CN112776344A - 一种增材制造设备的成型轴双驱结构调试控制系统及其控制方法 - Google Patents

一种增材制造设备的成型轴双驱结构调试控制系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种增材制造设备的成型轴双驱结构调试控制系统及其控制方法，包括A成型轴当前位置显示模块、B成型轴当前位置显示模块、A成型轴使能状态显示模块、B成型轴使能状态显示模块、成型轴移动距离输入模块、成型轴移动速度输入模块、成型轴实际速度显示模块、A成型轴定位按钮、B成型轴定位按钮、齿轮同步按钮、凸轮同步按钮、A成型轴零点按钮、B成型轴零点按钮、绝对定位按钮、成型轴停止按钮、成型轴同步校准按钮、复位按钮和PLC。本发明调试控制系统满足所有成型轴双驱同步结构的调试，通过齿轮同步得到的两成型轴位置偏差表越详细，最终两成型轴凸轮同步的运行效果越符合要求，控制准确，提高了成型轴的同步性能。

Description

一种增材制造设备的成型轴双驱结构调试控制系统及其控制 方法
技术领域
本发明属于激光熔化增材制造技术领域，特别是涉及一种增材制造设备的成型轴双驱结构调试控制系统及其控制方法。
背景技术
随着增材制造设备的技术发展，成型幅面越来越大，传统的成型轴直驱活塞结构的缺陷日益显现：成型轴单边驱动与对面的导向滑块距离过大，大悬臂结构的不稳定极易出现故障，直接影响成型轴精度，更严重的会出现侧倾，损坏成型缸内壁。
使用成型轴双驱龙门结构可以使成型缸两侧共同支撑成型面，不会出现侧倾，增加了成型轴运动的稳定性和更大的承重性。但对于成型轴双驱龙门结构的具体控制还存在很多问题，亟需开发一种适用于所有成型轴双驱龙门结构调试需求的系统，且能够补偿机械装配误差、丝杠误差、皮带传动误差等。
发明内容
本发明针对现有技术中所存在的问题，提供了一种增材制造设备的成型轴双驱结构调试控制系统及其控制方法，提高了成型轴运动的稳定性、运行精度和同步性能。
本发明是这样实现的，一种增材制造设备的成型轴双驱结构调试控制系统，包括A成型轴当前位置显示模块、B成型轴当前位置显示模块、A成型轴使能状态显示模块、B成型轴使能状态显示模块、成型轴移动距离输入模块、成型轴移动速度输入模块、成型轴实际速度显示模块、A成型轴定位按钮、B成型轴定位按钮、齿轮同步按钮、凸轮同步按钮、A成型轴零点按钮、B成型轴零点按钮、绝对定位按钮、成型轴停止按钮、成型轴同步校准按钮、复位按钮和PLC；
所述A成型轴当前位置显示模块用于显示A成型轴光栅尺反馈出的数值；
所述B成型轴当前位置显示模块用于显示B成型轴光栅尺反馈出的数值；
所述成型轴移动距离输入模块用于输入成型轴的移动距离数值；
所述成型轴移动速度输入模块用于输入成型轴的移动速度数值；
所述成型轴实际速度显示模块用于显示成型轴实际速度；
所述A成型轴定位按钮用于使A成型轴按输入的成型轴移动距离数值和输入的成型轴移动速度数值运动；
所述B成型轴定位按钮用于使B成型轴按输入的成型轴移动距离数值和输入的成型轴移动速度数值运动；
所述齿轮同步按钮用于设置A成型轴和B成型轴为齿轮同步模式；
所述凸轮同步按钮用于设置A成型轴和B成型轴为凸轮同步模式；
所述A成型轴零点按钮用于设置A成型轴当前位置为绝对位置零点；
所述B成型轴零点按钮用于设置B成型轴当前位置为绝对位置零点；
所述绝对定位按钮用于使A成型轴和B成型轴按输入的成型轴移动距离数值和输入的成型轴移动速度数值、及选择的齿轮同步模式或凸轮同步模式运动；
所述成型轴停止按钮用于使A成型轴和B成型轴停止当前运动；
所述成型轴同步校准按钮用于当成型轴在运动过程中出现突然断电或其他任何导致A成型轴和B成型轴位置不水平不同步时，进行校准同步；
所述复位按钮用于清除A成型轴和B成型轴的错误并重新使能。
优选的，所述成型轴实际速度通过PLC读取驱动电机的伺服驱动器参数得出。
一种增材制造设备的成型轴双驱结构调试控制方法，包括以下步骤：
S1、点击复位按钮，清除A成型轴和B成型轴的错误并重新使能，使A成型轴使能状态显示模块和B成型轴使能状态显示模块分别显示；
