本發(fā)明屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種3D打印機(jī)控制系統(tǒng)，具體是一種基于PLC的3D打印機(jī)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
3D打印機(jī)又稱三維打印機(jī)(3DP)，是一種累積制造技術(shù)，即快速成形技術(shù)的一種機(jī)器，它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用特殊蠟材、粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體。現(xiàn)階段三維打印機(jī)被用來制造產(chǎn)品，采用逐層打印的方式來構(gòu)造物體。
3D打印機(jī)的原理是把數(shù)據(jù)和原料放進(jìn)3D打印機(jī)中，機(jī)器會按照程序把產(chǎn)品一層層造出來。打印機(jī)通過讀取文件中的橫截面信息，用液體狀、粉狀或片狀的材料將這些截面逐層地打印出來，再將各層截面以各種方式粘合起來從而制造出一個(gè)實(shí)體。
打印機(jī)打出的截面的厚度(即Z方向)以及平面方向即X-Y方向的分辨率是以dpi(像素每英寸)或者微米來計(jì)算的。一般的厚度為100微米，而平面方向則可以打印出跟激光打印機(jī)相近的分辨率。打印出來的“墨水滴”的直徑通常為50到100個(gè)微米。
傳統(tǒng)的制造技術(shù)如注塑法可以以較低的成本大量制造聚合物產(chǎn)品，而三維打印技術(shù)則可以以更快，更有彈性以及更低成本的辦法生產(chǎn)數(shù)量相對較少的產(chǎn)品。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低的基于PLC的3D打印機(jī)控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
基于PLC的3D打印機(jī)控制系統(tǒng)，包括PLC控制器、定位模塊、第一伺服放大器、第二伺服放大器、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、交流繼電器、觸摸屏、溫度控制器以及噴料控制器；
所述PLC控制器，用于確定打印原點(diǎn)位置，并根據(jù)輸入的定位數(shù)據(jù)給定脈沖信號到定位模塊，發(fā)布控制信號控制第一伺服放大器、第二伺服放大器的啟停，輸出信號控制溫度控制器和噴料控制器的工作參數(shù)；
所述定位模塊，根據(jù)PLC控制器給定的脈沖信號進(jìn)行具體的位置參數(shù)設(shè)罝，并發(fā)送至第一伺服放大器和第二伺服放大器，進(jìn)行走位控制；
所述第一伺服放大器，連接X軸伺服電機(jī)，根據(jù)定位模塊輸出的位置參數(shù)，控制X軸伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)X軸控制臺進(jìn)行初步定位；
所述第二伺服放大器，連接Y軸伺服電機(jī)，根據(jù)定位模塊輸出的位置參數(shù)，控制Y軸伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)Y軸控制臺對X軸進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)；
所述交流繼電器，根據(jù)PLC發(fā)布的控制信號，控制第一伺服放大器和第二伺服放大器供電的通斷；
所述步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，連接Z軸步進(jìn)電機(jī)，根據(jù)定位模塊輸出的位置參數(shù)，控制Z軸步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)Z軸打印平臺對X、Y軸進(jìn)行打印運(yùn)動(dòng)；
所述觸摸屏，連接PLC控制器，用于操作人員輸入各項(xiàng)控制參數(shù)，并實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的系統(tǒng)工作狀態(tài)。
所述溫度控制器，連接打印平臺及噴頭的溫控設(shè)備，根據(jù)PLC控制器輸出的信號分別調(diào)節(jié)打印平臺和噴頭處的溫度；
所述噴料控制器，連接噴頭擠出電機(jī)，根據(jù)PLC控制器輸出的信號控制噴頭擠出電機(jī)進(jìn)行噴料打印。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的3D打印機(jī)控制系統(tǒng)，采用X-Y兩軸伺服驅(qū)動(dòng)控制作為打印頭X-Y軸驅(qū)動(dòng)，采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制作為Z軸載物平臺驅(qū)動(dòng)，采用噴頭擠出電機(jī)作為打印噴料驅(qū)動(dòng)，采用PLC和定位模塊作為控制核心，采用觸摸屏執(zhí)行命令輸入和顯示輸出，并對載物平臺和噴頭進(jìn)行溫度控制，實(shí)現(xiàn)了3D打印的要求，并可執(zhí)行復(fù)雜的定位運(yùn)動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低等優(yōu)點(diǎn)。
