3D打印中央控制系统综述

首先对3D打印中央控制系统中主要组成模块的研究现状进行了详细介绍,包括3D打印运动轨迹控制与优化和温度精确控制;其次描述了现有的控制系统与其他相关功能,主要包括限位控制、自动调平以及力控制,其中力控制为打印一些特殊器件提供了可能;最后针对3D打印的相关应用领域与现存问题进行了介绍,包括航空航天和医疗领域的智能制造。

3D打印控制系统G代码解释器的设计与实现

针对3D打印控制系统中G代码转换的问题,结合控制系统中运动控制板卡和G代码结构特征,利用C#语言设计开发了一种基于GRETA正则表达式的G代码解释器,实现了对G代码的预处理、检查分析和解释,使其转换成板卡可识别的运动指令,完成对工作台的控制。实例验证了解释器的正确性和有效性。G代码解释器的实现对3D打印控制系统开发具有重要意义。

基于PCI总线的四轴运动卡在3D打印运动控制系统开发中的应用

对MAC-3002SSP4运动控制卡和3D打印机的工作原理进行分析,通过MAC-3002SSP4运动控制卡提供的库函数,利用VC6.0的MFC模块,提出一种3D打印控制系统的开发方法和可行性分析,并在四轴运动控制平台上进行实验,达到了预期的控制目标。

用于梯度分布材料3D打印实验设备的开发

传统工艺制作梯度材料十分困难,为此,设计开发了用于梯度分布材料的3D打印工艺与实验设备,包括梯度建模、控制系统及打印机械装置。基于图像灰度变化,建立了材料成分梯度的建模方法。基于运动控制器设计了包括X、Y、Z三维空间位置轴和U、V、W 3种材料挤出轴的6轴联动系统,具有运动轨迹规划及连续插补等功能。开发了控制系统软件和硬件,实现了材料比例输送与三维运动协调控制。采用活塞挤出、动态混合及直线三维平台设计,构建了3D打印机械装置。使用开发的实验设备,采用不同颜色材料进行了梯度分布打印试验,验证了开发实验设备打印梯度分布材料的可行性。

五轴端铣3D刀补中运动突变的处理

五轴联动数控系统执行端铣3D刀具半径补偿功能时,当刀轴矢量与曲面法矢量非常接近时,相邻插补点处的半径补偿矢量会出现转角过大的现象,从而引起机床直线轴的速度突变。在建立切触点到刀心点再到机床轴的传递关系的基础上,分析半径补偿矢量存在奇异解并引起机床轴运动突变的原因。以平底刀为例给出相应的控制算法。通过旋转优化奇异区域内各插补点处半径补偿矢量的位置,消除相邻半径补偿矢量反向的极限现象;通过插值进一步降低速度突变程度,使各轴速度都降至最大允许值以内。与直接使用相邻插补周期的半径补偿矢量进行赋值的方法相比,该算法通用性更高,对突变的处理效果更好。仿真试验证明了该算法的正确性和有效性。

平底刀五轴端铣3D刀补中运动突变的检测算法

应用3D刀补功能进行五轴端铣加工时,如果某一点处的刀具半径补偿矢量出现奇异解,会导致直线轴控制点在该位置附近发生运动突变。为了准确检测出发生运动突变的位置,从而为进一步解决该类型突变问题提供前提条件,以平底刀为研究对象,在建立切触点与直线轴控制点空间映射关系的基础上,分析了3D刀补中加工奇异点产生的原因;针对奇异点、奇异点相邻点以及奇异区域边界三处会发生运动突变的位置,给出了基于计算刀轴法矢量夹角与观察刀轴姿态主导角符号的检测算法。仿真实验证明了该算法的正确性与有效性。

基于Leap Motion体感控制技术的数字化展示系统研究

针对大型复杂装备"模型展示"中采用"平面+鼠标"方式缺乏真实立体感和自然交互性的问题,提出了基于Leap Motion体感控制技术的数字化展示系统。设计完成了系统的硬件结构和软件架构,研究了Leap Motion到Unity 3D引擎环境的坐标转换、手势交互控制任务等系统实现的关键技术。在此基础上,结合Leap Motion SDK的Unity插件,在Unity 3D引擎中完成了场景配置和场景驱动,实现该系统。实际应用结果表明,该系统沉浸感更强,手势跟踪稳定精准,解决了装备模型立体展示和自然交互的问题,同时也为Leap Motion这种精准的、近距离手势追踪技术的探索应用提供了一定借鉴。

