sps250光固化快速成型機控制系統(tǒng)設(shè)畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　題 目 SPS250光固化快速成型機控制系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　學(xué)生姓名 XX 學(xué)號 XX </p><p>　　所在學(xué)院 XX大學(xué)

2、 </p><p>　　專業(yè)班級 XX </p><p>　　指導(dǎo)教師 XX __ ____ </p><p>　　完成地點 XX

3、 </p><p>　　2015年 6月2日</p><p>　　SPS250光固化快速成型機控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　XX </b></p><p>　　XX大學(xué)機械設(shè)計制造及其自動化</p><p><b>　　指導(dǎo)

4、老師：XX</b></p><p>　　[摘要]20 世紀(jì) 80 年代中期以來，光固化快速成型技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用越來越廣泛和深入，光固化快速成型機的需求也越來越大。由此，本論文針對sps250光固化快速成型機的機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)進行了設(shè)計，包括：1、Z 軸升降機構(gòu)； 2、刮刀機構(gòu)；3、液槽補償系統(tǒng)的設(shè)計4、控制系統(tǒng)的總體設(shè)計，并且對其中的部分結(jié)構(gòu)進行了改進。Z軸的設(shè)計由原來的鏈條傳動改進成光精度滾珠絲杠

5、的傳動，使其在行程較長時不出現(xiàn)抖動，有利于保證升降的精度，運動穩(wěn)定。在驅(qū)動上采用步進電機直接連接滾珠絲杠，響應(yīng)更加的快速準(zhǔn)確，同時因為沒有中間部件，所以機械結(jié)構(gòu)簡單，精度較高。在控制部分由原來的單片機控制改進成控制卡的控制，使控制更加的準(zhǔn)確，避免了復(fù)雜的編程，使控制面板更加的簡潔，易操作。 </p><p>　　通過對SPS250光固化快速成型機的設(shè)計，使得其運動和傳動更加合理和平穩(wěn)，并且提高了成型了精度，進而使

6、其在生產(chǎn)過程中能夠更好的進行生產(chǎn)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：光固化快速成型；控制部分；快速成型；傳動；結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　[Abstract]: ince the mid 80's in twentieth Century, the development and a

7、pplication of UV curing rapid prototyping technology is becoming more and more extensive and in-depth, and the demand of curing rapid prototyping is also growing.Therefore, this paper for sps250 light curing rapid protot

8、yping machine mechanical structure and control system design, including: 1, Z shaft lifting mechanism; 2, scraper mechanism; 3, tank compensation system design 4, control the overall design of the system, an</p>&

9、lt;p>　　Through the design of SPS250 light curing rapid prototyping machine, making the movement and transmission more reasonable peace and stability, and improve the forming precision, so as to make it better in the p

10、roduction process of production.</p><p>　　Keywords: light curing rapid prototyping, control section, rapid prototyping, transmission, structure design</p><p><b>　　目錄</b></p>&

11、lt;p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1快速原型技術(shù)簡介1</p><p>　　1.1.1 RPM 的基本構(gòu)思1</p><p>　　1.1.2 幾種典型的快速成型技術(shù)2</p><p>　　1.1.3各種成型方法簡介及對比3</p><p>　　1

12、.2立體光固造型SLA技術(shù)原理3</p><p>　　1.3 立體光固造型SLA國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)水平4</p><p>　　1.4立體光固造型SLA應(yīng)用領(lǐng)域5</p><p>　　1.5 本次設(shè)計的主要工作5</p><p>　　第二章 對于光固化快速成型機結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成分析6</p><p><b&

13、gt;　　2.1系統(tǒng)組成6</b></p><p>　　第三章 光固化快速成型機機械部分選型9</p><p>　　3.1 Z方向的參數(shù)計算9</p><p>　　3.2 脈沖當(dāng)量和傳動比的確定9</p><p>　　3.3 絲杠的選型及計算10</p><p>　　3.4 步進電機的選擇12&

14、lt;/p><p>　　3.5 刮刀系統(tǒng)設(shè)計15</p><p>　　3.6液槽的設(shè)計17</p><p>　　第四章 SLA快速成型機的電氣部分選型設(shè)計說明19</p><p>　　4.1 控制方式的選擇19</p><p>　　4.2 加熱裝置的選擇20</p><p>　　4.3 各

15、種控制卡的選擇21</p><p>　　4.4 系統(tǒng)部件之間的聯(lián)系22</p><p>　　第五章 控制軟件設(shè)計23</p><p>　　5.1光固化快速成型機控制系統(tǒng)軟件總體設(shè)計23</p><p>　　5.2 控制面板的設(shè)計27</p><p>　　第六章 影響成型精度的因素29</p>

16、<p>　　6.1 前期數(shù)據(jù)處理30</p><p>　　6.2成型加工誤差30</p><p>　　6.3 后處理誤差31</p><p>　　6.4 本章小結(jié)32</p><p><b>　　結(jié)論32</b></p><p><b>　　參考文獻33</b

17、></p><p><b>　　致謝34</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　本文主要針對SPS250光固化快速成型機部分機械和控制部分的設(shè)計。按照國家和行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，機械傳動部分參照了《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊》。在設(shè)計過程中，力求使光固化快速成型機的傳動及零部件結(jié)構(gòu)簡單

18、、運動穩(wěn)定、而且成本低廉、質(zhì)量可靠、可批量生產(chǎn)，并且促進光固化快速成型機的普及與發(fā)展，同時為國內(nèi)同類機器的設(shè)計提供一些的參考。</p><p>　　1.1快速原型技術(shù)簡介</p><p>　　快速原型制造技術(shù)(Rapid Prototype Manufacturing) ，簡稱 RPM ,是先進制造技術(shù)的重要分支。它是80年代后期起源于美國 ，后很快發(fā)展到歐洲和日本 ，可以說是近 20 年

19、來制造技術(shù)最重大進展之一。它建立在CAD/ CAM 技術(shù)、計算機控制技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、檢測技術(shù)和材料科學(xué)的基礎(chǔ)之上 ，將計算機輔助設(shè)計 CAD與各種自由造型(Free Form Manufacturing)技術(shù)直接結(jié)合起來 ，能以最快的速度將設(shè)計思想物化為具有一定結(jié)構(gòu)功能的產(chǎn)品原型或直接制造零件 ，從而使產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)可能進行快速評價、測試、改進 ,以完成設(shè)計制造過程 ，適應(yīng)市場需求。</p><p>　　1.1.1

