基于Arduino的3D打印机控制系统硬件设计

为满足人们日常DIY设计需求,针对桌面3D打印机进行控制系统硬件设计。分析常见桌面级3D打印机硬件组成单元的优缺点,搭配出能满足日常使用需求的硬件组成,设计硬件电路。选择Arduino平台作为整个系统控制核心,配合ramps1.4转接板和A4988模块对与步进电机进行控制,以12864为显示模块完成桌面3D打印机控制系统硬件设计。

基于FDM 3D打印机机械结构和控制系统设计的研究

研究FDM技术支持下的3D打印机设计策略。使用步进控制精度在0.002 mm的丝杠滑块和步进电机的核心坐标控制系统,分别使用1组丝杠控制X轴和Y轴的定位,使用2组丝杠控制Z轴的定位,使用3组FDM挤出系统控制彩色打印过程,在探讨了坐标控制算法和冷却成型算法后,设计了一种包含7个执行机构且有LED综合状态显示功能的3D打印机机械结构和控制系统,且该系统可直接通过USB连接线从桌面端直接将文件传输到3D打印机的ARM系统中。基于FDM 3D打印机机械结构和控制系统设计的研究,可以得出:通过对坐标控制算法和冷却成型算法进行革新,提升对步进电机的控制策略,增加驱动程序可识别的3D模型文件种类,对FDM材料的成型过程进行进一步优化控制,是未来FDM技术支持下的3D打印机重点发展方向。

新型多色3D打印机结构和控制系统设计研究

针对当前3D打印机在颜色表现方面的不足,本文提供一种可行的解决方案,设计了一种采用“三进一出”挤出方式的新型多色3D打印机,并设计了丝料换丝结构。该打印机通过独特的换丝机构与“三进一出”挤出方式,实现了单喷嘴彩色丝料的挤出打印成型。同时,本文还对打印机控制系统进行设计,涉及电机控制、温度控制、代码指令解析等方面。该设计显著提高了多色打印的精度与效率,有效拓展了3D打印技术的适用范围。

基于Raspberry的3D打印机分布式远程控制系统

Raspberry分布式远程控制系统将树莓派(Raspberry Pi)作为控制端,通过蒲公英x1盒子进行异地组网式的内网穿透实现远程控制树莓派进而控制3D打印机,打破空间限制,再利用开源软件Octoprint和OctoFarm实现对多台3D打印机的分布式控制。同时,介绍了该分布式远程控制系统的实现方法和工作原理,OctoFarm还会将每台打印机的工作日志数据上传到MongoDB数据库,便于后续进行原生数据分析,为3D打印机进行调参纠错提供数据支撑。

基于模糊PID的FDM型3D打印机喷头温度控制系统

目的提高FDM型3D打印机打印产品的精度及表面质量。方法针对FDM型3D打印机喷头温度控制具有的非线性特点,利用模糊规则对PID增量参数实时在线校正,设计基于模糊PID算法的喷头温度控制系统,并将其与传统PID控制器仿真对比。结果模糊PID控制器较传统PID控制器超调量小、达到稳定时间短、鲁棒性强,能够有效地提高温度控制系统的稳定性和控制精度。结论模糊PID控制能够提高FDM型3D打印机喷头温度控制精度,从而提高了打印产品的精度和表面质量。

FDM彩色3D打印机控制系统的研究

目前FDM 3D打印机存在成型件颜色单一的缺陷,为了解决这一问题,通过对现有挤出系统及传统配色标准的研究,提出了CMYKW的配色方案,并对标准G-Code指令进行研究。开发了控制电路板,通过打印实验,验证了CMYKW的配色方案及控制系统有效性。实现了彩色3D打印,为进一步研究彩色3D打印技术提供了一种解决方案。

3D打印机控制系统的设计

设计了一种3D打印机控制系统,采用微控制器ATmega2560为主控制器,集成了USB通信接口模块、打印头温度检测模块、LCD控制器模块以及电机驱动模块等;利用计算机切片软件将3D模型切片产生G代码,通过串口送到主控制器,主控制器处理G代码并对电机驱动模块发送控制信号,采用PWM脉冲宽度调制技术控制3D打印机的XYZ三轴电机及挤出机电机进行3D打印,为了保证打印头快速达到打印温度并保持温度恒定,采用增量式PID算法实现对温度的精确控制;测试结果表明,采用增量式PID算法后,挤出头温度控制在245℃,控制精度为1℃,将原来的300s左右进入恒温状态提高到75s左右进入恒温状态,提高了三维打印恒温控制的性能,减少了打印过程中打印材料断丝、粗细不均匀等现象,满足了对打印质量的要求。

