CN104399977A - 一种直流电机与步进电机混合驱动的3d打印机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直流电机与步进电机混合驱动的3D打印机，X轴固定导轨内包含有直流电机，所述X轴移动导轨内侧包含有步进电机。X轴固定导轨与X轴平台接触部分包含有线性CCD阵列。所述Y轴移动导轨内侧包含有直流电机，所述Y轴移动支撑架内侧包含有步进电机，所述Y轴线性CCD阵列支撑架包含有线性CCD阵列。根据X轴平台、Y轴移动支撑架上细小光源照射线性CCD阵列测量出X轴、Y轴精确位置。计算机确定下个X、Y坐标位置后，根据进给长度选择驱动直流电机和步进电机，根据线性CCD的位置反馈可以精准、快速控制X、Y轴坐标移动，大大提高3D打印的效率。

Description

一种直流电机与步进电机混合驱动的3D打印机
技术领域
本发明涉及3D打印领域，具体涉及一种直流电机与步进电机混合驱动的3D打印机。
背景技术
 3D打印机是今年来兴起的一种快速成型技术，其基本原理是先使用计算机进行3维建模，再通过计算机将3维模型平切为若干二维平面，3D打印从最底层平面开始，根据二维平面模型，铺上一层该3维物品的材料（如金属粉末、塑料、陶瓷等）进行高温烧结或冷却等进行固化，如此循环逐层打印，最终打印出完整实物。
目前，对3D打印机坐标轴的移动一般使用步进电机完成进行，因步进电机可以精确控制单步位移从而可以精准控制3D打印机三个轴向的移动。但是，在X、Y轴平面上打印时，单个平面上的可能出现多个不连通的打印区域，且两个须打印的区域位置间距较大，当打印完当前区域需要打印下一个区域时步进电机需要做较大的位移，但由于步进电机速度和响应都比较慢，大位移将耗费大量时间，打印效率将大大降低。直流电机具有高动态响应、速度快等特点但单独使用直流电机控制打印位移则位移精度无法保证，且因直流电机在控制位移时速度难以保持一致，打印喷头在喷涂时会产生原料堆积不均匀等问题。
因此，开发一种具有高精度、高速度、快响应的3D打印机是目前急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种直流电机与步进电机混合驱动的3D打印机。
本发明的技术方案在于：
一种直流电机与步进电机混合驱动的3D打印机，其特征在于包括：X轴固定导轨(1)、X轴移动导轨(2)、X轴平台(3)、Y轴固定导轨(4)、Y轴移动导轨(5)、Y轴移动支撑架(6)、Y轴线性CCD阵列支撑架(7)、Z轴移动支撑架(8)、喷头(9)、固定支撑架(10)；所述X轴固定导轨(1)内包含有直流电机与电机齿轮，所述X轴移动导轨(2)外侧包含由电机齿轮驱动的齿纹，所述X轴固定导轨(1)与X轴平台(3)紧密接触的部位上设有线性CCD阵列(11)；所述X轴移动导轨(2)内侧包含有步进电机及电机齿轮；所述X轴平台(3)左右两侧包含由X轴移动导轨内的电机齿轮驱动的齿纹，所述X轴平台(3)与X轴固定导轨(1)紧密接触的部位上设有对应线性CCD阵列(11)的发光源(31)。
其中，所述Y轴移动导轨(5)外侧包含有齿纹，内侧包含有直流电机与电机齿轮，电机齿轮与Y轴固定导轨(4)的齿纹拟合；所述Y轴移动支撑架(6)内侧包含有步进电机与电机齿轮，所述Y轴移动支撑架(6)的电机齿轮与Y轴移动导轨(5)的外侧齿纹啮合，所述Y轴线性CCD阵列支撑架(7)与Y轴移动支撑架(6)紧密接触的部位上设有对应线性CCD阵列(11)的发光源(31) ，所述 Y轴移动支撑架(6)与Y轴线性CCD阵列支撑架(7)紧密接触的部位上设有对应线性CCD阵列(11)的发光源(31)。
本发明的优点在于：
本发明提供的设备和方法可以更加精确、快速地进行3D打印，大大提高3D打印的打印效率。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图。
图2 为本发明所述CCD阵列与发光源。
图中：1—X轴固定导轨，2—X轴移动导轨，3—X轴平台，4—Y轴固定导轨，5—Y轴移动导轨，6—Y轴移动支撑架，7—Y轴线性CCD阵列支撑架，8—电Z轴移动支撑架，9—喷头，10—固定支撑架，11—线性CCD阵列，31—发光源，32—发光二极管。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，结合附图作详细说明如下。
以下将通过具体实施例对本发明做进一步的详细描述。
本发明涉及一种直流电机与步进电机混合驱动的3D打印机，其特征在于包括：X轴固定导轨1、X轴移动导轨2、X轴平台3、Y轴固定导轨4、Y轴移动导轨5、Y轴移动支撑架6、Y轴线性CCD阵列支撑架7、Z轴移动支撑架8、喷头9、固定支撑架10；所述X轴固定导轨1内包含有直流电机与电机齿轮，所述X轴移动导轨2外侧包含由电机齿轮驱动的齿纹，所述X轴固定导轨1与X轴平台3紧密接触的部位上设有线性CCD阵列11；所述X轴移动导轨2内侧包含有步进电机及电机齿轮；所述X轴平台3左右两侧包含由X轴移动导轨内的电机齿轮驱动的齿纹，所述X轴平台3与X轴固定导轨1紧密接触的部位上设有对应线性CCD阵列11的发光源(31)。
上述Y轴移动导轨5外侧包含有齿纹，内侧包含有直流电机与电机齿轮，电机齿轮与Y轴固定导轨4的齿纹拟合；所述Y轴移动支撑架6内侧包含有步进电机与电机齿轮，所述Y轴移动支撑架6的电机齿轮与Y轴移动导轨5的外侧齿纹啮合，所述Y轴线性CCD阵列支撑架7与Y轴移动支撑架6紧密接触的部位上设有对应线性CCD阵列11的发光源31 ，所述 Y轴移动支撑架6与Y轴线性CCD阵列支撑架7紧密接触的部位上设有对应线性CCD阵列11的发光源31。
制备三维制品时包括如下步骤：
1)          建立三维物体的计算机模型，对其进行切片分层，得到每一层的成型数据；
2)          将得到的成型数据传输到打印设备控制器中；
3)          打印设备控制器进行初始化校准，通过CCD阵列获得X、Y、Z轴坐标，设置X、Y、Z至零坐标位置；
4)          控制器将每一层的成型数据划分为X轴向的一列一列，控制喷头进行喷涂。当一列中两次喷涂间距小于长度L时（即X2-X1<L），控制器驱动X轴移动导轨中步进电机控制X轴位移；当一列中两次喷涂中有较大间隔长度大于L时（即X2-X1>L），则控制器控制驱动X轴固定导轨中的高响应直流电机，通过CCD阵列实时检测坐标移动，当检测到X轴平台坐标到达目标坐标时进行刹车，若刹车后坐标有偏移，则通过CCD位置反馈后利用X轴移动导轨中步进电机进行校正。到达目标X坐标后再次进行喷涂。
5)          控制器控制进行一列一列喷涂，当需要喷涂的两列间隔长度小于L时（即Y2-Y1<L），控制器驱动Y轴移动支撑架中步进电机控制Y轴位移；当出现需要喷涂的两列间隔长度大于L时（即Y2-Y1>L），则控制器控制驱动Y轴移动导轨中的高响应直流电机，通过CCD阵列实时检测坐标移动，当检测到Y轴移动支撑架坐标到达目标坐标时进行刹车，若刹车后坐标有偏移，则通过CCD位置反馈后利用Y轴移动支撑架中步进电机进行校正。到达目标Y坐标后再次进行当前列的喷涂。
6)          完成当前层后，控制器控制确定第二层初始坐标进行下一层喷涂。如此循环，完成3D制品的打印。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (2)