20、 RPM 的基本構(gòu)思</p><p>　　任何三維零件都可以看成是許多二維平面沿一個坐標(biāo)方向迭加而成 ，因此我們可利用分層切片軟件 ，將計算機產(chǎn)生的 三維CAD實體模型處理成一系列的薄截面層 ，并根據(jù)各個截面層形成的二維數(shù)據(jù) ，用粘貼、熔結(jié)、聚合作用，或者用化學(xué)反應(yīng)等手段逐層的有選擇性的固化液體(或粘結(jié)固體)材料 ，從而快速堆積制造出所要求零部件的形狀(或模型).傳統(tǒng)的制造方法是在材料去除(material re

21、move)概念 ，先利用 CAD 技術(shù)制作出零件的三維圖形 ,然后對其進行數(shù)值分析(有限元分析、模態(tài)分析、熱分析等) ，再經(jīng)動態(tài)模擬仿真之后 ，通過 CAM 的一個后處理(Post Process)模塊仿真加工 ，所有的要求均滿足之后 ，形成的NC 文件在數(shù)控機床上加工成形?？焖俪尚椭圃旒夹g(shù) RPM 突破了傳統(tǒng)加工中的金屬成型(如鍛、沖、拉伸、鑄、注塑加工)和切削成形的工藝方法 ，是一種使材料增加而不增加材料的一種方法。</p&g

22、t;<p><b>　　其主要特點：</b></p><p>　　1、新的加工技術(shù)RPM 是采用材料累加的方法 ，就是所謂“讓材料生長而非去除”，因此，加工過程不需要刀具、模具和工裝夾具，且材料利用率非常的高；</p><p>　　2、突破了零件的幾何形狀和復(fù)雜程度的限制，成形迅速快，制造出的零件和模型是具有一定功能的三維實體；</p>&

23、lt;p>　　3、越過了 CAPP(Computer Aided Process Planning)過程 ，實現(xiàn)了 CAD/ CAM 的無縫連接。</p><p>　　4、RPM系統(tǒng)是辦公室的運作環(huán)境，是一種變成圖形工作站的外設(shè)。由于 RPM 可以快速、自動、精確地將 CAD 模型轉(zhuǎn)化成為具有一定功能的產(chǎn)品原型或直接制造零件 ,因此它對于縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期、控制風(fēng)險、提高企業(yè)參與市場競爭的能力 ,都具有重要

24、的現(xiàn)實意義。</p><p>　　1.1.2 幾種典型的快速成型技術(shù)</p><p>　　1、立體光固造型 SLA</p><p>　　Stero Lightgraphy Apparatus又稱光固化快速造型、激光立體光刻、立體印刷裝置。 </p><p>　　2、 疊層實體制造LOM</p><p>　　疊層實體制造

25、Laminated Object Manufacturing 的成形材料是熱敏感類箔材(如紙等) ,激光器的作用變是切割.成形開始時 ,激光器先按最底層的 CAD 三維實體模型的切片平面幾何信息數(shù)據(jù) ,對于鋪在工作臺上的箔材作輪廓切割 ,之后 ,工作臺下降一層高度 ,重新送入一層(鋪在底層之上)材料 ,并用加熱輥滾壓 ,與底層粘牢 ,激光器按對應(yīng)數(shù)據(jù)作輪廓切割 ,如此反復(fù)直至整個三維零件制作完成.LOM 制作的零件不收縮、不變形 ,精度

26、可達 ±0.1mm ,切片厚度 0.05～0.50mm。</p><p>　　3、 選擇性激光燒結(jié)SLS</p><p>　　選擇性激光燒結(jié)Selected Laser Sintering的生產(chǎn)過程與 SLA 很相似 ，用紅外激光對金屬粉末或塑料粉末一層層地掃描加熱使其達到預(yù)期的溫度，最后燒結(jié)出由金屬或塑料制成的立體模型。</p><p>　　4、 融積成

27、型技術(shù) FDM</p><p>　　融積成型技術(shù)(Fused Deposition Modeling)的制造過程是 ,首先通過系統(tǒng)隨機的 Quick slice 和 SupportWorks軟件將 CAD 模型分為一層層極薄的截面 ,生成控制 FDM 噴嘴移動軌跡的幾何信息.運作時 ,FDM加熱頭把熱塑材料(如聚脂塑料、ABS塑料、蠟等)加工到臨界狀態(tài) ,在微型機控制下 ,噴嘴沿著 CAD 確定的平面幾何信息數(shù)據(jù)

28、運動并同時擠出半流動的材料 ,沉積固化成精確的實際零件薄層 ,通過垂直升降系統(tǒng)降下新形成層并同樣固化之 ,且與已固化層牢固地連接在一起.如此反復(fù) ,由下而上形成一個三維實體.FDM 的制作精度目前可達 ±0.127mm ,連續(xù)堆積范圍 0.0254～0.508mm ,它允許材料以不同的顏色出現(xiàn).</p><p>　　5、 其它快速原型制造技術(shù)</p><p>　　直接制模鑄造DS

29、PC (Direct Shell Production Casting)，它來源于三維印刷(3D Printing)快速成型技術(shù)。其加工過程是把CAD設(shè)計好的零件模型裝入到模殼設(shè)計裝置，再利用微型機繪制并且澆注模殼，產(chǎn)生了一個達到規(guī)定厚度，需要配用模芯的模殼組件的電子模型，然后將其輸入到模殼制造裝置，由電子模型制成的固體三維陶瓷模殼，然后取走模殼處疏松的陶瓷粉，露出完成的模殼，采用熔模鑄造的方法對模殼進行最后加工，完成整個加工過程。此系

30、統(tǒng)能檢測出印刷缺陷，不需要圖紙，就可以完成全部加工。</p><p>　　光屏蔽(即 SGC—Solid - Ground Curing)由以色列 Cubital 公司開發(fā),該工藝可以在同一時間固化整個一層的液體光聚合物. SGC工藝使用丙烯酸鹽類光聚合物材料 ,其制作精度可達整體尺寸的 0.1 %,切片厚度約為 0.1～0.15mm ,Cubital 公司開發(fā)的 Solider5600 型產(chǎn)品制作的最大工作尺寸

31、為 508 ×508 ×356mm ,所用紫外光燈功率為 2kW ,每一層循環(huán)約化 90s.</p><p>　　MRM(Mitsubishi Chemical Rapid Moulding) 日本三菱化學(xué)最近推出的三菱化學(xué)快速制模系統(tǒng),可將原型直接轉(zhuǎn)換成模具 ,采用稱作“金屬補強樹脂制模(Metal Resin Moulding)復(fù)合料”,制模成本降低為傳統(tǒng)制模的 1/2 ,制模時間縮短了