基于STM32的立体式3D打印机控制系统设计

本文针对传统立体式3D打印机运行速度慢、控制电路复杂、产品精度较差且翘边严重等弊端,研制了一种基于STM32F103RBT6的新型3D打印机控制系统。系统包括上下位机双向通信、信号的采集与处理、步进电机的细分控制、限位开关的快速控制等几个主要模块;控制部分的软件则使用PID算法,能非常准确地控制加热棒和挤出机温度以及步进电机的动作,实现打印头精确定位。实际测试表明,采用本控制系统后,在同等条件下,单位体积产品打印时间缩短80%以上,精度提高60%以上,边缘翘边在合理范围内,打印头抽丝质量较高。

DLP光固化3D打印机速度控制系统优化

当前系统存在光照利用率不高、均匀性较差和成型效果不佳的问题,设计了基于DLP的光固化3D打印机速度优化控制系统。该系统利用激光光束将三维模型分层截面图形投影在液态的原材料表面上,进行逐点扫描,使得被扫描液态原材料发生光聚合反应而达到一定程度的固化,形成实物产品制件的一个薄膜,在实物产品制件首层光固化完成后,3D打印机操作台向下移动一个层厚的距离,在之前光固化完成的液态原材料表面再附上一层新的原料,直到获得实物产品,另外通过合适的波长,均匀三维模型投影幅面光照,实现了3D打印机速度优化控制。测试结果显示,系统有效提高了光照利用率和光照均匀性,节约了成型时间,改善了成型效果。

面向异形件快速成型的光固化3D打印机数字孪生监控系统设计

为提高包装机研发生产中异形件的制造效率,设计一种光固化3D打印机数字孪生监控系统,可有效保证光固化3D打印机生产异形件的质量。通过Unity3D构建虚拟机,Arduino开发板构建交互设备,以串口通讯方式实现虚拟机和实体机的连接。系统运行稳定,可实现光固化3D打印机运行状态的监控,以及打印层厚、成型平台姿态等关键数据的监测等功能。试验表明,打印层厚监测精度达0.01 mm,成型平台姿态监测精度达0.001°,在打印机正常工作时,将包装机收膜辊轮的生产时间缩短至3.5 h。研究为包装机的快速研发制造提供一定的理论基础和新的解决方案。

基于GRETA正则表达式的SLM 3D打印机控制系统译码模块设计

为实现SLM 3D打印机控制系统对3D打印切片软件生成的控制代码进行准确、高效的译码工作,利用GRETA正则表达式开发了SLM 3D打印机控制系统译码模块。此译码模块充分利用了GRETA正则表达式中rpattern对象与放置替换结果的容器subst_results,在控制代码的预处理、词法检查、语法检查以及加工信息提取过程中,均采用正则表达,按照匹配替换、提取替换结果的操作模式设计了译码模块。程序仿真测试结果表明,该译码模块能够满足SLM 3D打印机控制系统对译码工作的要求。采用GRETA正则表达式与层次化的编程方法,提高了所设计译码模块的可移植性、可扩展性。

基于多喷头并联的3D打印机控制系统的研究

针对现有的单喷头3D打印机在打印大体积模型或零件时打印时间长、打印精度低等问题,提出了一种基于多喷头并联的3D打印机控制系统的设计方法,实现在模型切片平面的多轨迹并联打印。设计了光固化树脂并联打印喷头;采用主从式系统结构,以双STM32F407ZGT为核心、双PCL6045BL和CPLD(complex programable logic device,复杂可编程逻辑器件)为控制终端,搭建了一套双CPU(central processing unit,中央处理单元)的嵌入式3D打印机硬件控制系统;基于喷头切向跟踪原理和等间距打印原则,推导了二轴-四轴插补数据转换算法,实现了“二轴”轨迹数据到“四轴”插补加工数据的转换;设计了并联打印数据预处理程序、并联打印控制程序和并联打印脉冲输出控制程序以实现多轨迹并联打印控制;进行了控制系统的实验测试,对比了多喷头并联与单喷头3D打印机的实际打印效果。结果表明:与传统的单喷头打印方式相比,采用多喷头并联打印方式可以显著提高打印效率和打印精度,且打印质量较好。研究结果为大体积打印件的快速加工成型提供了一种切实可行的解决方案,具有一定的实用价值。

