一种基于总线的3D打印驱动装置的制作方法

一种基于总线的3d打印驱动装置
技术领域
1.本发明涉及3d打印电机驱动技术领域，尤其涉及一种基于总线的3d打印驱动装置。


背景技术：

2.3d打印全称(3dimensional printing)即三维打印，是以计算机三维模型为基础，通过软件控制分层制造成型的技术，是增材制造技术一种。3d打印技术通常以采用数字技术打印机来实现的。3d打印机的应用对象可以是任何行业的，在医疗、建筑、汽车、航空航天和教育都有着广泛的应用。
3.3d打印机需要依靠多个电机驱动，来实现多轴多角度的立体打印，其通过喷头加热耗材的方式完成打印，而在过程中，移动的电机以及加热喷头都是3d打印设备的重要组成部件。
4.在现有的3d打印机中，电机驱动设备通常是包括主控板，外部电机统一连接到一个主控板中，通过该主控板实现对多个电机的直接控制，则主控板上需要设置多个与电机配对的接口，同时针对电机相应的控制例如移动距离控制、坐标位置控制、加热控制等，还需要信号线、驱动线接口的设置，当连接所有电机后，会导致一个主控板上同时连接有多个电机和对应的连接线，使得设备布线混乱、复杂，而所有的电机控制及连接都由一个主控板完成，导致主控板结构复杂且体积较大，接口的数量固定，多电机的扩展性较差。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种基于总线的3d打印驱动装置，旨在解决现有的3d打印机中单个主控板连接和控制多个电机导致布线混乱、多电机扩展性较差的问题。
6.根据本技术实施例，提供了一种基于总线的3d打印驱动装置，包括主板及驱动板，所述主板与所述驱动板通过总线连接；所述驱动板上开设有第一总线接口和第二总线接口，所述第一总线接口与所述主板通过总线连接；所述主板上设有主芯片，所述驱动板上设有驱动主控芯片及电机驱动电路，所述电机驱动电路与所述驱动主控芯片连接。
7.优选地，所述驱动板的数量为多个，多个所述驱动板通过所述第二总线接口依次串联。
8.优选地，还包括电源，所述电源与所述主板电连接，所述电源内设有过零检测电路。
9.优选地，所述过零检测电路输入端接入市电，输出端接端子，所述过零检测电路包括整流桥、第一电阻、极性电容、二极管、第二电阻、三极管及光耦，所述三极管分别接入所述极性电容、二极管及所述光耦的发射端，所述光耦的接收端接入第三电阻并上拉至5v。
10.优选地，所述驱动板上设有温度检测器、行程检测器及坐标位置采集器，所述温度检测器、行程检测器及坐标位置采集器与所述驱动主控芯片连接。
11.优选地，所述驱动板上还设有加热端口，所述加热端口的电路与所述驱动主控芯
片连接。
12.优选地，所述主板上还设有usb接口、fan接口。
13.与现有技术相比，本发明提供的一种基于总线的3d打印驱动装置具有以下有益效果：
14.1、通过在主板上设置主芯片，另外设置分体的驱动板，在驱动板上设置电机驱动电路及对应的驱动主控芯片，驱动板与主板通过总线通信连接，使得驱动板将主板上的电机驱动、管理及控制功能分散出去，把现有技术中主板的整合功能拆分到分体设置的多个驱动板上，且一个驱动板连接一个电机，多个驱动板可以通过第二总线接口实现串联，当用户需要增加电机时，只需要新增一个串联的驱动板即可，不需要将多余的连接线接入主板，减少了主板连接线的数量，便于主板和整个设备的布线，且布线简单美观。同时多个驱动板串联的方式增加电机也让原有的主板功能分散，减小了主板的体积和简化主控板的电路，也能够让电机无限制地增加数量，避免了原有主板对电机扩展的限制，提高电机扩展性。
15.2、通过驱动板连接电机，驱动主控芯片控制电机的方式，使得在3d打印设备中，3d打印系统会根据不同驱动板分配不同的地址，使得每个电机在系统内都有独立的地址，便于主板对不同电机的分发指令对电机进行独立控制，便于打印系统的管理。
16.3、通过在电源内设置过零检测电路，使得本方案设计的主板能够根据市电的通断情况做出快速反应，及时检测市电断电，利用电路内部残留的电能控制当前喷头远离打印体，避免喷头断电停留导致的残余热量烧伤打印体，提高3d打印的产品质量。
17.4、通过在驱动板上都预留加热端口、温度检测端口、fan接口、行程检测接口及坐标位置采集器，使得每个驱动板都集成了相同的多种功能，让多个驱动板具有相同结构，减少驱动板之间的差异化，便于生产制造以及erp入库管理。
