基于FPGA的压电喷墨打印控制系统设计
发布时间：2021-09-24 19:14
在现代制造业中,喷墨打印的应用场景越来越多,工业生产中对于打印效率和个性化定制的要求迅速提高。作为打印机的核心模块之一,驱动控制系统的性能优劣直接影响喷头的工作表现。国内现有的控制系统往往集中在一些简单喷头上,其设计思路简单,对于复杂喷头则不具有扩展性,难以满足工业场景的应用需求。本文设计的应用于Ricoh GEN5喷头的控制系统,充分发挥FPGA的并行特性,支持喷头的多层次扩展,而且波形可适应性强、数据传输速度快,能够适应GEN5喷头高速工作需要。本文主要研究内容如下:首先,研究了喷墨控制系统工作机理。从喷墨打印控制系统的设计出发,关注了图像数据高速传输与驱动信号的并行控制,进而分析压电喷头的具体工作原理,对压电喷头输出进行了模型分析,并且研究了喷头驱动方式,同时对GEN5的喷头控制信号、驱动波形和对应的实际时序要求进行分析。其次,基于FPGA的喷头控制系统设计。首先,以FPGA为主控芯片,结合适用于GEN5喷头的驱动控制系统和数据传输方案,完成控制系统的整体架构设计。然后,根据系统功能划分进行单元设计。硬件电路部分,实现喷头驱动板中的硬件单元设计,包括光纤数据收发、FPGA主控芯片...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
波形数据传递测试窗口系统进行波形参数的设置后，修改完成的参数可以保存在txt文件中作为标
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文准波形，在系统工作前使用串口进行传递。5.3 FPGA 内部功能模块测试5.3.1 喷头驱动信号测试使用 Signaltap 对 FPGA 内部波形信号进行抓取。首先观察图 5-7 中系统从波形存储中读出了时间、步长等信号，而且 MN_PRE_START、Read_Start 作为内部指示信号也可以正常工作，证明波形在打印的同时相应的波形数据也在同步读取。
使用 Signaltap 对 FPGA 内部波形信号进行抓取。首先观察图 5-7 中系统从波形存储中读出了时间、步长等信号，而且 MN_PRE_START、Read_Start 作为内部指示信号也可以正常工作，证明波形在打印的同时相应的波形数据也在同步读取。图 5-7 波形数据读取模块正常工作图 5-8 是系统正常运行时的各个部分的工作状态。可以看到系统已完成最开始的 SPI 通信环节，正在进入正常打印时的状态。打印驱动波形是一个完全的四阶打印波形。
【参考文献】：
期刊论文
[1]UV数码打印机的研制与应用研究[J]. 杨乾坤,王晓红. 计算机测量与控制. 2019(04)
[2]喷墨打印技术在PCB字符中的应用[J]. 卜江. 印制电路信息. 2018(07)
[3]双喷嘴3D打印机挤出机构的设计与分析[J]. 杨志,宋天麟. 现代制造技术与装备. 2018(04)
[4]陶瓷喷墨打印机理研究进展[J]. 朱东彬,楚锐清,张晓旭,程娥,张争艳,曲云霞,孙晨,段国林. 机械工程学报. 2017(13)
[5]压电波形对喷墨打印电极的调控规律[J]. 宁洪龙,朱镇南,陶瑞强,陈建秋,周艺聪,蔡炜,胡诗犇,姚日晖,徐苗,王磊,兰林锋,彭俊彪. 发光学报. 2017(05)
[6]基于FPGA和USB3.0的通用数据传输系统设计[J]. 匡鹏,刘冲,王永纲. 微型机与应用. 2017(07)
[7]基于单片机和CPLD的压电喷墨头电压驱动电源的设计[J]. 安晓磊. 山东工业技术. 2017(04)
[8]基于FPGA的喷墨打印系统设计与实现[J]. 王玉青. 电子制作. 2015(23)
[9]基于FPGA的喷墨打印机控制系统[J]. 高德洋,侯立刚,张志远. 现代电子技术. 2015(18)
[10]喷墨技术分类及应用[J]. 刘戊洪. 印刷杂志. 2014(07)
博士论文
[1]压电喷墨印刷墨滴成形及特性研究[D]. 贾春江.华南理工大学 2013
硕士论文
[1]压电式喷墨打印墨滴生成机理及供墨系统研究[D]. 刘忠俊.北京印刷学院 2018
[2]红外阵列半实物仿真中光纤高速传输技术的研究[D]. 岳建民.哈尔滨工业大学 2017
[3]压电式微滴喷头电源驱动系统设计[D]. 张津瑞.西安工程大学 2017
[4]压电喷墨打印头驱动器结构优化与波形设计[D]. 魏宏芳.大连理工大学 2017
[5]关节型建筑3D打印机结构设计与样机运动测试研究[D]. 徐天.哈尔滨工业大学 2017