S2、在成型轴移动距离输入模块和成型轴移动速度输入模块分别输入成型轴移动距离和移动速度，并点击A成型轴定位按钮和B成型轴定位按钮，控制两成型轴运动到打印行程的上极限位置、并调节两成型轴处于相对水平；
S3、点击A成型轴零点按钮和B成型轴零点按钮，将此位置记录为两成型轴零点位置；
S4、点击齿轮同步按钮将两成型轴设置为齿轮同步模式，点击绝对定位按钮，两成型轴开始运动，记录A成型轴和B成型轴的水平位置偏差；
S5、两成型轴一直移动到打印行程的下极限位置，得到整个运动行程的A成型轴和B成型轴的位置偏差表；
S6、将上述位置偏差表上传至PLC中，点击凸轮同步按钮使两成型轴按照位置偏差表进行偏差补偿的凸轮同步模式运动；
S7、凸轮同步模式运动状态下重复移动两成型轴，测量两成型轴运动的同步位置偏差，观察是否符合要求；若不符合要求，重复步骤S2至S7，直至符合要求；
S8、测量两成型轴在运动过程中，突然断电等情况对同步造成的位置偏差，引起两成型轴的不同步；
S9、通过A成型轴当前位置显示模块显示的A成型轴当前的实际位置，在PLC中按照位置偏差表找到此时A成型轴的实际位置对应的B成型轴同步时的位置；
S10、点击成型轴同步校准按钮，使B成型轴运动到同步时对应的位置；
S11、反复测试两成型轴同步性，观察A成型轴当前位置显示模块和B成型轴当前位置显示模块显示的两成型轴当前位置与位置偏差表是否吻合；若不吻合，重复步骤S8至S11，直至两成型轴当前位置与位置偏差表吻合；
S12、点击成型轴停止按钮，结束运行。
优选的，所述步骤S2中，两成型轴处于相对水平为通过机械水平仪测试调平。
优选的，所述步骤S7中，两成型轴运动的同步位置偏差要求为±0.01mm。
本发明具有的优点和积极效果是：
1、本发明调试控制系统符合增材制造设备日益大型化后成型轴使用双驱龙门同步的趋势，补偿了传动误差、装配误差等，提高了成型轴的运行精度。
2、本发明调试控制系统满足所有成型轴双驱同步结构的调试，通过齿轮同步得到的两成型轴位置偏差表越详细，最终两成型轴凸轮同步的运行效果越符合要求。
3、本发明调试控制系统增加了同步校准功能，当发生特殊情况使同步异常时，通过同步校准，可使成型轴达到最初的同步性能。
4、本发明调试控制系统控制准确，两成型轴光栅尺降低了机械结构误差对控制精度的影响，并且实时反馈出两侧成型轴的准确位置，提高了成型轴的同步性能。
5、本发明调试控制系统集成在打印机PLC控制系统内，无需单独购买硬件，增加了系统的经济型。
6、本发明调试控制系统操作界面简洁清楚，操作方便，调试系统时易于接受。
附图说明
图1是本发明的实施例提供的调试控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，并配合附图对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
首先需要说明的是，本发明中的成型轴双驱结构为中国专利公开号CN111054919A，专利名称为“一种大型3D打印设备成型缸”中的成型轴双驱结构。
本发明中的齿轮同步模式和凸轮同步模式，均为成型缸中驱动电机通过减速器、再通过传动带驱动丝杆转动，丝杆转动再带动丝母和丝母座上下运动，并通过高精度光栅尺完成闭环反馈。
实施例
本发明的实施例提供一种增材制造设备的成型轴双驱结构调试控制系统，包括A成型轴当前位置显示模块、B成型轴当前位置显示模块、A成型轴使能状态显示模块、B成型轴使能状态显示模块、成型轴移动距离输入模块、成型轴移动速度输入模块、成型轴实际速度显示模块、A成型轴定位按钮、B成型轴定位按钮、齿轮同步按钮、凸轮同步按钮、A成型轴零点按钮、B成型轴零点按钮、绝对定位按钮、成型轴停止按钮、成型轴同步校准按钮、复位按钮和PLC；
所述A成型轴当前位置显示模块用于显示A成型轴光栅尺反馈出的数值；
所述B成型轴当前位置显示模块用于显示B成型轴光栅尺反馈出的数值；
所述成型轴移动距离输入模块用于输入成型轴的移动距离数值；
所述成型轴移动速度输入模块用于输入成型轴的移动速度数值；
