基于ARM的3D打印机控制系统设计研究
随着3D打印技术广泛进入教育、艺术设计、生物医学等民用领域，低成本的桌面级3D打印机需求不断扩大。目前国内对桌面级3D打印机步进电机运动控制研究不够深入，对彩色打印技术的研究集中在机械结构设计，对控制技术没有过多研究。为解决上述问题，本文以FDM原理的桌面级3D打印机作为实验平台，采用先进的ARM微控制器，对3D打印机控制系统开展设计和研究工作。 本文首先概述了FDM3D打印原理，介绍了3D打印机控制系统国内外研究现状，包括各种控制系统方案、步进电机运动控制技术和彩色打印技术。提出了一种基于STM32F103ARM微控制器的3D打印机控制系统设计方案，包括硬件电路设计和软件架构方案。然后阐述了控制系统的输入部分，包括数据通信、人机界面显示和按键功能的实现方法。 本文重点论述了3D打印机步进电机运动控制的实现过程，包括数控插补算法和速度前瞻控制的研究。引入S曲线加减速算法对电机原有的梯形加减速算法进行替代。通过对比实验证明，采用本文设计的S曲线加减速控制算法，在高速打印时可以提高3D打印机的打印质量。阐述了增量式PID控制算法和Bang-Bang控制原理，在此基础上设计喷头和热床的温度控制算法并通过实验进行验证，取得了良好的温控效果。 最后本文探讨了彩色打印功能的实现原理，分析了彩色打印的影响因素。给出了本文设计的彩色打印控制方法，通过实验确定了彩色打印的控制系统工艺参数，并验证了彩色打印控制程序的有效性。
三维打印机;控制系统;电路设计;软件开发;微处理器
北京化工大学
硕士
机械工程
党开放;范梦飞
2017
中文
TP334.8;TP302.1
98
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）