CN106738873A

CN106738873A - 基于fdm的3d打印机

Info

Publication number: CN106738873A
Application number: CN201611041007.3A
Authority: CN
Inventors: 李章�; 秦鑫; 胡佳
Original assignee: Jiangxi Institute of Fashion Technology
Current assignee: Jiangxi Institute of Fashion Technology
Priority date: 2016-11-11
Filing date: 2016-11-11
Publication date: 2017-05-31

Abstract

本发明提供了一种基于FDM的3D打印机，包括：闭环控制的伺服电机，用于驱动3D打印机；其中，伺服电机包括编码器，编码器用于将信号发送至驱动器，驱动器用于将信号与第一预定阈值进行比较调整转子转过的角度，实现电机预想的运动，编码器的精度决定了伺服电机的精度，脉冲对应旋转的一个角度，这样就形成了伺服驱动器和伺服电机编码器的脉冲形成了呼应的闭环控制，解决了现有技术中FDM 3D打印机打印精度较低的问题，提高了FDM 3D打印机的打印精度。

Description

基于FDM的3D打印机

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种基于FDM的3D打印机。

背景技术

3D打印机是利用光固化和纸层叠等技术的快速成型装置。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。这种打印技术称为3D立体打印技术。

3D打印技术是增材制造技术的通俗说法，根据不同的原理，分为光固化成形、材料喷射、粘结剂喷射、熔融沉积制造、选择性激光烧结、片层压和定向能量沉积。其中熔融沉积(FDM)桌上型3D打印机因具有成本低、操作方便等优势，得到了广泛应用，但其打印精度比光固化成型、选择性激光烧结、三维打印等3D打印机精度低。

目前，市场流行的FDM设备的电机控制一般是开环的。通俗来讲，开环与闭环的差别就是是否具有控制的反馈，正是由于电机控制缺少了反馈，开环的电机控制在成型的精度、打印的分层厚度、表面打印的精细程度等方面存在较大差距。因此对于精度要求较高的零件是无法满足要求的。

发明内容

因此，本发明实施例要解决的技术问题在于克服现有技术中FDM 3D打印机打印精度较低的问题。

为此，本发明实施例提供了如下技术方案：

本发明实施例提供了一种基于FDM的3D打印机，包括：闭环控制的伺服电机，用于驱动所述3D打印机；其中，所述伺服电机包括编码器，所述编码器用于将信号发送至驱动器，所述驱动器用于将所述信号与第一预定阈值进行比较调整转子转过的角度。

可选地，所述驱动器用于对所述3D打印机的送丝电机和各个轴驱动电机进行驱动。

可选地，所述驱动器的驱动模式包括脉冲宽度调制PWM模式。

可选地，所述伺服电机还包括：温度反馈模块，用于反馈差值，其中，所述差值为实际温度值与第二预定阈值之间的差值；其中，所述实际温度值由反馈信号转换得到。

可选地，所述实际温度值通过温度处理芯片将反馈信号发送至DSP得到的。

可选地，所述伺服电机还包括：限位反馈模块，用于控制初始信号和异常处理信号。

可选地，所述限位反馈模块包括限位开关。

本发明实施例技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供了一种基于FDM的3D打印机，包括：闭环控制的伺服电机，用于驱动3D打印机；其中，伺服电机包括编码器，编码器用于将信号发送至驱动器，驱动器用于将信号与第一预定阈值进行比较调整转子转过的角度，实现电机预想的运动，编码器的精度决定了伺服电机的精度，脉冲对应旋转的一个角度，这样就形成了伺服驱动器和伺服电机编码器的脉冲形成了呼应的闭环控制，解决了现有技术中FDM 3D打印机打印精度较低的问题，提高了FDM 3D打印机的打印精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中电机驱动控制原理图；

图2是根据本发明实施例的基于FDM的3D打印机的结构框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1所示，控制器分别对液晶屏、通信接口、供电系统、处理电路、各个限位开关和驱动器进行控制。而对于每一个步进机都有一个与之对应的驱动器，通过控制器的控制，实现精确的运动。同样热床和及喷头温度控制也是由驱动器驱动的，通过温度传感器反馈给控制器，控制器再通过驱动器分别控制各部分电路，实现对温度的控制。

