一种dsp芯片控制的3dp打印机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种DSP芯片控制的3DP打印机。
【背景技术】
[0002] 3d打印技术（3DP?)最早由美国麻省理工学院（MIT)于1993年开发。该技术通过 使用液态连结体将铺有粉末的各层固化，以创建三维实体原型。基于3DP技术，美国Z Corp 公司开发了 3d打印成型机。3d打印机使用标准喷墨打印技术，通过将液态连结体铺放在粉 末薄层上，逐层创建各部件。与2d平面打印机在打印头下送纸不同，3d打印机是在一层粉 末的上方移动打印头，打印横截面数据。
[0003] 目前，国内自主研发的3D打印机普遍存在打印精度不高的问题。
[0004] 普通打印机的打印动作由X轴和Y轴组成，X轴负责打印线条，Y轴负责带动纸张， 通过在纸张上绘制连续的线条的方式，叠加成二维图案。打印机控制程序为提高打印效率， 会优化X轴和Y轴运动策略，即根据要打印的图案，只将喷头定位在需要打印的位置。因此， X轴和Y轴运动距离不是一个固定值，每次运动时间也会有差异。为简化在三维打印成型系 统中对改造后的打印机的控制，将每层打印位图加上边框，限制X向和Y向每次打印时的运 动距离。加上边框后，X轴每次运动的距离相同，运动时间也相同，Y向运动机构以固定的时 间间隔运动；由于Y向图案是连续的，Y向运动机构每次运动的距离也相同。可以通过测试 原打印机每次进纸的距离和进纸时间，来决定Y向运动机构每次运动的距离和时间。加上 边框后，会增加打印溶液和粉末材料消耗，可以通过减小边框宽度来降低这一不利影响。同 时，由于边框的存在，对打印区域的变形有一定的约束作用，可以提高成型精度。
【发明内容】
[0005] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种采用DSP芯片来控制、控制精度高的 DSP芯片控制的3DP打印机。
[0006] 本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种DSP芯片控制的3DP打印机，其 特征在于：包括控制器、喷墨系统、运动部件和辅助部件，所述控制器选用DSP芯片，所述运 动部件包括一成型仓和储粉仓活塞升降运动机构、X向运动机构、Y向运动机构和铺粉电 机，所述X向运动由原打印机的打印程序直接控制，所述DSP芯片的输入输出端接有一双口 RAM，所述双口 RAM的输入输出端接一 PCI接口芯，所述PCI接口芯的输入输出端接一 PCI 总线，所述PCI接口芯的输入输出端还接有一存储器和一可编程逻辑器件，所述DSP芯片的 输入输出端还接有一 JTAG接口和一静态随机存取存储器，所述DSP芯片的输出端接有一光 电耦合器，所述光电耦合器的输入输出端接一电机驱动电路、通用I/O信号接口和一温度 控制器。
[0007] 作为优选的技术方案，所述温度控制器包括一温度传感器、A/D转换模块、双向晶 闸管和加热电阻，所述温度传感器与A/D转换模块连接。
[0008] 作为优选的技术方案，所述铺粉电机采用直流电机驱动，所述成型仓、储粉仓活塞 升降运动机构和Y向运动机构均通过SH2034D步进电机驱动。
[0009] 本实用新型的有益效果是：采用DSP芯片来控制，并且在对下位机打印数据的管 理、传输、电机运动控制、喷头喷射粘结剂与电机运动的协调控制、打印过程信号的检测等， 具有明显的优势。
【附图说明】
[0010] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011] 图1为本实用新型的控制系统总体示意图；
[0012] 图2是电机运动闭环系统示意图；
[0013] 图3是标定板的系统示意图；
[0014] 图4为总线接口的总体设计框图。
【具体实施方式】
[0015] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥 的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0016] 本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙 述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只 是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0017] 如图1、图2、图3和图4所示，本实用新型的一种DSP芯片控制的3DP打印机，其 特征在于：包括控制器、喷墨系统、运动部件和辅助部件，所述控制器选用DSP芯片，所述运 动部件包括一成型仓和储粉仓活塞升降运动机构、X向运动机构、Y向运动机构和铺粉电 机，所述X向运动由原打印机的打印程序直接控制，所述DSP芯片的输入输出端接有一双口 RAM，所述双口 RAM的输入输出端接一 PCI接口芯，所述PCI接口芯的输入输出端接一 PCI 总线，所述PCI接口芯的输入输出端还接有一存储器和一可编程逻辑器件，所述DSP芯片的 输入输出端还接有一 JTAG接口和一静态随机存取存储器，所述DSP芯片的输出端接有一光 电耦合器，所述光电耦合器的输入输出端接一电机驱动电路、通用I/O信号接口和一温度 控制器；温度控制器包括一温度传感器、A/D转换模块、双向晶闸管和加热电阻，所述温度 传感器与A/D转换模块连接。
