一種3d打印機用噴頭驅動系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及3D打印機技術領域，尤其涉及一種3D打印機用噴頭驅動系統。
【背景技術】
[0002]3D打印技術起源于20世紀80年代出現的快速成形技術(Rapid Prototyping,RP)。快速成形技術，又稱自由成形技術(Freeform Manufacturing，FM)。其基本原理屬于加成制造(Additive Fabricat1n，AF)，既不采用傳統的加工機床和模具，依據工件的三維計算機輔助設計(CAD)模型，在計算機控制下由自由成形機直接成形三維工件。它結合了計算機輔助設計、數控、材料等多種先進技術，可謂是一種顛覆性的制造技術。它的基本原理是，利用計算機軟件對CAD模型進行分層切片處理，得到各層界面的二維輪廓信息，根據輪廓信息生成G-code控制代碼，快速成形機按照控制命令，分層沉積材料，形成一系列二維截面薄片層，最后快速成形機使片層與片層之間相互粘結，將這些薄片逐步順序疊加堆積成三維工件實體。由于加成制造法通過三維至二維的轉化，使工件的成形變得簡化，只需要傳統切削加工30 %-50 %的工時和20 % -35 %的成本，就能直接制作復雜的三維工件，在機械制造業引起了巨大的反響。
[0003]目前，打印機中需要使用到噴頭，對噴頭處的溫度控制是材料順利擠出的保障，根據材料的不同，打印頭加熱腔需要保持的溫度范圍也有所不同。只有將加熱腔的溫度保持在材料剛好處于熔融態的溫度，材料才可以被均勻的噴出。如果溫度過高，噴嘴出料口可能會出現“拉絲”的現象，而且零件表層還有可能因為溫度過高而發生形變;如果溫度過低，剛被噴出噴嘴的材料瞬間凝固。目前的噴頭驅動系統有待進一步的完善。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型為了克服現有技術中的不足，提供了一種3D打印機用噴頭驅動系統。
[0005]本實用新型是通過以下技術方案實現:
[0006]—種3D打印機用噴頭驅動系統，包括需要進行驅動控制的噴頭，還包括噴頭接頭模塊、功率放大模塊、D/A轉換模塊、FPGA模塊、串口通信模塊以及Arduino模塊，所述Ar du i no模塊的輸出端與所述串口通信模塊的輸入端相連，所述串口通信模塊的輸出端與所述FPGA模塊的輸入端相連，所述FPGA模塊與D/A轉換模塊相連，所述D/A轉換模塊與功率放大模塊相連，所述功率放大模塊與噴頭接頭模塊相連，所述噴頭接頭模塊與噴頭相連，所述FPGA模塊與噴頭接頭模塊雙向通信連接。
[0007 ] 進一步地，所述FPGA模塊中的I /0電壓為3.3V。
[0008]進一步地，所述串口通信模塊采用SCSI68位總線接口實現差分傳輸。
[0009]D/A轉換模塊將來自FPGA的數字信號轉換成模擬信號，即將高壓點火脈沖信號的數字串轉換成髙壓點火脈沖的模擬信號波形。
[0010]從FPGA模塊輸出的電平信號為LVTTL型，要輸出到噴頭還需要再進行電平轉換要轉換的信號包括時鐘信號Clk、加載信號Load、同步信號Stb和打印數據，驅動噴頭點火的高壓點火脈沖信號經過功放模塊放大后也一并輸入到該模塊。
[0011]與現有的技術相比，本實用新型的有益效果是:本實用新型中的FPGA模塊可以在百兆赫茲的頻率時鐘下工作，可以產生更為精確的信號，同時FPGA模塊也能夠確保各個信號時序的準確性，能夠提高整個噴頭驅動系統的精度和穩定性，便于推廣使用。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的原理圖。
【具體實施方式】
[0013]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0014]請參閱圖1，圖1為本實用新型的原理圖。
