3D打印机的安全控制系统的制作方法

本实用新型属于3D打印技术领域，特别是涉及一种3D打印机的安全控制系统。该3D打印机的安全控制系统具有断丝检测和断电续打功能。

背景技术：

3D打印技术，又称积层制造，是指采用分层加工，叠加成型的方式逐层增加材料来生成三维实体。由于采用熔融堆积方式，如果打印过程中出现材料断裂或用完，断电等其他故障造成不能完成打印模型的一次成型，则不得不重新打印，造成时间和成本的浪费。因此，为保障模型打印过程中的一次成型，提高打印效率，需要在打印过程中进行断丝检测从而及时续接打印材料；并实现在断电的情况下，可以重新上电后继续完成上次打印。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型的目的是为了提高在打印过程中一次成型的可靠率，在出现材料断裂或用完，以及断电等原因造成的打印中止等情况，可以避免重新进行打印，从而节省时间和成本。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种3D打印机的安全控制系统，所述3D打印机包括电源模块、控制模块、以及执行模块；所述安全控制系统至少包括：

用于检测电源模块工作状态的断电检测模块；所述断电检测模块包括比较器和稳压芯片；

用于检测打印材料是否断裂和/或耗尽的断丝检测模块；其中：

所述电源模块包括将交流电能转换为直流电能的供电电源、以及备用电源；所述供电电源和备用电源的正负极输入端子均与稳压芯片的正负极输入端子电连接；所述稳压芯片的正负极输出端子与控制模块的电源端子电连接；在所述供电电源的正负极输出端子之间设置有储能元件；所述储能元件的两端分别通过一个限压电阻与比较器的一个输入端子电连接；所述稳压芯片的正负极输出端子分别通过一个限压电阻与比较器的另一个输入端子电连接；所述比较器的输出端子与控制模块的I/O端子电连接；所述断丝检测模块包括设置于从打印材料至打印探头路径上的断丝检测传感器；该断丝检测传感器 的输出端子与控制模块的I/O端子电连接；所述控制模块通过继电器与备用电源连接。

进一步：所述储能元件为电容或电感中的一种。

进一步：所述控制模块为单片机或ARM控制器中的一种。

进一步：所述断丝检测传感器为机械式限位开关或对射式光电开关中的一种。

进一步：在所述控制模块I/O端子上电连接有指令输入模块和数据输出模块。

进一步：所述指令输入模块为U盘或SD卡；所述数据输出模块为显示器或蜂鸣器。

进一步：所述比较器为电压比较器或电流比较器中的一种。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

为了提高在打印过程中的可靠率，降低打印成本，本实用新型采用了断丝检测模块断电检测模块。在不同气候条件下，受光照，温度，湿度等环境因素影响，或者用户使用方式不当等情况，打印材料容易出现断裂；另外，当打印较大模型时，打印材料已消耗完仍未完成打印时，这就需要在打印过程中及时检测到断丝，提醒用户更换打印材料，以免造成打印失败。在打印过程中，如果出现意外断电，或者由于某些客观因素影响，需要人为断电来重新选择时间地点进行续打的情况，这就需要打印机具有断电续打控制功能，给用户提供方便，并提高打印效率。

附图说明：

图1是本实用新型第一优选实施例的电路框图；

图2是本实用新型第二优选实施例的电路框图；

图3是本实用新型优选实施例中断丝检测的结构图；

图4是本实用新型优选实施例中断电检测模块的电路图。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1至图4，一种3D打印机的安全控制系统，传统的3D打印机包括电源模块、控制模块、以及执行模块；其中电源模块为将交流电转换为3D打印机所需直流电能的电源转换设备，执行模块为多个电机和3D打印机的一些动作部件，由于这些部件并非本专利的创新点，且该部分为公知技术，因此此次并不对其进行详细赘述；控制模块为整个3D打印机的核心部件，其具有数据存储和软件处理的功能。本专利要解决的技术问题是断电检测、断电续打和断丝检测，其创新点具体如下：

