[发明专利]一种基于机器人的3D打印控制系统及实现方法

权利要求书

1.一种基于机器人的3D打印控制方法，所述3D打印控制方法基于一种基于机器人的3D打印控制系统实现，所述3D打印控制系统包括带有机械手臂的机器人、设置在机械手臂上的3D打印装置、控制系统以及与控制系统配套使用的人机界面，其特征在于，所述3D打印控制方法包括：S1将打印的数据与路径输入到机器人控制系统中；

S2 机器人控制系统根据打印的路径，为机器人手臂提供目标位置；

S3机器人控制系统将打印的数据与工作信号发给PLC控制系统，当机器人控制系统将3D打印过程的数据与工作信号发给PLC控制系统时，PLC控制系统记录当前时间点T₀；

S4当PLC控制系统接收到打印的数据与工作信号后，控制3D打印装置配合机器人手臂同步工作；

S5机器人控制系统控制机器人手臂运动到下一个目标位置过程中，触发PLC控制系统控制3D打印装置进行出料打印，并经过自动校正挤出电机的工作参数后，继续打印，直至完成本次的打印工作；

当机器人手臂抵达目标位置时，触发PLC控制系统记录当前时间点T₁；

当3D打印装置完成一次出料工作后，PLC控制系统记录完成打印工作时间点T₂，并反馈完成信号到机器人控制系统；

当机器人控制系统接收到PLC反馈完成信号后，机器人控制系统清除上一次发送给PLC系统的3D打印过程的数据与工作信号，并触发PLC控制系统记录当前时间点T₃；

所述自动校正挤出电机的工作参数通过对比每一次完成工作中的时间参数来判定，所述时间参数包括机器人手臂与挤出电机完成一个小线段打印的所需时间:△T= T₃- T₀，和机器人手臂到达下一个目标点时间与挤出电机完成挤料时间差△T₁=T₁-T₂，采用|△T₁/△T|的比值与通过人机界面预设的参数值M进行对比，再根据时间差△T₁正负值来判断，调节挤出电机的工作参数，从而完成机械手臂的运动与挤出电机同步；

所述3D打印装置包括输料装置、输料装置的出料口连通带有第一加热装置的熔融腔、设置在熔融腔上的振动器、熔融腔的输出口带有打印嘴以及放置打印件的基板；所述控制系统包括用于控制机器人运动的机器人控制系统和用于控制3D打印装置的PLC控制系统。

2.根据权利要求1所述的基于机器人的3D打印控制方法，其特征在于，所述机器人控制系统包括：

输入、输出模块，用于控制机器人手臂的运动和3D打印装置的工作；

通讯模块，用于机器人控制系统与PLC控制系统之间数据信号的传输；

所述PLC控制系统还包括：

温度模块，用于控制第一加热装置，对熔融腔进行加热；

变频模块，用于控制振动器的振动频率；

定位模块，用于调节挤出电机的工作参数。

3.根据权利要求1所述的基于机器人的3D打印控制方法，其特征在于，所述输料装置的出料口管道外设有挤出轮和为挤出轮提供动力的挤出电机，通过定位模块控制挤出电机，调节出料的速度和出料长度。

4.根据权利要求1所述的基于机器人的3D打印控制方法，其特征在于，所述基板的底部带有第二加热装置，所述的第二加热装置通过温度模块控制，对基板进行加热。

5.根据权利要求2所述的基于机器人的3D打印控制方法，其特征在于，所述振动器包括偏心振子和为偏心振子提供动力的振动电机，所述振动电机通过变频模块控制，将人机界面预设的数字量转换成振动电机所需的电流值，从而控制振动频率。

6.根据权利要求2所述的基于机器人的3D打印控制方法，其特征在于：所述挤出电机带有第一冷却风扇，所述第一冷却风扇通过输入、输出模块控制，对工作中的挤出电机进行降温。

7.根据权利要求2所述的基于机器人的3D打印控制方法，其特征在于：所述熔融腔的输出口下部带有第二冷却风扇，所述第二冷却风扇通过输入、输出模块控制，对打印件进行降温。