[0015]所述一種3D打印機用噴頭驅動系統，包括需要進行驅動控制的噴頭I，還包括噴頭接頭模塊2、功率放大模塊3、D/A轉換模塊4、FPGA模塊5、串口通信模塊6以及Arduino模塊7，所述Arduino模塊7的輸出端與所述串口通信模塊6的輸入端相連，所述串口通信模塊6的輸出端與所述FPGA模塊5的輸入端相連，所述FPGA模塊5與D/A轉換模塊4相連，所述D/A轉換模塊4與功率放大模塊3相連，所述功率放大模塊3與噴頭接頭模塊2相連，所述噴頭接頭模塊2與噴頭I相連，所述FPGA模塊5與噴頭接頭模塊2雙向通信連接。
[0016]所述FPGA模塊5中的I/O電壓為3.3VAPGA模塊5用于產生波形數據和打印頭所需的數據、控制信號，電壓轉換芯片用于將FPGA模塊5產生的波形數據轉換成驅動電壓信號來驅動壓電噴頭中的壓電致動器，導電帶用于將FPGA產生的數據和控制信號傳送到打印頭。
[0017]所述串口通信模塊6采用SCSI68位總線接口實現差分傳輸。
[0018]其工作原理為:串口通信模塊6從Arduino模塊7中獲取數據與相關信號，并將其送入FPGA模塊5中；在FPGA模塊5內部進行數據緩存及其組合的同時產生驅動噴頭的控制信號和高壓點火脈沖信號，然后把處理后的數據和信號送給噴頭接口模塊2，將數字信號形式的高壓點火脈沖輸入到D/A轉換模塊4，經功率放大模塊3放大，按照噴頭驅動控制時序將高壓點火脈沖送給噴頭接口，控制噴頭I進行打印。出于對電路穩定性及其抗干擾能力的考慮，將功率放大模塊3與噴頭驅動模塊分離，功率放大模塊3從噴頭驅動模塊2獲取信號，處理完成后，輸出到噴頭接口模塊2，為噴頭提供高壓點火脈沖。
[0019]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種3D打印機用噴頭驅動系統，包括需要進行驅動控制的噴頭(I)，其特征在于:還包括噴頭接頭模塊(2)、功率放大模塊(3)、D/A轉換模塊(4)、FPGA模塊(5)、串口通信模塊(6)以及Arduino模塊(7)，所述Arduino模塊(7)的輸出端與所述串口通信模塊(6)的輸入端相連，所述串口通信模塊(6)的輸出端與所述FPGA模塊(5)的輸入端相連，所述FPGA模塊(5)與D/A轉換模塊(4)相連，所述D/A轉換模塊(4)與功率放大模塊(3)相連，所述功率放大模塊(3)與噴頭接頭模塊(2)相連，所述噴頭接頭模塊(2)與噴頭(I)相連，所述FPGA模塊(5)與噴頭接頭模塊(2)雙向通信連接； 所述FPGA模塊(5)中的I/O電壓為3.3V; 所述串口通信模塊(6)采用SCSI68位總線接口實現差分傳輸。
【專利摘要】本實用新型涉及一種3D打印機用噴頭驅動系統，包括需要進行驅動控制的噴頭，還包括噴頭接頭模塊、功率放大模塊、D/A轉換模塊、FPGA模塊、串口通信模塊以及Arduino模塊，所述Arduino模塊的輸出端與所述串口通信模塊的輸入端相連，所述串口通信模塊的輸出端與所述FPGA模塊的輸入端相連，所述FPGA模塊與D/A轉換模塊相連，所述D/A轉換模塊與功率放大模塊相連，所述功率放大模塊與噴頭接頭模塊相連，所述噴頭接頭模塊與噴頭相連，所述FPGA模塊與噴頭接頭模塊雙向通信連接。本實用新型中的FPGA模塊可以在百兆赫茲的頻率時鐘下工作，可以產生更為精確的信號，同時FPGA模塊也能夠確保各個信號時序的準確性，能夠提高整個噴頭驅動系統的精度和穩定性，便于推廣使用。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號】CN205210622
【申請號】CN201521071739
【發明人】阮張偉
【申請人】阮張偉
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月20日