[发明专利]一种FDM三维打印机智能控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种FDM三维打印机智能控制系统及方法，属于3D打印技术领域。自动调平系统包括MCU、数据采集模块、数据分析处理模块、触摸屏和运动模块；过程实时监测系统包括PC机和监测模块。MCU分别和数据采集模块、数据分析处理模块、触摸屏和运动模块连接，摄像头通过PC机及监测模块与MCU连接；本发明可实现自动调平和实时过程监控，自动调平控制系统采用粗调+精调的实现方式，可实现精确控制，减少了人为调平带来的误差，提高了整个3D打印设备的性能；实时过程监控，能及时发现并自动或手动进行干预，提高打印质量。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，特别涉及一种FDM三维打印机智能控制系统及方法。

背景技术

3D打印，作为快速成型领域的一种新型制造技术，已经掀起制造业改革热潮，正在改变传统制造业的生产方式，其广泛应用于模具制造、文化创意、医疗、建筑和航空航天等领域，具有个性化定制、快速成型、效率高的特点。

FDM打印技术作为快速成型技术的一个重要分支，其技术得到了广泛应用，该技术是以PLA、ABS等热塑性丝状材料为原料，根据计算机生成的模型路径，通过打印头加热融化、挤压成型的方式来进行逐层堆积。

由于受现有技术条件的制约，国内的FDM打印机的控制系统智能化水平相对落后。对于熔融沉积成型设备，打印平台的稳定性直接影响打印效果，而在打印过程中普遍存在打印平台调节不平稳的问题，传统的调平方式为工作人员手动调节打印平台四个角的羊角螺母，但对精度要求高的3D打印机，人工调节方式不仅工序繁琐，而且精度较低；且在3D打印过程中，工艺参数的波动影响打印模型的质量，而国内FDM打印设备尚无完善的过程监控系统。

因此有必要提出一种FDM三维打印机智能控制系统及方法，建立一套打印过程监控系统和一套打印平台自动调平系统。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种FDM三维打印机智能控制系统及方法，能实时显示打印模型质量，迅速分析并及时响应，提高打印质量，且自动调平系统减少工作人员的工作强度，提高打印机的智能化水平。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为一种FDM三维打印机智能控制系统，该系统包括自动调平系统和过程实时监控系统。自动调平系统包括MCU、数据采集模块、数据分析处理模块、触摸屏和运动模块；过程实时监控系统包括PC机和监控模块；MCU分别和数据采集模块、数据分析处理模块、触摸屏、运动模块连接，PC机及监控模块与MCU连接。

所述MCU包括内部集成微处理器、存储器和I/O接口电路，内部集成微处理器分别和存储器、I/O接口电路连接，MCU通过输入接口电路与触摸屏连接，MCU通过输出接口电路控制外部设备，MCU为系统的核心处理单元，具有计算、存储和传输的能力。

数据采集模块包括光电接近传感器、测距传感器和限位开关，所述光电接近传感器、测距传感器和限位开关均与MCU相连接，MCU通过输入接口采集光电接近传感器和测距传感器参数。所述数据处理模块与MCU相连接，数据处理模块对传感器采集的数据进行分析处理，并将处理结果传输给MCU，为系统的反馈控制提供支持。

所述触摸屏包括手动调平触摸模块和自动调平触摸模块；所述手动调平触摸模块包括电机方向控制模块和电机速度控制模块，通过电机方向控制模块和电机速度控制模块对电机的方向和速度进行控制，减少需要手动调节羊角螺母的麻烦；自动调节触摸模块包括自动调平触摸按键、电机位置显示和距离显示，通过点击自动调平触摸按键对打印机进行自动调平，在自动调平过程中，通过限位开关和光电接近传感器显示电机位置，通过测距传感器显示喷嘴到热床的距离；在实际打印过程，根据需求来选择调平方式，以实现最优调平。

所述监控模块包括CMOS摄像头和数据线，CMOS摄像头通过数据线与PC机相连接，监控模块用于采集打印过程图像。