32、1/2～1/3. 奧斯丁的德克薩斯大學(xué)正在研究的高溫選擇激光燒結(jié)(HTSLS) ,在取消聚合物粘結(jié)劑方面進行了嘗試.結(jié)果表明 ,可利用 Cu - Sn 或青銅 —鎳粉兩相粉末 ,采用激光局部熔化低熔點粉末來制造模具。</p><p>　　1.1.3各種成型方法簡介及對比</p><p>　　1.2立體光固造型SLA技術(shù)原理</p><p>　　Stero Light

33、graphy Apparatus又稱光固化快速成型、激光立體光刻或立體印刷裝置。它是基于液態(tài)光敏樹脂的光聚合原理工作的。在波長（λ=325nm）和功率（P=30mW）的紫外光的照射下這種液態(tài)材料能迅速的發(fā)生光聚合反應(yīng)，其相對分子質(zhì)量急劇增大，材料也會從液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)。SLA 的原理是由 CAD 系統(tǒng)對準(zhǔn)備制造的零件進行三維實體造型設(shè)計 ,再由專門的計算機切片軟件CAD系統(tǒng)的三維造型切割成若干薄層平面數(shù)據(jù)模型，但對表面形狀變化大和精度要求

34、高的部分應(yīng)切得薄些，其他一般部位切得厚些。隨后 CAM軟件再根據(jù)各薄層平面的X - Y運動指令，在結(jié)合提升機構(gòu)沿 Z坐標(biāo)方向的間歇下降運動，形成整個零件的數(shù)控加工指令。指令輸入SLA系統(tǒng)中，首先是工作臺下降至液體容器的液面之下，對應(yīng)于 CAD 模型最下一層切片的厚度處，根據(jù)該切片的 X- Y平面幾何數(shù)據(jù)，紫外光照射可固化的液態(tài)樹脂(如環(huán)氧樹脂、乙烯酸樹脂或丙烯酸樹脂)，在紫外光的作用下，因光聚合作用，第一層被固化在工作臺上。</p

35、><p>　　然后 ，升降工作臺下降到第二層切片德爾厚度，按照該層切片的平面幾何數(shù)據(jù)激光器會掃描液面 ，使新一層液態(tài)樹脂固化，并緊緊粘在在上一層已固化的樹脂上。如此反復(fù)“生長”,直至形成整個三維實體零件.如圖所示：</p><p>　　1.3 立體光固造型SLA國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)水平</p><p>　　立體光固化快速成型 SLA技術(shù)，它是目前世界上技術(shù)最成熟、研究最深入、

36、應(yīng)用最廣泛的一種快速成型技術(shù)。</p><p>　　目前，研究SLA技術(shù)的有 3D System公司、F&S公司、EOS公司、CMET公司、Teijin Seiki公司、D-MEC公司、Mitsui Zosen公司、西安交通大學(xué)等。其中美國 3D System公司的 SLA 技術(shù)在國際市場上占的比例最大，自1988年推出 SLA-250機型以后，又在1997年推出SLA-250HR、SLA–500、SLA

37、-3500 三種機型，在技術(shù)上有了長足的進步。其中，SLA–5000和SLA -3500設(shè)備使用了半導(dǎo)體激勵的固體激光器，掃描速度分別達了2.54 m/ s和5m/ s，成型層厚最小可以達到0.05 mm。此外，還采用了一種Zephyer recoating system的新技術(shù)，該技術(shù)是建立在每一成型層上，在該層上用一種真空吸附式刮板涂一層0.05～0. 1 mm 的待固化樹脂，可以使成型時間平均縮20 %。在1999年該公司推出的S

38、LA - 7000機型與SLA - 5000 機型相比，成型體積雖然基本相同，但其掃描速度卻達9. 52m/ s，平均成型速度提高了4倍, 成型層厚最小可達到0.025 mm，提高了1倍的精度。</p><p>　　在90年代初國內(nèi)才對SLA技術(shù)進行研究，一些高校在其成型理論、成型材料、控制技術(shù)等多方面都進行了大量的研究，并且取得了顯著成果，目前西安交通大學(xué)開發(fā)的LPS-600A 型快速成型系統(tǒng)，已經(jīng)達成商業(yè)化。

39、國內(nèi)外研究者在SLA技術(shù)的成形機理、控制制件變形、提高制件精度等方面都進行了大量的研究。</p><p>　　1.4立體光固造型SLA應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　美國克萊斯勒公司(Chrysler)用 SLA 技術(shù)制成了車體模型，并且將它放在高速風(fēng)洞中進行空氣動力學(xué)試驗的分析；此外美國的Dayton 大學(xué)還利用 SLA 技術(shù)研制了專門用于人體軟組織器官模型的建造的一種桌面成型系統(tǒng)。<

40、;/p><p>　　1.5 本次設(shè)計的主要工作</p><p>　　1.5.1 主要設(shè)計工作</p><p>　　1、明確實現(xiàn)SLA快速成型機機械傳動裝置的總體結(jié)構(gòu)及其功能。</p><p>　　2、用于工作臺升降的Z軸的傳動設(shè)計及其極限位置的檢測。</p><p>　　3、液槽樹脂補償系統(tǒng)的設(shè)計及其檢測。</p&g

41、t;<p>　　4、刮刀機構(gòu)的設(shè)計及其極限位置的檢測。</p><p>　　5、分析光固化成型機進給控制系統(tǒng)硬件組成和軟件編程功能的實現(xiàn)。</p><p>　　1.6.2 設(shè)計參數(shù)</p><p>　　1、成型空間：250*250*150mm</p><p>　　2、成型厚度：0.07～0.20任意設(shè)定</p>&

42、lt;p>　　3、加工精度：±0.12mm（L≤100mm）或±0.12%（L≧100mm）</p><p>　　4、最大激光掃描速度：5m/s</p><p>　　5、激光光斑直徑：≤0.15mm</p><p>　　6、設(shè)備功率：2.5KW</p><p>　　1.5.2 設(shè)計思路及主要問題</p>

43、<p>　　采用分塊設(shè)計的思路，光固化快速成型機主要分Z方向工作臺升降系統(tǒng)，刮刀機構(gòu)，液槽液位補償系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)、計算機檢測系統(tǒng)等。</p><p>　　第二章 對于光固化快速成型機結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成分析</p><p>　　對光固化快速成型機的分析，為了實現(xiàn)光固化快速成型機的加工流程，同時又要充分的保證光固化快速成型機控制系統(tǒng)的加工精度，做出了如下硬件結(jié)構(gòu)（如圖2-1所示

