宽幅喷墨打印机结构设计及运动仿真

论文摘要

随着近几年宽幅喷绘市场的繁荣,促进了市场对高性能、低价格宽幅喷墨打印机的需求。本论文在深入研究了宽幅喷墨打印机的特点和工作原理的基础上,制定宽幅喷墨打印机的设计指标,完成其机械部分设计以及打印机中字车电机、送纸电机控制部分设计。但宽幅喷墨打印机作为一种典型的机电一体化设备,设计过程中要综合应用精密机械技术,信息处理技术,嵌入式技术及电机驱动控制技术,因此技术难度大。为加快设计流程且保证设计的可靠性,设计过程中,充分应用CAD/CAE技术,建立了打印机的零件实体模型及装配体模型,进行了运动学及动力学仿真,对字车机构进行机构运动和控制的协同仿真。本论文的具体研究内容如下:(1)根据市场需求,制定宽幅喷墨打印机设计的性能指标,深入分析和研究了其工作原理与结构组成,提出总体设计方案;(2)完成系统的宽幅喷墨打印机机械结构设计,包括机架,字车系统,卷纸系统,送纸系统,应用三维建模软件Pro/E建立宽幅喷墨打印机实体模型,并对打印机字车机构进行了运动仿真并对结构进行模态分析;(3)根据打印机的控制要求设计出字车电机、送纸电机控制模块,应用模糊PID控制算法对字车电机进行控制;(4)为加快设计流程且保证设计的可靠性,对打印机的关键组成部分字车运动系统应用Adams/Controls插件联合Adams和Matlab对字车机构进行机构运动和控制的协同仿真,调整优化控制参数。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 论文相关领域发展与研究现状
• 1.2.1 国内外宽幅喷墨打印机研究与发展现状
• 1.2.2 SOPC 及其技术
• 1.2.3 CAD、CAE 技术
• 1.3 论文研究的目的及意义
• 1.4 本论文的主要任务
• 2 宽幅喷墨打印机总体方案设计及工作原理
• 2.1 宽幅喷墨打印系统的总体设计
• 2.2 宽幅喷墨打印机设计指标制定
• 2.3 宽幅喷墨打印机的工作原理
• 2.4 打印机的控制系统概述
• 2.5 电机运动控制流程
• 2.6 喷墨头的安装及排列方式
• 2.7 宽幅数字喷墨打印机的打印模式分析
• 2.7.1 草绘模式
• 2.7.2 普通模式
• 2.7.3 精细模式
• 2.8 本章小结
• 3 宽幅喷墨打印机结构设计
• 3.1 字车系统设计
• 3.1.1 字车系统概述
• 3.1.2 字车设计
• 3.1.3 字车导轨选择
• 3.2 打印机纸张传送系统设计
• 3.2.1 走纸机构设计
• 3.2.2 卷纸系统设计
• 3.3 机架设计
• 3.4 宽幅喷墨打印机结构模态分析
• 3.4.1 模态分析概述
• 3.4.2 宽幅喷墨打印机结构的振动基本方程
• 3.4.3 宽幅喷墨打印机结构的有限元模态计算
• 3.5 本章小结
• 4 电机控制系统
• 4.1 字车电机控制
• 4.1.1 字车速度控制方法选择
• 4.1.2 模糊PID 控制原理
• 4.1.3 模糊PID 控制规则的建立
• 4.2 走纸电机控制
• 4.2.1 步进电机的细分驱动原理
• 4.2.2 驱动电路的硬件设计
• 4.2.3 细分驱动电路软件设计
• 4.3 本章小结
• 5 字车机构运动及控制联合仿真
• 5.1 仿真软件简介
• 5.1.1 ADAMS 简介
• 5.1.2 MATLAB 简介
• 5.2 ADAMS 中模型的建立
• 5.2.1 字车系统的机械部分建模
• 5.2.2 状态变量的建立
• 5.2.3 导出联合控制结构
• 5.3 利用Matlab 模糊逻辑工具箱建立模糊控制器
• 5.4 控制模型的搭建及仿真
• 5.5 本章小结
• 6 结论与研究展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 后续工作展望与建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间参加的科研项目