本文關(guān)鍵詞：一種小型FDM三維打印機控制系統(tǒng)研究與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：3D打印技術(shù)是一項新興的制造技術(shù),因具有原料利用率高,可制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)等優(yōu)點,在機械、教育、生物醫(yī)學等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著3D打印技術(shù)進入民用領(lǐng)域,輕量化、低成本的3D打印機的市場需求不斷擴大。本文基于ARM技術(shù),并首次將Android應(yīng)用到3D打印中,開發(fā)小型FDM式3D打印機控制系統(tǒng)。首先,本文在功能需求分析的基礎(chǔ)上提出PC+Android模塊+ARM的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),給出控制系統(tǒng)總體框架設(shè)計,包括四個部分：溫度控制模塊、電機驅(qū)動模塊、人機交互模塊和數(shù)據(jù)讀取模塊。提出了時間片輪詢法和定時器驅(qū)動相結(jié)合的任務(wù)調(diào)度方法。其次,闡述四個模塊的軟件實現(xiàn)方法。(1)溫度控制模塊,采用PID算法,實現(xiàn)對噴頭溫度的精確控制。(2)電機驅(qū)動模塊,設(shè)計打印數(shù)據(jù)處理流程,制定速度曲線優(yōu)化方法并予以實施,采用Bresenham算法實現(xiàn)多維步進電機協(xié)同運動。(3)人機交互模塊分兩部分�；贚CD+KEY的人機交互中,本文提出按鍵讀取流程和一種面向?qū)ο蟮腖CD多級菜單的設(shè)計方法;基于Android的人機交互包括本地端和遠程端,本文制定微處理器與本地端間、本地端與遠程端間兩個通信協(xié)議并進行實現(xiàn)。(4)數(shù)據(jù)讀取模塊包括U盤和SD卡兩部分,基于STM32的SDIO硬件接口實現(xiàn)對SD卡的讀取,移植文件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行管理；基于USB總線接口芯片CH376實現(xiàn)U盤的讀取。最后,本文進行步進電機直線運動測試和打印效果試驗。電機測試結(jié)果表明,電機驅(qū)動模塊能準確控制多維步進電機,實現(xiàn)直線運動；打印試驗顯示,本文開發(fā)的控制系統(tǒng)能成功的打印三維模型,并具有較好的粗糙度、細節(jié)表現(xiàn)能力和尺寸精度。本文在實現(xiàn)基本打印功能的基礎(chǔ)上,首次將Android引進到3D打印技術(shù)中,豐富3D打印機的功能,滿足市場對低成本的小型3D打印機的需求。
【關(guān)鍵詞】：3D打印機 FDM 步進電機控制 Android技術(shù)
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP391.73
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題背景與研究意義9
• 1.2 3D打印技術(shù)簡介9-11
• 1.2.1 3D打印技術(shù)的應(yīng)用9-11
• 1.2.2 FDM式3D打印的流程11
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3.1 FDM式3D打印機控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.2 步進電機控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)14-17
• 第二章 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計17-31
• 2.1 控制系統(tǒng)需求分析17
• 2.1.1 基本功能需求17
• 2.1.2 高級功能需求17
• 2.2 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計17-18
• 2.3 控制系統(tǒng)硬件平臺18-20
• 2.3.1 微處理器18-19
• 2.3.2 溫度控制模塊19
• 2.3.3 電機驅(qū)動模塊19
• 2.3.4 人機交互模塊19-20
• 2.3.5 數(shù)據(jù)讀取模塊20
• 2.4 控制系統(tǒng)軟件架構(gòu)設(shè)計20-23
• 2.4.1 任務(wù)分析20
• 2.4.2 任務(wù)調(diào)度方式20-22
• 2.4.3 狀態(tài)機編程22-23
• 2.5 控制系統(tǒng)部分模塊軟件實現(xiàn)23-29
• 2.5.1 溫度控制模塊23-25
• 2.5.2 LCD+KEY的人機交互模塊25-29
• 2.6 本章小結(jié)29-31
• 第三章 電機驅(qū)動模塊軟件設(shè)計31-45
• 3.1 步進電機和細分技術(shù)31
• 3.2 緩存區(qū)的設(shè)計31-33
• 3.2.1 模板與泛型編程32
• 3.2.2 循環(huán)隊列的實現(xiàn)32-33
• 3.3 打印數(shù)據(jù)的處理33-36
• 3.3.1 指令分類33
• 3.3.2 二級緩存的設(shè)計33-35
• 3.3.3 數(shù)據(jù)處理步驟35-36
• 3.4 速度優(yōu)化方案及實現(xiàn)36-40
• 3.4.1 加減速速度曲線選擇36-38
• 3.4.2 速度優(yōu)化方法38-40
• 3.5 直線運動原理及實現(xiàn)40-43
• 3.5.1 Bresenham算法40-42
• 3.5.2 軟件實現(xiàn)42-43
• 3.6 本章小結(jié)43-45
• 第四章 基于Android的人機交互模塊軟件設(shè)計45-57
• 4.1 本地端和遠程端軟件框架46
• 4.2 本地端和遠程端的人機界面46-47
• 4.3 Android平臺下的多線程設(shè)計47-49
• 4.3.1 Android的線程通信和線程同步47-49
• 4.3.2 本地端和遠程端多線程設(shè)計49
• 4.4 本地端與微處理器間的通信49-54
• 4.4.1 物理層49-50
• 4.4.2 命令層50-54
• 4.4.3 應(yīng)用層54
• 4.5 遠程端和本地端間的通信54-56
• 4.5.1 Android的網(wǎng)絡(luò)編程54
• 4.5.2 遠程端和本地端間通信實現(xiàn)54-56
• 4.6 本章小結(jié)56-57
• 第五章 數(shù)據(jù)讀取模塊軟件設(shè)計57-64
• 5.1 SD卡模塊57-62
• 5.1.1 硬件SDIO57
• 5.1.2 SD協(xié)議的實現(xiàn)57-59
• 5.1.3 文件系統(tǒng)的移植59-61
• 5.1.4 應(yīng)用層61-62
• 5.2 U盤模塊62-63
• 5.3 本章小結(jié)63-64
• 第六章 功能測試和打印試驗64-69
• 6.1 溫度控制測試64
• 6.2 電機運動測試64-66
• 6.3 打印試驗66-68
• 6.4 本章小結(jié)68-69
• 第七章 總結(jié)與展望69-71
• 7.1 總結(jié)69
• 7.2 展望69-71
• 致謝71-73
• 參考文獻73-75

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本文編號：444916