按需式喷墨打印沉积系统的研制

摘要

液滴喷射技术是一种新型的成型技术，近年来，由液滴喷射技术发展而来的多种微滴相关技术在许多领域都取得了较为瞩目的成果。均匀液滴喷射沉积制造技术是从20世纪90年代提出的一种由液滴喷射技术原理发展而来的新型的快速成型技术。目前，按照液滴喷射的实现方式的不同可以将均匀液滴喷射分为连续式喷射和按需式喷射。按需式喷射由于具有微滴形态可调、沉积位置精度高等优点而逐渐引起研究人员的重视。
　　本文针对按需式喷墨打印沉积的需求，建立了一套完整的按需式喷墨打印沉积系统，并以面阵列凸点打印为例对所建立的按需式喷墨打印沉积系统进行了验证。
　　首先进行了总体方案的分析和设计，确定了采用“PC+数据采集卡+压电陶瓷”的方式进行液滴驱动系统的开发，采用“PC+采集相机+频闪光源”的方式进行在线监测系统的开发，采用“PC+运动控制卡+伺服电机”的方式进行运动系统的设计开发，并采用LabVIEW作为整个按需式喷墨打印沉积系统的软件开发平台。
　　其次分别进行了喷射系统和运动系统的研制和开发。在喷射系统的研制开发中进行了喷射装置的研制、基于采样点电压输出的方式开发了压电陶瓷和频闪光源驱动程序、基于图像处理和检测的方式进行了在线监测系统的开发，并对喷射驱动系统和在线监测系统进行了整合，完成了完整的喷射系统的开发。在运动系统的研制开发中进行了三轴运动沉积平台的搭建、采用基于蚁群算法思想的路径规划算法对加工路径进行规划以便提高整个系统的工作效率、对电机控制系统进行了编写，完成了完整的运动控制系统的开发。
　　最后，通过一系列的实验，对建立的按需式喷墨打印沉积系统进行了验证。

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第1章 绪 论

1.1 课题的来源及研究的背景和意义

1.2 按需式喷射打印系统及其相关理论的发展现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 按需式喷墨打印沉积系统总体方案设计

2.1 按需式喷墨打印沉积系统的设计需求分析

2.2 喷射系统方案的设计

2.3 运动系统方案的设计

2.4 开发平台的选择

2.5 按需式喷墨打印沉积系统总体结构的确定

2.6 本章小结

第3章 按需式喷墨打印沉积系统的喷射系统设计

3.1 喷射系统的硬件设计

3.2 喷射驱动系统的软件设计

3.3 在线监测系统的软件设计

3.4 喷射系统程序整合

3.5 本章小结

第4章 按需式喷墨打印沉积系统的运动系统设计

4.1 运动系统的硬件设计

4.2 运动路径规划的实现

4.3 运动控制系统的软件设计

4.4 运动控制系统程序整合

4.5 运动平台精度的测量与分析

4.6 本章小结

第5章 基于面阵列凸点打印的喷墨打印沉积系统的验证

5.1 喷射打印沉积系统的喷射过程及分析

5.2 喷射打印沉积系统在线监测系统的验证

5.3 面阵列凸点打印实验结果及分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