基于FDM技术3D打印控制系统的研究与设计
发布时间：2021-02-06 03:50
随着现代加工技术的不断发展,以及市场需求的多样化,制造业已从单纯的传统制造向全球化时代的绿色、智能型先进制造业转变。3D打印技术（添加制造、增材制造或增量制造）在这种情况下应用而生,它是以三维CAD模型数据为基础,运用粉末状金属或塑性材料,逐层增加材料的制造方式。目前已广泛应用于工业设计、模具制造等领域,并在建筑、生物、航空航天等领域进行了验证性应用。其中熔融沉积制造（FDM）凭借其操作简单,成型速度快等诸多优点,成为应用最为广泛的3D打印技术,但它仍然存在很多不足之处,比如成型精度低,智能化程度低,操作不方便等。本课题从FDM打印机智能化、打印精度方面入手,自行研发一套桌面打印控制系统。本课题首先通过比较选择一套稳定的机械结构,并选取打印所需的电子元器件,然后针对FDM的技术要求对控制系统做了设计,将传统的单一控制系统功能进一步细化,分为指令分析系统与人机交互系统。对指令分析系统的设计主要是运动部分和温度部分,运动部分本文运用的s曲线算法,提高了打印机的精度。在人机交互系统里,本文针对调平提出了5点调平算法,简化了打印机的操作。最后根据设计制版印刷出电路板进行上机测试,检验控制系统的...
【文章来源】：北华航天工业学院河北省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
熔融沉积制造技术的基本原理
基于FDM技术3D打印系统的研究与设计6图1.2Xingma6打印机清华大学激光快速成形中心下属企业北京殷华公司，也对FDM型打印机投入了大量的研究，其推出的GI-A系列打印机打印体积相较其他打印机进行了扩大，最大打印体积为255mm*255mm*310mm，打印厚度在0.15mm-0.4mm之间；GI-A采用了传统机械加工技术的刀补功能进行打印原材料直径的补偿，有效的提高了打印精度；同时在打印机的软件控制部分搭载了模型检测和修复功能，使打印机的软件功能更加丰富。同时在切片算法上也进行了优化，使的切片路径更加符合3D打印特性。整体上，近年来国内在FDM技术研究上有很大的发展[22]，与国外的技术差距在一步步缩短，甚至有些方向上已经超越国外。据调研显示在欧洲卢森堡、德国等地，国内生产的桌面打印机已经占据了主要的市常但是国内FDM打印机技术的发展距离国外发达国家仍有一定的差距。主要表现在FDM设备原材料的发展上，耗材对打印质量影响很大，但是国内打印材料质量普遍较差，打印丝料的直径也有很多不均匀。其次国内对FDM技术的研究投入少，国内做FDM技术研究的都是些小型企业或者个人研究，技术发展自然较慢。1.4本课题研究的主要内容3D打印技术作为一种先进的制造技术，很多人都认为它在未来国内制造业的发展中占重要地位，尤其是在全球推行智能制造的今天。然而目前国内在FDM打印机价格普遍较为昂贵，打印设备稳定性较差，设备操作复杂，智能化较低，材料也受国外的牵制，价格居高不下，而且由于FDM打印机操作较为复杂，需要的操作人员专业度要求高，所以难以普及化。所以目前FDM打印机的主要目标是，在降低设备的生产成本的前提下，提高设备的打印精度，简化设备操作，提高设备智能化。
基于FDM技术3D打印系统的研究与设计10喷嘴直径：0.4毫米图2.1Prusai3（2）makebot系列Makebot系列打印机是makebot公司设计的打印机，他们公司设计的FDM打印机是目前世界上最好的桌面打印机之一。Makebot型打印机设计精度高，打印机使用时间久，打印精度也高。makebot公司已经设计出多款双色多色桌面打印机。Makebot型打印机相较Reprap型打印机，他的打印平台不在y轴方向移动，而是在z轴方向移动。在makebot型打印机中，打印头在一个平面内通过x轴和y轴的运动结构合作来实现XOY平面的移动，不再负责z方向的移动。z方向的移动由打印平台的上下移动来实现。这类打印机的特点是打印机总体呈方形，具有科技感，同时由于打印头只在一个平面内运动，使其可以做成大成型尺寸的桌面打印机。由于makebot型打印机技术成熟，成型精度高，是目前使用最多的一种机械结构。但是makebot打印机设计成本较高，安装维修较为麻烦。Replicator5第五代是makebot公司生产的最新款的FDM打印机，如图2.2所示，其主要技术参数如下：平台移动方向：负责Z轴方向的移动