桌面型FDM 3D打印设备的优化设计与精度分析

目前市面上桌面型FDM 3D打印设备种类繁多,受到结构稳定性、熔融温度、环境温度等多重因素的综合影响,其打印精度差异明显。为了提高打印精度,对某一桌面型FDM 3D打印设备影响精度的相关缺陷进行了分析,并对设备的箱体结构、运动系统机械结构、运动控制部分等方面进行优化设计。对设备优化设计前后的打印件精度进行了对比分析,相关数据表明,改进后的设备打印精度得到显著提升,相关技术内容对提升FDM 3D打印机打印精度具有实际意义。

建筑3D打印机机械系统及控制方案设计

目前,建筑3D打印作为这项新兴技术的一个分支备受社会关注,故提出了一种建筑3D打印机机械系统与控制系统方案。采用龙门式的结构以及链传动的传动方式设计了一种建筑用3D打印机机械结构,并利用有限元分析论证了机械方案的可行性。选用固高公司的运动控制卡对打印机控制系统进行设计,阐述了控制思路与打印流程。结论表明,3D打印技术应用于建筑行业切实可行,对于解决传统建筑行业结构单一、材料利用率低等问题具有重要意义。

S曲线加减速控制在3D打印中的实现

桌面级3D打印机步进电机通常采用梯形加减速控制,在高速打印时加减速过程易受到柔性冲击,影响打印质量。为解决上述问题,采用ARM架构的STM32F103微处理器,设计出一种基于该处理器的S曲线加减速控制方法,并与梯形加减速进行了对比实验。实验结果表明,采用设计的S曲线加减速控制方法后,3D打印机在高速打印时,加减速过程柔性冲击减小,打印质量提高。

基于Gauss伪谱法的3D刚体摆姿态最优控制

研究Gauss伪谱法求解3D刚体摆姿态最优控制问题.针对其最优姿态控制问题,既要满足由任意位置运动到平衡位置姿态运动规划问题,又要满足系统含有动力学约束的力学模型问题,提出基于四元数来描述3D刚体摆的数学模型,建立3D刚体摆姿态的动力学和运动学方程,为了解决3D刚体摆在平衡位置处的姿态最优控制问题,设计基于Gauss伪谱算法的最优姿态开环控制器,得到了3D刚体摆的姿态最优控制轨迹,得到满足的可行解,通过仿真实验验证了其开环解在平衡位置的控制姿态最优性.

基于嵌入式的3D打印机系统运动控制的研究

文章阐述了一种基于嵌入式并结合CPLD的3D打印机系统,用该系统实现最优的模拟信号采集、数据处理以及信号控制等方面。重点研究了该系统的运动控制系统,采用两相混合式步进机专用驱动器A4988来实现步进细分驱动,设计了步进机驱动电路;采用TCRT5000光电传感器精确控制XYZ轴行程,设计了限位开关电路。并对步进机的运转速度和运转方向进行优化设计,基于正S型加减速曲线对步进机加减速和匀速进行优化控制。解决打印精度和速度等根本性问题。

MA3D：三维造型动画系统的OOP实现

本文介绍了一个基于ＯＯＰ程序设计方法的三维造型动画集成系统。在该系统中，造型与动画具有统一的数据结构，系统提供的命令语言使得用户能够定义模型及其运动，系统输出的数据文件用以描述动画的每一帧画面，它们可以作为生成三维浓淡图的绘制程序的输入，从而生成三维动画画面。目前，系统提供了以线框图形式进行动画预演的工具。

