本技術(shù)屬于電控，具體涉及一種3d打印機激光掃描振鏡驅(qū)控卡。

背景技術(shù)：

1、3d打印即快速成型技術(shù)的一種，又稱增材制造，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。激光掃描振鏡屬于3d打印機的核心部件，控制系統(tǒng)通過協(xié)議接口控制xy軸激光掃描振鏡電機偏轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)x、y軸的掃描，同時控制激光器發(fā)出激光，從而實現(xiàn)特定的形狀塑形。

2、常規(guī)的3d打印系統(tǒng)或者激光掃描打標系統(tǒng)，實現(xiàn)激光掃描在硬件上需要使用到多塊控制板卡，有掃描控制卡、接口處理卡、x軸驅(qū)動卡、y軸驅(qū)動卡。存在板卡種類多、占用空間大等問題，無法適用于桌面尼龍3d打印機小型化空間設(shè)計需求。

3、另一方面，3d打印機工作腔溫度很高，振鏡本體對溫度又較敏感，常規(guī)激光掃描打標系統(tǒng)無振鏡工作溫度監(jiān)控，激光掃描振鏡故障通過需要協(xié)議上送，存在上位機系統(tǒng)無法快速進行故障保護的問題。

4、綜上所述，亟需提供一種滿足桌面尼龍3d打印機小型化空間設(shè)計需求的3d打印機激光掃描振鏡驅(qū)控卡。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的是提供一種滿足桌面尼龍3d打印機小型化空間設(shè)計需求的3d打印機激光掃描振鏡驅(qū)控卡。

2、上述目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種3d打印機激光掃描振鏡驅(qū)控卡，包括電路板以及設(shè)置在所述電路板上的控制電路，所述控制電路包括電源模塊、電磁兼容模塊、微控制模塊、x軸驅(qū)動模塊和y軸驅(qū)動模塊、x軸電機接口、y軸電機接口、激光器接口和上位機通信接口，所述電磁兼容模塊與所述電源模塊電連，所述電源模塊與所述微控制模塊、x軸驅(qū)動模塊和y軸驅(qū)動模塊電連，所述x軸電機接口和y軸電機接口分別用于與激光掃描振鏡的x軸電機和y軸電機電氣連接，所述x軸驅(qū)動模塊和y軸驅(qū)動模塊分別與所述x軸電機接口和y軸電機接口電連并分別用于驅(qū)動x軸電機和y軸電機，所述微控制模塊與所述x軸驅(qū)動模塊、y軸驅(qū)動模塊、激光器接口和上位機通信接口電連，所述激光器接口和上位機通信接口分別用于與激光掃描振鏡的激光器以及上位機電氣連接。

3、本實用新型整電路板供電電源為+/-15v，輸入到電磁兼容模塊，電磁兼容模塊具有emc防護功能，并且能防止兩路電源反接。emc模塊處理后的電源輸入到電源模塊，輸出預(yù)定電壓給微控制模塊，輸出預(yù)定電壓分別到x軸驅(qū)動模塊和y軸驅(qū)動模塊；x軸驅(qū)動模塊使用模擬控制電路和功放器件用于驅(qū)動x軸電機，電氣連接到x軸電機接口；y軸驅(qū)動模塊使用模擬控制電路和功放器件用于驅(qū)動x軸電機，電氣連接到y(tǒng)軸電機接口；微控制模塊為驅(qū)控模塊的控制中心，負責接收上位機的控制指令，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的位置電壓，同時控制激光器的開關(guān)，讓電機的動作與激光的開關(guān)同步，從而完成激光掃描動作。激光器接口用于控制激光器，本激光器接口做了冗余備份，可以控制光纖脈沖激光器、光纖連續(xù)激光器、co2激光器，支持io控制、pwm控制、模擬量控制。

4、本實用新型激光掃描振鏡驅(qū)控卡，可應(yīng)用于桌面尼龍3d打印機，將同控板、接口板、2塊驅(qū)動板的功能整合到一塊電路板上，用一塊板卡實現(xiàn)了上位機通信、信號轉(zhuǎn)換成模擬電壓、2軸電機的伺服驅(qū)動、激光器控制等。

5、進一步的技術(shù)方案，所述控制電路設(shè)有溫度接口，所述溫度接口通過電氣連接有用于檢測采集激光掃描振鏡的反射鏡片腔內(nèi)的工作溫度的溫度傳感器，所述溫度接口與所述微控制模塊電連。實際應(yīng)用過程中，溫度傳感器優(yōu)選為鉑電阻，檢測采集激光掃描振鏡的反射鏡片腔內(nèi)的工作溫度，并將檢測的溫度通過溫度接口實時反饋至微控制模塊，微控制模塊可根據(jù)設(shè)定的溫度閾值進行一系列的監(jiān)控和保護措施。