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于单片机的步进电机系统设计方法探究[J]. 姜昊,郑颖. 南方农机. 2019(04)
[2]基于S3C2410X的嵌入式Linux系统的构建[J]. 鲍尚东,王杰. 山东工业技术. 2019(05)
[3]基于定时器的步进电机控制程序设计[J]. 赵成龙,张春雷,陈龙. 精密制造与自动化. 2018(04)
[4]基于教学使用的FDM型3D打印机制作[J]. 王克,刘远,常太明. 科技风. 2018(32)
[5]FDM打印嵌入式控制系统实现方法研究[J]. 赵祥丹,葛红宇,李漫漫,顾佳钰,罗茂炫,陈创,安仲帅. 新型工业化. 2018(08)
[6]基于单片机的步进电机升降速并行控制[J]. 陈虹丽,马国豪,李强. 实验技术与管理. 2018(07)
[7]基于STM32输出指定个数PWM波的实现和性能分析[J]. 吴东洋,宿宁,张正勇. 仪表技术. 2018(07)
[8]基于单片机的步进电机控制系统设计研究[J]. 牛慧佳. 数字技术与应用. 2018(07)
[9]基于单片机的步进电机控制系统研究[J]. 郭昊坤. 物联网技术. 2018(05)
[10]3D打印嵌入式工业控制系统硬件设计[J]. 葛红宇,罗茂炫,张建华,安仲帅,邢跃进. 工业控制计算机. 2018(01)
硕士论文
[1]基于STM32的平流泵测控系统设计[D]. 秦德仪.长江大学 2018
[2]基于FDM3D打印机的温度控制系统设计与切片算法研究[D]. 郭俊.西南石油大学 2017
[3]基于ARM的3D打印机控制系统设计研究[D]. 李哲.北京化工大学 2017
[4]3D打印控制系统的研究与实现[D]. 孟昭鹏.大连理工大学 2017
[5]3D分层打印控制系统设计[D]. 袁鹏.西安电子科技大学 2017
[6]基于FDM工艺的3D打印机机械系统设计制造研究[D]. 赵冲.华北电力大学 2017
[7]3D打印机电机驱动电路及温控技术研究[D]. 姚琪.苏州大学 2016
[8]S3C2440处理器的嵌入式Linux系统的BSP设计与实现[D]. 房泽欣.山东大学 2016
[9]基于S3C6410嵌入式Linux系统触摸屏驱动设计与实现[D]. 孙文阅.西安电子科技大学 2014
[10]基于S3C2440A嵌入式Linux系统USB驱动的研究与应用[D]. 刘泉承.江西科技师范大学 2012
本文编号：3020099
【文章来源】：北华航天工业学院河北省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
熔融沉积制造技术的基本原理
基于FDM技术3D打印系统的研究与设计6图1.2Xingma6打印机清华大学激光快速成形中心下属企业北京殷华公司，也对FDM型打印机投入了大量的研究，其推出的GI-A系列打印机打印体积相较其他打印机进行了扩大，最大打印体积为255mm*255mm*310mm，打印厚度在0.15mm-0.4mm之间；GI-A采用了传统机械加工技术的刀补功能进行打印原材料直径的补偿，有效的提高了打印精度；同时在打印机的软件控制部分搭载了模型检测和修复功能，使打印机的软件功能更加丰富。同时在切片算法上也进行了优化，使的切片路径更加符合3D打印特性。整体上，近年来国内在FDM技术研究上有很大的发展[22]，与国外的技术差距在一步步缩短，甚至有些方向上已经超越国外。据调研显示在欧洲卢森堡、德国等地，国内生产的桌面打印机已经占据了主要的市常但是国内FDM打印机技术的发展距离国外发达国家仍有一定的差距。主要表现在FDM设备原材料的发展上，耗材对打印质量影响很大，但是国内打印材料质量普遍较差，打印丝料的直径也有很多不均匀。其次国内对FDM技术的研究投入少，国内做FDM技术研究的都是些小型企业或者个人研究，技术发展自然较慢。1.4本课题研究的主要内容3D打印技术作为一种先进的制造技术，很多人都认为它在未来国内制造业的发展中占重要地位，尤其是在全球推行智能制造的今天。然而目前国内在FDM打印机价格普遍较为昂贵，打印设备稳定性较差，设备操作复杂，智能化较低，材料也受国外的牵制，价格居高不下，而且由于FDM打印机操作较为复杂，需要的操作人员专业度要求高，所以难以普及化。所以目前FDM打印机的主要目标是，在降低设备的生产成本的前提下，提高设备的打印精度，简化设备操作，提高设备智能化。
