直写式3D打印路径规划及运动控制研究
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摘要
当前,制造行业正在从传统的等材制造、减材制造向增材制造转变,3D打印技术正引领制造业迈向工业4.0时代。基于直写式技术的3D打印通过对喷头三维运动的控制和出丝控制来实现三维成形。为了保证打印过程中位置和时间的高精度要求,需要对三轴电机的运动进行精密控制。首先,为了实现三维协同运动,需解决喷头的路径规划算法问题,特别是当三维模型具有较复杂的非均匀几何结构时,对其运动轨迹的控制尤为重要;其次,带动喷头移动的三维运动系统具有非线性特征,其运动速度与出丝粗细的协调控制是打印成形质量的基本保障。作者就3D打印中多轴并动的运动控制进行了初步探索,设计了路径规划算法和非线性控制器,搭建了直写式3D打印实验平台,并实现弹性材料的3D打印功能。结果表明,所设计的控制方法能够较好解决喷头的协同运动控制,为直写式3D打印提供一种可行的解决方案。
引文