所述安全控制系统至少包括：

用于检测电源模块工作状态的断电检测模块；所述断电检测模块包括比较器和稳压芯片；

用于检测打印材料是否断裂和/或耗尽的断丝检测模块；其中：

所述电源模块包括将交流电能转换为直流电能的供电电源、以及备用电源；备用电源为蓄电池组或者是UPS等；上述蓄电池组优选的是锂电池组；如图4所示：所述供电电源和备用电源的正负极输入端子均与稳压芯片的正负极输入端子电连接；所述稳压芯片的正负极输出端子与控制模块的电源端子电连接；在所述供电电源的正负极输出端子之间设置有储能元件；所述储能元件的两端分别通过一个限压电阻与比较器的一个输入端子电连接；所述稳压芯片的正负极输出端子分别通过一个限压电阻与比较器的另一个输入端子电连接；所述比较器的输出端子与控制模块的I/O端子电连接；所述断丝检测模块包括设置于从打印材料至打印探头路径上的断丝检测传感器；该断丝检测传感器的输出端子与控制模块的I/O端子电连接；所述控制模块通过继电器与备用电源连接。在该优选实施例中，所述储能元件为电容，在实际现场中，储能元件也可以选用电感。上述控制模块为单片机或ARM控制器中的一种。在上述优选实施例中：交流电压AC经AC/DC供电电源(如开关电源等)，转换为直流电压DC，后接储能元件电容，该电容不仅用于滤波，并应在断电瞬间为系统提供短时电能，用于打印状态数据保存和切换备用电源。稳压芯片用于给控制器，电压比较器，继电器等其他功能模块供电。AC/DC电源模块的直流电压DC1后接储能电容，并经电阻R1，R2分压后接入电压比较器输入端IN2，DC/DC稳压芯片的直流电压DC2经电阻R3，R4分压后接入电压比较器输入端IN1，通过两个输入端的比较进行断电检测，控制器检测到电压比较器输出信号OUT后，通过储能元件电容储存的短时能量，保存当前打印状态并切换备用电源。

所述断丝检测传感器为机械式限位开关或对射式光电开关中的一种。具体检测原理为：当有打印材料从断丝检测传感器的探头经过时，断丝检测传感器会输出一个特定的信号，比如高电平，也可以是低电平，此处为了叙述方便，假设为高电平，则当打印材料断裂或者是耗尽时，断丝检测传感器则检测不到打印物流的信息，此时输出信号的电平翻转，由高电平转换为低电平，该低电平为控制模块提供一个触发模块，在该触发模块的驱动下，控制模块通过继电器开启备用电源，在此过程中，蓄能元件(电容)为控制模块提供电能，在此过程中，控制模块将3D打印机当前的打印状态进行保存；

在该优选实施例中：在所述控制模块I/O端子上电连接有指令输入模块和数据输出模块。所述指令输入模块为U盘或SD卡；所述数据输出模块为显示器或蜂鸣器。这样工程师可以在实验室或者是其他地方将工序代码软件写入U盘或SD卡中，随后将该U盘或SD卡与控制模块连接，即可将工序代码导入3D打印机；同时，在打印的过程中，可以通过显示器将打印状态进行显示，同时当发生故障时，故障信息也可以通过显示器或者是报警器进行显示。

在本优选实施例中：所述比较器为电压比较器，在实际现场也可以选用电流比较器中的一种。该电压比较器比较的是蓄能元件与稳压芯片输出的电压比较；当供电电源发生断电时，在本优选实施例中，供电电源输出的是24V直流电，稳压芯片是24V转5V，当稳压芯片的24V输入断电时会有电压下降的一个延时，稳压芯片的输出5V电压不会迅速归零，但是供电电源的输出24V经限压电阻分压后给比较器输入的电压会下降，比较器另一个输入电压IN1此时未变化，这样比较器两个输入电压信号IN1和IN2进行的比较输出。供电电源正常工作时，比较器两端的输入电压是24V经电容后面的电阻分压后电压大一些。正常供电时，实际用到的是比较器24V分压后输入端大约是2.7V，5V输入端是2.5V，24V降到21V左右时，分压后会低于2.5V，产生比较输出。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。