基于振动测试系统的3d打印机优化技术研究

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1、国内图书分类号：TP23学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文基于振动测试系统的3D打印机优化技术研究硕士研究生：张霄宇导师：王东鹏副教授申请学位：工学硕士学科：机械电子工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP23SchoolCode:10213U.D.C:621classificationlevels:publicDissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHON3DPRINTINGOPTIMIZEDTECHNOLOGYBASEDO

2、NVIBRATIONTESTSYSTEMCandidate：ZhangXiaoyuSupervisor：AssociateProf.WangDongpengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicsEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefense：June,2016DegreeConferringInstitution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着工业4

3、.0和智能制造的发展，3D打印技术在制造业中发挥着越来越重要的作用，它有着传统制造方法无法比拟的优势，可以大大缩短产品开发的周期和成本。FDM型3D打印机是应用最为广泛和成熟的一类3D打印机，但其在运动过程中的频繁启停使得打印头产生振动，影响了成型件的表面质量。本课题以此为研究切入点，通过搭建FDM型3D打印机和振动测试系统，以理论与实验结合的方式进行打印头振动特性探究。具体的研究内容如下：对振动分析中基础性的算法进行了综述，利用小波降噪和基于低频截止的频域积分方法，并通过去噪声、去直流和去趋势项的方法，提高了积分精度；对独立分量分析进行阐述，通过仿真验证其可行性。建立盲源分离的数学模型，讨

4、论了振动源的特点。对现有的FDM型3D打印机的结构进行改进和优化，完成了机械运动机构和机架的结构设计；制定了振动信号采集系统的总体设计方案，并完成了硬件选型；基于Labview软件平台，应用DLL技术实现了基于DMA的数据采集程序编制。结合所搭建的振动测试平台，对基于默认阈值的加权小波降噪算法和基于Bior2.4小波分解的FastICA算法处理的信号进行了分析，验证了原始数据结果和分析方法结果的可靠性；并得到了不同轴系的振动信号特征分量。据此，讨论了不同运动学参数对于打印头振动的影响，通过正交试验定量分析得到了影响振动的主要运动学参数，并基于此提出了变加速度的换向方案，并给出打印平台新的运动

5、规律。同时，分析了不同运动轨迹对于振动的影响，得到了振动能量与频率的相关信息。关键词：3D打印；振动测试；优化分析-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofindustry4.0andintelligentmanufacturing,3Dprintingtechnologygraduallyraisesitsstatusinthemanufacturingindustryandcomparingtothetraditionalmanufacturingmethodithasapromisingadvantage,whichcangreatly

6、decreasethedevelopmentcycletimeandcostfortheproduct.FDM3Dprinteristhemostwidelyusedtypeof3Dprintersandmaturetheclassof3Dprinters.However,itsfrequentstarts-and-stopsfeaturecanleadtothevibrationwhichcouldaffectsthesurfacequalityoftheparts.RearchonthissubjectasastartingpointanddesigntheFDM3Dprinterand

7、vibrationtestingsystemtoexplorethevibrationcharacteristicsoftheprintingplatform.Specificcontentsareasfollows:Atfirst,theconceptionof“source”isexpoundedinablindsourceseparationmodel,andmakethreeassumptionsfo