3D打印机G代码预处理优化算法

为了突破现有3D打印机控制系统原有的文件处理模式的限制,提出将G代码程序在PC端先行预处理的方法。在程序预处理过程中,同时对多段微小线段进行前瞻控制和速度规划;预处理结束后,再将处理结果输入3D打印机执行打印操作。该方法减少了3D打印机处理器负担,且通过PC端预处理可以得到更优化的计算结果。实验测量数据证明：G代码预处理方法与传统G代码处理方法相比,节省了打印机处理器处理时间,同时提高了打印品质。     

基于OpenSceneGraph的3D打印切片软件的设计

现有的3D打印的切片软件大多是基于STL文件格式进行设计的,对于其他的三维模型文件的兼容性较差。针对以上现状,设计了基于OpenSceneGraph(OSG)三维渲染引擎的3D打印切片软件。该软件利用OSG实现人机交互界面的设计、三维模型的读入、分层处理算法研究、等距偏置路径规划算法设计等,能够处理多种三维模型文件并生成打印代码。随后搭建3D打印实验平台并根据该软件生成的G代码进行打印实验,结果表明该软件生成的G代码满足打印要求。     

基于邻层数据匹配的工业CT图像生成G代码方法

针对目前工业CT图像转换为3D打印G代码方法效率低的问题,提出一种基于邻层数据匹配的工业CT图像直接转换成G代码的方法.首先采用Canny算子提取工业CT图像的轮廓,然后处理轮廓分叉问题,实现邻层间几何信息数据匹配,其次进行邻层间轮廓插值以满足3D打印层间厚度要求,从而避免"阶梯效应",最后通过填充编码得到用于3D打印...     

科赛尔δ结构3D打印机

对科赛尔δ 3D打印机进行了介绍。首先运用Catia软件进行模型建立,再通过Pro/E软件处理所绘制的模型,同时生成G代码,3D打印机根据G代码程序,在步进电动机的驱动下,运用机械结构三维运动原理,将打印材料加热融化挤出,在工作空间内进行材料粘连堆积,从而形成成品。     

碳纤维长纤3D打印的路径跳转处理

针对碳纤维长纤3D打印复杂模型的路径跳转问题,以三维模型切片处理后的G代码文件为基础,对其进行3D打印跳转点识别;基于三维路径坐标与远端切断装置间的距离关系,实现打印跳转点与纤维切断点的精确匹配,进行连续性纤维远端切断处理。通过不同打印路径的三维模型跳转点与断点的仿真分析,以及碳纤维长纤3D打印系统对单层及多层模型的3D打印测试,验证了路径跳转处理方法对连续纤维复杂模型3D打印成型的可行性。算法为碳纤维长纤3D打印的实现提供基础。     

熔融沉积成型3D打印机混色装置的研究

当前基于熔融沉积成型的桌面级3D打印机的大部分打印头装置只能打印一种颜色的耗材,打印出来的物体颜色单一,为了解决这一问题,在分析了整个3D打印头装置的基础上,运用TRIZ理论对3D打印头进行了创新设计,设计出一种双进料单挤出的打印头装置,该打印头装置能将两种颜色的耗材融化混合,并从同一喷嘴挤出,实现混色打印。运用UG有限元模块对所设计机构进行了温度场的模拟分析,最终对装置进行了试验,验证了温度场分析的正确性,达到了混色要求,为3D打印机混色装置的进一步研究提供了理论依据。     

模块化教学机器人平台设计

模块化是机器人设计的主要发展方向。建立了一个用于实践教学的模块机器人平台,介绍了通用模块库中各个模块的功能,以及在实验中根据任务设计专用模块,并使用3D打印技术完成专用模块制作。实验结果表明该平台在机器人设计的实践教学中取得了良好效果。     

