基于KOSSEL并联臂3D打印机的控制系统研究
发布时间：2021-03-31 18:59
FDM型3D打印机的工作情况通常是打印头水平运动,连续叠加耗材,再逐层累加成三维实体的过程。现在主流桌面级3D打印机在打印喷头运动学,丝材温度控制等设计都存在很多缺陷,机构运动偏差、打印喷头温度变化控制不佳,直接影响了打印产品的尺寸精度和表面粗糙度。因此,对打印机机构运动学及温度控制的研究具有很重要的应用意义。本文以KOSSEL并联臂3D打印机为研究对象,首先建立数学模型,分析机构运动偏差和精度影响因素,通过实验对机构进行调平和调整运动参数,实现打印头运动目标明确、快速调节的目的。接着对比传统PID和模糊PID的控制效果,重点讲解模糊PID控制理论及控制参数设置,利用Matlab的simulink库建立模糊PID仿真,观察温度仿真响应曲线,证明模糊PID控制的温度效果更稳定,更快速,鲁棒性更好,让熔融状态的丝材顺利挤出。另外,对3D打印中的直线插补进行分析,由Bresenham算法加以改进,较传统的逐点比较法插补次数更少、效率更高、更易于硬件实现。再对打印路径进行分析,由分层软件Axon将零件的STL文件切片生成BFB文件,对比不同打印路径实验结果,判断分区域打印是耗时少、耗材少、空行...
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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第二章３Ｄ打印机的机械结构分析?基于ＫＯＳＳＥＬ并联臂３Ｄ打印机的控制系统研宄??８咏?＊??１??５??／??／??图２－２?ＫＯＳＳＥＬ型机构运动简图??２．?１．?２?ＫＯＳＳＥＬ型３Ｄ打印机自由度计算??根据图２－２，我们看到机器有８个连杆（含机架）；９个关节（包括６个球销副，??３个移动关节）；由自由度计算公式：Ｆ?＝?６（／－？?＋?ｌ）?＋?［ｆ可得：??＾－６（／－／１?＋?１）?＋?＾＾?＝６ｘ（８－９?＋?ｌ）?＋?１５－３?（２－１）??２．?２?ＫＯＳＳＥＬ型３Ｄ打印机参数设计??我们假设打印机喷头的最大打印尺寸为＃１８０／ｎｗ２ｘ３２０ｍｗ。对应的我们预定并联??臂长为２２０＿，底部三角架也有一个外接圆面，取半径为１７０ｍｍ，固定喷头的三角??架也有个外接圆，半径为３２．５ｍｍ，滑块到连接件长度为３２ｍｍ，考虑结构的强度要??求和稳定性，确定两联臂距离为彳了！！！＾４４＂＾。??表２－１建模参数??机构核心参数?尺寸（ｍｍ）??底面到导轨的距离?１７０??导轨到滑块的距离??滑块到联臂转动点的距离?３２．?５??联臂长?２２０??两个联臂转动点重点到末端执行器中心的距离?３２??６??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]FDM型3D打印机的高精度进料系统研究[J]. 司国斌,王春霞,靳孝峰. 工程设计学报. 2016(05)
[2]Kossel 3D打印机精度影响因素及微调方法研究[J]. 袁泽林,方辉,黄纪刚,张文君,谢志豪. 制造技术与机床. 2016(04)
[3]FDM 3D打印机半导体制冷温控设计及其冷却实验研究[J]. 靳一帆,万熠,张冰,任冰. 机电工程. 2016(02)
[4]面向熔融沉积成型的3D打印机故障声发射监控方法[J]. 吴海曦,余忠华,张浩,杨振生,WANG Yan. 浙江大学学报(工学版). 2016(01)
[5]3D打印产业的实际态势、困境摆脱与可能走向[J]. 王忠宏,李扬帆. 改革. 2013(08)
[6]3D打印技术与社会制造[J]. 郭振华,王清君,郭应焕. 宝鸡文理学院学报(自然科学版). 2013(04)
[7]通用3D模型文件格式和算法的研究及其OpenGL实现[J]. 周莉,苏鸿根. 计算机工程与设计. 2009(02)
[8]Delta并联机构工作空间解析及尺度综合[J]. 高秀兰,鲁开讲,王娟平. 农业机械学报. 2008(05)
[9]三自由度Delta并联机器人运动学分析及工作空间求解[J]. 梁香宁,牛志刚. 太原理工大学学报. 2008(01)
[10]STL格式实体的快速拓扑重建[J]. 刘金义,侯宝明. 工程图学学报. 2003(04)
博士论文
[1]熔丝沉积成形若干关键技术研究[D]. 黄小毛.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]3D打印精度及运动控制技术研究[D]. 季晨雪.贵州师范大学 2017
[2]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
[3]FDM 3D打印机仿真平台的优化与研究[D]. 牛旭苗.青岛大学 2016
[4]基于模糊PID的3D打印机精度控制的研究[D]. 李道龙.安徽理工大学 2016
[5]3D打印控制方案设计与实现[D]. 李秋实.湖北工业大学 2016
[6]基于FDM技术3D打印机的设计与研究[D]. 张自强.长春工业大学 2015
[7]3D打印喷头的温度分析及控制策略研究[D]. 王柏通.湖南师范大学 2014
[8]3D打印驱动电路设计及文件切片算法研究[D]. 杨猛.北京印刷学院 2014
[9]3D打印技术背景下社会化设计研究[D]. 汪文娟.华东理工大学 2014
[10]基于快速成型的三维模型数据处理技术研究[D]. 张培.河南科技大学 2013
本文编号：3111919
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＫＯＳＳＥＬ型３Ｄ打印机机构??由图２－１我们知道，ＫＯＳＳＥＬ型３Ｄ打印机由上下两个三脚架和三根支柱组成固??
