随着3D打印技术广泛进入教育、艺术设计、生物医学等民用领域,低成本的桌面级3D打印机需求不断扩大。目前国内对桌面级3D打印机步进电机运动控制研究不够深入,对彩色打印技术的研究集中在机械结构设计,对控制技术没有过多研究。为解决上述问题,本文以FDM原理的桌面级3D打印机作为实验平台,采用先进的ARM微控制器,对3D打印机控制系统开展设计和研究工作。本文首先概述了 FDM 3D打印原理,介绍了 3D打印机控制系统国内外研究现状,包括各种控制系统方案、步进电机运动控制技术和彩色打印技术。提出了一种基于STM32F103 ARM微控制器的3D打印机控制系统设计方案,包括硬件电路设计和软件架构方案。然后阐述了控制系统的输入部分,包括数据通信、人机界面显示和按键功能的实现方法。本文重点论述了 3D打印机步进电机运动控制的实现过程,包括数控插补算法和速度前瞻控制的研究。引入S曲线加减速算法对电机原有的梯形加减速算法进行替代。通过对比实验证明,采用本文设计的S曲线加减速控制算法,在高速打印时可以提高3D打印机的打印质量。阐述了增量式PID控制算法和Bang-Bang控制原理,在此基础上设计喷头和热床的温度控制算法并通过实验进行验证,取得了良好的温控效果。最后本文探讨了彩色打印功能的实现原理,分析了彩色打印的影响因素。给出了本文设计的彩色打印控制方法,通过实验确定了彩色打印的控制系统工艺参数,并验证了彩色打印控制程序的有效性。