FDM型3D打印机人机界面分析与优化设计
本文选题:FDM型3D打印机 + 人机工程 ; 参考:《湘潭大学》2017年硕士论文
【摘要】:3D打印作为一种新兴的增材制造技术,凭借其节省材料、无需开模、成型速度快等优势,在制造业日益站稳脚跟,成为当下备受关注的加工制造技术。其中,FDM型3D打印技术更是凭借加工精度高、经济成本低和操作环境佳成为多种3D打印技术中较受欢迎的一种。目前,FDM型3D打印领域的研究,更多关注的是技术更新,在一定程度上忽视了打印设备与人之间的交互关系,导致用户反馈存在操控机构操作不便、触摸屏信息传递效率不高及操作舒适性欠佳等问题。因此,亟需对FDM型3D打印机开展人机界面研究,准确定位用户反馈的相关问题,并形成具有较强针对性的解决方案。本文以典型桌面级FDM型3D打印机——CubePro 3D打印机为研究案例,基于人体工程学理论,利用CATIA V5的人机工程设计与分析模块,模拟操作者操作3D打印机的过程并对人体行为进行评估,验证人机界面设计的合理性,同时根据人体工程学相关理论数据对人机界面进行分析,计算出产品功能尺寸并进行优化设计。主要研究内容如下:1.人机界面设计舒适性解析。通过对CubePro 3D打印机的打印操作过程进行分析,结合用户反馈,指出主要存在的人机界面问题;归纳总结针对FDM型3D打印机人机界面的设计要求和设计原则,为下一步分析和设计提供理论指导;根据人体工程学中人体尺寸数据的应用原则,选择本文所采用人体模型的百分位数。2.FDM型3D打印机人机分析。在CATIA V5软件中建立CubePro 3D打印机的三维立体等比例模型,并选择合适的人体模型;运用CATIA V5的人机工程设计与分析模块,对操作者取打印垫和安装材料盒的过程进行人体行为评估,验证设备结构设计的合理性,并依据人体工程学中相关尺寸数据计算打印垫及印版、材料盒及托架的功能尺寸并提出改进建议;依据人机交互界面理论对触摸屏人机交互界面的组成元素进行分析,找出现存问题与不足,明确改进方向。3.方案设计与方案评价。结合人机界面的设计原则、设计要求及人机分析结果对人机界面进行优化设计;运用关联矩阵法对改进前后的人机界面开展综合评价,量化优化结果。
[Abstract]:As a new material increasing manufacturing technology, 3D printing, with its advantages of saving material, no need to open mould and fast forming speed, has become a more and more important manufacturing technology in the manufacturing industry. FDM 3D printing technology is one of the most popular 3D printing technologies with high machining precision, low cost and good operating environment. At present, in the research of FDM 3D printing, more attention is paid to the technical update, which ignores the interaction between printing equipment and people to a certain extent, and leads to user feedback that the operation of the control mechanism is inconvenient. The information transmission efficiency of touch screen is not high and the operation comfort is not good enough. Therefore, there is an urgent need to carry out human-machine interface research on FDM 3D printer, to accurately locate the related problems of user feedback, and to form a more targeted solution. In this paper, a typical desktop FDM 3D printer, Cube Pro 3D printer, is used as a case study. Based on ergonomics theory, CATIA V5 is used to design and analyze ergonomics. Simulates the operator to operate the 3D printer process and evaluates the human body behavior, verifies the human machine interface design rationality, simultaneously carries on the analysis according to the ergonomics related theory data to the human machine interface, Calculate the functional size of the product and optimize the design. The main research contents are as follows: 1. Human-machine interface design comfort analysis. By analyzing the printing operation process of CubePro 3D printer and combining with user feedback, this paper points out the main problems of man-machine interface, summarizes the design requirements and design principles of FDM 3D printer man-machine interface. According to the application principle of human body size data in ergonomics, select the percentile of the human body model used in this paper. 2. FDM 3D printer man-machine analysis. In the CATIA V5 software, the CubePro 3D printer 3D equal scale model is established, and the suitable human body model is selected, and the ergonomics design and analysis module of CATIA V5 is used. This paper evaluates the human behavior of the operator in the process of taking the printing pad and installing the material box, verifies the rationality of the structure design of the equipment, and calculates the printing pad and printing plate according to the relevant size data in the ergonomics. The functional dimensions of material box and bracket and suggestions for improvement are put forward. According to the theory of man-machine interface, the elements of man-machine interface of touch screen are analyzed, the existing problems and shortcomings are found out, and the direction of improvement is defined. Programme design and evaluation. Combined with the design principle of the man-machine interface, the design requirements and the results of human-computer analysis are used to optimize the human-machine interface, and the correlation matrix method is used to carry out the comprehensive evaluation of the human-machine interface before and after the improvement, and to quantify the optimization results.
【学位授予单位】:湘潭大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP334.8
【参考文献】
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,本文编号:1815361
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