[发明专利]基于Stewart并联机构平台的3D打印系统控制方法

说明书

本发明公开了基于Stewart并联机构平台的3D打印系统控制方法，运动控制器将空间曲线轨迹数据分解为打印头移动系统的运动数据、Stewart并联机构平台的运动数据和打印材料挤出系统的运动数据，并将打印头移动系统的运动数据、Stewart并联机构平台的运动数据和打印材料挤出系统的运动数据发送至对应的打印头移动系统、Stewart并联机构平台和打印材料挤出系统；打印头移动系统、Stewart并联机构平台和打印材料挤出系统按照对应的打印头移动系统的运动数据、Stewart并联机构平台的运动数据和打印材料挤出系统的运动数据进行运动。本发明将Stewart并联机构平台、打印头移动系统以及打印材料挤出系统进行更高精度的控制。

技术领域

本发明属于3D打印领域，具体涉及基于Stewart并联机构平台的3D打印系统控制方法。

背景技术

3D打印技术通过逐层堆积的方式成型，克服了零件制造的几何限制，然而这种定向构建方式会导致零件存在阶梯效应，强度不足以及需要添加支撑结构等一系列问题。为了解决传统层式打印存在的问题，需要开发多轴3D打印技术。多轴带来的多自由度的打印模式允许更灵活的打印轨迹设计和更丰富的机构设计，可以对零件进行动态构建，提高了零件制造灵活性，同时克服了传统层式打印的限制，对于零件力学性改善、去支撑化以及消除阶梯效应都有很好的应用前景。目前部分3D打印设备上已配备串联机器人，且取得了不错的效果，但串联机器人的结构带来了一些缺点，如负载能力低、有累计的位置误差以及刚性低等，所以在3D打印上有一定的局限性。

Stewart并联机构平台属于并行机器人平台的一种，拥有六个灵活运动的自由度，两两成对与平台基板连接形成三个支点，通过六个电缸的协调控制可以实现平台基板六个自由度的运动，Stewart并联机构平台具有刚度大、承载能力强和位置误差不累计等特点。

在传统的设备中，机器人的控制往往由专用的控制器完成，外部的打印头移动以及打印材料的挤出控制由另一个控制器来控制，这中控制模式使得机器人的控制与打印头及打印成材料挤出的控制之间存在着周期性的误差，无法形成高精度的位置耦合，从而影响了打印物的打印精度。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了基于Stewart并联机构平台的3D打印系统控制方法，将Stewart并联机构平台、打印头移动系统以及打印材料挤出系统进行更高精度的控制，通过打印头和Stewart并联机构平台进行位置及位姿变换的配合，使打印头始终处于打印曲面的法线方向，按照打印数据进行空间曲线的运动，完成3D打印工作。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

基于Stewart并联机构平台的3D打印系统控制方法，应用于基于Stewart并联机构平台的3D打印系统，所述基于Stewart并联机构平台的3D打印系统包括运动控制器以及分别与所述运动控制器连接的Stewart并联机构平台、打印头移动系统和打印材料挤出系统，控制方法包括：

所述运动控制器获取3D打印参数，所述3D打印参数包括空间曲线轨迹数据；

所述运动控制器将所述空间曲线轨迹数据分解为所述打印头移动系统的运动数据、所述Stewart并联机构平台的运动数据和所述打印材料挤出系统的运动数据，并将所述打印头移动系统的运动数据、所述Stewart并联机构平台的运动数据和所述打印材料挤出系统的运动数据发送至对应的所述打印头移动系统、所述Stewart并联机构平台和所述打印材料挤出系统；

所述打印头移动系统、所述Stewart并联机构平台和所述打印材料挤出系统按照对应的所述打印头移动系统的运动数据、所述Stewart并联机构平台的运动数据和所述打印材料挤出系统的运动数据进行运动。

进一步地，所述运动控制器将所述空间曲线轨迹数据分解为所述打印头移动系统的运动数据、所述Stewart并联机构平台的运动数据和所述打印材料挤出系统的运动数据，具体为：