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首页3D打印装置运动控制技术发展趋势分析
"一种单喷头3D打印装置的运动控制系统设计" 本文主要探讨了运动控制系统在3D打印装置中的设计,特别是针对单喷头3D打印机的运动控制系统的开发。在当前技术背景下,运动控制系统的定位精度、开放性、智能化和工作效率是其发展的重要趋势。 首先,关于定位精度,在3D打印领域,高精度是必不可少的,因为它直接影响到打印件的质量和精度。提高定位精度的方法包括升级位置检测元件,如采用更先进的编码器和光栅尺/磁栅尺,甚至激光干涉仪,以提升测量精度。此外,优化硬件结构设计,提高结构精度,也是确保重复精度的关键。同时,控制系统需在适宜的环境下工作,避免极端条件和过载,以保证精度和安全。 其次,开放性是现代控制系统的重要特征。随着生产需求的变化,系统应具备良好的兼容性和可扩展性,允许二次开发,以避免设备的闲置和资源浪费。因此,设计时应考虑系统的灵活性,使其能够适应未来可能的需求变更。 再者,随着智能化技术的进步,运动控制系统需要融入人工智能元素,实现更智能的人机交互。这包括采用先进的软件技术,结合三坐标工作台,构建用户友好的界面,提升操作简便性和智能化水平。 最后,工作效率是衡量控制系统性能的关键指标。提高工作效率的同时,必须保证精度和稳定性。为此,需要对运动控制系统的结构进行精心设计,并通过建模和仿真来优化控制算法,以实现整体性能的提升。 一个优秀的单喷头3D打印装置的运动控制系统应当在定位精度、开放性、智能化和工作效率四个维度上进行综合优化,以满足日益增长的工业生产需求和科研标准。这样的设计不仅能够提升3D打印的效率和质量,还能适应未来的创新和发展。
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一种常用的伺服电机驱动模式一一速度控制模式(即电机驱动器包括速度环
和电流环),而其他的伺服电机驱动模式包括位置控制模式、力矩控制模式
等等
图 2.1 坐标工作台控制原理图
控制系统最内层为电流环,通过电流检测增益调节将电流信号作为输入
传递到电流调节器中,平稳控制伺服驱动器达到稳定输出、恒流启动制动的
目的。电流环控制的是电机转矩,所以在转矩模式下驱动器的运算量最小,
动态响应最快
[40]
,速度环可以增强控制系统位置控制的稳定性。增量型编码
器来检测采集速度信息,可以将正交编码信号传递给伺服驱动器或者运动控
制器;对于某些高速运动控制器,编码器可以直接传递速度信号,但这种方
案对控制人员的编程要求增高。在任何模式都必须使用电流环,电流环是控
制的根本
[41]
。
位置环控制是通过运动控制器接收光栅尺检测到的实际位置信号来实现
的。由 PC 机发出的控制指令传送给伺服控制模块,经过作用后将输出的电
信号指令发送给电机驱动器,同时驱动电机进行工作。电机中的编码器及光
栅尺将工作台和电机的相关信息如速度、位移量等也反馈给主控制器,达到
全闭环伺服控制的效果。
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