FDM型3D打印机电机控制系统的设计与优化

文中主要对FDM型3D打印机电机控制系统的基本组成部分进行了设计与描述,这些部分主要包括以下几个部分:微控制器单元、三路行程开关模块、两路温度器的传感模块、挤出机和加热床加热电路模块、四路步进电机驱动模块和基本的通信模块组成的。同时,详细说明了每个模块控制系统的具体电路实现方式和基本原理,也对包括器件的选型和部分重要参数进行总结和计算。在具体电路设计方面,主要考虑了LPC1768微控制器电路、步进电机驱动电路和电源电路。最终,还对设计的各个模块进行一定量的测试,得出结论,所设计的电机控制电路符合技术要求。

3D打印机控制系统的开发

3D打印技术起源于20世纪80年代,最近几年发展较为迅速。国外由于起步较早,所以技术发展相对成熟,中国在3D打印技术方面起步较晚,但某些技术也已进入世界前列。文中主要从3D打印技术控制系统方面进行了开发。控制系统主要包括硬件电路系统和软件驱动系统。

基于机械臂的3D打印机控制系统研究

结合3D打印技术,对小型机械臂进行控制系统设计,开发出一种多自由度机械臂3D打印机。首先对机械臂进行正逆运动学求解,然后对路径进行插值计算,最后做轨迹规划,使机械臂实现3D打印功能。该研究提高了打印机运动平稳性和打印精度,打印姿态更为灵活,打印产品具有多样性。

基于Android的3D打印机远程控制与调度系统

本文设计了基于Android的3D打印机远程控制与调度系统,该系统主要包括3D打印机本体、计算机、Wi-Fi模块、服务器、android手机这五个部分,系统以计算机控制程序为控制核心,对3D打印机、服务器进行统一控制,将移动端、服务器、计算机之间通过数据传输建立连接,从而对3D打印机进行一系列指令操作。经过试验测试,移动端发送的操作命令3D打印机能够快速准确的进行响应,此系统具有高效、精准、实时性强等优点。

框架式3D建筑打印机控制系统设计

针对传统建筑施工存在工作环境恶劣、劳动强度大以及异形构件的制造需要预制模具且难以实现个性化设计的问题,设计了一种框架式3D建筑打印机。首先,考虑到系统的可扩展性,采用STM32H750芯片作为核心控制器,并结合伺服驱动单元设计框架式3D建筑打印机控制系统的硬件结构。然后,提出基于梯形加减速控制的速度前瞻处理方法来规划打印速度,通过分析打印轨迹拐点的角度及其前后运动段长度的限制条件来确定拐点处的最佳打印速度。最后,引入RT-Thread嵌入式操作系统来进行打印任务管理和调度,以提高控制系统的稳定性,并设计了人机交互界面。测试结果表明:采用速度前瞻处理方法的框架式3D建筑打印机的自动化程度和打印效率较高,其可以稳定地打印形状各异的建筑构件,且混凝土成型均匀,无断料或积料。所设计的打印机为混凝土建筑构件的智能化制造提供了一种新方法,具有良好的工程应用价值。

基于FDM的彩色3D打印机控制系统设计

针对目前FD M型3D打印机只能打印单种颜色,打印彩色则需要手动换料等问题,设计了采用定点方式更换丝料的FD M彩色3D打印控制系统。该系统主要包括电机驱动模块,温度控制模块、丝料更换模块和固件。其中丝料更换模块通过控制3D打印头的拼接和分离实现不同颜色丝料的更换,进而实现3D彩色打印。文中详细阐述了彩色3D打印机控制系统原理和自动更换丝料过程,并进行了验证。

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。

改进型积分分离PID的3D打印机喷头温度控制系统

喷头温度是影响3D打印机模型精度最重要的因素,为了提高FDM型3D打印机打印产品的质量和精度,针对喷头温度系统具有的非线性、较大惯性、滞后性等特点,设计了一种基于改进型积分分离PID算法的喷头温度控制系统,并与传统PID控制器进行仿真比较。仿真结果表明,改进型积分分离PID控制器在减小超调量、提高系统稳定性等方面更具优势。所以采用改进型积分分离PID控制器能够满足喷头温度系统的控制需要,有效提高打印产品的精度和质量。