44、）。結(jié)構(gòu)主要由Z軸的升降、液面控制系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、刮刀的控制系統(tǒng)、功率檢測系統(tǒng)等。</p><p><b>　　其組成如圖所示：</b></p><p>　　圖1 硬件結(jié)構(gòu)示意圖</p><p><b>　　2.1系統(tǒng)組成</b></p><p>　　(1)托板升降系統(tǒng)設(shè)計</p>

45、<p>　　所謂托板升降系統(tǒng)，既是所謂控制托板升降的系統(tǒng)硬件。如下圖所示，控制托板的升降主要是通過控制 Z 軸來實現(xiàn)的。其主要組成結(jié)構(gòu)為：導(dǎo)軌、滾珠絲杠、吊梁、伺服電機、工作臺組成。它的工作機理為;通過系統(tǒng)控制儀器的 Z 軸的升降移動,他是與刮刀系統(tǒng)配合共同工作的，所以托板升降系統(tǒng)的控制精度就很大程度上決定了，光華固化成型樹脂材料的精度。所以我們需要對工作臺升降系統(tǒng)的精度進行仔細(xì)的校準(zhǔn)。</p><p&g

46、t;　　對于豎直運動裝置，采用了滾珠絲杠傳動，將滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)運動，通過絲杠螺母和連接裝置，轉(zhuǎn)化為豎直方向的直線運動；在支撐方式上，對稱支撐，改變了以往設(shè)計中絲杠和工作臺單邊支撐的方式，這種支撐方式受重力影響明顯，并且安裝要求高，不容易維護，新的設(shè)計方案可以解決這個問題；傳動方面使用同步帶傳動，可以獲得較大的傳動比和中心距，并且保證運動不產(chǎn)生空程，提高了加工精度，降低了噪音，可以滿足裝置對平穩(wěn)性和運行精度的要求，采用中間如圖 2.3 成

47、型工作平臺升降系統(tǒng)。</p><p><b>　　圖 </b></p><p><b>　　Z軸升降系統(tǒng)</b></p><p>　　(2)樹脂循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　簡要介紹一下樹脂循環(huán)硬件的主要組成:浮球液位計、同步電機和排液口構(gòu)成。樹脂循環(huán)系統(tǒng)在實驗中的主要作用是:對于主液槽中不斷減

48、少的液態(tài)光敏樹脂材料進行不斷的補充，并通過特殊的控制過溢來確保液態(tài)的光敏樹脂不溢出，這樣就可以有效的從材料源頭保證的角度上來提高制件的精度。如圖 2.4 所示為光敏樹脂循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　?。?)刮刀系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　簡單的介紹一下鋪層系統(tǒng),首先他的組成:移動刮板、指針件、基座、刮板支撐、步進支座、電機、齒形帶、同步齒形帶輪、

49、同步齒形帶輪支座這些結(jié)構(gòu)組成了刮刀系統(tǒng)。通過刮刀機構(gòu)系統(tǒng)我們來實現(xiàn)薄層表面液態(tài)樹脂的不斷重新涂鋪,這樣是固化材料不斷固化,已達到試驗所要球的厚度。隨著固化過程的不斷完成,工作臺會下降一定厚度,此時勢必會引起樹脂液面的波動,液面自身造成的穩(wěn)定固化會消耗較長時間,這主要是因為樹脂光敏材料特有的張力和粘性問題,單單靠液面自己穩(wěn)定下來將耗費較長時間,而刮刀系統(tǒng)的刮板正好可以解決這一問題,將凸起的樹脂刮平。如圖 2.5所示為刮刀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。<

50、/p><p><b>　　圖</b></p><p>　　(4)激光掃描系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　我們簡要介紹一下激光掃描硬件系統(tǒng):掃描器、固體激光器、聚焦鏡和反射鏡組成了激光掃描系統(tǒng)。主要功能為產(chǎn)生試驗需求的的激光束,儀器中存在兩個反射鏡,通過聚焦方式將光束聚焦,激光掃描儀上的鏡面提供光束平臺,這樣經(jīng)過特殊處理的光束會在樹脂表面上聚焦,掃描光

51、敏樹脂材料表面。</p><p>　?。?)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　我們簡要介紹一下溫度控制硬件系統(tǒng):溫度傳感器、PID 溫度控制器、繼電器、紅外線加熱板組成溫度控制硬件系統(tǒng)。我們選擇的樹脂材料是光固化混合樹脂，他的最佳成型溫度是40左右，它的溫度是 PID 控制器根據(jù)計算機設(shè)置的參數(shù)進行調(diào)節(jié)，這樣就可以對液態(tài)樹脂材料的溫度進行控制，使溫度變化控制在一個較小的范圍內(nèi)，所以對溫

52、度控制系統(tǒng)采用閉環(huán)控制系統(tǒng)。所以我們用溫度傳感器監(jiān)測樹脂材料的溫度，當(dāng)材料不處于試驗設(shè)定的溫度的范圍內(nèi)，紅外線加熱板就會報警進而通過斷電來進行控制試驗要求的溫度，對樹脂進行加熱。由于，樹脂的粘性和體積都與溫度有著密切的聯(lián)系,溫度越高，粘性越小，易流動，但此時樹脂在高溫下也過于軟化，不易成型，所以控制好樹脂溫度是非常重要的。經(jīng)大量實驗研究，溫度的波動范圍應(yīng)該在左右，才能很好的滿足系統(tǒng)的要求。</p><p>　?。?/p>

53、6)計算機檢測系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　由于快速成型加工的制作時間較長，激光功率會出現(xiàn)一定的不穩(wěn)定現(xiàn)象，這樣會極大的影響制件最終的質(zhì)量，這樣我們就需要計算機檢測系統(tǒng)控制樹脂液面的激光功率，并對不符合試驗要求的激光功率進行報警。</p><p>　　第三章 光固化快速成型機機械部分選型</p><p>　　3.1 Z方向的參數(shù)計算</p><p

54、>　　3.1.1 設(shè)計參數(shù)</p><p>　　系統(tǒng)分辨率 </p><p>　　由靜止到最大快進速度過度時間 11ms～13ms </p><p>　　工作臺行程 150mm</p><p>　　最大快進速度

55、 1/60m/s</p><p>　　定位精度 0.12mm</p><p>　　3.2 脈沖當(dāng)量和傳動比的確定</p><p>　　3.2.1 脈沖當(dāng)量的確定</p><p>　　脈沖當(dāng)量即系統(tǒng)分辨率。本設(shè)計中，＝</p><p>　　

56、3.2.2 傳動比的確定</p><p>　　當(dāng)＝1時，可使步進電機直接與滾珠絲杠連接，有利于簡化結(jié)構(gòu)，提高傳動精度。因此在本設(shè)計中?。?。</p><p>　　3.2.3 確定步進電機步距角</p><p><b>　　根據(jù)公式 </b></p><p><b>　　(3.1)</b></p