所述成型轴实际速度显示模块用于显示成型轴实际速度，具体通过PLC读取驱动电机的伺服驱动器参数得出。
所述A成型轴定位按钮用于使A成型轴按输入的成型轴移动距离数值和输入的成型轴移动速度数值运动；
所述B成型轴定位按钮用于使B成型轴按输入的成型轴移动距离数值和输入的成型轴移动速度数值运动；
所述齿轮同步按钮用于设置A成型轴和B成型轴为齿轮同步模式；
所述凸轮同步按钮用于设置A成型轴和B成型轴为凸轮同步模式；
所述A成型轴零点按钮用于设置A成型轴当前位置为绝对位置零点；
所述B成型轴零点按钮用于设置B成型轴当前位置为绝对位置零点；
所述绝对定位按钮用于使A成型轴和B成型轴按输入的成型轴移动距离数值和输入的成型轴移动速度数值、及选择的齿轮同步模式或凸轮同步模式运动；
所述成型轴停止按钮用于使A成型轴和B成型轴停止当前运动；
所述成型轴同步校准按钮用于当成型轴在运动过程中出现突然断电或其他任何导致A成型轴和B成型轴位置不水平不同步时，进行校准同步；
所述复位按钮用于清除A成型轴和B成型轴的错误并重新使能。
请参阅图1，一种增材制造设备的成型轴双驱结构调试控制方法，包括以下步骤：
S1、点击复位按钮，清除A成型轴和B成型轴的错误并重新使能，使A成型轴使能状态显示模块和B成型轴使能状态显示模块分别显示；
S2、在成型轴移动距离输入模块和成型轴移动速度输入模块分别输入成型轴移动距离和移动速度，并点击A成型轴定位按钮和B成型轴定位按钮，控制两成型轴运动到打印行程的上极限位置、并调节两成型轴处于相对水平；两成型轴处于相对水平为通过机械水平仪测试调平；
S3、点击A成型轴零点按钮和B成型轴零点按钮，将此位置记录为两成型轴零点位置；
S4、点击齿轮同步按钮将两成型轴设置为齿轮同步模式，点击绝对定位按钮，两成型轴开始运动，记录A成型轴和B成型轴的水平位置偏差；
S5、两成型轴一直移动到打印行程的下极限位置，得到整个运动行程的A成型轴和B成型轴的位置偏差表；
S6、将上述位置偏差表上传至PLC中，点击凸轮同步按钮使两成型轴按照位置偏差表进行偏差补偿的凸轮同步模式运动；
S7、凸轮同步模式运动状态下重复移动两成型轴，测量两成型轴运动的同步位置偏差，观察是否符合要求(要求为±0.01mm)；若不符合要求，重复步骤S2至S7，直至符合要求；
S8、测量两成型轴在运动过程中，突然断电等情况对同步造成的位置偏差，引起两成型轴的不同步；
S9、通过A成型轴当前位置显示模块显示的A成型轴当前的实际位置，在PLC中按照位置偏差表找到此时A成型轴的实际位置对应的B成型轴同步时的位置；
S10、点击成型轴同步校准按钮，使B成型轴运动到同步时对应的位置；
S11、反复测试两成型轴同步性，观察A成型轴当前位置显示模块和B成型轴当前位置显示模块显示的两成型轴当前位置与位置偏差表是否吻合；若不吻合，重复步骤S8至S11，直至两成型轴当前位置与位置偏差表吻合；
S12、点击成型轴停止按钮，结束运行。
本发明调试控制系统符合增材制造设备日益大型化后成型轴使用双驱龙门同步的趋势，补偿了传动误差、装配误差等，提高了成型轴的运行精度。满足所有成型轴双驱同步结构的调试，通过齿轮同步得到的两成型轴位置偏差表越详细，最终两成型轴凸轮同步的运行效果越符合要求。增加了同步校准功能，当发生特殊情况使同步异常时，通过同步校准，可使成型轴达到最初的同步性能。控制准确，两成型轴光栅尺降低了机械结构误差对控制精度的影响，并且实时反馈出两侧成型轴的准确位置，提高了成型轴的同步性能。集成在打印机PLC控制系统内，无需单独购买硬件，增加了系统的经济型；并且可设置调试工程师级别的密码，增加了设备的安全性。整个系统操作界面简洁清楚，操作方便，调试系统时易于接受。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种增材制造设备的成型轴双驱结构调试控制系统，其特征在于：包括A成型轴当前位置显示模块、B成型轴当前位置显示模块、A成型轴使能状态显示模块、B成型轴使能状态显示模块、成型轴移动距离输入模块、成型轴移动速度输入模块、成型轴实际速度显示模块、A成型轴定位按钮、B成型轴定位按钮、齿轮同步按钮、凸轮同步按钮、A成型轴零点按钮、B成型轴零点按钮、绝对定位按钮、成型轴停止按钮、成型轴同步校准按钮、复位按钮和PLC；
