基于RDM30X0G的激光三维打印控制系统设计与开发

发布时间：2017-03-22 15:06

  本文关键词：基于RDM30X0G的激光三维打印控制系统设计与开发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：三维打印早期称作增材制造快速成型技术,是快速成型技术的一种,产生于20世纪80年代。随着工业技术的发展,三维打印也快速发展。激光三维打印技术是三维打印技术中的一门分支,是利用激光作为加工工具来制造三维零件的三维打印技术。激光三维打印控制系统的研究对于降低激光三维打印设备的制造成本、研究激光三维打印的工艺和普及激光三维打印技术具有重要意义。该文从硬件和软件两个方面来设计激光三维打印控制系统。首先采用了“PC+运动控制卡”的开放式数字控制模式作为本激光三维打印控制系统的硬件控制模式,并选择高性价比的运动控制卡。相比于采用国外运动控制卡的控制系统,本激光三维打印系统的性价比有了提升。然后在硬件设计的基础上,结合激光三维打印系统的特点,采用SWEBOK(软件工程知识体系)中软件开发的方法,对本激光三维打印软件系统的基本功能模块进行了设计。软件采用C#编写,控件更易实现,软件编写时间得到减少,软件界面相对于用C++或VB编写的传统工业软件的界面更加友好美观。由于C#语言的安全性,软件安全可靠。采用SWEBOK的软件开发方法和C#编程语言设计软件,节省了人力成本,同时又提升了整个软件系统的性能,使得软件系统具有较高的性价比。轮廓填充算法是软件系统中数据处理的关键技术,算法的优劣直接关系到成型零件的质量。该文对常用轮廓填充算法进行分析,在此基础上改进扩展了传统水平扫描线填充算法,实现了本激光三维打印软件系统关键模块——轮廓填充模块的设计。先使模型的轮廓向实体内部偏置,并对轮廓偏置后产生的相交情况进行处理,然后在偏置后的轮廓内进行扫描线填充。该改进算法避免了在实际加工时激光在轮廓与扫描线相交部分产生重复扫描,而且还可以进行不同倾角的扫描线填充。
【关键词】：激光 三维打印 运动控制卡 轮廓填充
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273;TN249
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 激光三维打印技术介绍13-17
• 1.1.1 激光及激光与物质的相互作用13-15
• 1.1.2 激光三维打印技术15-16
• 1.1.3 激光三维打印技术的应用16-17
• 1.2 激光三维打印系统介绍17-18
• 1.2.1 激光三维打印系统17-18
• 1.2.2 激光三维打印系统国内外发展现状18
• 1.3 课题来源18
• 1.4 课题研究的意义及目的18-19
• 1.5 课题主要研究内容19-20
• 第二章 硬件系统设计20-26
• 2.1 硬件设计方案20-23
• 2.1.1 硬件控制模式的设计20
• 2.1.2 运动控制卡的选择20-21
• 2.1.3 计算机的选择21
• 2.1.4 激光扫描系统的设计21-22
• 2.1.5 铺粉机构的设计22-23
• 2.2 RDM30X0G控制卡介绍23-24
• 2.3 信号连接24-25
• 2.3.1 控制卡与振镜的连接24
• 2.3.2 控制卡与激光器的连接24-25
• 2.3.3 控制卡与电机的连接25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 软件系统设计26-49
• 3.1 软件系统总体设计26-30
• 3.1.1 面向对象简介26-27
• 3.1.2 编程语言与开发环境的选择27
• 3.1.3 模型数据类型的选择27
• 3.1.4 软件过程27-29
• 3.1.5 软件功能需求分析29
• 3.1.6 软件结构29-30
• 3.2 CLI文件的读取与显示30-37
• 3.2.1 CLI文件介绍30-32
• 3.2.2 模型数据存储结构与CLI文件的读取32-33
• 3.2.3 模型的显示33-37
• 3.3 加工参数设置37-40
• 3.4 状态反馈40-42
• 3.4.1 机器实时状态40-41
• 3.4.2 模型信息显示41-42
• 3.5 振镜校准42-43
• 3.6 轮廓填充参数设置43-44
• 3.7 控制卡的初始化44-45
• 3.8 零件自动加工控制模块45-46
• 3.9 手动控制模块46-48
• 3.10 本章小结48-49
• 第四章 轮廓填充算法49-65
• 4.1 引言49
• 4.2 常用轮廓填充算法49-50
• 4.2.1 扫描线填充49
• 4.2.2 分区扫描填充49
• 4.2.3 螺旋线填充49-50
• 4.2.4 偏置填充50
• 4.3 本激光三维打印系统的扫描线填充算法50-64
• 4.3.1 轮廓偏置51-56
• 4.3.2 轮廓偏置相交情况的处理56-59
• 4.3.3 轮廓线顶点坐标变换59
• 4.3.4 轮廓填充59-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第五章 填充算法应用65-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 全文总结69
• 6.2 展望69-71
• 参考文献71-74
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况74

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