[6]微型压电喷墨结构制造工艺研究[D]. 颜改革.大连理工大学 2015
[7]基于STM32的三维打印喷头驱动控制系统的设计[D]. 夏整.华中科技大学 2015
[8]喷墨彩色打印系统喷头控制电路的设计与实现[D]. 于菲.北京印刷学院 2015
[9]基于USB3.0的高速数据传输系统的研究与设计[D]. 陈松.电子科技大学 2014
[10]压电驱动膜片式微滴喷射技术仿真分析与实验研究[D]. 周诗贵.上海交通大学 2013
本文编号：3408297
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
波形数据传递测试窗口系统进行波形参数的设置后，修改完成的参数可以保存在txt文件中作为标
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文准波形，在系统工作前使用串口进行传递。5.3 FPGA 内部功能模块测试5.3.1 喷头驱动信号测试使用 Signaltap 对 FPGA 内部波形信号进行抓取。首先观察图 5-7 中系统从波形存储中读出了时间、步长等信号，而且 MN_PRE_START、Read_Start 作为内部指示信号也可以正常工作，证明波形在打印的同时相应的波形数据也在同步读取。
使用 Signaltap 对 FPGA 内部波形信号进行抓取。首先观察图 5-7 中系统从波形存储中读出了时间、步长等信号，而且 MN_PRE_START、Read_Start 作为内部指示信号也可以正常工作，证明波形在打印的同时相应的波形数据也在同步读取。图 5-7 波形数据读取模块正常工作图 5-8 是系统正常运行时的各个部分的工作状态。可以看到系统已完成最开始的 SPI 通信环节，正在进入正常打印时的状态。打印驱动波形是一个完全的四阶打印波形。
【参考文献】：
期刊论文
[1]UV数码打印机的研制与应用研究[J]. 杨乾坤,王晓红. 计算机测量与控制. 2019(04)
[2]喷墨打印技术在PCB字符中的应用[J]. 卜江. 印制电路信息. 2018(07)
[3]双喷嘴3D打印机挤出机构的设计与分析[J]. 杨志,宋天麟. 现代制造技术与装备. 2018(04)
[4]陶瓷喷墨打印机理研究进展[J]. 朱东彬,楚锐清,张晓旭,程娥,张争艳,曲云霞,孙晨,段国林. 机械工程学报. 2017(13)
[5]压电波形对喷墨打印电极的调控规律[J]. 宁洪龙,朱镇南,陶瑞强,陈建秋,周艺聪,蔡炜,胡诗犇,姚日晖,徐苗,王磊,兰林锋,彭俊彪. 发光学报. 2017(05)
[6]基于FPGA和USB3.0的通用数据传输系统设计[J]. 匡鹏,刘冲,王永纲. 微型机与应用. 2017(07)
[7]基于单片机和CPLD的压电喷墨头电压驱动电源的设计[J]. 安晓磊. 山东工业技术. 2017(04)
[8]基于FPGA的喷墨打印系统设计与实现[J]. 王玉青. 电子制作. 2015(23)
[9]基于FPGA的喷墨打印机控制系统[J]. 高德洋,侯立刚,张志远. 现代电子技术. 2015(18)
[10]喷墨技术分类及应用[J]. 刘戊洪. 印刷杂志. 2014(07)
博士论文
[1]压电喷墨印刷墨滴成形及特性研究[D]. 贾春江.华南理工大学 2013
硕士论文
[1]压电式喷墨打印墨滴生成机理及供墨系统研究[D]. 刘忠俊.北京印刷学院 2018
[2]红外阵列半实物仿真中光纤高速传输技术的研究[D]. 岳建民.哈尔滨工业大学 2017
[3]压电式微滴喷头电源驱动系统设计[D]. 张津瑞.西安工程大学 2017
[4]压电喷墨打印头驱动器结构优化与波形设计[D]. 魏宏芳.大连理工大学 2017
[5]关节型建筑3D打印机结构设计与样机运动测试研究[D]. 徐天.哈尔滨工业大学 2017
[6]微型压电喷墨结构制造工艺研究[D]. 颜改革.大连理工大学 2015
[7]基于STM32的三维打印喷头驱动控制系统的设计[D]. 夏整.华中科技大学 2015
[8]喷墨彩色打印系统喷头控制电路的设计与实现[D]. 于菲.北京印刷学院 2015
[9]基于USB3.0的高速数据传输系统的研究与设计[D]. 陈松.电子科技大学 2014
[10]压电驱动膜片式微滴喷射技术仿真分析与实验研究[D]. 周诗贵.上海交通大学 2013
本文编号：3408297
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