57、><p>　　其中 為傳動比，</p><p><b>　　為電機步距角，</b></p><p><b>　　為滾珠絲杠導(dǎo)程，</b></p><p><b>　　為脈沖當(dāng)量。</b></p><p>　　因為＝1，＝0.001mm，現(xiàn)?。?mm，可

58、得＝0.09o。由于其步距角很小，所以將采用有細(xì)分電路的驅(qū)動結(jié)構(gòu)。</p><p>　　3.3 絲杠的選型及計算</p><p>　　3.3.1 計算絲杠受力</p><p>　　由于工作臺質(zhì)量較小，且只承擔(dān)傳動作用，不承受任何切削力，故本設(shè)計中只考慮導(dǎo)軌摩擦力和系統(tǒng)加減速時的慣性力。</p><p>　　1、移動件及最大成型件重量的計算&l

59、t;/p><p>　　根據(jù)摩擦力計算公式：</p><p>　　G=mg (3.2)</p><p>　　移動部件質(zhì)量=10kg 最大成型件重量 =10kg</p><p>　　=20×9.8=196N</p><p>　　3.3.2 工作臺慣

60、性力的計算</p><p>　　取平均加速時間t=12ms,由于系統(tǒng)最大移動速度=，經(jīng)計算得，系統(tǒng)加速度a=</p><p>　　==20×1.4=28N</p><p>　　3.3.3 滾珠絲杠螺母副的選型和校核</p><p>　　由于轉(zhuǎn)速較大，主要依據(jù)其使用壽命選擇絲杠的基本尺寸，并校核其承載能力是否超過額定動載荷滾珠絲杠螺母

61、副初步選型。</p><p>　　1、最大工作載荷的計算</p><p>　　本設(shè)計中，工作臺最大載荷應(yīng)該是導(dǎo)軌摩擦力與加減速慣性力的總和</p><p><b>　　所以，</b></p><p>　　2、最大動載荷的計算和主要尺寸的初選</p><p>　　滾珠絲杠最大動載荷可用下式計算：&l

62、t;/p><p><b>　　(3.3)</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　F —滾珠絲杠副的軸向負(fù)荷（N）</p><p>　　--影響滾珠絲杠副壽命的綜合系數(shù)；</p><p>　　為溫度系數(shù) 工作溫度小于125，=0.

63、95</p><p>　　為硬度系數(shù) 硬度大于58HRC，=1.0</p><p>　　為精度系數(shù) 精度等級取三級，=1.0</p><p>　　為負(fù)荷性質(zhì)系數(shù) 無沖擊平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，=1.1</p><p>　　為可靠性系數(shù) 可靠度98%， =0.33</p><p&

64、gt;　　--滾珠絲杠副的額定動負(fù)荷（N）</p><p>　　--滾珠絲杠副的計算動負(fù)荷（N）</p><p>　　--各類機械所用的滾珠絲杠的推薦壽命,取15000h</p><p><b>　　--壽命系數(shù),</b></p><p><b>　　--轉(zhuǎn)速系數(shù)，</b></p>&

65、lt;p><b>　　經(jīng)計算得：</b></p><p>　　C=8122N </p><p>　　查《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊》P771，本設(shè)計選用內(nèi)循環(huán)浮動返回器，雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲杠副FFZ3204，其參數(shù)如下：</p><p><b>　　公稱直徑，</b></p><p><

66、;b>　　基本導(dǎo)程=4mm，</b></p><p><b>　　滾珠直徑，</b></p><p><b>　　絲杠螺旋升角，</b></p><p><b>　　額定動載荷</b></p><p><b>　　額定靜載荷</b><

67、;/p><p>　　選取絲杠精度等級為一級。</p><p>　　3.3.4、傳動效率計算</p><p>　　滾珠絲杠螺母副的傳動效率為</p><p><b>　　(3.4)</b></p><p>　　式中：為絲杠螺旋升角，為摩擦角，滾珠絲杠副的滾動摩擦系數(shù)＝0.003～0.005,</p

68、><p><b>　　其摩擦角約等于。</b></p><p><b>　　所以， </b></p><p>　　3.4 步進電機的選擇</p><p>　　3.4.1 傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量計算</p><p>　　傳動系統(tǒng)是轉(zhuǎn)動慣量是一種慣性負(fù)載，在電機選用時必須加以考慮。由于

69、傳動系統(tǒng)的各傳動部件并不都與電機軸同軸線，還存在各傳動部件轉(zhuǎn)動慣量向電機軸折算問題。最后，要計算整個傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量，即傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量。本設(shè)計需要對絲杠，工作臺進行轉(zhuǎn)動慣量的計算。</p><p>　　1、滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量的折算</p><p>　　滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量：；其中為絲杠公稱直徑（cm）, 為絲杠有效行程（mm）</p><p>　　

70、2、工作臺質(zhì)量的折算</p><p>　　工作臺是移動部件，其移動質(zhì)量折算到滾珠絲杠軸上的轉(zhuǎn)動慣可按下式進行計算：</p><p>　　式中，為絲杠導(dǎo)程（cm）；</p><p>　　為工作臺質(zhì)量（kg）。</p><p><b>　　所以， </b></p><p>　　3、傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量

71、計算</p><p>　　3.4.2 所需轉(zhuǎn)動力矩計算</p><p>　　步進電機空載啟動是指電機在沒有外加工作負(fù)載下的啟動。步進電機所需空載啟動力矩可按下式計算：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　為空載啟動力矩（N?cm）；</p><p>　　為空載啟動時運動

72、部件由靜止升速到最大快進速度，折算到電機軸上的加速力矩（N?cm）；</p><p>　　為空載時折算到電機軸上的摩擦力矩（N?cm）；</p><p>　　為由于絲杠預(yù)緊，折算到電機軸上的附加摩擦力矩 （N?cm）。</p><p>　　有關(guān)的各項力矩值計算如下：</p><p><b>　　1、加速力矩</b><

73、;/p><p><b>　　(3.10)</b></p><p><b>　　(3.11)</b></p><p>　　式中：為傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量；為電機最大角加速度；為與運動部件最大快進速度對應(yīng)的電機最大轉(zhuǎn)速；t為運動部件從靜止啟動加速到最大快進速度所需的時間，為運動部件最大快進速度；為初選步進電機的步距角；為脈沖當(dāng)量。&

74、lt;/p><p><b>　　2、空載摩擦力矩</b></p><p><b>　　(3.12)</b></p><p>　　式中：為運動部件的總重量；</p><p><b>　　為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)；</b></p><p><b>　　傳動降速比