智能三轴写字机设计

设计了一款三自由度写字机器人,可以帮助人们完成纸张上的书写或绘画需求,整体采用以LabVIEW为上位机软件开发环境,NI myRIO为下位机的控制器;该设计可以将使用者在上位机软件上自由写上想要表达的字或图转换成坐标代码,也可以利用其它数控加工软件对预期图文转换成坐标形式的G代码;在获得坐标代码后计算机通过串口或者无线的形式传给下位机进行绘制,下位机采用逐点比较法的直线与圆弧的插补作为控制原理,通过点与点的相对位置进行判断,进而控制步进电动机运动到预期位置,再由舵机实现抬笔与写字的动作,进而完成一整套流程。该设计扩展性强,可以通过更换舵机部分扩展出3D打印或激光雕刻等功能。     

基于3D打印和Arduino的单臂轮式机器人的设计

为解决智能移动机器人研发时间长,生产效率低等问题,介绍了一种基于3D打印和Arduino的单臂轮式机器人的设计方案。该方案利用UG三维建模、3D打印技术对机器人的硬件结构设计及制造,采用Arduino单片机对机器人的软件系统开发,运用模块化开源的程序设计,对机器人的运动和避障进行控制。试验证明,该方案切实可行,能实现传统制造方法难以进行的复杂原型设计及制造,缩短研制周期,对于智能移动机器人的研发具有一定的参考价值。     

双输出3D打印解耦并联机器人的设计与分析

提出一种新型1PRRR/3PRRRR四自由度3T1R并联机构。基于这种并联机构,设计一种具有两个输出的3D打印并联机器人。该机器人机构对称布置的运动支链共用驱动,具有两个运动完全一致的末端执行器。分析这种新型并联机构的自由度,运动学反解,雅可比矩阵,耦合性及奇异性,有利于优化选择3D打印机器人机构的结构参数。最后对3D打印机器人机构进行运动学仿真试验。结果表明,该机构动平台具有较大的转动角度,3D打印机器人能够在倾斜角较大的平面上打印,为进一步实现设计的3D打印机器人的控制提供依据。     

基于FDM的彩色3D打印机控制系统设计

针对目前FD M型3D打印机只能打印单种颜色,打印彩色则需要手动换料等问题,设计了采用定点方式更换丝料的FD M彩色3D打印控制系统。该系统主要包括电机驱动模块,温度控制模块、丝料更换模块和固件。其中丝料更换模块通过控制3D打印头的拼接和分离实现不同颜色丝料的更换,进而实现3D彩色打印。文中详细阐述了彩色3D打印机控制系统原理和自动更换丝料过程,并进行了验证。     

外啮合齿轮3D食品打印机挤出机构的设计

为了解决3D食品打印机存在的不连续打印、挤出机构结构复杂等问题,提出了一种外啮合齿轮挤出机构;阐述了各挤出机构类型的优缺点;描述了外啮合齿轮挤出机构的结构及工作原理;组建3D实验打印控制平台并进行实验测试,实验结果表明该机构具有定量挤出、连续打印,结构简单、运行平稳、加料方便等优势。     

FDM彩色3D打印机挤出装置结构设计

色彩信息是一个物体不可或缺的元素,当前基于FDM的3D打印机无法完成彩色3D打印,从而阻碍了3D打印件视觉表现力。为了解决这一问题,在深入研究FDM 3D打印机工作原理的基础上,对传统3D打印机挤出装置进行了改进,设计了一套基于CMYK-W的彩色3D打印机挤出装置。通过打印试验,将打印件的色彩信息与标准比色卡比对,验证了所设计的彩色3D打印机挤出装置达到设计要求,为彩色3D打印技术的进一步研究提供了一种有效的解决方案。     

多输出3D打印并联机器人的设计分析与实验

提出一类新的四自由度并联机构,设计一种共用驱动的3D打印机器人,这种3D打印机器人一次可以打印两个或多个相同的产品。分析四自由度并联机构的运动学,工作空间,雅可比矩阵,奇异位形,得到用于设计3D打印机器人最优结构;给定动平台的运动轨迹,仿真分析驱动关节与动平台的实时位置关系;利用并联机构的控制特性,对设计的样机进行试验分析。结果表明,由于这种四自由度并联机构的特性,3D打印机器人控制简单,可以在倾斜表面上进行打印,在特定的条件下打印的物体具有更高的表面精度。     