第二章３Ｄ打印机的机械结构分析?基于ＫＯＳＳＥＬ并联臂３Ｄ打印机的控制系统研宄??８咏?＊??１??５??／??／??图２－２?ＫＯＳＳＥＬ型机构运动简图??２．?１．?２?ＫＯＳＳＥＬ型３Ｄ打印机自由度计算??根据图２－２，我们看到机器有８个连杆（含机架）；９个关节（包括６个球销副，??３个移动关节）；由自由度计算公式：Ｆ?＝?６（／－？?＋?ｌ）?＋?［ｆ可得：??＾－６（／－／１?＋?１）?＋?＾＾?＝６ｘ（８－９?＋?ｌ）?＋?１５－３?（２－１）??２．?２?ＫＯＳＳＥＬ型３Ｄ打印机参数设计??我们假设打印机喷头的最大打印尺寸为＃１８０／ｎｗ２ｘ３２０ｍｗ。对应的我们预定并联??臂长为２２０＿，底部三角架也有一个外接圆面，取半径为１７０ｍｍ，固定喷头的三角??架也有个外接圆，半径为３２．５ｍｍ，滑块到连接件长度为３２ｍｍ，考虑结构的强度要??求和稳定性，确定两联臂距离为彳了！！！＾４４＂＾。??表２－１建模参数??机构核心参数?尺寸（ｍｍ）??底面到导轨的距离?１７０??导轨到滑块的距离??滑块到联臂转动点的距离?３２．?５??联臂长?２２０??两个联臂转动点重点到末端执行器中心的距离?３２??６??
基于ＫＯＳＳＥＬ并联臂３Ｄ打印机的控制系统研宄?第二章３Ｄ打印机的机械结构分析??議??图２－３建模尺寸图??考虑到移动时受ｘ、ｙ方向力不大，故选用直径为８ｍｍ的光轴以及配套线轴承。??因为内径为８ｍｍ，所以采用ＬＭ８ＵＵ型号线轴承，其外径为１５ｍｍ。由线轴承尺寸??确定滑块件结构如图２－４。由于３Ｄ打印机联臂两端为球副，故采取图２－５、图２－６??设计。??图２－４滑块件设计图??⑩０?，」??〇?Ｏ?’??图２－５球副设计图??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]FDM型3D打印机的高精度进料系统研究[J]. 司国斌,王春霞,靳孝峰. 工程设计学报. 2016(05)
[2]Kossel 3D打印机精度影响因素及微调方法研究[J]. 袁泽林,方辉,黄纪刚,张文君,谢志豪. 制造技术与机床. 2016(04)
[3]FDM 3D打印机半导体制冷温控设计及其冷却实验研究[J]. 靳一帆,万熠,张冰,任冰. 机电工程. 2016(02)
[4]面向熔融沉积成型的3D打印机故障声发射监控方法[J]. 吴海曦,余忠华,张浩,杨振生,WANG Yan. 浙江大学学报(工学版). 2016(01)
[5]3D打印产业的实际态势、困境摆脱与可能走向[J]. 王忠宏,李扬帆. 改革. 2013(08)
[6]3D打印技术与社会制造[J]. 郭振华,王清君,郭应焕. 宝鸡文理学院学报(自然科学版). 2013(04)
[7]通用3D模型文件格式和算法的研究及其OpenGL实现[J]. 周莉,苏鸿根. 计算机工程与设计. 2009(02)
[8]Delta并联机构工作空间解析及尺度综合[J]. 高秀兰,鲁开讲,王娟平. 农业机械学报. 2008(05)
[9]三自由度Delta并联机器人运动学分析及工作空间求解[J]. 梁香宁,牛志刚. 太原理工大学学报. 2008(01)
[10]STL格式实体的快速拓扑重建[J]. 刘金义,侯宝明. 工程图学学报. 2003(04)
博士论文
[1]熔丝沉积成形若干关键技术研究[D]. 黄小毛.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]3D打印精度及运动控制技术研究[D]. 季晨雪.贵州师范大学 2017
[2]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
[3]FDM 3D打印机仿真平台的优化与研究[D]. 牛旭苗.青岛大学 2016
[4]基于模糊PID的3D打印机精度控制的研究[D]. 李道龙.安徽理工大学 2016
[5]3D打印控制方案设计与实现[D]. 李秋实.湖北工业大学 2016
[6]基于FDM技术3D打印机的设计与研究[D]. 张自强.长春工业大学 2015
[7]3D打印喷头的温度分析及控制策略研究[D]. 王柏通.湖南师范大学 2014
[8]3D打印驱动电路设计及文件切片算法研究[D]. 杨猛.北京印刷学院 2014
[9]3D打印技术背景下社会化设计研究[D]. 汪文娟.华东理工大学 2014
[10]基于快速成型的三维模型数据处理技术研究[D]. 张培.河南科技大学 2013
本文编号：3111919
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