框架式3D建筑打印机控制系统设计

• 作者: 殷戎飞 徐海黎 田为广 徐勋倩 沈标
• 来源期刊: 工程设计学报
• 学科: 工学
• 关键词: 3D建筑打印机 STM32 速度前瞻处理 梯形加减速控制
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 整机和系统设计|Whole Machine and System Design
• 页码范围: 107-114
• 页数: 8页
• 分类号: TH69|TP273|TU647
• 语种: 中文
• DOI: 10.3785/j.issn.1006-754X.2022.00.015

摘要

针对传统建筑施工存在工作环境恶劣、劳动强度大以及异形构件的制造需要预制模具且难以实现个性化设计的问题,设计了一种框架式3D建筑打印机.首先,考虑到系统的可扩展性,采用STM32H750芯片作为核心控制器,并结合伺服驱动单元设计框架式3D建筑打印机控制系统的硬件结构.然后,提出基于梯形加减速控制的速度前瞻处理方法来规划打印速度,通过分析打印轨迹拐点的角度及其前后运动段长度的限制条件来确定拐点处的最佳打印速度.最后,引入RT-Thread嵌入式操作系统来进行打印任务管理和调度,以提高控制系统的稳定性,并设计了人机交互界面.测试结果表明:采用速度前瞻处理方法的框架式3D建筑打印机的自动化程度和打印效率较高,其可以稳定地打印形状各异的建筑构件,且混凝土成型均匀,无断料或积料.所设计的打印机为混凝土建筑构件的智能化制造提供了一种新方法,具有良好的工程应用价值.