桌面型FDM 3D打印设备的优化设计与精度分析

目前市面上桌面型FDM 3D打印设备种类繁多,受到结构稳定性、熔融温度、环境温度等多重因素的综合影响,其打印精度差异明显。为了提高打印精度,对某一桌面型FDM 3D打印设备影响精度的相关缺陷进行了分析,并对设备的箱体结构、运动系统机械结构、运动控制部分等方面进行优化设计。对设备优化设计前后的打印件精度进行了对比分析,相关数据表明,改进后的设备打印精度得到显著提升,相关技术内容对提升FDM 3D打印机打印精度具有实际意义。     

FDM成型系统喷头温度控制方法研究

熔融沉积成型(简称FDM)是3D打印技术中较为常见且容易操作的技术,喷头温度能否达到成型要求取决于控制系统的精度。针对FDM打印技术中喷头温度控制精度低的问题,提出了自适应模糊PID控制算法,通过运用Smulink对喷头温度控制系统实施建模、仿真,并且对比分析模糊控制的仿真结果,发现自适应模糊PID控制方法拥有良好的控制精度。     

FDM打印机精确控制系统的设计与实现

在FDM快速成形系统中,电机控制精度一直是影响FDM打印质量的关键因素。在对原型机及其成形误差研究的基础上,从快速成形设备的控制系统误差着手,分析了不同控制方法所导致的误差精度问题,提出了一种基于光栅的闭环电机精确控制方法。在完成硬件设计后,根据优化的打印参数进行了主控程序设计,最终实现了对运动电机的精确控制。通过改进设计提高了成形精度,并利用实验验证了该方法的有效性。     

面向协作机器人的3D打印系统设计

针对机器人在3D打印应用时稳定性欠佳、打印效果差的问题,设计面向协作机器人的3D打印控制系统。在目前比较典型、成熟的FDM熔融沉积成型技术的3D打印工艺基础上,选择JAKA Zu 7协作机器人作为执行结构,SIMATIC S7-1200控制器控制扩展设备,通过对机器人接口二次开发、设计G代码处理模块、通信模块对各种数据进行结构化处理。测试结果表明,该系统能有效提取和加工打印关键数据,完成PLC、机器人和G代码处理模块之间的通讯和数据交互,机器人位姿误差控制在在±0.15 mm,同时回抽挤出头在停顿点的挤出长度,解决在该点凸起呈斑点状的问题,冷却模块能根据喷头温度和打印情况进行实时冷却,减少打印件边缘卷曲的情况,保证了打印质量。     

3D打印技术及设备发展现状

首先介绍了3D打印技术的原理及发展历程进行了简要概述,然后对现有的多种3D打印技术的成型方式》材料特性》适用范围进行了分析,包括熔融沉积成形(FDM)》立体光固化成形(SLA)》数字光处理成型(DLP)》分层实体制造(LOM)》电子束选区熔化(EBM)》光选区熔化(SLM)》直接金属激光烧结(DMLS)》电子束熔丝沉积成形(EBF)》石膏3D打印(PP)等多种方法,并针对3D打印设备研究现状从算法和硬件两个方面继续概述,最后,提出未来3D打印技术朝着应用领域多样化》打印设备及材料专用化》3D打印技术标准化的方向发展.     

基于Cortex-M内核的3D打印控制系统硬件设计

设计了基于ARM Cortex-M内核的3D打印控制系统硬件设计方案,改变了传统以AVR内核单片机为核心的FDM型3D打印系统设计模式。主控制芯片STM32F429IGT6为32位单片机,集成丰富的外设接口,可以实现高效的处理数据能力,保障设备的运行稳定性,提高打印效率。主要论述3D打印控制系统硬件设计过程及注意事项。     

FDM 3D打印机半导体制冷温控设计及其冷却实验研究

针对熔融沉积(fused deposition modeling,FDM)3D打印过程中打印大斜率小截面结构时,因散热不良引起的层错位和坍塌问题,对传统FDM 3D打印机PID温度控制方案中存在的问题进行了分析,将半导体制冷技术应用于3D打印过程温度控制之中,设计开发了一种功率可调型半导体制冷系统,对不同散热条件下发生层错位和坍塌问题的角度范围进行了测量和对比。研究结果表明,所设计的半导体制冷系统冷端温度最低可达3.1℃,其热端温度可控制在65℃以下,改善了大斜率小截面结构3D打印过程的散热条件;采用该制冷系统后打印试样发生层错位和坍塌的角度范围比无散热条件时发生上述问题的角度范围减小了50%以上,比普通风扇冷却条件下发生上述问题的角度范围减小了25%以上。     