18.5、通过在驱动板上设置行程检测器和坐标位置采集器，使得每次打印工作过程中都会实时记录每个电机以及喷头的坐标位置，同时确保每个电机的回零调整，而对于打印工作中的中断情况，坐标位置采集器都会记录下每个电机和喷头的坐标位置，重新恢复打印工作后，喷头可基于各个电机的坐标位置进行续打，进一步提高模型打印的质量。同时，坐标位置采集器还可以确保每个电机的移动精确度，避免丢步，提高3d打印的质量。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。
20.图1是本发明第一实施例提供的一种基于总线的3d打印驱动装置的结构示意图。
21.图2是本发明第一实施例提供的一种基于总线的3d打印驱动装置中主芯片的电路结构示意图。
22.图3是本发明第一实施例提供的一种基于总线的3d打印驱动装置中驱动主控芯片的电路结构示意图。
23.图4是本发明第一实施例提供的一种基于总线的3d打印驱动装置中过零检测电路的电路结构示意图。
24.图5是本发明第一实施例提供的一种基于总线的3d打印驱动装置中温度检测器的
电路结构示意图。
25.图6是本发明第一实施例提供的一种基于总线的3d打印驱动装置中机械行程检测的电路结构示意图。
26.图7是本发明第一实施例提供的一种基于总线的3d打印驱动装置中光电行程检测的电路结构示意图。
27.图8是本发明第一实施例提供的一种基于总线的3d打印驱动装置中坐标位置采集器的电路结构示意图。
28.图9是本发明第一实施例提供的一种基于总线的3d打印驱动装置中电机驱动电路的电路结构示意图。
29.标号说明:
30.1、主板；2、驱动板；21、第一总线接口；22、第二总线接口；23、温度检测器；24、行程检测器；25、坐标位置采集器；3、电源。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
33.还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
34.请参阅图1，本发明第一实施例公开了一种基于总线的3d打印驱动装置，包括主板1及驱动板2，所述主板1与所述驱动板2通过总线连接。所述驱动板2上开设有第一总线接口21和第二总线接口22，所述第一总线接口21与所述主板1通过总线连接。
35.所述主板1上设有主芯片，所述驱动板2上设有驱动主控芯片及电机驱动电路(如图9的所示)，所述电机驱动电路与所述驱动主控芯片连接，所述驱动板2的驱动主控芯片用于控制当前连接的电机运作，并收集电机运作的数据，所述主板1用于连接驱动板2，以通过总线连接的方式与驱动板2通信连接，并给驱动板2发送数据及获取相应的电机运作参数。
36.具体地，所述主芯片的型号可以为如图2所示的型号stm32f103ret6的芯片，所述驱动主控芯片可以为如图3所示的型号stm32f030的芯片，一个驱动板2连接一个电机，在本实施例中，所述驱动板2的数量可以为多个，多个驱动板2通过第二总线接口2依次串联，而只需要其中一个驱动板2通过第一总线接口21与主板1总线连接即可，当用户需要扩展多个电机时，按照顺序串联接入相应数量的驱动板2，并将电机单独连接到驱动板2即可。
37.可以理解，所述主芯片用于透过总线电路与多个电机驱动板通讯、交互数据和发送指令，而主芯片还用于连接3d打印设备，管理打印设备中的加热、散热等总控制。所述驱动主控芯片用于控制当前连接电机的工作，具体可以透过总线电路与主板1通讯、交互数据和执行主板1的指令，同时，还可以监控电机的移动数据、温度数据及位置数据，接收主板1
的指令来控制电机按照预定指令运行。
38.可以理解，所述主板1上还设有usb接口、fan接口，usb接口用于插接连接线，进行传输数据，fan接口用于连接风扇端。