75、；</b></p><p>　　為傳動系數(shù)總效率，?。?.8；</p><p>　　為滾珠絲杠的基本導(dǎo)程。</p><p><b>　　3、附加摩擦力矩</b></p><p><b>　　(3.13)</b></p><p>　　式中：為滾珠絲杠預(yù)緊力，=/3；

76、</p><p>　　為滾珠絲杠預(yù)緊時的傳動效率，現(xiàn)?。?.9。</p><p>　　所以，步進電機所需空載啟動所需轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　步進電機所需空載啟動所需轉(zhuǎn)矩M，步進電機啟動力矩關(guān)系如下：</p><p>　　所以，=674.05</p><p>　　為滿足最小步距角要求，查表知步進電機最大靜轉(zhuǎn)矩與步進電

77、機啟動力矩的關(guān)系為：</p><p>　　查《經(jīng)濟型數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計》表7-2 P347得＝0.438。所以，</p><p>　　綜合考慮查表選擇57BYGH401型步進電機如圖3.2、3.3所示：</p><p>　　表3.1 步進電機參數(shù)</p><p>　　3.5 刮刀系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　3.5.1

78、刮板的選擇</p><p>　　由于樹脂的粘性及固化樹脂的表面張力作用，如僅僅依賴樹脂的流動而達到液面平整的話，就會需要很長的時間，特別是在固化面積較大的零件時。刮平運動可以使液面盡快流平，提高涂層效率。</p><p>　　刮平過程包括兩個步驟:</p><p>　　1、第一步托板下降較大的深度并稍作停頓，這一過程是為了克服液態(tài)樹脂與固化層面的表面張力，使樹脂充分

79、覆蓋已固化的一層，然后上升至比上一層低一個層厚的位置。</p><p>　　2、第二步刮板按設(shè)定次數(shù)作刮平運動，其作用是把涂敷在零件表面的多余樹脂刮掉。刮平后，樹脂液面并不是完全平整，仍存在著一些波動，尚需等待一定的時間才能平整。等待時間的長短要根據(jù)樹脂的流動性、零件尺寸的大小而定。</p><p>　　如果使用粘性大的樹脂，這種裝置是必不可少的。由于樹脂對刮板的粘附作用，刮板刮過之后，液

80、面的實際位置要比刮板底面所在的位置低。同時，刮板刮走多余的樹脂，刮板前面的樹脂由于堆積而造成刮板前后液面存在高度差，導(dǎo)致刮板前面的樹脂向后流動的回流現(xiàn)象，影響層厚精度和液面的平整。為此必須采取相應(yīng)措施，來提高液面的位置精度和層厚精度。</p><p>　　不同的刮板形狀會形成不同的涂層質(zhì)量，刮板的形狀可以設(shè)計成多樣，但哪種最合適還取決于樹脂的粘性。一般講，圖（a）所示的刃口式刮板比較適合粘性稍大的樹脂，圖（b）所

81、示的燕尾式刮板適合中等粘度的樹脂。對于刃口形狀的刮板，要求刃口側(cè)面的光潔度越高越好。</p><p><b>　　(b)</b></p><p>　　圖4.1 刮刀形狀比較</p><p>　　刃口式刮板的優(yōu)點是:由于刮平時刮板底面與液面的實際接觸面積很小，近似為線接觸。因此，刮板移動時對樹脂的帶動作用較小;較高的光潔度使樹脂不致過多地粘在刃口

82、表面上，以盡量避免往復(fù)運動時破壞己修平的液面。燕尾式刮板與液面是面接觸，對于流動性較好的樹脂，可以較好地阻止刮板前后由于高度差引起的回流。同時燕尾槽結(jié)構(gòu)可以暫時儲存多余的樹脂，對液面有微量地補償修平作用。故本設(shè)計中采用刃口式刮板。</p><p>　　3.5.2 刮板的材料和移動速度對涂層質(zhì)量的影響</p><p>　　刮板在液面上移動時，樹脂被帶動的實質(zhì)是固液兩相之間的吸附作用，減小二者

83、的吸附作用，就能減少刮板移動時帶走的樹脂量。根據(jù)固液兩相之間的浸潤機理可知，刮板應(yīng)該選用表面張力值較小的材料，如金屬鋁、有機物聚四氟乙烯等。刮板速度高，可以使刮板前的樹脂來不及回流，但是太高會帶動己成形部分，影響位置精度，同時液面的修平效果不好。</p><p>　　為方便零件的采購與安裝，刮刀機構(gòu)的驅(qū)動所采用的方式以及零件的規(guī)格均與掃描系統(tǒng)相同，均采用步進電機經(jīng)綜合考慮，選擇57BYGH401型步進電機。如下圖

84、所示。</p><p>　　圖3-3 步進電機尺寸圖</p><p>　　表3-1 步進電機參數(shù)</p><p><b>　　3.6液槽的設(shè)計</b></p><p>　　光固化快速成型機要求樹脂液面保持在一個固定的位置不變。由于制作過程中樹脂由液體變?yōu)楣腆w，取出后，樹脂內(nèi)槽的樹脂會減少，使液面下降，液面的不穩(wěn)定會影響制

85、作工件的精度。液位控制系統(tǒng)的作用是保持液面穩(wěn)定不變。</p><p>　　基本結(jié)構(gòu)包括：浮球液位計、步進電機等。</p><p>　　浮球液位計的工作原理是由于樹脂在不斷減少的過程中浮球也隨著會上下運動，由于浮球中的磁體和傳感器作用，所以通過檢測電學(xué)量的變化來反映容器內(nèi)液位的情況，該儀表可以配合其轉(zhuǎn)換器，輸出電壓信號機器開關(guān)信號，從而達到電信號的遠(yuǎn)程傳輸與控制。</p>&l

86、t;p>　　3.6.1 步進電機的選型設(shè)計</p><p>　　該電機主要用來驅(qū)動帶動泵抽取樹脂，因為樹脂要時刻補償，所以，步進電機運行會很慢。</p><p>　　選擇步進電機需要進行以下計算：</p><p>　　其中：導(dǎo)軌摩擦至電機的轉(zhuǎn)矩</p><p>　?。航z杠的導(dǎo)程，這里=5</p><p>　　?μ

87、:摩擦系數(shù)，這里取μ=0.01</p><p>　　η：傳遞效率，這里取η=0.9</p><p>　　步進電機的最大靜力距Mmax,電機在最大進給速度時，由矩頻特性決定的電機輸出力矩要滿足,并留有余量。一般來說，應(yīng)小于（0.2～0.4）Mmax，則Mmax應(yīng)大于0.0015～0.003 N.m。</p><p><b>　?。?）步距角的計算</b