1. 一种直流电机与步进电机混合驱动的3D打印机，其特征在于包括：X轴固定导轨(1)、X轴移动导轨(2)、X轴平台(3)、Y轴固定导轨(4)、Y轴移动导轨(5)、Y轴移动支撑架(6)、Y轴线性CCD阵列支撑架(7)、Z轴移动支撑架(8)、喷头(9)、固定支撑架(10)；所述X轴固定导轨(1)内包含有直流电机与电机齿轮，所述X轴移动导轨(2)外侧包含由电机齿轮驱动的齿纹，所述X轴固定导轨(1)与X轴平台(3)紧密接触的部位上设有线性CCD阵列(11)；所述X轴移动导轨(2)内侧包含有步进电机及电机齿轮；所述X轴平台(3)左右两侧包含由X轴移动导轨内的电机齿轮驱动的齿纹，所述X轴平台(3)与X轴固定导轨(1)紧密接触的部位上设有对应线性CCD阵列(11)的发光源(31)。
2.根据权利要求1所述的一种直流电机与步进电机混合驱动的3D打印机，其特征在于：所述Y轴移动导轨(5)外侧包含有齿纹，内侧包含有直流电机与电机齿轮，电机齿轮与Y轴固定导轨(4)的齿纹拟合；所述Y轴移动支撑架(6)内侧包含有步进电机与电机齿轮，所述Y轴移动支撑架(6)的电机齿轮与Y轴移动导轨(5)的外侧齿纹啮合，所述Y轴线性CCD阵列支撑架(7)与Y轴移动支撑架(6)紧密接触的部位上设有对应线性CCD阵列(11)的发光源(31) ，所述 Y轴移动支撑架(6)与Y轴线性CCD阵列支撑架(7)紧密接触的部位上设有对应线性CCD阵列(11)的发光源(31)。
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