一种基于stm8的生物3d打印机平稳颗粒送料机构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于STM8的生物3D打印机平稳颗粒送料机构，目前市场上基于颗粒送料的3D打印的送料机构均采用开环系统，即无法知当前送料机构的送料速度和送料量。本发明包括机械结构与控制电路。控制电路部分包括光电管计数模块与单轴步进电机控制模块。本发明利用单片机技术控制电路，结合光电门计数原理，并且重新设计生物3D打印机送料结构，实现对送料颗粒的精确计数和送料速度的有效调节。
【专利说明】一种基于STM8的生物3D打印机平稳颗粒送料机构
【技术领域】
[0001]本发明属于生物3D打印快速成形领域，具体涉及一种基于STM8的生物3D打印机平稳颗粒送料机构。
【背景技术】
[0002]三维打印技术已经进入我们的生活，作为最前沿的研究领域，生物三维打印是近年来最热门的话题。作为一项前沿制造技术，三维打印已经涉及航天军工、工业模具成型，动漫画展、文化创意等大大小小多个领域，随着快速成型技术日新月异的发展，使其极具价值的应用领域还在不断扩展。
[0003]在医学方面，生物3D打印技术被寄予了厚望。3D打印研究中最前沿的领域，人们把目光聚焦到了组织与器官的打印上。该技术具有修复或更换损坏或患病人体组织和器官的潜力。使用这种技术，可以打印高几何复杂性、多轴细胞的空间变化、不同的生物材料。此夕卜，通过先进的电脑控制技术的辅助，极大加速组织形成和打印功能的管理。生物3D打印技术将为学习解剖学供给极具有研究价值的工具。
[0004]生物3D打印技术的发展前景广阔，商业价值明显，其盈利模式日趋成熟。生物3D打印技术巨大的发展与盈利空间有以下三方面因素:
第一，世界范围内医学水平的提升、开支迅猛增加，为生物增材制的发展提供了广阔的发展前景；
第二，配合传统的电子计算机X射线断层扫描技术、发射单光子计算机断层扫描仪，结合生物生物3D打印技术，突显其快捷、准确性、个性化制造能力。
[0005]第三，相对其他领域的生物3D打印技术，生物生物3D打印技术更具有经济适用性。
[0006]生物3D打印现在桌面级别的通常是采用热熔堆积技术，即将塑料先融化然后挤压，经过一个零点几毫米的喷口挤出，按照电脑设计好的轨迹运动，最后成型。专业的打印机，能够保证吐丝匀称性，但造型时间长。高速生物3D打印机，在提高打印速度的同时损失了打印质量，尤其对于拐角的打印，由于机械结构的原因，出丝宽度大于正常值。
[0007]保证打印质量是生物3D打印的核心，而打印质量和硬件软件都有着密切的关系。采用而送料的环节更是核心技术中最为重要的技术突破点。稳定的送料机构在一定程度上极大提高了浆料成型出丝的宽度的准确性。目前市场上基于颗粒送料的3D打印的送料机构均采用开环系统，即无法知当前送料机构的送料速度和送料量。
[0008]目前市场上同类产品针对上述问题，一般采取如下手段进行修正克服:
1.大数据修正，即将获得大量系统运行参数，推导生成经验修正公式，对送料速度加以修正。修正公式基于大量的测量数据之上，工程量巨大，且该修正公式普适性较差。
[0009]2.设计更加精密的送料机构，即将增加更多硬件设计，提高送料的稳定性，但是硬件成本开销大。
[0010]
【发明内容】
本发明针对现有技术的不足，提出了一种基于STM8的生物3D打印机平稳颗粒送料机构，结合光电门计数原理，实现对送料颗粒的精确计数和送料速度的有效调节。
[0011]本发明一种基于STM8的生物3D打印机平稳颗粒送料机构，包括机械结构与控制电路。
[0012]对于基于STM8的生物3D打印机平稳颗粒送料机构的控制电路部分，它包括光电管计数模块与单轴步进电机控制模块。
[0013]电管计数模块包括STM8芯片STM1、第一上拉电阻R1、第一滤波电容Cl、第二滤波电容C2和第一光电门Jl ；STM8芯片STMl型号为STM8S003F3。
[0014]STM8芯片STMl的第4脚与第一上拉电阻Rl的一端和第一滤波电容Cl的一端相连，第一上拉电阻Rl的另一端与+3.3V电源相连,第一滤波电容Cl的另一端与STM8芯片STMl的第7脚、第二滤波电容C2的一端、电源负极GND相连；第二滤波电容C2的另一端与STM8芯片STMl的第8脚相连；STM8芯片STMl的第9脚接+3.3V电源；STM8芯片STMl的第20脚与第一光电门Jl的第2脚相连；STM8芯片STMl的1，2，3，5，6，10，11，12，13，17，18，19脚不做电气连接；第一光电门Jl的第I脚接+3.3V电源；第一光电门Jl的第3脚与电源负极GND相连。
