[发明专利]FDM型3D打印机步进电机速度控制装置及驱动控制系统

权利要求书

1.一种熔融层积型3D打印机的步进电机速度控制装置，位于微处理器与步进电机之间，接受微处理器的控制命令，提取命令参数并计算参数获得相邻步间时间间隔，根据时间间隔产生相应的步进信号，控制步进电机的运转，其特征在于，包括依次连接的通信总线接口和4路步进电机控制通道，每个步进电机控制通道内部包含FIFO参数缓存、寄存器文件和速度控制模块，运动数据参数通过通信总线接口存入到FIFO参数缓存中，速度控制模块则从FIFO参数缓存中读取相关参数，计算并发出相关步进电机控制信息给步进电机，寄存器文件内部包含了控制步进电机速度控制装置的所有控制寄存器，用于控制步进电机速度控制装置的运转；所述步进电机速度控制装置用于同步控制4路步进电机的运转，所述4路步进电机彼此不同轴，且所述4路步进电机在所述步进电机速度控制装置的控制下做匀加速运动；

所述FIFO参数缓存的缓存方式为：数据进入FIFO参数缓存中保存，当后级装置向FIFO缓存中发出数据读取请求时，先进入缓存队列的数据先出来，后进入缓存队列的数据后出来；

所述速度控制模块包括依次连接的数据输入部分、周期数计算器、脉冲发生器和信号发生器，周期数计算器用来计算相邻两步间的时间间隔，控制脉冲发生器产生相应的步进脉冲，并通过信号发生器放大，由信号发生器发出步进信号给步进电机，控制其运转；数据输入部分与脉冲发生器之间还设有用于控制步数的步数控制计数器；

所述周期数计算器包括依次连接的32位加法器、开方运算单元、开方结果锁存单元和32位减法器，开方运算单元用来实现公式中的开方运算，加法器用来实现此公式中的加法运算，减法器用来实现此公式中的减法运算，开方结果锁存单元存储上一次的运算结果，并在本次运算使用，公式中，Δt_x为第x步和第x+1步之间的间隔，a为加速度，v₀为初始速度，x为运动距离。

2.根据权利要求1所述的步进电机速度控制装置，其特征在于，所述开方运算单元为Cordic开方运算单元，采用11级流水线结构的Cordic算法，内部实现分段开方操作。

3.一种FDM型3D打印机驱动控制系统，其特征在于，包括与上位机通信的通信总线以及分别连接于通信总线的微处理器、存储器、如权利要求1至2中任一所述的步进电机速度控制装置，微处理器从上位机通信接口接收相关控制指令，同时存储相关控制参数到存储器，然后微处理器对控制参数进行分析计算，并生成相关控制信息发送给步进电机速度控制装置。

4.根据权利要求3所述的FDM型3D打印机驱动控制系统，其特征在于，还包括分别连接于通信总线的实时显示接口和模数转换器，模数转换器检测温度信息并发送给微处理器进行相关计算，然后再发送给实时显示接口。