附圖說明
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于PLC的3D打印機(jī)控制系統(tǒng)，包括PLC控制器、定位模塊、第一伺服放大器、第二伺服放大器、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、交流繼電器、觸摸屏、溫度控制器以及噴料控制器。
PLC控制器，作為系統(tǒng)的控制核心，用于確定打印原點(diǎn)位置，并根據(jù)輸入的定位數(shù)據(jù)給定脈沖信號到定位模塊，發(fā)布控制信號控制第一伺服放大器、第二伺服放大器的啟停，輸出信號控制溫度控制器和噴料控制器的工作參數(shù)。
其中，PLC控制器采用三菱公司的QOOUJCPU-S8PLC，可以進(jìn)行多點(diǎn)輸入輸出控制，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)算的髙速處理，體積小，節(jié)約空間，只要增加模塊，即能夠擴(kuò)展為大規(guī)模系統(tǒng)，可以進(jìn)行外部輸入輸出的強(qiáng)制開關(guān)。
定位模塊，采用三菱公司的QD75P2芯片，根據(jù)PLC控制器給定的脈沖信號進(jìn)行具體的位置參數(shù)設(shè)罝，并發(fā)送至第一伺服放大器和第二伺服放大器，進(jìn)行走位控制，使得系統(tǒng)能做出更加復(fù)雜的定位。
第一伺服放大器，連接X軸伺服電機(jī)，根據(jù)定位模塊輸出的位置參數(shù)，控制X軸伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)X軸控制臺進(jìn)行初步定位。
第二伺服放大器，連接Y軸伺服電機(jī)，根據(jù)定位模塊輸出的位置參數(shù)，控制Y軸伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)Y軸控制臺對X軸進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。
其中，第一伺服放大器和第二伺服放大器均采用三菱公司的MR-J3-10A型伺服放大器，其功率為100W，設(shè)置方便，滿足控制要求。
交流繼電器，根據(jù)PLC發(fā)布的控制信號，控制第一伺服放大器和第二伺服放大器供電的通斷。
步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，連接Z軸步進(jìn)電機(jī)，根據(jù)定位模塊輸出的位置參數(shù)，控制Z軸步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)Z軸打印平臺對X、Y軸進(jìn)行打印運(yùn)動(dòng)。
觸摸屏，連接PLC控制器，用于操作人員輸入各項(xiàng)控制參數(shù)，并實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的系統(tǒng)工作狀態(tài)。其中，觸摸屏采用三菱公司的GOT1OOO觸摸屏，實(shí)現(xiàn)了顯示、運(yùn)算、通訊全方位的高速化，同時(shí)具有髙亮度(400ccl/m2)顯示，提供免受外部光線干擾的完美圖像，分辨率320X240，256色TFT液晶顯示，顯示尺寸5.7英寸，可視角度左右70度，上下70/50度，內(nèi)置3MB標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存，內(nèi)罝CF卡接口。
溫度控制器，連接打印平臺及噴頭的溫控設(shè)備，根據(jù)PLC控制器輸出的信號分別調(diào)節(jié)打印平臺和噴頭處的溫度。
噴料控制器，連接噴頭擠出電機(jī)，根據(jù)PLC控制器輸出的信號控制噴頭擠出電機(jī)進(jìn)行噴料打印。
本發(fā)明提供的3D打印機(jī)控制系統(tǒng)，采用X-Y兩軸伺服驅(qū)動(dòng)控制作為打印頭X-Y軸驅(qū)動(dòng)，采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制作為Z軸載物平臺驅(qū)動(dòng)，采用噴頭擠出電機(jī)作為打印噴料驅(qū)動(dòng)，采用PLC和定位模塊作為控制核心，采用觸摸屏執(zhí)行命令輸入和顯示輸出，并對載物平臺和噴頭進(jìn)行溫度控制，實(shí)現(xiàn)了3D打印的要求，并可執(zhí)行復(fù)雜的定位運(yùn)動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低等優(yōu)點(diǎn)。
在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明結(jié)構(gòu)所作的舉例和說明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。