[0015]单轴步进电机控制模块包括单轴步进电机，电机控制模块J2 ；电机控制模块J2采用越吉YJ110。
[0016]单轴步进电机的A+相与电机控制模块J2的第6脚相连；单轴步进电机的A-相与电机控制模块J2的第7脚相连；单轴步进电机的B+相与电机控制模块J2的第8脚相连；单轴步进电机的B-相与电机控制模块J2的第9脚相连；电机控制模块J2的第3脚与STM8芯片STMl的第16脚相连；电机控制模块J2的第4脚与STM8芯片STMl的第15脚相连；电机控制模块J2的第5脚与STM8芯片STMl的第14脚相连；电机控制模块J2的第I脚与+24V电源相连；电机控制模块J2的第2脚与电源负极GND相连。
[0017]对于基于STM8的生物3D打印机平稳颗粒送料机构的机械结构部分，它包括动力驱动单元，物料输出控制单元和料桶。
[0018]所述的料桶为圆柱形结构，设有桶底和桶盖，桶盖上设有进料口，桶底设有四个圆形通孔，相邻圆形通孔的圆心之间距离相等，各个圆形通孔到桶底圆心的距离相等为25mm，四个圆形通孔的直径依次增大；圆形通孔的最小直径为1.2d，d为颗粒料的平均直径；
动力驱动单元包括单轴步进电机，轴套和周布桨。所述的周布桨为非标准件，由一根桨轴和八块长方体平板桨叶构成，八块桨叶沿桨轴圆周方向均布；电机轴穿过桶盖与周布桨桨轴一端通过轴套配合连接，用紧定螺钉固定，防止轴向松动。周布桨桨轴的另一端与料桶桶底中心活动连接，从而完成绕料筒中心轴的旋转运动。
[0019]物料输出控制单元包括个光电门和出料斗。
[0020]每个光电门对应一个圆形通孔，光电门安装紧贴圆形通孔底部且不遮挡圆形通孔出料，保证从圆形通孔送出的物料能够恰好穿过光电门两极，保证顺利计数。出料斗上端面直径与料桶直径相等，与料桶底部配合，颗粒料从四个出料孔出来后汇聚在出料斗，出料斗底部开有2.5d的总出料孔，出料斗出料孔下方设有送料槽，将颗粒料从送料机构输送至打印机喷头。
[0021 ] 本发明的有益效果在于:利用单片机技术控制电路，结合光电门计数原理，并且重 新设计生物3D打印机送料结构，实现对送料颗粒的精确计数和送料速度的有效调节。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明结构框图；
图2是电管计数模块电路图；
图3是单轴步进电机控制模块电路图；
图4是送料机构机械结构总装图；
图5是送料机构爆炸分解图。
【具体实施方式】
[0023]如图1所示，本发明基于STM8的生物3D打印机平稳颗粒送料机构，包括机械结构与控制电路。
[0024]对于基于STM8的生物3D打印机平稳颗粒送料机构的控制电路部分，它包括光电管计数模块与单轴步进电机控制模块。
[0025]如图2所示，电管计数模块包括STM8芯片STM1、第一上拉电阻R1、第一滤波电容Cl、第二滤波电容C2和第一光电门Jl ；STM8芯片STMl型号为STM8S003F3。
[0026]STM8芯片STMl的第4脚与第一上拉电阻Rl的一端和第一滤波电容Cl的一端相连，第一上拉电阻Rl的另一端与+3.3V电源相连,第一滤波电容Cl的另一端与STM8芯片STMl的第7脚、第二滤波电容C2的一端、电源负极GND相连；第二滤波电容C2的另一端与STM8芯片STMl的第8脚相连；STM8芯片STMl的第9脚接+3.3V电源；STM8芯片STMl的第20脚与第一光电门Jl的第2脚相连；STM8芯片STMl的1，2，3，5，6，10，11，12，13，17，18，19脚不做电气连接；第一光电门Jl的第I脚接+3.3V电源；第一光电门Jl的第3脚与电源负极GND相连。
[0027]如图3所示，单轴步进电机控制模块包括单轴步进电机M,电机控制模块J2 ；电机控制模块J2采用越吉YJl 10。
[0028]单轴步进电机M的A+相与电机控制模块J2的第6脚相连；单轴步进电机M的A-相与电机控制模块J2的第7脚相连；单轴步进电机M的B+相与电机控制模块J2的第8脚相连；单轴步进电机M的B-相与电机控制模块J2的第9脚相连；电机控制模块J2的第3脚与STM8芯片STMl的第16脚相连；电机控制模块J2的第4脚与STM8芯片STMl的第15脚相连；电机控制模块J2的第5脚与STM8芯片STMl的第14脚相连；电机控制模块J2的第I脚与+24V电源相连；电机控制模块J2的第2脚与电源负极GND相连。