[0018] 铺粉电机采用直流电机驱动，所述成型仓、储粉仓活塞升降运动机构和Y向运动 机构均通过SH2034D步进电机驱动。
[0019] 控制器种 优点 缺点 类 单片机 结构简单，程序编写简单，成本 速度慢，功能不强， 低。 抗千扰能力差，精度低。
[0020] DSP 受温度对元件值的容限不敏感，、 需要模数转换；受采 环境等外部参与影响小；容易实现集样频率的限制，处理频率 成； 范围有限； 可以分时复用，共享处理器；方 数字系统由耗电的有 便调整处理器的系数实现自适应滤源器件构成，没有无源设 波。 备可靠。 PLC 连线与编程相对简单，抗干扰能 价格高，性价比一般， 力强，模块化，易组成控制网络。 不适合小规模使用。 工控机 机箱采用钢结构，有较高的防磁、 配置硬盘容量小； 防尘、防冲击的能力； 数据安全性低； 机箱内有专门电源，电源有较强 存储选择性小； 的抗干扰 价格高。 能力。
[0021] 在整个电机的运动中，脉冲信号由DSP芯片发出并通过光电耦合传到电机，并且 电机的状态也会经反馈装置编码器反传到DSP芯片，从而形成一个闭环的电路系统，保证 了打印的准确性。
[0022] DSP除了主要控制电机的运动之外，还时时确保着三维打印成型温度。中间的信号 传递桥梁还是通过光电耦合的方式。
[0023] 可见，DSP芯片在控制3D打印的精度当中处于至关重要的作用。在DSP芯片与PCI 间插了一个双口 RAM，上位机的系统总线与DSP芯片之间需要通过大量可靠的数据传播，如 果它们过多的占用CPU，会导致CPU效率低下。使用双口 RAM，交换信息双方CPU将其当做 自己存储器的一部分，这样既提高了双方CPU的使用效率又保证高速可靠的数据通信。
[0024] 如图4所示，口 RAM负责实现PCI9052与DSP的数据交换，电压转换器用来完成 DSP与双口 RAM之间的电平转换，CPLD则实现DSP、PCI9052和双口 RAM三者间的通讯所需 的地址译码等逻辑电路。
[0025] 其中，采用CPLD作为可编程逻辑器，具有以下几个优点：
[0026] 1.可编程逻辑期间的电路设计是用软件来实现；这样如果要改变电路，只需要用 软件更改所设计的电路，不用重新设计PCB板，大大提高了设计的灵活性。
[0027] 2. -块可编程逻辑器件就能实现复杂的数字电路系统，大大减少系统的器件使用 数目，这样可以节约PCB板面积、电源功耗和调试时间，达到缩短开发周期和降低成本的目 的。
[0028] 本实用新型的有益效果是：采用DSP芯片来控制，并且在对下位机打印数据的管 理、传输、电机运动控制、喷头喷射粘结剂与电机运动的协调控制、打印过程信号的检测等， 具有明显的优势。
[0029] 以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限 于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。 因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种DSP芯片控制的3DP打印机，其特征在于：包括控制器、喷墨系统、运动部件和 辅助部件，所述控制器选用DSP芯片，所述运动部件包括一成型仓和储粉仓活塞升降运动 机构、X向运动机构、Y向运动机构和铺粉电机，所述X向运动由原打印机的打印程序直接控 制，所述DSP芯片的输入输出端接有一双口RAM，所述双口RAM的输入输出端接一PCI接口 芯，所述PCI接口芯的输入输出端接一PCI总线，所述PCI接口芯的输入输出端还接有一存 储器和一可编程逻辑器件，所述DSP芯片的输入输出端还接有一JTAG接口和一静态随机存 取存储器，所述DSP芯片的输出端接有一光电親合器，所述光电親合器的输入输出端接一 电机驱动电路、通用I/O信号接口和一温度控制器。2. 根据权利要求1所述的DSP芯片控制的3DP打印机，其特征在于：所述温度控制器 包括一温度传感器、A/D转换模块、双向晶闸管和加热电阻，所述温度传感器与A/D转换模 块连接。3. 根据权利要求1所述的DSP芯片控制的3DP打印机，其特征在于：所述铺粉电机采 用直流电机驱动，所述成型仓、储粉仓活塞升降运动机构和Y向运动机构均通过SH2034D步 进电机驱动。
【专利摘要】本实用新型公开了一种DSP芯片控制的3DP打印机，包括控制器、喷墨系统、运动部件和辅助部件，所述控制器选用DSP芯片，所述DSP芯片的输入输出端接有一双口RAM，所述双口RAM的输入输出端接一PCI接口芯，所述PCI接口芯的输入输出端接一PCI总线，所述PCI接口芯的输入输出端还接有一存储器和一可编程逻辑器件，所述DSP芯片的输出端接有一光电耦合器，所述光电耦合器的输入输出端接一电机驱动电路、通用I/O信号接口和一温度控制器。采用DSP芯片来控制3DP是十分合适的，并且在对下位机打印数据的管理、传输、电机运动控制、喷头喷射粘结剂与电机运动的协调控制、打印过程信号的检测等，具有明显的优势。
【IPC分类】B29C67/00, B33Y50/02
【公开号】CN204658960
【申请号】CN201520217761
【发明人】王俊
【申请人】北京上拓科技有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年4月13日