39.请结合图1和图4，所述主板1还连接有电源3，该电源3为电源适配器，所述电源3内还设有过零检测电路(如图4所示)，所述过零检测电路输入端接入市电，输出端接端子con20，所述过零检测电路包括整流桥bd1、第一电阻r294、极性电容c247、二极管d1、第二电阻r295、三极管q215及光耦u205，所述三极管q215分别接入所述极性电容c247、二极管d1及所述光耦u205的发射端u205b，所述光耦u205的接收端u205a接入第三电阻r296并上拉至5v。如图2中所示，市电输入经过整流桥bd1到达二极管d1端产生压降，使得三极管q215导通，则光耦的发射端u205b导通，使得接收端u205a导通，输出端的端子con20输出低电平，此时表示市电接通。反之，二极管d1不通，则三极管q215不通，光耦u205不工作，con20输出高电平，表示市电断开，通过输出高低电平的方式检测市电状态，而结合光耦的快速响应，使得市电断电时能够快速检测变化。
40.可以理解，当市电断电时，设备的电路系统中由于存在有多个电容，电容在断电后存储有部分电能，而所述过零检测电路在检测来自市电的断电信息，在断电时通过所有电容保留部分电能，经过主芯片的控制后，将残存的电能全部调控给控制喷头移动的电机使用，以调整喷头移开当前打印区域，可以使得打印工作在市电断电前留存有足够的电能来迅速移开喷头，让后续的续打模型质量更高，避免在断电后喷头留存的温度烫伤模型。
41.请结合图1、图5、图6、图7和图8，所述驱动板2上设有温度检测器23、行程检测器24及坐标位置采集器25，温度检测器23、行程检测器24及坐标位置采集器25与所述驱动主控芯片连接。所述温度检测器23为如图4中的温度检测电路，所述温度检测器23可用于检测喷头上的加热模块的工作温度，所述行程检测器24为如图5中的行程检测电路，所述行程检测器24用于检测当前驱动板2上电机的移动，具体为检测当前电机回零点的检测。所述坐标位置采集器25为图6中的坐标位置采集电路，所述坐标位置采集器25用于检测当前驱动板2上电机的坐标数据，主控板1可根据多个驱动板2上每个电机的坐标数据综合来获得准确的喷头坐标。
42.所述行程检测器24可以设置为机械行程检测电路(如图6所示)或设置为光电行程检测(如图7所示)的任一种或二者的结合。
43.可选地，作为一种实施例，所述驱动板2上还设有加热端口，加热端口可用于连接喷头上的加热模块，以通过其中一个加热端口提供给喷头加热。
44.与现有技术相比，本发明提供的一种基于总线的3d打印驱动装置具有以下有益效果：
45.1、通过在主板上设置主芯片，另外设置分体的驱动板，在驱动板上设置电机驱动电路及对应的驱动主控芯片，驱动板与主板通过总线通信连接，使得驱动板将主板上的电机驱动、管理及控制功能分散出去，把现有技术中主板的整合功能拆分到分体设置的多个驱动板上，且一个驱动板连接一个电机，多个驱动板可以通过第二总线接口实现串联，当用户需要增加电机时，只需要新增一个串联的驱动板即可，不需要将多余的连接线接入主板，减少了主板连接线的数量，便于主板和整个设备的布线，且布线简单美观。同时多个驱动板串联的方式增加电机也让原有的主板功能分散，减小了主板的体积和简化主控板的电路，
也能够让电机无限制地增加数量，避免了原有主板对电机扩展的限制，提高电机扩展性。
46.2、通过驱动板连接电机，驱动主控芯片控制电机的方式，使得在3d打印设备中，3d打印系统会根据不同驱动板分配不同的地址，使得每个电机在系统内都有独立的地址，便于主板对不同电机的分发指令对电机进行独立控制，便于打印系统的管理。
47.3、通过在电源内设置过零检测电路，使得本方案设计的主板能够根据市电的通断情况做出快速反应，及时检测市电断电，利用电路内部残留的电能控制当前喷头远离打印体，避免喷头断电停留导致的残余热量烧伤打印体，提高3d打印的产品质量。
48.4、通过在驱动板上都预留加热端口、温度检测端口、fan接口、行程检测接口及坐标位置采集器，使得每个驱动板都集成了相同的多种功能，让多个驱动板具有相同结构，减少驱动板之间的差异化，便于生产制造以及erp入库管理。
49.5、通过在驱动板上设置行程检测器和坐标位置采集器，使得每次打印工作过程中都会实时记录每个电机以及喷头的坐标位置，同时确保每个电机的回零调整，而对于打印工作中的中断情况，坐标位置采集器都会记录下每个电机和喷头的坐标位置，重新恢复打印工作后，喷头可基于各个电机的坐标位置进行续打，进一步提高模型打印的质量。同时，坐标位置采集器还可以确保每个电机的移动精确度，避免丢步，提高3d打印的质量。
50.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。