[发明专利]一种用于建筑施工的3D打印机器人及控制装置

说明书

本发明涉及一种用于建筑施工的3D打印机器人及控制装置，包括3D打印机构和控制机构；所述3D打印机构包括打印头和连接臂，所述连接臂末端固定连接所述打印头；所述打印头包含送料电机、加热腔、挤出头和打印材料，所述控制机构包括中央控制器和控制系统，所述中央控制器与控制系统之间通过查分总线实现数据信息交互，所述控制系统包括：用于隔离差分信号变换的隔离差分信号变换模块；控制处理模块；用于进行数字信号隔离的数字信号隔离模块；用于驱动送料电机的送料电机驱动模块；加热模块；温度采集模块。本发明有效提高3D打印头机构控制系统的抗干扰能力，实现增材制造，提高建筑效率，减少施工人员，提高劳动生产率，保护人员身心健康。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，尤其涉及一种用于建筑施工的3D打印机器人及控制装置。

背景技术

3D打印是一种快速成形技术，又称快速原型制造(RPM)技术，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料直接烧结堆积法的一种高效制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大创新成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的方案。即，快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。近些年，3D打印技术也用于建筑施工技术领域。

专利号为CN201510214827.7的一种3D打印机器人和泥土墙体的数字化施工方法，提供了一种3D打印机器人，用于数字化施工建造墙体，包括机器人主体，所述机器人主体的前部设有浆料存储部，所述浆料存储部的前端连接出料嘴，所述浆料存储部的后端连接输浆管道，所述输浆管道连接至浆料搅拌装置，所述浆料搅拌装置中的施工浆料通过泵压装置输送至所述浆料存储部，所述机器人主体的两侧均设有刮板，所述机器人主体的底部设有滚筒压轮。该装置可以适应很多施工场地，哪里需要搬动到哪里，实现现场打印；但是，同时也存在着控制机构不集中，打印机智能性较低等问题。

因此，基于这些问题，提供一种有效提高3D打印头机构控制系统的抗干扰能力，实现增材制造，提高建筑效率，减少施工人员，提高劳动生产率，保护人员身心健康的用于建筑施工的3D打印机器人及控制装置，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种有效提高3D打印头机构控制系统的抗干扰能力，实现增材制造，提高建筑效率，减少施工人员，提高劳动生产率，保护人员身心健康的用于建筑施工的3D打印机器人及控制装置。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种用于建筑施工的3D打印机器人及控制装置，包括3D打印机构和控制机构；

所述3D打印机构包括打印头和连接臂，所述连接臂末端固定连接所述打印头；所述打印头包含送料电机、加热腔、挤出头和打印材料，送料电机依次连接加热腔和挤出头，送料电机将打印材料送入加热腔经过加热融化后通过挤出头挤出进行3D打印；

所述控制机构包括中央控制器和控制系统，所述中央控制器与控制系统之间通过查分总线实现数据信息交互，所述控制系统包括：用于隔离差分信号变换的隔离差分信号变换模块；用于对机器人中央控制器发送的信号进行处理的控制处理模块；用于进行数字信号隔离的数字信号隔离模块；用于驱动送料电机的送料电机驱动模块；用于对3D打印头加热腔内的加热棒进行加热的加热模块；用于对3D打印机头内部的温度传感器进行温度采集的温度采集模块。

进一步的，还包括3D扫描仪，所述控制处理模块控制驱动3D扫描仪运动，对建筑结构进行三维扫描，并对扫描数据分析处理，进行逆向建模，然后将建模结果与建筑设计进行比较，确定建筑材料添加区域，制定打印规划。

进一步的，所述温度采集模块由基准电阻与热敏电阻比较分压电路、模拟信号放大电路和AD转换电路构成。