新型3d打印光纖激光器控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種新型3D打印光纖激光器控制系統，包括單片機、數字電位器、開關電源、數字溫度傳感器以及報警裝置；其中，所述單片機連接所述數字電位器；所述數字電位器連接所述開關電源的控制端；所述單片機一方面連接所述數字溫度傳感器，另一方面連接所述報警裝置。還包括上位機；其中，所述上位機通過串口連接所述單片機。本實用新型設置有數字電位器，能夠使激光器的性能得到大幅提高，硬件電路設計結構簡單、系統響應速度快，不需要額外器件，成本低廉、功能齊全、實用性強。
【專利說明】
新型3D打印光纖激光器控制系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及3D打印，具體地，涉及一種新型3D打印光纖激光器控制系統。
【背景技術】
[0002]3D打印(3D printing)技術是一種融合了材料、信息、生物、控制、機械等技術的數字化增材制造技術。它與傳統制造方法最大的區別是3D打印將成形材料逐層堆積，生成三維實體。目前可供打印的材料形態有粉末、液體、片狀或者絲狀等離散材料。3D打印的基本原理是首先將一個三維實體模型按照需要的精度將其切割為若干個薄片層面，由于其厚度較小，故而可以看做是一個二維的平面，這樣就將制造的難度，復雜度大大的降低。從理論上來講，只要在計算機中完成三維模型的設計，就可以在不用刀具，模具及其他復雜工藝的條件下，制造出三維實體。
[0003]選擇性激光燒結技術以激光器為能量源，通過紅外激光束的能量，使照射部位的金屬、塑料、陶瓷或其復合物的粉末融化并均勻地燒結在加工平面上。現有的激光3D打印機存在以下技術問題:激光單元的光路誤差大、光能量損耗多、粉末燒結的質量差;工作臺上的粉末材料存在間隙、使得粉末材料的導熱性低從而影響對激光的能量吸收率低、吸收能量不均勻，粉末材料之間存在間隙，導致成品的表面粗糙，強度不足;工作臺和送粉臺的升降位移誤差大，影響制件的成型質量。
[0004]由于3D打印技術需要高功率密度激光器，聚集到幾十微米大小的光斑。由于材料吸收問題，一般⑶2激光器很難滿足要求，Nd: YAG激光器由于光束模式差也很難達到要求，所以3D打印技術需要使用光束質量較好的半導體栗浦YAG激光器或光纖激光器，功率在100W左右，可以達到30至50μπι的聚集光斑，功率密度達到5XKl0r6W/cnf2以上。
【實用新型內容】
[0005]針對現有技術中的缺陷，本實用新型的目的是提供一種新型3D打印光纖激光器控制系統。
[0006]根據本實用新型提供的新型3D打印光纖激光器控制系統，包括單片機、數字電位器、開關電源、數字溫度傳感器以及報警裝置；
[0007]其中，所述單片機連接所述數字電位器;所述數字電位器連接所述開關電源的控制端；
[0008]所述單片機一方面連接所述數字溫度傳感器，另一方面連接所述報警裝置。
[0009]優選地，還包括上位機；
[0010]其中，所述上位機通過串口連接所述單片機。
[0011]優選地，還包括顯示器；
[0012]其中，所述顯示器連接所述單片機。
[0013]優選地，還包括鍵盤；
[0014]其中，所述鍵盤連接所述單片機。
[0015]與現有技術相比，本實用新型具有如下的有益效果:
[0016]1、本實用新型設置有數字電位器，能夠使激光器的性能得到大幅提高，硬件電路設計結構簡單、系統響應速度快，不需要額外器件，成本低廉、功能齊全、實用性強；
[0017]2、本實用新型中上位機和單片機之間能采用串口通信的方式進行光纖激光器輸出功率的調節，方便接入到3D打印控制系統，提高了實時響應速度；
[0018]3、本實用新型結構簡單，布局合理，易于推廣。
【附圖說明】
[0019]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0020]圖1為本實用新型的結構不意圖。
[0021]圖中:
[0022]I為單片機，2為串口，3為開關電源，4為數字電位器，5為數字溫度傳感器，6為顯示器，7為鍵盤，8為報警裝置。
【具體實施方式】
[0023]下面結合具體實施例對本實用新型進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本實用新型，但不以任何形式限制本實用新型。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本實用新型的保護范圍。