88、></p><p>　　因為樹脂液面的變化量為0.01mm，由S/S浮=10:1，所以F軸的精度為0.1mm。</p><p><b>　　由，求得</b></p><p>　　根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)，選取57BYG250B，二相混合式步進電機，其參數(shù)如下表4-6：</p><p>　　表3-6步進電機57BYG250B

89、參數(shù)</p><p>　　第四章 SLA快速成型機的電氣部分選型設(shè)計說明</p><p>　　4.1 控制方式的選擇</p><p>　　目前可以對設(shè)備實現(xiàn)控制功能的手段，有很多，比較典型的有單片機控制、PLC控制、工控機控制等手段。</p><p>　?。?）單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller

90、Unit），常用的英文字母的縮寫MCU表示單片機，它最早是用于工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用的英文字母的縮寫MCU表示單片機，它最早是用于工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集中到一個芯片上。相當(dāng)于一個微型的計算

91、機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設(shè)備。概括的講；一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜。為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利的條件。</p><p>　　單片機內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU、內(nèi)存、并行總線，還有和硬盤總要相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過10元即可，用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣。</p&g

92、t;<p>　　單片機是靠程序運行的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花很大力氣也不可能做到的。</p><p>　?。?）PLC=programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行

93、邏輯運算、順序控制、定時。計數(shù)與算數(shù)操作等許多面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程，是工業(yè)控制的核心部分。</p><p>　　PLC實際上是一類用于控制工業(yè)計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，基本構(gòu)成為：電源、中央處理單元（CPU）、存儲器、輸入輸出接口電路、功能模塊、通信模塊等。其優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)靈活傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定 范圍廣低成本適用面廣</p>

94、<p>　　（3）工控機既工業(yè)控制計算機，但現(xiàn)在，更時髦的叫法是產(chǎn)業(yè)電腦或工業(yè)電腦，英文簡稱IPC，全稱Industrial Personal Computer。工控機通俗的說就是專門為工業(yè)現(xiàn)場而設(shè)計的計算機。</p><p><b>　　IPC的技術(shù)特點</b></p><p>　　采用符合“EIA”標(biāo)準(zhǔn)的全鋼化工業(yè)機箱，增強了抗電磁干擾能力。</

95、p><p>　　采用總線結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計技術(shù)，CPU及各功能模塊都使用插板式結(jié)構(gòu)，并帶有壓桿式軟鎖定，并提高了抗振動、抗沖擊能力。</p><p>　　機箱內(nèi)部有一雙風(fēng)扇，正壓對流排風(fēng)，并裝有濾塵網(wǎng)用來防塵。</p><p>　　配有高度可靠地工業(yè)電源，并有過壓、過流保護。</p><p>　　電源及鍵盤均有電子鎖開關(guān)，可防止非法開、關(guān)和非法鍵盤

96、輸入。</p><p><b>　　具有自診斷功能。</b></p><p>　　可視需要選配I/O模塊。</p><p>　　設(shè)有“看門狗”定時器，在因故障死機時，無需人的干預(yù)而自動復(fù)位。</p><p>　　開放性好，兼容性好，吸收了PC機的全部功能，可直接運行PC機各種應(yīng)用軟件。</p><p&

97、gt;　　可配置實時操作系統(tǒng)，便于多任務(wù)的調(diào)度和運行。</p><p>　　可采用無源母版，方便系統(tǒng)升級。</p><p>　　其主要結(jié)構(gòu)為：全鋼機箱，無源底板，工業(yè)電源，CPU卡等。適用領(lǐng)域及其廣泛，例如：控制現(xiàn)場、路橋控制收費系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、環(huán)境保護監(jiān)測、通訊保障、智能交通、管控系統(tǒng)、樓宇監(jiān)控安防、語音呼叫中心、排隊機、POS柜臺收銀機、數(shù)控機床、加油機、金融信息處理、石化數(shù)據(jù)采集處理

98、、物探、野外便攜作業(yè)、環(huán)保、軍工、電力、鐵路、高速公路、航天、地鐵、智能樓宇、戶外廣告等。</p><p>　　工控機通俗的說就是專門為工業(yè)現(xiàn)場而設(shè)計的計算機，而工業(yè)現(xiàn)場一般具有強烈的振動，灰塵特別多，另有很高的電磁場干擾等特點，且一般工廠均有連續(xù)作業(yè)既一年中機器沒有休息。因此，工控機與普通計算機相比必須具有以下特點：</p><p>　　1、機箱采用鋼結(jié)構(gòu)，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能

99、力。</p><p>　　2、機箱內(nèi)有專用底板，底板上有PCI和ISA插槽。</p><p>　　3、機箱內(nèi)有專門電源，電源有較強的抗干擾能力。</p><p>　　4、要求具有長時間工作能力。</p><p>　　一般采用便于安裝的標(biāo)準(zhǔn)機箱。</p><p>　　注：除了以上的特點外，其余基本相同。另外，由于以上的專

100、業(yè)特點，同層次的工控機在價格上要比普通計算機偏貴，但一般不會相差太多。</p><p>　　通過以上分析，綜合比較三者優(yōu)點，選擇工控機來實現(xiàn)控制功能。</p><p>　　4.2 加熱裝置的選擇</p><p>　　樹脂選擇光敏混合樹脂，樹脂的溫度對制件的成型質(zhì)量有一定的影響，樹脂溫度恒定在40C時再開始制作零件，效果更佳，故應(yīng)采用加熱裝置對其加熱。</p&g

101、t;<p>　　加熱方案有兩種：工控機控制溫控機控制</p><p>　　考慮到工控機控制比較復(fù)雜，需要編寫程序來控制，而溫控器來控制，簡單方便，性價比又高，所以選擇溫控器及其溫度傳感器來控制樹脂溫度。</p><p>　　樹脂的溫度由PID溫度控制器自動調(diào)節(jié)，使樹脂溫度維持在某范圍內(nèi)。溫度傳感器測量樹脂溫度，當(dāng)樹脂的問的超過設(shè)定值時，溫度控制器給固態(tài)繼電器法處置指令，紅外線

102、加熱板斷電，當(dāng)溫度低于設(shè)定值時紅外線加熱板通電。</p><p>　　控制原理如下圖5-1所示：</p><p><b>　　溫度</b></p><p>　　采樣 樹脂</p><p><b&

