摘要：3D打印技能近几年发展敏捷，现已广泛运用于航天、国防、医疗设备及教育等范畴。针对现在3D打印机首要是选用有线方法打印，需求电脑等设备，不便利带着，本文规划一种依据wifi的无线3D打印机，可以直接脱离电脑，完结移动设备无线操控进行打印，为用户供给了便当。
3D打印归于快速成形技能的一种，是以数字模型文件为根底，运用塑料或粉末状金属等资料，经过逐层打印的方法来结构物体。近几年3D打印技能飞速发展，已广泛运用于航天、国防、医疗设备、教育及制造业。但现在的3D打印机大部分仍然选用电脑衔接进行操作打印，或许选用SD卡存储打印产品的数据进行打印，有时为用户运用带来极大不便利。手机、平板电脑等移动设备终端现已成为了人们的日子必备品，这些产品都带有wifi无线传输功用。本文规划一种可以运用手机、平板等移动端装置app运用软件完结移动设备wifi无线操控3D打印机进行打印的操控器。经过移动端app软件进行打印目标的挑选、传输及打印操控。有了wifi操作，3D打印机就不局限于在电脑上操作，便利了用户运用，节约了运用本钱。本文要点论述无线式3D打印机操控器和上位机APP运用界面的规划。
1 无线式3D打印机操控器规划方案
操控器的中心CPU选用ST公司的STM32F103VET6微操控器，操控体系首要完结接纳WiFi模块传输的数据;读取SD卡内寄存的3D模型数据文件;完结对步进电机的操控;挤出面和热床的温度操控;挤出面行程操控等。无线式3D打印机的操控体系整体框图如图1所示。
如图1所示，手机端的操控软件替代了电脑，经过手机上的wifi将打印数据和指令传输到3D打印机操控器进行打印操控，3D打印机操控器也会将挤出面及热床温度、打印机当时情况等信息传输到手机端进行显现，便利用户检查。3D打印机操控器经过wifi模块接纳数据文件存储到SD卡中，打印数据存储完结后，当操控器接纳到打印指令后就可以开端打印了。两路温度传感器经CPU片内A/D转化通道别离检测挤出面和热床的温度;CPU的两路数字信号输出别离操控挤出面和热床加热电路的NMOS功率开关管，结合温度传感器完结挤出面和热床温度的操控;四路步进电机驱动电路别离操控X、Y、Z这3个轴的步进电机以及挤出面的步进电机;三路行程开关定位X、Y、Z轴的原点和运动相对位移量。
2 体系硬件电路规划
2.1 wifi通讯电路规划
本规划中选用的是ESP8266为主控芯片的wifi模块。ESP8266的wifi模块具有接口简略、价格低廉、高效的AT指令，开发更简略等特色。ESP8266芯片具有一个完好且自成体系的wifi网络解决方案，高度片内集成，包含天线开关、电源办理转化器，因而只需求很少的外部电路，且包含前端模块在内的整个电路所占PCB空间十分小，专为移动设备和物联网运用规划，可将用户的物理设备衔接到wifi无线网络上，进行互联网或局域网通讯。WiFi模块选用UART和操控器进行通讯。STM32经过串口TX发送AT指令对wifi的作业形式、UART波特率、树立衔接等相关参数进行设置。STM32的USART接纳端口RX则接纳wifi模块从移动端接纳到数据和指令。这样，当移动端和3D打印终端树立无线衔接后，就可以完结数据双向通讯了。
2.2 步进电机驱动电路规划
关于小型打印机一般选用两相四线42系列的步进电机。STM32操控步进电机要借助于电机驱动电路，在3D打印机中一般选用A4988芯片作为步进电机驱动，但A4988芯片最大只要16细分，输出最大电流为2A。而TI公司的DRV8825步进电机驱动芯片最高可以到达32细分，驱动电流可以输出 2.5A，低至0.2欧的导通电阻，确保了芯片杰出的散热性等优势。别的芯片还集成了快速呼应的短路、过热、欠压及穿插传导维护功用电路，可以检测毛病情况，并敏捷堵截H桥，从而为电机和驱动芯片供给维护。本规划挑选DEV8825作为步进电机驱动芯片。图2为步进电机驱动电路和加热及温度检测电路与 STM32的接口。图2中P1为两相四线步进电机和DRV8825驱动电路的接口，芯片的STEP步进和DIR方向操控管脚衔接到STM32的PC0和 PC1管脚进行操控。本规划中在驱动电路硬件规划时现已将细分设置为1/32，休眠、复位等都失能，这样可以节约STM32的GPIO端口，假如操控器芯片管脚够用，可以经过程序操控这些管脚进行更多功用的步进电机操控。
2.3 挤出面温度检测及加热电路规划
3D打印过程中挤出面和热床都需求坚持相对稳定的温度，假如选用的是PLA打印资料一般将挤出面加热温度设置为175-200度，热床温度设置为40-60度。电路中温度检测选用MAX6675数字温度转化芯片将热敏电阻的温度转化为数字量由STM32读出。挤出面和热床温度可依据详细运用环境承认实践温度值，挤出面和热床温度检测和加热电路是相同的，这儿以挤出面温度检测和加热电路阐明其加热原理，电路如图2所示。
JP27为加热管的接线端子，衔接直流发热芯，R41和D13组成指示灯电路，MOS管Q3导通时，指示灯D13亮，发热芯加热。U4为热敏电阻温度转化芯片，转化完结的温度数字量经过STM32的3个管脚依据MAX6675操作时序读出。STM32将读出的温度值和设定的温度值进行比较，构成反应，选用 PID算法完结温度的稳定。
3 体系软件规划
3.1 手机端APP软件规划
移动端的运用程序首要完结3D打印文件的挑选、承认、3D打印机情况显现以及wifi的衔接等。运用程序选用Android编程，完结打印数据文件的读取，并操控wifi进行数据的传输，还可以设置3D打印机的打印头温度、热床温度，而且可以接纳打印头和热床温度进行显现，以及所用资料类型及运用量信息进行显现。移动端运用程序首要页面规划如图3所示。
首要在运用程序主页挑选要打印的STL文件，进入下一界面进行预览，预览承认后可以发动打印，在打印界面可以挑选暂停，并可以显现当时打印机的速度、热床和挤出面温度等信息。
3. 2 主程序流程图
软件程序具有通讯、数字信号的操控和数据读取与处理等功用，依据规划要求，软件程序流程图规划如图4所示：
首要，3D打印机终端对wifi、电机及加热等模块初始化完结后，开端等候移动端宣布的打印指令。一旦移动端宣布打印指令，接纳端接纳到指令后，开端接纳数据，为节约时间，在接纳打印数据的一起，对挤压头及热床进行预热。当检测到数据接纳完结，温度等到达预设值后，发动打印，并将打印速率、挤压头及热床温度等信息实时回传到手机的运用软件上进行显现，直到打印完结。
4 结束语
跟着3D打印机和手机、平板电脑等移动终端的遍及，选用移动终端对3D打印机进行操控是未来3D打印机的发展方向。本文就完结3D打印机的无线打印，给出了详细完结原理及程序流程，选用STM32微操控器提高了处理速度，加热电路经过PID调理，确保了温度稳定，削减了断丝、粗细不均现象，提高了打印质量。经实践验证，可以完结手机等移动终端对3D打印机的操控，而且本规划提高了打印质量。无线打印，为用户运用3D打印机供给了便利。
