基于约束液面的面成型关键技术研究

发布时间：2017-05-01 23:07

  本文关键词：基于约束液面的面成型关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着经济的全球化,市场竞争将越来越激烈,产品能否快速响应市场已经成为企业竞争胜败的关键。因此,对能够提高新产品开发成功率、降低产品开发时间和开发成本的快速成形设备的需求将越来越大。同其它主流快速成型技术相比,约束液面面成型技术在成型速度、成型精度等方面具有明显的优势,具有良好的发展潜力与广阔的应用前景,近年来得到了快速发展。但目前该技术还处于发展阶段,国内相关成熟的产品还很少,对其关键技术进行研究具有非常重要的现实意义和应用价值。论文主要研究内容如下：本文探讨了面成型技术中自由液面式和约束液面式两种工艺的特点。研究了树脂中光能量的分布,在此基础上分析了辐照度分布对零件精度的影响。同时对约束液面式工艺中存在的问题进行了优化。根据约束液面面成型技术的特点,进行了原型机的机械系统、控制系统硬件和控制系统软件的总体规划和结构设计,为开发出具有自主知识产权的面成型快速成形设备奠定了基础。使用辐照度计测量了投影平面各区域的辐照度值,得到了辐照度的分布模型。通过模型发现投影平面内辐照度分布并不均匀。针对辐照度分布不均匀的问题,本文根据双向性插值算法,对辐照度分布进行了均匀化处理。最后通过零件成型实验验证了该方法的有效性,在一定程度上解决了辐照度分布不均匀的问题。约束液面面成型系统解决了零件的翘曲变形问题,但同时存在成型过程中支撑等细小特征容易断裂的问题。为解决这个问题,本文对支撑等细小特征的轮廓进行识别,提出了对支撑等细小特征进行二次曝光补偿的方法。通过实验确定了曝光补偿时间Ts。最后通过戒指零件的成型实验验证了该方法的有效性。
【关键词】：约束液面 面成型 辐照度 轮廓识别 曝光补偿
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH16
【目录】：

• 摘要11-12
• ABSTRACT12-14
• 第1章 绪论14-22
• 1.1 课题研究背景14-15
• 1.2 面成型工艺研究现状15-19
• 1.2.1 快速成型技术研究现状15-17
• 1.2.2 面成型工艺研究现状17-19
• 1.3 课题主要研究内容及意义19-22
• 1.3.1 课题研究内容19-20
• 1.3.2 课题研究意义20-22
• 第2章 面成型工艺原理22-32
• 2.1 自由液面面成型工艺22-25
• 2.1.1 DLP投影机原理22-23
• 2.1.2 自由液面面成型工艺原理23-25
• 2.2 约束液面面成型工艺25-27
• 2.2.1 约束液面面成型工艺原理25-27
• 2.2.2 固化层受力分析27
• 2.3 固化单元模型27-30
• 2.3.1 光敏树脂固化原理27-28
• 2.3.2 固化单元坐标系28-29
• 2.3.3 光能量分布29-30
• 2.4 工艺优化30-31
• 2.4.1 防粘涂层与加工平台30
• 2.4.2 拉压传感器的应用30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 约束液面面成型工艺原型机设计32-46
• 3.1 原型机系统的组成32-33
• 3.2 原型机的机械结构设计33-36
• 3.2.1 Z轴运动系统设计33-34
• 3.2.2 光学系统34-36
• 3.3 原型机的控制系统硬件设计36-38
• 3.3.1 控制系统硬件组成36-37
• 3.3.2 通讯协议37-38
• 3.4 原型机的控制系统软件设计38-43
• 3.4.1 控制软件框架结构38-39
• 3.4.2 控制软件工作流程39-40
• 3.4.3 控制软件人机界面40-43
• 3.5 本章小结43-46
• 第4章 投影平面光辐照度分布研究46-60
• 4.1 光辐照度46-48
• 4.2 光辐照度分布测量48-52
• 4.2.1 PNG图像及RGB原理48-49
• 4.2.2 光辐照度与灰度值的关系49-50
• 4.2.3 光辐照度分布模型50-52
• 4.3 光辐照度均匀化处理52-55
• 4.3.1 双线性插值算法53-54
• 4.3.2 插值区域各像素灰度值计算54-55
• 4.4 实验验证55-59
• 4.4.1 插值处理后光辐照度分布55-57
• 4.4.2 零件成型精度测试57-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第5章 零件支撑的曝光补偿实验研究60-70
• 5.1 零件支撑60-62
• 5.1.1 支撑的作用60-61
• 5.1.2 支撑设计要求61-62
• 5.2 支撑曝光补偿方法62-67
• 5.2.1 轮廓提取原理63-64
• 5.2.2 支撑掩膜图像的生成方法64-66
• 5.2.3 支撑曝光补偿时间测量66-67
• 5.3 零件加工验证67-69
• 5.4 本章小结69-70
• 总结与展望70-72
• 总结70-71
• 展望71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 附件77

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