基于掩膜固化方法的快速成型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、快速成型（又稱3D打印）技術(shù)的迅速發(fā)展引起了傳統(tǒng)制造領(lǐng)域的巨大變革，已成為眾多學(xué)者和企業(yè)的研究熱點(diǎn)。掩膜固化方法作為眾多快速成型方法的一種，采用光敏樹(shù)脂作為成型材料，由于其具有模型精度高、表面質(zhì)量好、成型速度快以及材料利用率高等特點(diǎn)，在快速產(chǎn)品功能驗(yàn)證以及縮短研發(fā)周期等方面顯示出強(qiáng)大的優(yōu)越性?？刂葡到y(tǒng)作為快速成型設(shè)備的核心，涉及機(jī)械部件運(yùn)動(dòng)控制、傳感器數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信等功能，對(duì)快速成型設(shè)備的成本起著決定性的作用。本文基于掩膜固化方法提

2、出了一種低成本、便攜式、可移植的快速成型控制系統(tǒng)MRPCS，主要研究工作如下：
　?。?）以飛思卡爾公司基于ARM Cortex-M4內(nèi)核的K60微控制器為主控芯片，采用掩膜固化方法作為成型原理，提出了MRPCS的總體設(shè)計(jì)方案。對(duì)MRPCS的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得光敏樹(shù)脂的特性參數(shù)透射深度以及曝光閾值進(jìn)行成型材料的選??；
　　（2）基于硬件構(gòu)件設(shè)計(jì)思路，遵循軟件構(gòu)件層次模型，從系統(tǒng)性能、可擴(kuò)展性以及抗干擾性等方

3、面全面考慮，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了MRPCS的軟硬件平臺(tái)。為了驗(yàn)證控制系統(tǒng)中軟硬件構(gòu)件設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性、可靠性以及穩(wěn)定性，給出了硬件電路和驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的測(cè)試方法和結(jié)果；
　?。?）針對(duì)ARM Cortex-M4處理器架構(gòu)和MRPCS自身硬件平臺(tái)對(duì)PSP和BSP進(jìn)行相應(yīng)的功能裁剪和優(yōu)化擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)MQX RTOS的移植，基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度策略以及優(yōu)化后的中斷處理機(jī)制使得MRPCS具有高實(shí)時(shí)性及快速中斷響應(yīng)能力；
　?。?）以設(shè)備獨(dú)立性為主要原

4、則，在MQX基礎(chǔ)之上將應(yīng)用軟件劃分為步進(jìn)電機(jī)任務(wù)、SD卡任務(wù)等相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)，遵循數(shù)據(jù)獨(dú)立性以及周期獨(dú)立性原則，定義合理的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)基于事件和消息隊(duì)列的通信機(jī)制實(shí)現(xiàn)任務(wù)間的同步和通信。
　　本課題還給出控制系統(tǒng)中硬件選型問(wèn)題、LCD控制器的I8080總線兼容性問(wèn)題以及無(wú)操作系統(tǒng)和操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的統(tǒng)一性問(wèn)題的解決方法。經(jīng)初步成型測(cè)試表明，本課題實(shí)現(xiàn)的MRPCS具有成本較低、工作穩(wěn)定，成型精度高等特點(diǎn)，在完成初步成型功能的同時(shí)