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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:梁怡蒨
研究生(外文):Yi-Cian Liang
論文名稱:三軸3D列印機之開發
論文名稱(外文):The System Development of 3-Axis 3D Printer
指導教授:宋真坦林盈灝林盈灝引用關係
指導教授(外文):Jen-Tan SungYing-Hao Lin
口試委員:陳珍源宋真坦林盈灝蔡樸生
口試委員(外文):Jen-Yang ChenJen-Tan SungYing-Hao LinTsai Pu-Sheng
口試日期:2015-07-16
學位類別:碩士
校院名稱:中華科技大學
系所名稱:電子工程研究所碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:78
中文關鍵詞:3D 列印機ABS 熱熔沉積成型法滾珠螺桿線性滑座ULN2003LabVIEW三軸平台步進馬達
外文關鍵詞:3D PrinterBall ScrewLinear SlideXYZ PlatformLabVIEWDAQStep Motor and DriverABS Thermal Forming MethodLinear Actuator
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本論文以自行開發的LabVIEW 3D列印軟體程式以及自組的3軸向驅動機構來完成3D列印自動化系統。系統經由程式計算3D(X,Y與Z軸)的空間即時位置變化資料,分別透過DAQ(Data Acquisition)模組介面,傳送到獨立軸向的步進馬達驅動器(Step Motor Driver),利用數據資料移動到指定位置,而隨著位置的空間變化,3D驅動機構立即移動到新的空間位置,因此,達到3D列印的機制,將ABS熱熔線材堆疊成3D形體。
本研究重心在3D LabVIEW軟體,程式在需求的工作時間內,完成模型3D數據產生、XYZ 3軸向獨立驅動、參數設定與計算、參數與圖形即時顯示操控、速度控制、誤差偵測與人機介面機制等核心程式;3D驅動硬體則由3組精密的「線性滑座」(Linear Slider),架構成三個互為垂直可獨立運動的平台,「線性滑座」由步進馬達與驅動模組進行驅動滾珠螺桿,推動滾珠滑塊而成。熱熔膠噴出流量則是由小型步進馬達來推動。
整套3D列印平台軟硬體元件多而複雜,相互影響,經測試軟硬體運作順暢,可即時地將模型的三個空間位置數據,連續繪製出來,軌跡平順、精度高、速度快,未來以此為基底,可應用到3D雕刻系統上。

This thesis is going to develop 3D Printer System which includes 3-axis drive platform and fully automatic LabVIEW execution program. By using Fused Deposition Modeling (FDM) method to print a required 3D object, which executes and piles the layer through designed LabVIEW automatic software, 3-axis position drive platform and ABS Heat Rong material. The 3-axis motion platform is assembled by using three independent “Linear Actuator” which includes a set of high precision Linear Slider, high resolution stepper motor and stepper motor controller. We design a general purpose 3D Printer LabVIEW program for any 3D printer requires user. This Self-Develop LabVIEW automatic program converts the solid model shape 3D position data and commands the 3D stepper motor controller through a set of NI-DAQ I/O Module which duplicates the Solid Model shape step by step, layer by layer automatically. The position accuracy is designed by 0.01 mm in order to produce a perfect print result.
The main part of the thesis is the 3D Printer LabVIEW program which executes the position motion real-time. The program processes the Solid Model 3D data, converts to required accuracy step motion, converts to digital command step, run step motion loop, setting DAQ parameters, adjust motion speed, Z-axis pre-start parameter setting, trace and plot the motion, real-time motion display and graph, 3D Solid Print Graph and data store. The powerful point of this program is friendly Human Interface which can check or inspect any phenomena on time.
A few of print samples are taken place and have a very excellent result. However, the speed is slow due to the Thermal ABS ejection device. Actually, the developing procedure of this system is a complex which includes many subsystem, H/W, parts and modules. Through this self-design H/W and S/W, especially the LabVIEW automatic program, the 3D printer system works very well.

Abstract i
摘 要 iii
目 次 iv
表目錄 v
圖目錄 vi
第一章 緒論 1
第一節 前言 1
第二節 研究動機與目的 2
第三節 文獻回顧 2
第四節 論文架構 11
第二章 3D列印平台硬體系統架構 12
第一節 XYZ三軸運動平台 15
第二節 訊號增強緩衝電路 26
第三節 資料擷取卡NI USB-6221(DAQ) 28
第四節 3D列印噴頭架構 31
第三章 3D列印平台即時定位處理軟體系統 35
第一節 LabVIEW應用軟體介紹 35
第二節 3D列印平台之LabVIEW軟體程式 36
第三節 3D列印LabVIEW程式之正方形製作 52
第四章 3D列印平台整合測試與列印成品 56
第五章 結論與未來研究方向 62
參考文獻 65
作者簡介 67

[1] 巴哈姆特DIY自製3D印表機,http://home.gamer.com.tw/creationDetail.php?sn=2361253。
[2] 上銀科技股份有限公司,工業機器人Industrial Robot技術手冊Technical lnformation,2013年。
[3] 五大技術各有所長 3D列印後勢看漲,http://www.digitimes.com.tw/tw/dt/n/shwnws.asp?CnlID=13&packageid=8620&id=0000385449_9DG3GH6Y5JSV5880DIXP8&cat=15&ct=1 2014年7月7日。
[4] 江衍煊、游德智、鄭振杰,單片機連接ULN2003驅動步進電機的應用,福建交通職業技術學院,第3期PP.1-4,2010年9月。
[5] 馬路科技顧問股份有限公司,http://www.rat.com.tw/products_viewpage-id-99-pid-34-cid-4.html。
[6] 張睿麟,3D列印與自造者時代的商業模式,東海大學企業管理學系,2014年1月。
[7] 3D印表機的7大成型技術,材質與固化方式你知道多少? ,http://www.techbang.com/posts/18161-3d-printer-technology-talk,2014年5月14日。
[8] 3D列印 – 維基百科,http://zh.wikipedia.org/zh-tw/3D%E6%89%93%E5%8D%B0#.E5.8E.86.E5.8F.B2 。
[9] 3D列印成型技術簡介,馬路科技,方世維。
[10] 3D列印-只要你想,就可能印的出來!?,https://www.senao.com.tw/m/review_article.php?aid=612,2014年10月14日。
[11] Fused deposition modeling-wikipedia,http://en.wikipedia.org/wiki/Fused_deposition_modeling。
[12] LabVIWE8.X圖控程式應用,曹汝生,全華圖書股份有限公司,2006年。
[13] LabVIEW Pro專業論壇,http://labviewpro.net/。
[14] MOT/TIMES線上誌,人人都是自造者!超Maker精神的「ATOM 3D列印機」開放你的無限創意, http://www.mottimes.com/cht/article_detail.php?serial=1153&type=0,2014年11月5日。
[15] Makerbot,http://store.makerbot.com/replicator-z18。
[16] National Instruments公司,NI USB-6221規格手冊。
[17] National Instruments美商國家儀器股份有限公司,http://www.ni.com/labview/zht/。
[18] Prusa i3 3D印表機DIY筆記,http://diy3dprint.blogspot.tw/2013/10/prusa-i3-3d-diy.html。

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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