3d打印控制方案设计与实现

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1、分类号TH164密级公开UDC621学校代码10500硕士学位论文（全日制专业学位）题目：3D打印控制方案设计与实现英文题目：ControlSchemeDesignandImplementationof3DPrinting学位申请人姓名：李秋实申请学位学科专业：机械工程指导教师姓名：游达章二○一六年六月分类号TH164密级公开UDC621学校代码10500硕士学位论文题目3D打印控制方案设计与实现英文题目ControlSchemeDesignandTechnicalof3DPrinting研究生姓名（签名）指导教师姓名（签名）职称副教授申请学位学科名称机械工程学科代

2、码085201论文答辩日期2016.05.23学位授予日期2016.06.30学院负责人（签名）评阅人姓名李刚炎评阅人姓名石端伟年月日学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关

3、部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要3D打印的英文全称是ThreeDimensionalPrinting，本文主要论述基于熔融沉积成型(FDM)的3D打印技术，相比其他的几种原理的成型技术，FDM优势在于成本最低，但是缺点也很明显，成型速度慢，精度低。本文着手于3D打印的控制系统，主要以设计最优温控模型和直线插补算法等方面作为突破口，为提高打印的精度和效率

4、进行研究。本文首先对3D打印系统做了整体的概述，介绍了控制系统的软硬件构成，对主控平台Arduino2560做了详细的介绍，并描述了其部分内部资源在3D打印机中的具体应用，介绍了3D打印机的工作过程、控制原理和软件系统工作流程。然后针对打印机喷头的温度控制算法进行了研究，传统的PID控制算法稳定性差且调节时间长，本文将模糊控制和PID控制进行结合，通过simulink仿真证明模糊PID算法控制效果更优，温度上升更快，达到指定的打印温度的时间缩短了30秒，系统的抗干扰能力更强，达到稳定工作状态的时间缩短了约130秒。随后介绍了由数字三维模型到控制打印机运作的过程中最关

5、键的两环，切片算法和译码模块，研究了其中的关键坐标值X、Y、Z和E的生成原理和计算方法，并根据GCode的程序规律确定了译码模块的整体思路，详细阐述了译码模块中的核心代码。最后为提高3D打印的效率，本文从提高GCode中的直线插补指令的效率着手，将计算机图形学中用于描绘直线的Bresenham算法加以改进，应用到3D打印控制系统中用于实现直线插补。通过译码部分的GCode实验表明，本文设计的译码模块能够正确的解释由STL文件生成的GCode，同时本文设计的直线Bresenham插补算法较传统的逐点比较法插补次数更少、效率更高、更易于硬件实现。关键词：3D打印，模糊P

6、ID控制，GCode，直线Bresenham算法IAbstractTheEnglishfullnameof3DPrintingisThreeDimensionalPrinting,thispapermainlydiscussesthe3DprintingtechnologybasedonFusedDepositionMolding,comparedwithotherkindsofmoldingtechnology,FDMadvantageliesinthelowestcost,butthedisadvantagesarealsoveryobvious,suchasm

7、oldingspeedslowandlowaccuracy.Inordertoimprovetheprecisionandefficiencyofprinting,thispaperembarksonthecontrolsystemof3Dprinting,andmainlytakesthedesignofoptimaltemperaturecontrolmodelandlinearinterpolationalgorithmandotheraspectsasthekeypointofbreakingthrough.Firstly,thispaperdescri