基于SLA和FDM的3D打印发动机风扇工艺与性能分析

在新产品样件开发中,导入3D打印技术,以一款微型汽车发动机风扇快速成型制造为研究对象,简述了SLA和FDM2种3D打印快速成型方法的概念和原理,介绍了SLA和FDM2种不同的3D打印设备。探讨了基于SLA和FDM的发动机风扇3D打印过程及工艺方法,对比分析了SLA和FDM快速成型制造方法的特点和差异,并通过力学实验和高低温交变试验,对比验证SLA和FDM快速成型的发动机风扇产品的力学性能,总结了SLA和FDM的工艺特点,提出了新产品开发如何选择恰当的3D打印设备与工艺的建议。     

一种多色3D打印机的设计与分析

目前桌面级FDM 3D打印机具有结构稳定性差、打印产品成型颜色单一的缺点。为了解决FDM3D打印机的不足,基于普通的并联臂FDM 3D打印机,进行机械结构设计与优化和控制系统设计与开发,设计出一种FDM的多色3D打印机。通过整机实验平台的搭建和3D产品打印的实验,该多色打印机能够实现多种颜色的混色打印,为FDM 3D多色打印提供了一种新的解决方案。     

FDM型3D打印机典型故障诊断与维修

介绍了FDM型3D打印技术及其原理,重点分析了国产FDM型3D打印设备的常见故障诊断方法与维修技巧。通过工艺试验及检测得出结论如下:软件故障主要分为建模问题和参数设置类故障,此类故障占整机常见故障的70%以上;硬件故障主要包括传动带断裂、喷嘴堵塞、挤丝机构异常等,此类故障占整机常见故障的20%左右。合理的维修方法将有助于保持并延长FDM型3D打印设备的使用寿命;高温喷头、密封箱体结构及高精度将是未来FDM型3D打印设备的研究方向之一。     

基于粒子群算法的零部件多级装配定位策略优化

为提高零部件定位精度和产品装配质量,提出了一种零部件多级装配定位策略优化方法。该方法以零件定位原理为基础,零件离散点集为可行域,测点偏差值平方和最小为目标函数。利用三维偏差仿真平台3DCS进行偏差建模、实验设计以及蒙特卡洛模拟计算,同时,结合粒子群算法对多级装配定位点布局进行优化设计。最后,以汽车发动机舱右前纵梁三级装配为例,对该方法的有效性和可行性进行了验证。结果表明,优化后定位点布局符合经验最大面原则,目标函数值、测点偏差均值以及偏差最大值均有所降低。     

高精度光纤张力控制系统的设计与改进

针对现有一套光纤张力控制系统进行改进设计,使其张力控制误差从±0.0147 N左右减少到±0.0049 N之内,以满足高品质光纤环生产工艺要求。首先分析原系统存在的缺陷(即张力测量不准、系统抗干扰性差、控制策略不完善),然后改进张力测量机构,从而提高张力测量准确度,再通过大减速比的减速器提高系统的抗干扰能力,使控制系统具有良好的鲁棒性,最后重新设计电控系统,以基于ARM的STM32单片机为系统处理器,采用数字PID控制算法,同时设计单路板,以完善控制策略。     

铅酸蓄电池多参数在线检测系统的设计

针对现有蓄电池检测仪器数据汇总困难的问题,设计了一种铅酸蓄电池多参数在线检测系统。该系统支持多台传感器同时测量和网络化数据收集,传感器使用交流注入法测量蓄电池内阻,并设计有温度和电压的采集电路;测得数据按照Modbus-RTU协议打包上传至上位机存储,同时该系统设计有异常电池预警机制。实验结果表明,此传感器可有效检测蓄电池的内阻,精度满足电池监控的需求。     

某小型低速靶机的应急保护系统设计

针对某小型低速靶机的安全回收问题,以TI的DSP28335微处理器为控制核心,从飞控系统当中的故障诊断与容错模块入手,提出了一套较为完整的应急回收方案。对该方案所设计的回收系统当中的驱动芯片,控制舵机等器件,进行了功能原理方面的介绍。最后对飞控系统进行半物理仿真实验,并通过实际的飞行效果,证明该应急回收方案具有较高的可行性。     

基于CFD的迷宫式调节阀内流场分析

建立了迷宫式调节阀内流场的二分之一几何模型,应用计算流体力学(CFD)的方法对迷宫式调节阀的内流场进行数值模拟,计算得到了在不同开度时迷宫式调节阀整体的流量系数和阀芯各个盘片的流量系数,分析了迷宫式调节阀内局部流场的流动特性,为迷宫式调节阀的相关研发工作提供参考。     

