文档介绍：(1)针对现有 3D 打印输出误差较大的问题,在打印输出驱动控制方面做了研究工作,研究步进电机细分驱动控制,在设计中选用 A3979 (步进驱动芯片)为主要驱动芯片搭建了硬件电路。在打印输出算法方面研究一种合理算法,将点离散态有序抖动算法运用到 3D 打印系统中。
(2)构建 3D 打印系统的系统框图并设计硬件,本设计选用当下非常流行的功能强大的 STM32 系列微处理器,利用其内部集成的丰富的外设接口资源结合步进电机驱动芯片 A3979 实现了 3D 打印机驱动控制模块的硬件电路。
(3)分析了 3D 打印文件(STL)的切片过程,深入研究了基于拓扑结构信息以及三角形面片连续性的切片算法,综合考虑基于拓扑信息和基于连续性切片算法的优缺点,根据分层处理进行的过程,给出一种基于 Z 坐标的切片算法,该算法可有效减少分层过程的时间及内存占用量,提高分层轮廓信息的可靠性。
第一章介绍了 3D 打印的相关背景及主流技术以及 3D 打印中普遍存在的技术问题。
第二章对 3D 打印系统以及打印成形材料做了简单的介绍。
本章主要介绍了 3D 打印系统的整体构架,包括运动、喷头、按键显示及控制等,并概括性地说明了 3D 打印系统的工作流程,在打印成形技术方面主要对FDM 熔丝沉积制造技术做了简单的描述,包括材料、工艺、流程图等。给出了3D 打印的硬件系统框图
,并对机械结构进行了方案分析和比较,本设计 3D 打印系统机械传动部分采用的是重量轻、运行平稳、成本较低的同步齿形带传动方案,适合在实验室搭建打印平台,开发研究等。
第三章分别从硬件和控制算法两个方面分析和研究了 3D 打印的输出精度控制方法,包括步进电机的细分控制以及打印输出算法研究。
本章分两个层面对 3D 打印输出做了研究,介绍了驱动控制系统以及步进电机的选择,在步进电机细分控制方面做了工作,对其数学模型做了推倒。并对A3979 驱动芯片的硬件电路做了详细的说明。另一方面对 3D 打印输出算法做了深入的研究,针对打印输出的垂直条纹问题给出了一种优化算法的理论分析。
第四章根据系统模块框图设计了 3D 打印的硬件系统,并对各个模块进行了详细的说明。包括主控芯片选择、驱动部分电路设计、按键显示模块、通信模块等。
本章对 3D 打印系统的总体结构进行了详细的说明,并对打印成形材料做了介绍,在本设计中主要以 ABS 塑料为打印成形材料。借鉴 FDM 熔丝沉积制造技术具体设计了 3D 打印的硬件电路,在讲到模块的通信部分时,抗干扰问题的解决尤为重要,保证了数据传输的可靠性。本设计采用的微处理器 STM32F103 在完成基本功能的同时还有很大的开发空间,适合继续学习和研究开发。本章各小节给出了部分硬件电路的电路图,在保证实现主要功能的基础上还需进一步的研究和改进。
第五章在 3D 打印文件处理方面做了研究工作,在研究基于连续性切片算法的基础上,给出了一种新的切片算法-基于 Z 坐标的切片算法,并对系统的软件设计也进行了介绍。
本章主要涉及 3D 打印的文件处理及软件设计。3D 打印中 STL 文件已经成为了实际的标准,大多数 3D 打印机的源文件都采用的是 STL 文件,本章重点讲解了 STL 文件的切片算法,介绍了基于文件拓扑结构和基于连续性的切片算法,给出了一种基于 Z 坐标的切片算法。