增减材复合制造加工FDM薄壁样件研究

研究了增减材复合制造加工熔融沉积成型(fused deposition modeling, FDM)薄壁零件的方法。结合增材制造和减材制造,改造传统独立双喷头3D打印机,修改右侧喷头为数控铣刀,在3D打印模型切片时对模型外轮廓进行识别和处理,生成数控加工代码,自动集成到3D打印G代码中,可对薄壁零件进行直接打印,并获得高精度的表面质量。对于薄壁复杂结构塑料零件的加工,通过改造的增减材打印机可以全自动生成复合加工G代码,大大提高了增减材复合制造的效率。     

五自由度3D打印并联机器人设计及分析

为实现多向3D打印,设计了一种新型五自由度3D打印并联机器人,该机器人具有两个转动自由度和三个平动自由度,其特点是采用铰接的动平台以获得大的工作空间。根据建立的运动学模型,计算了该机器人机构的运动学反解,分析了定姿态位置工作空间和定位置姿态工作空间,用螺旋理论方法建立了速度雅可比矩阵,在此基础上分析了五自由度3D打印并联机器人的奇异性、灵巧性,并进行了运动仿真分析。研究结果表明,所设计的五自由度3D打印并联机器人具有大的位置工作空间和姿态工作空间,该机器人在工作空间内存在奇异位置,通过添加冗余驱动后可以消除奇异位置,并且具有良好的灵巧性,适合多向3D打印。     

对称啮合双螺杆式3D食品挤出机构的设计

为解决3D食品打印机存在打印容量小、不能连续加料和挤出效率低等问题,提出一种新型对称啮合双螺杆式3D食品挤出机构。该机构采用双螺杆对称放置的结构方案,通过啮合双螺杆异向旋转的挤压作用力输送物料;利用ABAQUS有限元分析软件对部分关键挤出流道进行流动应力分析,验证方案设计的合理性;并搭建3D打印实验平台进行实验测试,实验结果表明该新型对称啮合双螺杆式3D食品挤出机构具有可连续打印、挤出量大和运行平稳等优点。     

熔融沉积成型彩色3D打印控制研究

目前熔融沉积工艺(FDM)3D打印机大多数只能打印颜色单一的模型,为了改善这一现状,在深入研究现有3D打印机的基础上,设计出一套可以实现彩色成型的3D打印控制方案。该方案以Hbot机构为主要机械结构,使用混色挤出头作为成型挤出头,同时应用Bresenham直线算法,三次多项式型加减速控制算法对系统进行运动控制。为了验证该方案的有效性与稳定性,以过渡色打印和多色打印进行打印测试。结果表明,所提出的控制方案可以在精确地完成模型打印的前提下,同时保证很高的稳定性。     

轮式智能格斗机器人的设计

该项目机器人传感器采用红外检测模块与灰度模块,通过合理布局,两者互相搭配实现主要的外部检测功能,且程序设计逻辑清晰,在最低成本下达到较高的稳定性与实用性。共使用14个E18-D80NK红外光电传感器和2个模拟灰度传感器,图像识别系统由一部连接摄像头的“树莓派”电脑板通过运行OpenCV来完成。控制系统为基于STM32F103VCT6芯片的Luby控制器,机器人在整个比赛过程中无需人工介入,能自主完成形势判断以及动作控制。采用BDMC1203驱动器作为电动机驱动模块,通过信号端与信号地端相互连接。在数据采集上使用单片机定时器,对采集的数据运用中值滤波算法,确保数据的准确性。在结构设计上采用SolidWorks三维软件对机器人进行设计构造,机器人主体采用一体成型的3D树脂打印技术,实现有效减少振动并提高整体稳定性的功能,武器设计上采用双段式设计,在铲尖发生磨损时体现便于更换的优点。     

双足行走机器人的设计与制作

利用UG NX10.0的三维建模模块,建立了双足行走机器人的虚拟样机,通过运动仿真模块对机器人进行运动仿真,得出双足行走机器人的运动轨迹和运动规律,通过分析运动仿真结果,可以发现设计中的问题,为产品修改、完善、优化提供参考依据,并利用3D打印技术制作了实物样机。