3D电子打印控制系统的设计与开发
本文选题:3D电子打印 + FPGA ; 参考:《东北大学》2014年硕士论文
【摘要】:3D电子打印技术也称3D全印制电子技术,作为一种新兴的信息电子技术,正受到愈来愈广泛的关注。一套专门的打印控制系统是印制电子技术得以实现的基础。自从FPGA诞生以来,FPGA技术得到了飞速发展,在各行各业的应用也越来越广泛。FPGA具有高速的并行处理能力,能精准的控制多路脉冲,以产生多个喷头的控制信号。因此,设计与开发以FPGA为核心的打印控制系统,具有一定的理论和实际应用意义。本文针对3D电子打印设备的工作特点及目前打印控制系统中存在的诸多问题,采用运动控制与打印喷头控制分离的控制策略,分别设计了以FPGA芯片作为核心处理器的主控制系统和以FPGA芯片和单片机作为核心处理器的喷头控制系统。主控制系统主要负责驱动X、Y、z三轴的伺服电机运动,以实现精确的闭环运动控制;同时负责与上位机之间的USB通信和与喷头控制系统之间的LVDS通信,以实现打印数据和打印命令的传输;此外通过控制SDRAM芯片以实现打印数据的大量存储。喷头控制系统通过LVDS通信接受打印命令和数据,主要负责喷头驱动脉冲的产生,喷头温度的控制和喷头驱动电压的控制。论文首先基于3D电子打印设备的结构和功能,给出了控制系统的总体设计方案。接着设计了基于FPGA的主控制系统硬件并开发了系统软件功能模块。然后,结合控制对象Konica KM512喷头的工作原理和控制时序要求,设计了基于FPGA加单片机的喷头控制系统硬件并开发了系统软件功能模块。最后进行了温度控制算法的研究。
[Abstract]:3D electronic printing technology, also known as 3D printed electronic technology, as a new information electronic technology, is receiving more and more attention. A special printing control system is the basis for the realization of electronic printing technology. Since the birth of FPGA technology has been rapid development, in a variety of industries are more and more widely used. FPGA has high speed parallel processing ability, can accurately control multiple pulses to generate multiple sprinkler control signals. Therefore, the design and development of print control system with FPGA as the core has certain theoretical and practical significance. Aiming at the working characteristics of 3D electronic printing equipment and the problems existing in the current printing control system, this paper adopts the control strategy of separating motion control from printing nozzle control. The main control system with FPGA chip as the core processor and the nozzle control system with FPGA chip and single chip microcomputer as the core processor are designed respectively. The main control system is mainly responsible for driving the motion of the three axis servo motor of XY _ YZ in order to realize the accurate closed-loop motion control, and is responsible for the USB communication with the upper computer and the LVDS communication with the sprinkler control system at the same time. In order to realize the transmission of print data and print command, the large amount of storage of print data is realized by controlling SDRAM chip. The nozzle control system receives print commands and data through LVDS communication, which is mainly responsible for the generation of nozzle driving pulse, the control of nozzle temperature and the control of nozzle driving voltage. Firstly, based on the structure and function of 3D electronic printing equipment, the overall design scheme of the control system is given. Then the hardware of the main control system based on FPGA is designed and the function module of the system software is developed. Then, according to the working principle of the Konica KM512 nozzle and the control timing requirement, the hardware of the nozzle control system based on FPGA and single chip microcomputer is designed and the software function module of the system is developed. Finally, the temperature control algorithm is studied.
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TP391.73;TP273
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,本文编号:1806714
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