一种基于步进电机的3D打印机全闭环运动控制研究

近年来基于步进电机控制的3D打印机在快速成型领域得到了广泛的推广和发展,但由于市场产品普遍采用开环式控制方式,导致控制精度低、打印过程不稳定等问题。本文提出一种全闭环的运动控制方式,通过在3D打印机XY轴增加位置反馈光栅,并采用增量式PID控制算法进行运动位置的实时补偿与修正,从而提高运动控制精度与稳定性。通过MATLAB算法建模与仿真验证了方法的可行性,并通过单片机代码实现应用于相关产品中,产生了较好的改进效果。

基于F28M35Hx的3D打印控制算法研究与实现

本文提出一种3D打印步进电机联动控制算法。简述了基于F28M35Hx处理器的3D打印机控制系统软硬件。重点论述了步进电机控制算法研究与实现,将多轴联动控制,简化为单轴控制,然后进行运动合成,并加入了累计误差的补偿算法。凭借F28M35Hx双核的处理能力,结合现有步进电机控制理论,配合步进电机联动控制算法,实现了三维打印的快速、精确控制。

基于三维姿态估计的虚拟角色运动控制方法

随着虚拟制作在电影、游戏、直播等各个领域的广泛应用,虚拟角色控制方法成为当前研究热点之一。本文将人工智能动作提取与游戏引擎实时交互相结合,研究一种更加高效的虚拟角色运动控制方法,借助三维姿态估计算法,基于视频影像提取动作数据,将其与虚拟角色绑定,实现实时动作驱动,并通过实验梳理了使用流程及操作要点。该方法不依赖于价格高昂的动作捕捉设备,操作便捷、成本低廉,能够有效服务于虚拟预演等应用场景。

中医按摩机器人研制与开发

针对中老年人退行性疾病和慢性疾病对中医按摩及保健康复设备的临床需求,提出了一种中医按摩机器人系统,并对按摩机器人的机械结构、控制系统及各功能模块进行了介绍.利用传感器信息融合技术、人机交互技术、三维仿真技术等,实现了典型中医按摩手法的建模,提出了串并联结构融合的机器人构型,研制了集多种按摩手法于一体的多功能按摩机械手.该机器人系统采用视觉系统判定穴位位置,实现对患者身体的跟踪,能完成腰椎部位的指/掌揉、指/掌滚、按、推、叩击和下肢的捏拿、振、拍打共10种手法操作,具得穴位记忆助能,能够根据实时监测的生理信号(心跳、血压等)和按摩力大小,调整按摩频率、幅度、速度,必要时退出按摩探作,保障患者安全.中老年腰椎间盘突出症的临床试验表明了本机器人系统按摩治疗的有效性.

井下空区安全监测三维激光扫描仪高精度运动控制技术

矿山井下常用空区监测方法存在仅能进行点监测、需人工安装、实时性差等问题。提出通过三维激光扫描获取空区形态进行空区稳定性分析的方案,重点讨论通过机械优化、姿态补偿、自适应控制等技术手段来实现三维激光扫描仪的高精度控制问题。该方案大幅提高了空区三维激光扫描系统的性能,能够满足矿山实际应用需求。同时,在路桥监测、文物保护等领域也具有借鉴和应用价值。

“电力拖动与运动控制系统”课程教学方法探讨

本文在分析"电力拖动与运动控制系统"课程具有系统集成化程度高、专业性和实践性强等特点的基础上,重点从课程的教学方法上加以探讨与改进,提出以项目案例为导向、建立知识树、增强科学的实验环节以及设计基于网络化控制的调速监控与三维动态仿真的教学演示平台的教学方法改革方案,以进一步提高该课程的教学水平。

基于步态数据的下肢康复机器人控制设计

为了使下肢康复机器人的辅助康复训练更加符合人体运动特性,为下肢运动功能障碍的患者提供更加安全、有效的康复训练,提出一种基于人体步态数据和径向基函数(RBF)神经网络的下肢康复机器人控制策略。首先,以三维动作捕捉系统获取的健康人体步态数据为系统的期望输入;其次,通过RBF神经网络自适应控制器产生驱动机器人关节运动的力矩,使机器人的运动轨迹跟踪期望轨迹;然后,采用基于前馈控制的校正模型对机器人的输入力矩进行补偿校正,达到实时校正的目的,从而实现更好的跟踪效果;最后,通过基于实验数据的仿真结果,验证了该方法的可行性和有效性。