所述A成型轴当前位置显示模块用于显示A成型轴光栅尺反馈出的数值；
所述B成型轴当前位置显示模块用于显示B成型轴光栅尺反馈出的数值；
所述成型轴移动距离输入模块用于输入成型轴的移动距离数值；
所述成型轴移动速度输入模块用于输入成型轴的移动速度数值；
所述成型轴实际速度显示模块用于显示成型轴实际速度；
所述A成型轴定位按钮用于使A成型轴按输入的成型轴移动距离数值和输入的成型轴移动速度数值运动；
所述B成型轴定位按钮用于使B成型轴按输入的成型轴移动距离数值和输入的成型轴移动速度数值运动；
所述齿轮同步按钮用于设置A成型轴和B成型轴为齿轮同步模式；
所述凸轮同步按钮用于设置A成型轴和B成型轴为凸轮同步模式；
所述A成型轴零点按钮用于设置A成型轴当前位置为绝对位置零点；
所述B成型轴零点按钮用于设置B成型轴当前位置为绝对位置零点；
所述绝对定位按钮用于使A成型轴和B成型轴按输入的成型轴移动距离数值和输入的成型轴移动速度数值、及选择的齿轮同步模式或凸轮同步模式运动；
所述成型轴停止按钮用于使A成型轴和B成型轴停止当前运动；
所述成型轴同步校准按钮用于当成型轴在运动过程中出现突然断电或其他任何导致A成型轴和B成型轴位置不水平不同步时，进行校准同步；
所述复位按钮用于清除A成型轴和B成型轴的错误并重新使能。
2.根据权利要求1所述的增材制造设备的成型轴双驱结构调试控制系统，其特征在于：所述成型轴实际速度通过PLC读取驱动电机的伺服驱动器参数得出。
3.一种采用权利要求1或2所述的增材制造设备的成型轴双驱结构调试控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、点击复位按钮，清除A成型轴和B成型轴的错误并重新使能，使A成型轴使能状态显示模块和B成型轴使能状态显示模块分别显示；
S2、在成型轴移动距离输入模块和成型轴移动速度输入模块分别输入成型轴移动距离和移动速度，并点击A成型轴定位按钮和B成型轴定位按钮，控制两成型轴运动到打印行程的上极限位置、并调节两成型轴处于相对水平；
S3、点击A成型轴零点按钮和B成型轴零点按钮，将此位置记录为两成型轴零点位置；
S4、点击齿轮同步按钮将两成型轴设置为齿轮同步模式，点击绝对定位按钮，两成型轴开始运动，记录A成型轴和B成型轴的水平位置偏差；
S5、两成型轴一直移动到打印行程的下极限位置，得到整个运动行程的A成型轴和B成型轴的位置偏差表；
S6、将上述位置偏差表上传至PLC中，点击凸轮同步按钮使两成型轴按照位置偏差表进行偏差补偿的凸轮同步模式运动；
S7、凸轮同步模式运动状态下重复移动两成型轴，测量两成型轴运动的同步位置偏差，观察是否符合要求；若不符合要求，重复步骤S2至S7，直至符合要求；
S8、测量两成型轴在运动过程中，突然断电等情况对同步造成的位置偏差，引起两成型轴的不同步；
S9、通过A成型轴当前位置显示模块显示的A成型轴当前的实际位置，在PLC中按照位置偏差表找到此时A成型轴的实际位置对应的B成型轴同步时的位置；
S10、点击成型轴同步校准按钮，使B成型轴运动到同步时对应的位置；
S11、反复测试两成型轴同步性，观察A成型轴当前位置显示模块和B成型轴当前位置显示模块显示的两成型轴当前位置与位置偏差表是否吻合；若不吻合，重复步骤S8至S11，直至两成型轴当前位置与位置偏差表吻合；
S12、点击成型轴停止按钮，结束运行。
4.根据权利要求3所述的增材制造设备的成型轴双驱结构调试控制方法，其特征在于：所述步骤S2中，两成型轴处于相对水平为通过机械水平仪测试调平。
5.根据权利要求3所述的增材制造设备的成型轴双驱结构调试控制方法，其特征在于：所述步骤S7中，两成型轴运动的同步位置偏差要求为±0.01mm。
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