6、進一步的技術(shù)方案，所述控制電路設(shè)有調(diào)試接口，所述調(diào)試接口用于與上位機通信連接進行狀態(tài)監(jiān)控以及調(diào)試參數(shù)配置，所述調(diào)試接口與所述微控制模塊電連。實際應(yīng)用過程中，調(diào)試接口可采用rs232調(diào)試接口，與上位機通信，可進行狀態(tài)監(jiān)控、打印輸出和調(diào)試參數(shù)配置。

7、進一步的技術(shù)方案，所述控制電路設(shè)有緊急io接口，所述緊急io接口與所述微控制模塊電連，所述緊急io接口用于激光掃描振鏡故障的快速上行處理，以及整機系統(tǒng)故障的快速下行處理。緊急io接口用于振鏡故障的快速上行處理，以及整機系統(tǒng)故障的快速下行處理，具體應(yīng)用過程中，可直接使用高優(yōu)先級硬件io中斷，實現(xiàn)最大程度的快速保護，從而防止不可控的激光傷害。

8、進一步的技術(shù)方案，所述控制電路設(shè)有故障監(jiān)控模塊，所述故障監(jiān)控模塊與所述微控制模塊電連，所述故障監(jiān)控模塊用于激光掃描振鏡的故障監(jiān)控，并將故障信息報送到至所述微控制模塊。具體的故障監(jiān)控包括電源電壓、電機位置超限、電機編碼器故障等，發(fā)現(xiàn)故障可立即進行l(wèi)ed指示，并將故障信息報送到mcu中，mcu再采取故障保護處理機制。

9、進一步的技術(shù)方案，所述控制電路設(shè)有電壓變換模塊，所述微控制模塊通過所述電壓變換模塊與所述x軸驅(qū)動模塊和y軸驅(qū)動模塊電連，所述電壓變換模塊接收所述微控制模塊輸出的兩路0～3.3v的模擬電壓，并通過的運算電路將接收的兩路0～3.3v的模擬電壓轉(zhuǎn)換成兩路-5～5v的模擬電壓，再分別輸出給所述x軸驅(qū)動模塊和y軸驅(qū)動模塊。具體應(yīng)用過程中，不同模擬驅(qū)動電壓對應(yīng)電機不同的偏轉(zhuǎn)角度。

10、進一步的技術(shù)方案，所述電源模塊輸出3.3v電壓至所述微控制模塊，并輸出+15v或-15v電壓分別至所述x軸驅(qū)動模塊和y軸驅(qū)動模塊。

11、進一步的技術(shù)方案，所述上位機通信接口為usb接口，所述usb接口為與上位機進行通信的主要總線接口。具體，usb接口可采用usb2.0接口，上位機將控制指令通過usb下發(fā)給微控制模塊，微控制模塊將相關(guān)狀態(tài)或請求信息上送給上位機，通信使用主從結(jié)構(gòu)，驅(qū)控卡端作為從設(shè)備。

12、進一步的技術(shù)方案，所述微控制模塊為mcu或使用外置dac芯片的dsp。

13、進一步的技術(shù)方案，所述電磁兼容模塊為emc模塊，所述emc模塊用于與供電電源連接，并將處理后的電源輸入到電源模塊。emc模塊具有emc防護功能，并且能防止兩路電源反接。

14、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型應(yīng)用于桌面尼龍3d打印機的激光掃描振鏡驅(qū)控卡，實現(xiàn)將同控板、接口板、2塊驅(qū)動板共4pcs板子的功能整合到一塊電路板上，用一塊板卡實現(xiàn)打標功能，硬件高度集中，小型化設(shè)計板卡尺寸小，滿足桌面尼龍3d打印機小型化空間設(shè)計需求。其次，可監(jiān)控振鏡反射鏡片腔內(nèi)的實時溫度，保證振鏡工作在可靠的溫度范圍內(nèi)；對于超過閾值的溫度場景整機采取故障保護和處理機制；同時，采用高優(yōu)先級硬件io中斷進行上下行故障報送，實現(xiàn)最大程度的快速保護，從而防止不可控的激光傷害。

