本文關鍵詞：基于ARM的桌面型3D打印機電控系統(tǒng)開發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前國內(nèi)進口的桌面級3D打印機功能較齊全，性能較好，但是價格比較昂貴，而國內(nèi)研制開發(fā)的3D打印機又存在打印速度慢、打印精度低等缺陷。因此，隨著國家對3D打印機自主創(chuàng)新的不斷鼓勵與投入，同時為了改善打印精度低和打印速度慢等問題，本文研究開發(fā)了一套基于ARM的桌面型3D打印機電控系統(tǒng)，同時還用該套控制系統(tǒng)組裝了一款樣機，其具有打印速度快、打印精度高、操作方便等優(yōu)點。 本系統(tǒng)首先從打印成本、操作復雜度和應用前景等角度分析，選擇了FDM成型技術。但是，由于FDM打印技術自身原理的缺陷，因此，使得FDM3D打印機電控系統(tǒng)存在兩個嚴重的問題，一方面是FDM成型技術受溫度的影響很大，另一方面是打印速度太慢，最終造成打印模型精度不高且耗時太長。而本文為了改善打印機的打印性能，針對這兩個問題從理論上進行研究，給出了解決方案，前者通過PID進行擠出機和加熱床的溫度調(diào)節(jié)，后者通過步進電機實際的矩頻特性設計了S形升降速曲線。 然后完成了3D打印機電控系統(tǒng)的設計，其中包括主要的硬件電路設計和軟件設計�？刂葡到y(tǒng)選用了工作頻率高、性能優(yōu)良、內(nèi)部資源豐富的ARM LPC1768作為微控制器，簡化了硬件電路的設計，其中打印機控制系統(tǒng)的硬件電路主要包括加熱床和擠出機的溫度控制電路、步進電機驅(qū)動電路、行程開關電路、USB通信接口電路和電源電路。而控制系統(tǒng)軟件設計主要由三部分構成，第一部分是基于PID的加熱床和擠出機的溫度控制程序，實現(xiàn)加熱床和擠出機溫度的穩(wěn)定；第二部分是步進電機S形速度控制曲線程序，，實現(xiàn)步進電機在不失步的情況下能沿著S形曲線進行快速升降速運行；第三部分是上位機與打印機進行USB通信的程序，實現(xiàn)打印數(shù)據(jù)的下載和打印進程的控制。 最后搭建了桌面型3D打印機實驗測試平臺，通過將開發(fā)好的桌面型3D打印樣機進行打印實物模型來分別測試步進電機在直線形和S形升降速曲線工作運行時的端電壓波形以及打印不同實物模型所花的時間；同時通過上位機軟件RepetierHost的溫度窗口來觀察打印機在有PID和無PID溫度調(diào)節(jié)下的打印溫度變化曲線。從實驗測試結果來看，本文設計的基于ARM的桌面型3D打印機電控系統(tǒng)工作穩(wěn)定，魯棒性好，同時其打印機打印速度較快，模型成型質(zhì)量較高，基本能滿足實際需求。
【關鍵詞】：桌面型 3D打印機 FDM LPC1768 S形曲線 步進電機
【學位授予單位】：湖南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP334.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題研究的目的和意義10-11
• 1.2 桌面型 3D 打印機的發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3 桌面型 3D 打印機的發(fā)展趨勢13-14
• 1.4 本課題的主要內(nèi)容14-16
• 第二章 桌面型 3D 打印機系統(tǒng)介紹16-21
• 2.1 桌面型 3D 打印機系統(tǒng)的工作過程16-17
• 2.2 桌面型 3D 打印機打印技術簡介17-19
• 2.3 桌面型 3D 打印機打印技術的應用19-20
• 2.4 本章小結20-21
• 第三章 桌面型 3D 打印機步進電機速度曲線研究21-29
• 3.1 步進電機速度控制的必要性21-22
• 3.2 步進電機升速曲線研究22-26
• 3.2.1 步進電機常見升降速曲線22-23
• 3.2.2 步進電機的動態(tài)特性23-24
• 3.2.3 步進電機 S 形升速曲線24-26
• 3.3 步進電機升降速曲線的離散形式及實現(xiàn)26-28
• 3.4 步進電機降速曲線研究28
• 3.5 本章小結28-29
• 第四章 桌面型 3D 打印機控制電路設計29-37
• 4.1 LPC1768 微控制器電路29-31
• 4.2 步進電機驅(qū)動電路設計31-33
• 4.3 加熱床和擠出機的溫度控制電路設計33
• 4.4 行程開關電路設計33-34
• 4.5 USB 通信接口電路設計34-35
• 4.6 電源電路設計35
• 4.7 本章小結35-37
• 第五章 桌面型 3D 打印機控制系統(tǒng)軟件設計37-44
• 5.1 控制系統(tǒng)主程序設計37-39
• 5.2 加熱床和擠出機的溫度控制程序設計39-40
• 5.3 步進電機 S 形速度控制曲線程序設計40-42
• 5.4 USB 通信接口電路程序設計42-43
• 5.5 本章小結43-44
• 第六章 桌面型 3D 打印機系統(tǒng)調(diào)試結果分析44-49
• 6.1 擠出機和加熱床溫度控制的上位機測試及結果分析44-46
• 6.1.1 上位機 RepetierHost 簡介44-45
• 6.1.2 溫度的上位機測試及結果分析45-46
• 6.2 桌面型 3D 打印樣機的聯(lián)合調(diào)試及實驗結果分析46-49
• 總結與展望49-51
• 參考文獻51-53
• 致謝53-54
• 附錄 A：系統(tǒng)控制電路 PCB 板及樣機54-56
• 附錄 B：攻讀碩士學位期間撰寫和發(fā)表的學術論文56-57
• 附錄 C：參與的科研項目57

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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  本文關鍵詞：基于ARM的桌面型3D打印機電控系統(tǒng)開發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：254514