一PCI接口 芯，所述PCI接口芯的輸入輸出端接一PCI總線(xiàn)，所述PCI接口芯的輸入輸出端還接有一存 儲(chǔ)器和一可編程邏輯器件，所述DSP芯片的輸入輸出端還接有一JTAG接口和一靜態(tài)隨機(jī)存 取存儲(chǔ)器，所述DSP芯片的輸出端接有一光電親合器，所述光電親合器的輸入輸出端接一 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、通用I/O信號(hào)接口和一溫度控制器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的DSP芯片控制的3DP打印機(jī)，其特征在于：所述溫度控制器 包括一溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、雙向晶閘管和加熱電阻，所述溫度傳感器與A/D轉(zhuǎn)換模 塊連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的DSP芯片控制的3DP打印機(jī)，其特征在于：所述鋪粉電機(jī)采 用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述成型倉(cāng)、儲(chǔ)粉倉(cāng)活塞升降運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和Y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)均通過(guò)SH2034D步 進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種DSP芯片控制的3DP打印機(jī)，包括控制器、噴墨系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)部件和輔助部件，所述控制器選用DSP芯片，所述DSP芯片的輸入輸出端接有一雙口RAM，所述雙口RAM的輸入輸出端接一PCI接口芯，所述PCI接口芯的輸入輸出端接一PCI總線(xiàn)，所述PCI接口芯的輸入輸出端還接有一存儲(chǔ)器和一可編程邏輯器件，所述DSP芯片的輸出端接有一光電耦合器，所述光電耦合器的輸入輸出端接一電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、通用I/O信號(hào)接口和一溫度控制器。采用DSP芯片來(lái)控制3DP是十分合適的，并且在對(duì)下位機(jī)打印數(shù)據(jù)的管理、傳輸、電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制、噴頭噴射粘結(jié)劑與電機(jī)運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)控制、打印過(guò)程信號(hào)的檢測(cè)等，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
【IPC分類(lèi)】B29C67/00, B33Y50/02
【公開(kāi)號(hào)】CN204658960
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520217761
【發(fā)明人】王俊
【申請(qǐng)人】北京上拓科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年4月13日