基于ARM的微喷射粉末粘结成形设备控制系统研究设计及工艺分析

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微喷射粉末粘结成形技术具有成本低、材料适用性强等特点,在铸造、医疗等领域有广泛的应用前景。但是该技术设备中的喷头组件控制设计复杂,系统研发难度大,并且通过该工艺成形的坯体质量仍达不到工业应用的需求。本文基于商用压电式喷头组件以及ARM(Advanced RISC Machines)处理器,对该技术设备的控制系统进行研究设计,并对工艺做出分析优化。具体工作如下:研究了喷头组件控制,电机控制,温度控制等过程中的关键实现要素以及存在的问题;设计了图像边框约束,解决了由于图像的孤立像素点导致的喷头打印错误问题;制定了伺服电机转动一圈所需的脉冲数,伺服电机的转速以及升降台和铺粉装置的运动速度等运动过程控制的重要参数;设计了粉末成形腔的温度控制装置,利用该装置对打印过程中的粉层进行升温处理以改善坯体的成形质量。设计了设备的硬件电路,包括系统通用电路模块,喷头组件控制电路模块,电机控制电路模块,温度控制电路模块;研究解决了电路运行过程中的信号抖动导致的增量式光电编码器的信号输出错误问题。设计了设备的软件程序,包括程序主循环模块,打印流程控制程序模块,温度控制程序模块以及串口通信程序模块;引入了拉格朗日2次插值多项式和经验拟合公式,设计分段函数进行温度检测的补偿运算,提高了温度检测的准确性。实验分析了工艺参数对于成形坯体质量的影响,结果表明利用设计的温度控制装置对打印过程中的粉层进行升温处理,结合铺粉装置的层厚控制,能够优化打印成形坯体的质量。
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