[实用新型]一种基于工业PC与嵌入式CPU的FDM三维打印系统

说明书

一种基于工业PC与嵌入式CPU的FDM三维打印系统，结构是打印机本体有3D打印工作空间；打印喷头通过喷头连接件连接于扫描运动执行单元；供丝单元包括喷丝电机，喷丝电机带动打印丝沿加工路径前进，打印丝连接打印喷头的进丝端；还包括上位工业PC、嵌入式控制单元和3D打印工作台；3D打印工作台在3D打印工作空间内；扫描运动执行单元包括X向和Y向直线运动机构；X向和Y向与三维坐标系xyz的X和Y轴方向分别对应；3D打印工作台包括工件支撑平台和Z向直线运动机构；Z向与三维坐标系xyz的Z轴方向对应；工件支撑平台连接Z向直线运动机构，并随Z向直线运动机构进行Z向升降动作；在3D打印工作空间内，扫描运动执行单元在Z向直线运动机构的上方。

技术领域

本实用新型属于3D打印技术，具体是一种基于工业PC与嵌入式控制器的FDM 3D打印设备。

背景技术

现有技术中，3D打印通过激光烧结、喷丝熔凝等方法实现零件或原型层面的连续叠加，得到三维空间实体。现有的3D打印仅喷丝头(也称为打印喷头)仅有在xyz坐标系X\Y\Z的3个直线方向动作及挤出动作，存在喷丝不匀、挂丝、喷丝滞后以及打印喷头运动控制较为复杂等问题，进而引发其它问题等。

另外，常用实际工件的结构具有一定复杂程度，运动轨迹复杂，零件的精度要求也会进一步使控制程序量加大，如果采用现有打印控制系统，存在处理速度慢、实时性差、可靠性不高、数据处理和打印加工不能在线三维动态实时显示等问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本方案的思路是，对打印机的3维空间实现，不仅依靠打印头的3向运动，而引入新的喷丝头(打印喷头)旋转运动动作机构，使打印丝在喷丝头内熔融、同时被未熔喷丝推挤、旋转挤出。采用工业PC作为上位机实现高速数据处理、三维真实感的实时显示，同时，通过高性能嵌入式处理器与研发的专用电路实现打印实时控制，利用高速数据通信实现上下位机间的高速加工数据传输。本实用新型是一种低成本、高集成度、高可靠、高速高效，具备在线实时三维加工显示，具备真正意义上的“所见即所得”功能的FDM(“Fused Deposition Modeling”即为熔融沉积成型)嵌入式3D打印工业系统。具体如下：

一种基于工业PC与嵌入式控制器的FDM三维打印系统，包括打印机本体、打印喷头、扫描运动执行单元和供丝单元；

所述打印机本体设有3D打印工作空间；打印喷头通过喷头连接件连接于扫描运动执行单元；供丝单元包括喷丝电机，喷丝电机带动打印丝沿喷丝路径(即加工路径)前进，同时通过涡轮-蜗杆机构带动打印喷头旋转(即围绕喷丝嘴的轴向转动)，打印丝连接打印喷头的进丝端；

还包括上位工业PC、嵌入式控制单元和3D打印工作台；3D打印工作台在3D打印工作空间内；

所述扫描运动执行单元包括X向和Y向直线运动机构；X向和Y向与三维坐标系xyz的X和Y轴方向分别对应；

所述3D打印工作台包括工件支撑平台和Z向直线运动机构；Z向与三维坐标系xyz的Z轴方向对应；工件支撑平台连接Z向直线运动机构，并随Z向直线运动机构进行Z向直线(即升降)动作；

在3D打印工作空间内，所述扫描运动执行单元在Z向直线运动机构的上方。

上位工业PC与嵌入式控制单元进行高速串行数据通信；嵌入式控制单元通过驱动控制电路控制X向、Y向和Z向直线运动机构的动作，以及控制喷丝电机的动作。

打印喷头开口朝下。

所述X向、Y向和Z向直线动作机构中的任一机构都是由交流伺服电机驱动滚珠丝杠-螺母机构构成，设三个直线动作机构的交流伺服电机分别是X电机、Y电机和Z电机。

X向直线动作机构连接在打印机本体上；Y向直线动作机构连接于X向直线动作机构，并随X向直线动作机构进行X向直线动作；喷丝电机及打印喷头连接于Y向直线动作机构，并随Y向直线动作机构进行Y向直线动作；