技術(shù)特征：

1.一種3d打印機激光掃描振鏡驅(qū)控卡，包括電路板以及設(shè)置在所述電路板上的控制電路，其特征在于，所述控制電路包括電源模塊、電磁兼容模塊、微控制模塊、x軸驅(qū)動模塊和y軸驅(qū)動模塊、x軸電機接口、y軸電機接口、激光器接口和上位機通信接口，所述電磁兼容模塊與所述電源模塊電連，所述電源模塊與所述微控制模塊、x軸驅(qū)動模塊和y軸驅(qū)動模塊電連，所述x軸電機接口和y軸電機接口分別用于與激光掃描振鏡的x軸電機和y軸電機電氣連接，所述x軸驅(qū)動模塊和y軸驅(qū)動模塊分別與所述x軸電機接口和y軸電機接口電連并分別用于驅(qū)動x軸電機和y軸電機，所述微控制模塊與所述x軸驅(qū)動模塊、y軸驅(qū)動模塊、激光器接口和上位機通信接口電連，所述激光器接口和上位機通信接口分別用于與激光掃描振鏡的激光器以及上位機電氣連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3d打印機激光掃描振鏡驅(qū)控卡，其特征在于，所述控制電路設(shè)有溫度接口，所述溫度接口通過電氣連接有用于檢測采集激光掃描振鏡的反射鏡片腔內(nèi)的工作溫度的溫度傳感器，所述溫度接口與所述微控制模塊電連。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3d打印機激光掃描振鏡驅(qū)控卡，其特征在于，所述控制電路設(shè)有調(diào)試接口，所述調(diào)試接口用于與上位機通信連接進行狀態(tài)監(jiān)控以及調(diào)試參數(shù)配置，所述調(diào)試接口與所述微控制模塊電連。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3d打印機激光掃描振鏡驅(qū)控卡，其特征在于，所述控制電路設(shè)有緊急io接口，所述緊急io接口與所述微控制模塊電連，所述緊急io接口用于激光掃描振鏡故障的快速上行處理，以及整機系統(tǒng)故障的快速下行處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的3d打印機激光掃描振鏡驅(qū)控卡，其特征在于，所述控制電路設(shè)有故障監(jiān)控模塊，所述故障監(jiān)控模塊與所述微控制模塊電連，所述故障監(jiān)控模塊用于激光掃描振鏡的故障監(jiān)控，并將故障信息報送到至所述微控制模塊。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任意一項所述的3d打印機激光掃描振鏡驅(qū)控卡，其特征在于，所述控制電路設(shè)有電壓變換模塊，所述微控制模塊通過所述電壓變換模塊與所述x軸驅(qū)動模塊和y軸驅(qū)動模塊電連，所述電壓變換模塊接收所述微控制模塊輸出的兩路0～3.3v的模擬電壓，并通過的運算電路將接收的兩路0～3.3v的模擬電壓轉(zhuǎn)換成兩路-5～5v的模擬電壓，再分別輸出給所述x軸驅(qū)動模塊和y軸驅(qū)動模塊。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的3d打印機激光掃描振鏡驅(qū)控卡，其特征在于，所述電源模塊輸出3.3v電壓至所述微控制模塊，并輸出+15v或-15v電壓分別至所述x軸驅(qū)動模塊和y軸驅(qū)動模塊。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3d打印機激光掃描振鏡驅(qū)控卡，其特征在于，所述上位機通信接口為usb接口，所述usb接口為與上位機進行通信的主要總線接口。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3d打印機激光掃描振鏡驅(qū)控卡，其特征在于，所述微控制模塊為mcu或使用外置dac芯片的dsp。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3d打印機激光掃描振鏡驅(qū)控卡，其特征在于，所述電磁兼容模塊為emc模塊，所述emc模塊用于與供電電源連接，并將處理后的電源輸入到電源模塊。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及一種3D打印機激光掃描振鏡驅(qū)控卡，包括電路板和控制電路，控制電路包括電源模塊、電磁兼容模塊、微控制模塊、X軸驅(qū)動模塊和Y軸驅(qū)動模塊、X軸電機接口、Y軸電機接口、激光器接口和上位機通信接口，電磁兼容模塊與電源模塊電連，電源模塊與微控制模塊、X軸驅(qū)動模塊和Y軸驅(qū)動模塊電連，X軸驅(qū)動模塊和Y軸驅(qū)動模塊分別與X軸電機接口和Y軸電機接口電連并分別用于驅(qū)動X軸電機和Y軸電機，微控制模塊與X軸驅(qū)動模塊、Y軸驅(qū)動模塊、激光器接口和上位機通信接口電連，本技術(shù)將同控板、接口板、2塊驅(qū)動板的功能整合到一塊電路板上，用一塊板卡實現(xiàn)了上位機通信、信號轉(zhuǎn)換成模擬電壓、2軸電機的伺服驅(qū)動和激光器控制。

技術(shù)研發(fā)人員：敬江河,張鑫,吳葛銘,張繼偉
受保護的技術(shù)使用者：湖南中南智能激光科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20231206
技術(shù)公布日：2024/12/19