在本实施例中提供了一种基于FDM的3D打印机，图2是根据本发明实施例的基于FDM的3D打印机的结构框图，如图2所示，包括：

闭环控制的伺服电机11，用于驱动3D打印机，伺服电机11包括编码器12，编码器12用于将信号发送至驱动器13，驱动器13用于将信号与第一预定阈值进行比较调整转子转过的角度。

通过上述基于FDM的3D打印机，与步进电机相比，伺服电机的编码器将信号发送至驱动器，驱动器将信号与第一预定阈值进行比较调整转子转过的角度，实现电机预想的运动，编码器的精度决定了伺服电机的精度，脉冲对应旋转的一个角度，这样就形成了伺服驱动器和伺服电机编码器的脉冲形成了呼应的闭环控制，解决了现有技术中FDM 3D打印机打印精度较低的问题，提高了FDM 3D打印机的打印精度。

驱动器13主要是对运动部件的驱动，在一个可选实施例中，可以对3D打印机的送丝电机和各个轴驱动电机进行驱动，当然，也可以为其他部件提供驱动，这里并不对本发明进行任何限制。

驱动器13的驱动模式可以包括很多种，在一个可选实施例中，可以是脉冲宽度调制PWM模式。

在一个可选实施例中，伺服电机还包括：温度反馈模块，用于反馈差值，其中，该差值为实际温度值与第二预定阈值之间的差值；其中，该实际温度值由反馈信号转换得到。例如，实际温度值可以通过温度处理芯片将反馈信号发送至DSP得到的。熔融沉积(FDM)桌上型3D打印机因具有成本低、操作方便等优势，得到了广泛应用，但其打印精度比光固化成型、选择性激光烧结、三维打印等3D打印机精度低。在该类型3D打印技术中，影响模型精度的影响因素很多，主要有材料性能、挤出头直径、挤出头温度设定、挤出速度、分层厚度、扫描方式等。其中在打印小截面和大斜率的模型时，存在散热不良引起的堆积层坍塌问题，此时温度是影响模型能否精确成型的主要因素。因此，通过可选实施例，进行温度的反馈，提高了打印精度。

在一个可选实施例中，伺服电机还包括：限位反馈模块，用于控制初始信号和异常处理信号。具体地，限位反馈模块包括限位开关。

综上所述，相比于步进电机，伺服电机主要有以下几点：(1)伺服电机的拍数决定了电机的精度，对于伺服电机来说，它有自带的编码器，其上刻度越多，精度越高。(2)步进电机是开环控制，伺服电机是闭环控制。(3)步进电机在低速时由于采用的是阻尼技术或细分技术，易出现振动现象，而伺服电机由于其内部具有频率解析机能，低频工作时会很平稳。(4)步进电机随转速升高下降，而伺服电机力矩是不变的。(5)步进电机机会不能过载运行，而伺服电机承载过载的能力较好。(6)步进电机由于没有反馈易出现丢步或堵转现象而伺服电机的反馈可以很好的防止这一点，同时，步进电机达到工作转速时所用的时间远比伺服电机要长。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种基于FDM的3D打印机，其特征在于，包括：闭环控制的伺服电机，用于驱动所述3D打印机；

其中，所述伺服电机包括编码器，所述编码器用于将信号发送至驱动器，所述驱动器用于将所述信号与第一预定阈值进行比较调整转子转过的角度。

2.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述驱动器用于对所述3D打印机的送丝电机和各个轴驱动电机进行驱动。

3.根据权利要求2所述的3D打印机，其特征在于，所述驱动器的驱动模式包括脉冲宽度调制PWM模式。

4.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述伺服电机还包括：

温度反馈模块，用于反馈差值，其中，所述差值为实际温度值与第二预定阈值之间的差值；其中，所述实际温度值由反馈信号转换得到。

5.根据权利要求4所述的3D打印机，其特征在于，所述实际温度值通过温度处理芯片将反馈信号发送至DSP得到的。

6.根据权利要求1所述的3D打印机，其特征在于，所述伺服电机还包括：

限位反馈模块，用于控制初始信号和异常处理信号。

7.根据权利要求6所述的3D打印机，其特征在于，所述限位反馈模块包括限位开关。