[0029]如图4、图5所示，对于基于STM8的生物3D打印机平稳颗粒送料机构的机械结构部分，它包括动力驱动单元，物料输出控制单元和料桶。
[0030]所述的料桶4为圆柱形结构，设有桶底和桶盖2，桶盖上设有进料口，桶底设有四个圆形通孔8，相邻圆形通孔的圆心之间距离相等，各个圆形通孔到桶底圆心的距离相等为25mm,四个圆形通孔的直径依次增大；圆形通孔的最小直径为1.2d，d为颗粒料的平均直径;
动力驱动单元包括电机M,轴套I和周布桨3。所述的周布桨3为非标准件，由一根桨轴和八块长方体平板桨叶构成，八块桨叶沿桨轴圆周方向均布；电机轴I穿过桶盖与周布桨桨轴一端通过轴套7配合连接，用紧定螺钉固定，防止轴向松动。周布桨桨轴的另一端与料桶桶底中心活动连接，从而完成绕料筒中心轴的旋转运动。
[0031]物料输出控制单元包括4个光电门G和出料斗6。
[0032]每个光电门对应一个圆形通孔，光电门安装紧贴圆形通孔底部且不遮挡圆形通孔出料，保证从圆形通孔送出的物料能够恰好穿过光电门两极，保证顺利计数。出料斗6上端面直径与料桶直径相等，与料桶底部配合，颗粒料从四个出料孔8出来后汇聚在出料斗6，出料斗6底部开有2.5d的总出料孔，出料斗6出料孔下方设有送料槽C，将颗粒料从送料机构输送至打印机喷头。
【权利要求】
1.一种基于STM8的生物3D打印机平稳颗粒送料机构，包括机械结构与控制电路； 其特征在于:控制电路部分包括光电管计数模块与单轴步进电机控制模块； 所述的电管计数模块包括STM8芯片STM1、第一上拉电阻R1、第一滤波电容Cl、第二滤波电容C2和第一光电门Jl ；STM8芯片STMl型号为STM8S003F3 ； STM8芯片STMl的第4脚与第一上拉电阻Rl的一端和第一滤波电容Cl的一端相连，第一上拉电阻Rl的另一端与+3.3V电源相连，第一滤波电容Cl的另一端与STM8芯片STMl的第7脚、第二滤波电容C2的一端、电源负极GND相连；第二滤波电容C2的另一端与STM8芯片STMl的第8脚相连；STM8芯片STMl的第9脚接+3.3V电源；STM8芯片STMl的第20脚与第一光电门Jl的第2脚相连;STM8芯片STMl的1，2，3，5，6，10，11，12，13，17，18，19脚不做电气连接；第一光电门Jl的第I脚接+3.3V电源；第一光电门Jl的第3脚与电源负极GND相连； 所述的单轴步进电机控制模块包括单轴步进电机，电机控制模块J2 ;电机控制模块J2采用越吉YJllO ； 单轴步进电机的A+相与电机控制模块J2的第6脚相连；单轴步进电机的A-相与电机控制模块J2的第7脚相连；单轴步进电机的B+相与电机控制模块J2的第8脚相连；单轴步进电机的B-相与电机控制模块J2的第9脚相连；电机控制模块J2的第3脚与STM8芯片STMl的第16脚相连；电机控制模块J2的第4脚与STM8芯片STMl的第15脚相连；电机控制模块J2的第5脚与STM8芯片STMl的第14脚相连；电机控制模块J2的第I脚与+24V电源相连；电机控制模块J2的第2脚与电源负极GND相连； 对于基于STM8的生物3D打印机平稳颗粒送料机构的机械结构部分，它包括动力驱动单兀，物料输出控制单兀和料桶； 所述的料桶为圆柱形结构，设有桶底和桶盖，桶盖上设有进料口，桶底设有四个圆形通孔，相邻圆形通孔的圆心之间距离相等，各个圆形通孔到桶底圆心的距离相等为25mm，四个圆形通孔的直径依次增大；圆形通孔的最小直径为1.2d，d为颗粒料的平均直径； 动力驱动单元包括单轴步进电机，轴套和周布桨；所述的周布桨为非标准件，由一根桨轴和八块长方体平板桨叶构成，八块桨叶沿桨轴圆周方向均布；电机轴穿过桶盖与周布桨桨轴一端通过轴套配合连接，用紧定螺钉固定，防止轴向松动；周布桨桨轴的另一端与料桶桶底中心活动连接，从而完成绕料筒中心轴的旋转运动； 物料输出控制单元包括个光电门和出料斗； 每个光电门对应一个圆形通孔，光电门安装紧贴圆形通孔底部且不遮挡圆形通孔出料，保证从圆形通孔送出的物料能够恰好穿过光电门两极，保证顺利计数；出料斗上端面直径与料桶直径相等，与料桶底部配合，颗粒料从四个出料孔出来后汇聚在出料斗，出料斗底部开有2.5d的总出料孔，出料斗出料孔下方设有送料槽，将颗粒料从送料机构输送至打印机嗔头。
【文档编号】B29C67/00GK104029392SQ201410216720
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月21日 优先权日:2014年5月21日
【发明者】史廷春, 林凌鹏 申请人:杭州电子科技大学