[发明专利]一种3D生物打印机喷头控制装置及喷头换料控制方法

权利要求书

1.一种3D生物打印机喷头控制装置，其特征在于：包括电机控制架（1）、打印喷头（2）和换料装置（3），所述电机控制架（1）设置在3D生物打印机的顶部，所述电机控制架（1）的一侧设置有步进电机（4），所述电机控制架（1）的两端向外延伸设置有固定梁（5），所述固定梁（5）上设置有螺纹轴（6），所述螺纹轴（6）通过步进电机（4）驱动打印装置（7）在Y轴打印平面上的运动；

所述打印装置（7）包括连接端（8）与固定端（9），所述连接端（8）与固定端（9）通过螺栓连接固定，所述连接端（8）与螺纹轴（6）传动连接，所述固定端（9）的延伸端设置有固定夹（10），所述固定夹（10）用于夹持打印喷头（2）；

所述打印喷头（2）包括料筒（11），所述料筒（11）的内部设置有生物打印材料，所述料筒（11）的底部设置有喉管（12），所述喉管（12）的出口处活动设置有喷头（13）；

所述料筒（11）的外表面还设置有保护壳（14）；

所述换料装置（3）设置在3D生物打印机外壳的一侧，所述换料装置（3）上设置有存储料仓（15），所述存储料仓（15）内设置有多个型号的生物打印材料；

所述电机控制架（1）的内部设置有控制电路板，所述控制电路板上集成有中央控制器（16），所述中央控制器（16）通过导线分别与显示屏（17）、键盘（18）、电机驱动模块（19）、喷头控制模块（20）、数据通信模块（21）相连；

所述电机驱动模块（19）的信号输出端与步进电机（4）相连；

所述喷头控制模块（20）的信号输出端与打印喷头（2）相连；

所述数据通信模块（21）通过导线与3D生物打印机控制器（22）相连；

所述中央控制器（16）还连接有位置传感器（23），所述位置传感器（23）设置在固定梁（5）内部；

所述中央控制器（16）的电源输入端与电源模块（24）相连。

2.根据权利要求1所述的一种3D生物打印机喷头控制装置，其特征在于：所述步进电机（4）包括Y轴运动步进电机和Z轴运动步进电机。

3.根据权利要求2所述的一种3D生物打印机喷头控制装置，其特征在于：所述固定夹（10）的控制端设置在固定端（9）的一侧，所述固定夹（10）的控制端通过导线与中央控制器（16）相连。

4.根据权利要求3所述的一种3D生物打印机喷头控制装置，其特征在于：所述保护壳（14）的外表面设置有外螺纹，所述保护壳（14）的内壳壁上还设置有内螺纹。

5.根据权利要求4所述的一种3D生物打印机喷头控制装置，其特征在于：所述料筒（11）的顶部还设置有气泵。

6.根据权利要求5所述的一种3D生物打印机喷头控制装置，其特征在于：所述料筒（11）和喉管（12）使用PP材料制作。

7.一种3D生物打印机喷头换料控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：操作3D生物打印机控制器（21）进行目标物打印，输入相应控制参数，控制步进电机（4）执行相应操作，带动打印装置（7）执行相应打印动作；

步骤二：当打印喷头（2）内部料筒（11）里存放打印材料用尽时，操作3D生物打印机控制器（21）执行换料操作，控制步进电机（4）驱动打印装置（7）运动到打印台边缘处的换料装置位置，打印装置（7）的连接端（8）带动喷头（13）移动到打印机存储料仓（15）的位置，通过操作键盘（18）控制步进电机（4）将相应打印喷头（2）移动到上一次从存储料仓（15）处拿到料筒的位置；

步骤三：将打印喷头（2）移动到取料区域后，中央控制器（16）控制固定夹（10）将料筒（11）放入存储料仓（15）的打印喷头回收位置，放入的打印喷头（2）就位后，同时向中央控制器（16）反馈放入信号，中央控制器（16）发送信号控制固定夹（10）取出相邻的打印喷头（2）并移动回打印起始点开始打印。

8.根据权利要求7所述的一种3D生物打印机喷头换料控制方法，其特征在于：在步骤二中3D生物打印机控制器（22）通过串口发送指令，中央控制器（16）通过CRC校验来判断指令所给的数据是否正确，如果正确则向3D生物打印机控制器（22）返回相应的值并且解析，解析计算当前打印装置（7）的位置和存储料仓（15）的距离，得出需要移动的X、Y、Z距离；中央控制器（16）将距离数据转换为步进电机（4）控制移动所需要的脉冲数据和方向信号，中央控制器（16）将控制信号发送至步进电机（4）。