基于FDM技术3D打印系统的研究与设计10喷嘴直径：0.4毫米图2.1Prusai3（2）makebot系列Makebot系列打印机是makebot公司设计的打印机，他们公司设计的FDM打印机是目前世界上最好的桌面打印机之一。Makebot型打印机设计精度高，打印机使用时间久，打印精度也高。makebot公司已经设计出多款双色多色桌面打印机。Makebot型打印机相较Reprap型打印机，他的打印平台不在y轴方向移动，而是在z轴方向移动。在makebot型打印机中，打印头在一个平面内通过x轴和y轴的运动结构合作来实现XOY平面的移动，不再负责z方向的移动。z方向的移动由打印平台的上下移动来实现。这类打印机的特点是打印机总体呈方形，具有科技感，同时由于打印头只在一个平面内运动，使其可以做成大成型尺寸的桌面打印机。由于makebot型打印机技术成熟，成型精度高，是目前使用最多的一种机械结构。但是makebot打印机设计成本较高，安装维修较为麻烦。Replicator5第五代是makebot公司生产的最新款的FDM打印机，如图2.2所示，其主要技术参数如下：平台移动方向：负责Z轴方向的移动
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于单片机的步进电机系统设计方法探究[J]. 姜昊,郑颖. 南方农机. 2019(04)
[2]基于S3C2410X的嵌入式Linux系统的构建[J]. 鲍尚东,王杰. 山东工业技术. 2019(05)
[3]基于定时器的步进电机控制程序设计[J]. 赵成龙,张春雷,陈龙. 精密制造与自动化. 2018(04)
[4]基于教学使用的FDM型3D打印机制作[J]. 王克,刘远,常太明. 科技风. 2018(32)
[5]FDM打印嵌入式控制系统实现方法研究[J]. 赵祥丹,葛红宇,李漫漫,顾佳钰,罗茂炫,陈创,安仲帅. 新型工业化. 2018(08)
[6]基于单片机的步进电机升降速并行控制[J]. 陈虹丽,马国豪,李强. 实验技术与管理. 2018(07)
[7]基于STM32输出指定个数PWM波的实现和性能分析[J]. 吴东洋,宿宁,张正勇. 仪表技术. 2018(07)
[8]基于单片机的步进电机控制系统设计研究[J]. 牛慧佳. 数字技术与应用. 2018(07)
[9]基于单片机的步进电机控制系统研究[J]. 郭昊坤. 物联网技术. 2018(05)
[10]3D打印嵌入式工业控制系统硬件设计[J]. 葛红宇,罗茂炫,张建华,安仲帅,邢跃进. 工业控制计算机. 2018(01)
硕士论文
[1]基于STM32的平流泵测控系统设计[D]. 秦德仪.长江大学 2018
[2]基于FDM3D打印机的温度控制系统设计与切片算法研究[D]. 郭俊.西南石油大学 2017
[3]基于ARM的3D打印机控制系统设计研究[D]. 李哲.北京化工大学 2017
[4]3D打印控制系统的研究与实现[D]. 孟昭鹏.大连理工大学 2017
[5]3D分层打印控制系统设计[D]. 袁鹏.西安电子科技大学 2017
[6]基于FDM工艺的3D打印机机械系统设计制造研究[D]. 赵冲.华北电力大学 2017
[7]3D打印机电机驱动电路及温控技术研究[D]. 姚琪.苏州大学 2016
[8]S3C2440处理器的嵌入式Linux系统的BSP设计与实现[D]. 房泽欣.山东大学 2016
[9]基于S3C6410嵌入式Linux系统触摸屏驱动设计与实现[D]. 孙文阅.西安电子科技大学 2014
[10]基于S3C2440A嵌入式Linux系统USB驱动的研究与应用[D]. 刘泉承.江西科技师范大学 2012
本文编号：3020099
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/3020099.html
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