基于掩膜固化方法的快速成型控制系統(tǒng)設計研究.pdf

1、快速成型（又稱3D打印）技術的迅速發(fā)展引起了傳統(tǒng)制造領域的巨大變革，已成為眾多學者和企業(yè)的研究熱點。掩膜固化方法作為眾多快速成型方法的一種，采用光敏樹脂作為成型材料，由于其具有模型精度高、表面質量好、成型速度快以及材料利用率高等特點，在快速產(chǎn)品功能驗證以及縮短研發(fā)周期等方面顯示出強大的優(yōu)越性?？刂葡到y(tǒng)作為快速成型設備的核心，涉及機械部件運動控制、傳感器數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信等功能，對快速成型設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：
　　（1）以飛思卡爾公司基于ARM Cortex-M4內核的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的總體設計方案。對MRPCS的機械結構設計進行分析，并通過實驗測得光敏樹脂的特性參數(shù)透射深度以及曝光閾值進行成型材料的選取；
　　（2）基于硬件構件設計思路，遵循軟件構件層次模型，從系統(tǒng)性能、可擴展性以及抗干擾性等方

3、面全面考慮，設計并實現(xiàn)了MRPCS的軟硬件平臺。為了驗證控制系統(tǒng)中軟硬件構件設計的準確性、可靠性以及穩(wěn)定性，給出了硬件電路和驅動構件的測試方法和結果；
　?。?）針對ARM Cortex-M4處理器架構和MRPCS自身硬件平臺對PSP和BSP進行相應的功能裁剪和優(yōu)化擴展，實現(xiàn)MQX RTOS的移植，基于優(yōu)先級的搶占式調度策略以及優(yōu)化后的中斷處理機制使得MRPCS具有高實時性及快速中斷響應能力；
　?。?）以設備獨立性為主要原

4、則，在MQX基礎之上將應用軟件劃分為步進電機任務、SD卡任務等相對獨立的任務，遵循數(shù)據(jù)獨立性以及周期獨立性原則，定義合理的數(shù)據(jù)幀結構，設計基于事件和消息隊列的通信機制實現(xiàn)任務間的同步和通信。
　　本課題還給出控制系統(tǒng)中硬件選型問題、LCD控制器的I8080總線兼容性問題以及無操作系統(tǒng)和操作系統(tǒng)驅動構件的統(tǒng)一性問題的解決方法。經(jīng)初步成型測試表明，本課題實現(xiàn)的MRPCS具有成本較低、工作穩(wěn)定，成型精度高等特點，在完成初步成型功能的同時