木塑材料3DP打印机运动控制系统轨迹跟踪研究

针对木塑材料3DP打印机运动控制系统X轴负载较大而导致CoreXY机构在进行开环控制时打印精度较差的问题,研究3DP打印机的模型预测控制(MPC)智能轨迹跟踪算法,提高打印精度和打印速度。基于黏结剂喷射(3DP)成型工艺和CoreXY机构的传动特点设计了木塑材料3DP打印机运动控制系统,提出了一种适用于3DP打印机的MPC轨迹跟踪策略。采用笛卡尔坐标系下近似圆形切片的打印轨迹作为参考轨迹,建立CoreXY机构A、B电机闭环系统的预测模型,运用MPC理论将打印速度和精度的多约束最优控制问题变为带约束的二次函数进行求解,对比参考轨迹与实际打印轨迹之间的误差,进而研究不同打印速度对轨迹跟踪效果的影响。对仿真结果进行分析计算得出,打印速度在80~400 mm/s范围内,3DP打印机的喷胶位点均可实现对参考轨迹的较准确跟踪,A、B电机皮带位移最大横向误差分别为0.0097和0.0060 mm,X、Y轴横向误差的平均绝对误差分别为0.357和0.362 mm。对比PID控制,MPC控制策略的各项衡量指标都更优,且参数更易整定,横向误差更小,提高了3DP打印机喷射路径的准确度和效率。随着打印速度的降低,MPC控制器的横向误差逐渐减小,系统的轨迹跟踪效果更准确和稳定,最终绘制参考轨迹与实际轨迹形状基本重合。

ZPrinter310系统X-Y执行机构中的Y轴设计

通过对美国Z-Corp公司研制的Zprinter310系统的介绍,根据三维打印机操作要求和特点,对三维打印机的X—Y执行机构中的Y轴进行设计与计算,从而为此种三维打印机的国产化设计研究打下基础。

基于DSP的三维打印机控制系统研究

针对目前国内自主研发的三维打印机加工精度不高的问题,设计了一种新型三维打印机控制系统。该控制系统分为硬件系统和软件系统,硬件控制系统核心为电机运动控制和温度控制,软件系统主要实现PID算法在DSP芯片中的嵌入。通过PID控制和模糊控制的控制原理进行了控制原理的确立,在Matlab环境中进行了控制系统模型的建立与仿真,最终通过DSP芯片实现了三维打印机控制系统硬件平台的搭建。研究结果表明,采用新型控制系统的三维打印机加工性能得到了显著提高。

铸造砂型3D打印机应用及其效率提升的研究

3D打印技术作为一种全新的成型方式,推动了传统加工制造业的革命。其中在铸造行业,应用3D打印技术成果给传统铸造带来了颠覆性的变革,其高效的成型方式使铸件制造弃繁从简,提质增效,制造过程以人为本,绿色制造,为铸造行业的转型升级提供示范作用。目前国内外3D砂型打印机的工作效率普遍较低,就如何提升砂型3D打印机效率从喷头选择、运动部件优化设计、打印节拍更紧凑等方面提出新的思路。