103、gt;　　溫度</b></p><p>　　圖5-1 溫度控制傳感器</p><p>　　包括：PID 溫度控制器、溫度傳感器、紅外線加熱板、固態(tài)繼電器。</p><p>　　4.3 各種控制卡的選擇</p><p>　　光固化快速成型機涉及到Z軸升降，F(xiàn)軸補償運動及刮板的水平往復(fù)運動，需要三個電機，因此選擇4軸步進和伺服運動控

104、制卡 PCI-8134，其特性如下：32位PCI總線，即插即用：輸入脈沖高達2.4MHz;脈沖輸出可選：OUT/DIR,CW/CCW:2軸直線插補：可編程加速或減速時間：在線改變速度：梯形和S曲線速度曲面：多軸同步啟動/停止；對限位開關(guān)，復(fù)位開關(guān)，索引信號，INP，ERC，ALM有專門的I/O接口；</p><p>　　另外該成型機涉及到的信號有數(shù)字量輸出輸入，如指示燈的開關(guān)量，形程開關(guān)極限位置的信號輸入。還有液

105、位檢測裝置模擬量的輸入，因此選擇PCL—711B低成本多功能采集卡，該卡是一個多功能、高性能和通用的數(shù)據(jù)采集卡，適用于IBM個人計算機和兼容機。PCL-711B的設(shè)計在一個板上綜合了所有數(shù)據(jù)采集的功能，如A/D、D/A、D/O、D/I。</p><p><b>　　產(chǎn)品規(guī)格：</b></p><p>　　模擬量輸入（A/D）</p><p>　

106、　ADC和分辨率：12位ADS574或兼容芯片：通道數(shù)：8路單端：最大采樣速率：35KHz:</p><p>　　輸入信號范圍：±V，±2.5V，±1.25V，±0.625V，±0.3125V，軟件可2編程。</p><p>　　模擬量輸出（D/A）</p><p>　　DAC分辨率：12位，7541A工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通道

107、數(shù)：1個，參考電壓：-5V～-10V。數(shù)字I/O（D/O）</p><p>　　通道數(shù)：16DI通道和16DO通道，I/O特性，TTL兼容。</p><p>　　圖4.1 運動控制卡</p><p>　　4.4 系統(tǒng)部件之間的聯(lián)系</p><p>　　計算機通過程序控制運動控制卡，運動控制卡控制步進驅(qū)動器，步進驅(qū)動器控制步進電機的運動，完成各

108、種運動，實現(xiàn)了光固化快速成型機的整體運動。如下圖4.2</p><p>　　圖4.2運動控制之間聯(lián)系</p><p>　　第五章 控制軟件設(shè)計</p><p>　　5.1光固化快速成型機控制系統(tǒng)軟件總體設(shè)計</p><p>　　5.1.1 總體設(shè)計原則</p><p>　　光固化快速成型控制系統(tǒng)的軟件是指在CAD的基礎(chǔ)

109、上驅(qū)動數(shù)控加工所用軟件的總稱。軟件系統(tǒng)的設(shè)計理念由光固化快速成型加工的完整工藝過程來決定。控制軟件是一個完整的快速成型軟件的重要組成部分,主要功能就是完成從切片處理工藝之后的所有數(shù)據(jù)處理和加工任務(wù)的控制,所以更具體的說它是光固化快速成型工藝數(shù)據(jù)的處理與加工控制軟件,以下也稱之為控制軟件</p><p>　　圖5.1控制系統(tǒng)硬件接線圖</p><p>　　控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計對其其加工控制功能

110、的實現(xiàn)與系統(tǒng)硬件之間聯(lián)系緊密的,但在總體上應(yīng)首先遵循以下幾點原則。</p><p><b>　　1）實用性</b></p><p>　　首先應(yīng)具有以下基本功能:</p><p>　　1、能夠?qū)す忸^的光斑半徑和樹脂固化成型收縮等進行工藝補償;</p><p>　　2、支持多種掃描加工方式以及優(yōu)化掃描加工路徑;</p

111、><p>　　3、具有完備的加工控制功能;</p><p>　　4、能夠?qū)Τ尚瓦^程進行動態(tài)模擬仿真和對運動軌跡進行跟蹤顯示。 </p><p>　　5、在不同的參數(shù)的設(shè)置下可以進行加工時間的估計。 </p><p>　　6、對光頭位置和光源的狀態(tài)調(diào)整支持手工操作。</p><p>　　7、能夠?qū)悠喞疤卣鼽c進行動態(tài)補捉

112、,方便對加工起始點的設(shè)置。</p><p><b>　　2)通用性</b></p><p>　　在快速成型技術(shù)推廣與發(fā)展的十幾年期間,STL文件以其表達方式簡單、易于后續(xù)處理、便于不同計算機系統(tǒng)間及計算機系統(tǒng)與RP系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換的特點,被工業(yè)界認(rèn)為是快速成型技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)文件格式。因此,控制軟件應(yīng)能夠支持多種切片軟件生成的文件格式。另一方面,在成型機加工控制外還要考慮最

113、終掃描加工路徑,還應(yīng)考慮格式的通用性,使可以與CAD模型切片生成的掃描數(shù)據(jù)與其它成型機的數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　3)可靠性要高,可維護性要好。</p><p>　　4)具有多任務(wù)和一定的跟蹤處理能力。</p><p>　　5)應(yīng)與切片軟件有一定的集成性,用戶界面要完美。</p><p><b>　　5.硬件控制模塊&l

114、t;/b></p><p>　　5.1.1硬件控制模塊的功能</p><p>　　硬件控制模塊是在軟件與硬件之間的一個中間模塊，是加工模塊與手動控制模塊，向硬件發(fā)送控制信息的數(shù)據(jù)傳輸和控制通道。該模塊的主要作用就是直接面對PCL-8134控制卡和計算機I/0端口，解釋、分配并發(fā)送各種控制信息，從而控制步進電機、光源等部件并且完成所需的動作。</p><p>　

115、　5.1.2硬件控制模塊的結(jié)構(gòu)</p><p>　　硬件的控制通過C++控制，另外，也將這些有關(guān)硬件控制的功能函數(shù)庫編譯成了動態(tài)鏈接庫(DLL)，以供其它應(yīng)用程序的鏈接使用。從層次結(jié)構(gòu)上看，硬件控制模塊可分為硬件抽象層與硬件驅(qū)動層，如圖5.1</p><p>　　加工模塊 手動控制模塊</p><p><b>　　硬件模塊控制&

116、lt;/b></p><p>　　PCI8134 I/O端口</p><p>　　圖5.1 硬件控制模塊的層次結(jié)構(gòu)</p><p>　　若從上層模塊，從硬件控制模塊的調(diào)用角度看,其功能結(jié)構(gòu)如表5.1所示:</p><p><b>　　表5.1</b></p><p>