基于 Ｄ ＰＳ Ｋ 多载波调制技术的电气测温技术的研究

针 对 诸 多 电 气 领 域 需 要 在 狭 小 空 间 内 进 行 多 节 点 温 度 实 时 测 量 ，而 传 统 总 线 系 统 存 在 传 输 速率 有 限 布 线 繁 杂 的 问 题 ，研 究 了 基 于 差 分 相 移 键 控 （ Ｄ ＰＳ Ｋ ）多 载 波 调 制 的 二 总 线 测 温 方 法 ，在 二 总 线 上 进 行多 载 波 数 据 的 调 制 与 解 调 ，通 过ＦＰ Ｇ Ａ完 成 串 并 电 路 转 化 的 算 法 ，实 现 一 种 可 用 于 电 气 设 备 内 部 布 设 的 多节 点 高 速 传 输 的 测 温 总 线 系 统 。 该 技 术 在 原 有 二 总 线 架 构 的 基 础 上 ，采 用 载 波 方 法 变 串 行 通 信 为 并 行 通信 ，既 保 留 了 二 总 线 结 构 简 单 的 优 点 又 有 效 提 高 了 传 输 效 率 。 算 法 验 证 与 仿 真 结 果 表 明 ，该 方 法 可 在 ２５６ 个带 载 测 试 节 下 ，有 效 进 行 并 行 传 输 ，信 息 传 输 正 确 率 较 高 ，为 二 总 线 进 一 步 优 化 与 推 广 提 供 了 理 论 支 撑 。     

基于LAN9252的EtherCAT伺服从站设计

针 对 多 轴 同 步 控 制 中 存 在 实 时 性 和 同 步 性 较 差 的 状 况 ,设 计 一 种 基 ＥｔｈｅｒＣ Ａ Ｔ协 议 的 伺 服驱 动 从 站 。 该 方 案 以Ｓ Ｔ Ｍ ３２ 作 为 处 理 器 ,使 用 Ｌ Ａ Ｎ９２５２ 专 用 芯 片 实 现 ＥｔｈｅｒＣ Ａ Ｔ协 议 的 数 据 解 析 和 打 包等 工 作 ,完 成 与 伺 服 驱 动 的 通 信 与 数 据 交 换 ,硬 件 上 实 现 了 伺 服 驱 动 电 路 设 计 以 及 实 物 制 作 ,软 件 上 完 成 了数 据 通 信 、从 站 驱 动 以 及 从 站 的 运 动 控 制 模 式 。 最 后 搭 建 了 试 验 测 试 平 台 ,试 验 结 果 表 明 ,两 从 站 接 收 同 步信 号 平 均 误 差 为 １５ nｓ ,具 有 优 越 的 同 步 性 能 。     

基于EEMD-SVM的自动扶梯主驱动轴轴承故障诊断方法研究

针对自动扶梯由于长期处于高员载运行状态而引起主驱动轴轴承故障问题,提出一种基于EEMD-SVM的自动扶梯主驱动轴轴承故障诊断方法。使用集合经验模态分解(EEMD)对轴承异常的振动加速度信号进行分解来提取信号特征,然后基于支持向量机(SVM)构建故障诊断模型对信号进行诊断,从而确定故障状态。     

基于脑功能网络深度学习的车内噪声评价模型

研究并构建了一个结合脑电信号处理与深度学习的车内噪声评价模型,该算法通过自我学习实现脑电信号特征提取,使用同步似然方法构建delta、alpha和beta频段的脑功能网络。将3个频带的脑功能网络扁平化处理后作为输入,通过无监督的堆栈自编码器(RSAE)自主提取脑功能网络的特征。通过几个高阶特征训练前后对比,证实了RSAE自主学习到与噪声评价有关的脑神经特征。最终将RSAE与普遍使用的SVM回归模型进行比较,同时将脑功能网络与传统的基于心理声学声音品质的车内噪声评价进行对比。结果表现,所提出的脑功能网络RSAE模型的平均决定系数高达98.69%,明显优于其他方法。     

基于嵌入式的单片机智能控制应用研究

针 对 嵌 入 式 的 单 片 机 智 能 控 制 中 采 用 的 顺 序 结 构 控 制 、多 任 务 控 制 等 控 制 方 式 进 行 研 究 。 该两 种 方 式 均 需 由 单 片 机Ｐ Ｃ指 针 来 控 制 程 序 每 一 个 语 句 命 令 的 执 行 ,以 及 每 一 个 任 务 的 完 成 。 对 于 控 制 简单 、没 有 多 任 务 同 时 控 制 下 多 采 用 顺 序 结 构 控 制 方 式 。 针 对 多 任 务 控 制 的 需 要 ,为 实 现 感 觉 和 视 觉 、实 时 性等 应 用 问 题 ,通 过 运 行 速 度 高 的 单 片 机 主 程 序 进 行 合 理 的 任 务 与 等 级 安 排 、时 间 控 制 ,采 用 优 化 编 程 方 法 、定 时 检 测 和 优 先 等 级 中 断 服 务 程 序 处 理 方 式 ,实 现 了 小 车 嵌 入 式 智 能 控 制 应 用 中 多 任 务 同 时 运 行 、实 时 执行 的 效 果 。