3d打印驱动关键技术研究

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1、摘要3D打印已经成为一项具有工业革命意义的新兴制造技术，随着3D打印技术的不断发展，高精度、桌面化将成为3D打印设备的一个重要发展方向。对3D打印设备驱动技术进行研究，不但有很重要的学术价值，还会有很广泛的市场空间。本文在深入分析3D打印设备的结构、运行流程和工作原理的基础上，根据3D打印驱动系统的两个核心技术——步进电机驱动技术和打印头温度控制技术，给出了系统总体设计方案。利用基于ARM内核的微控制器，设计3D驱动控制系统的硬件平台，成功控制3D打印设备实验样机，实现了由模型文件到三维实物成形。该系统主要包含步进电机驱动模

2、块、3D打印头温度控制模块、液晶显示屏模块和可以实现与上位PC机进行实时数据交换的通信接口模块。本文对系统中的各个模块作了较为详细的介绍，并给出每个模块的电路原理图。在控制策略上，本文通过对模糊PID控制算法和步进电机细分驱动算法的研究，实现了对打印头温度的闭环跟踪控制和对步进电机的无限细分驱动控制，提高了3D打印设备的稳定性和准确性，使3D打印设备实现高精度打印。同时本文还提出了一种变墨滴单位容量与运动步长关联算法，在不影响打印精度的前提下提高了打印速度，解决了打印精度与打印速度相互矛盾的问题，提高了打印效率。关键词：3D

3、打印；ARM；模糊PID；步进电机；细分驱动IABSTRACT3Dprintinghasbecomeanewmanufacturingtechnologywhichhastheindustrialrevolutionsignificance.Withthecontinuousdevelopmentof3Dprintingtechnology,highprecision,thedesktopwillbeanimportantdevelopingdirectionof3Dprintingdevice.Theresearchfor

4、3Dprintingdevicedrivertechnologyhasnotonlyveryimportantacademicvalue,butalsohasverybroadmarketspace.Thispapergivesain-depthanalysisofthestructureof3Dprintingdevice,workingprinciple,operationprocess.Andbasedontwocoretechnologiesof3Dprinting-thesteppingmotordrivetech

5、nologyandtheprintheadtemperaturecontroltechnology,thesystemoveralldesignschemeisgiveninthispaper.ByusingmicrocontrollerbasedontheARMkernel,a3Ddrivecontrolsystemhardwareplatformisdesignedwhichcancontroltheexperimentalprototypeof3Dprintingdevicetoachievefromthree-dim

6、ensionalphysicalmodelfilestotakeshapesuccessfully.Thesystemmainlyconsistsofthesteppermotordrivermodule,the3Dprintingheadtemperaturecontrolmodule,theLCDdisplaymoduleandthecommunicationinterfacemodule.Variousmodulesandtheircircuitprinciplediagramsinthesystemaredetail

7、edintroduced.Onthecontrolstrategy,inthebasisofresearchonthefuzzyPIDcontrolalgorithmandthesteppingmotorsubdivisiondriveralgorithm,theclosed-looptrackingcontroloftheprintheadtemperatureandinfinitesubdivisiondrivingofsteppermotorcontrolisachievedwhichcanimprovethestab

8、ilityandaccuracyof3Dprintingdeviceandmakethe3Dprintingdevicetorealizehighprecisionprinting.Atthesametime,thispaperalsopresentsavariationaldropsun