[0024]在本實施例中，本實用新型提供的新型3D打印光纖激光器控制系統，包括單片機、數字電位器、開關電源、數字溫度傳感器以及報警裝置；
[0025]其中，所述單片機連接所述數字電位器;所述數字電位器連接所述開關電源的控制端;所述單片機一方面連接所述數字溫度傳感器，另一方面連接所述報警裝置。
[0026]本實用新型提供的新型3D打印光纖激光器控制系統，還包括上位機;其中，所述上位機通過串口連接所述單片機。
[0027]本實用新型提供的新型3D打印光纖激光器控制系統，還包括顯示器和鍵盤;其中，所述顯示器連接所述單片機；
[0028]本實用新型提供的新型3D打印光纖激光器控制系統，還包括鍵盤;其中，所述鍵盤連接所述單片機。
[0029]當使用本實用新型提供的新型3D打印光纖激光器控制系統時，上位機通過串口2發送光纖激光器的輸出功率，然后由單片機I進行控制調節，提供所需要的激光功率，當進行激光功率設定時，由單片機I對數字電位器4的輸出電阻進行控制，以改變開關電源的控制端的輸入電壓，使開關電源的輸出電流改變，得到光纖激光器輸出功率所需要的驅動電流，從而實現激光輸出功率的變化。同時利用數字溫度傳感器5對光纖激光器工作環境溫度進行采集，利用單片機I實現對溫度數據的處理，當溫度超出規定的40°C時，單片機I會控制報警裝置8進行報警，主要通過發光二級管進行溫度報警，并利用顯示器6顯示信息，用戶可實時了解激光器的工作情況。
[0030]所述采用單片機型號為1MC9S12xDP512的單片機，是Freescale公司生產的一種16位器件，其包括大量的片上存儲器和外部I/O。所述開關電源選用型號為PC0-6131的開關電源，以滿足光纖激光器的輸出功率要求。所述數字電位器4為選用型號為DS1867的數字電位器，電阻可調的范圍為O?1kQ，數字電位器4包含兩個256等級的輸出電位器，通過串行方式進行編程。數字溫度傳感器選用美國Dallas公司推出型號為DS18B20數字溫度傳感器5。顯示器選用型號為LCD1602的液晶顯示器6模塊支持2行X 16字符和5 X 7點陣兩種模式，顯示對比度和背光亮度均可調，由驅動器和液晶顯示屏兩部分組成。鍵盤7在時鐘控制下不斷地循環掃描，并根據掃描信號、對應鍵盤7的相應信號來確定鍵盤7按鍵位置，并通過矩陣鍵盤7配合顯示器6進行交互。
[0031]激光器為電流型驅動器件，驅動電流是輸出光功率的前提，通過改變激光器電源電流的大小來改變激光器的輸出功率。通過控制激光器的輸出功率的基本方法是:由單片機I控制數字電位器4的輸出電阻，使開關電源的控制端的電壓改變，從而控制了開關電源的輸出電流，改變光纖激光器功率的輸出。
[0032]數字電位器4的輸出電阻R由式(I)計算
[0033]R = DXRWL+Rff(I)
[0034]其中，RW為滑臂電阻，即為內部電位器電子開關電阻，通常RW彡100Ω，典型值為40Ω ;RWL為數字電位器DS1867內部電子陣列中每個電阻單元的阻值;D為輸入的數字量。
[0035]根據光纖激光器功率控制的要求，即用戶對光纖激光器的輸出功率性能的要求。經實驗得出，需要開關電源輸出電流的變化范圍為O?50A，功率對應電流線性輸出，允許功率穩定度有I %的誤差波動。
[0036]以上對本實用新型的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本實用新型并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本實用新型的實質內容。
【主權項】
1.一種新型3D打印光纖激光器控制系統，其特征在于，包括單片機、數字電位器、開關電源、數字溫度傳感器以及報警裝置； 其中，所述單片機連接所述數字電位器;所述數字電位器連接所述開關電源的控制端； 所述單片機一方面連接所述數字溫度傳感器，另一方面連接所述報警裝置。2.根據權利要求1所述的新型3D打印光纖激光器控制系統，其特征在于，還包括上位機； 其中，所述上位機通過串口連接所述單片機。3.根據權利要求1所述的新型3D打印光纖激光器控制系統，其特征在于，還包括顯示器； 其中，所述顯示器連接所述單片機。4.根據權利要求1所述的新型3D打印光纖激光器控制系統，其特征在于，還包括鍵盤； 其中，所述鍵盤連接所述單片機。
【文檔編號】H01S3/09GK205646424SQ201620367570
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月27日
【發明人】王軍, 楊炎, 董志國, 石宏鑫, 王青巖, 黃之文, 魏家華
【申請人】上海安軒自動化科技有限公司