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1、材料科学与工程学院材料制造数字化技术基础课程论文课程题目：汽车车身3D打印系统方案设计作者姓名：蒋沐阳班级：F1205101学号：5120519012成果评定:书目摘要1第一章：课题背景21.1 3D打印技术概述21.2 3D打印的国内外技术现状31.2.1 3D打印技术在国际上的发呈现状31.2.2 3D打印技术在国内的发呈现状4其次章：系统总体设计方案62.1 设计目标62.2 设计思路61 .耗材选择62 .打印系统概述61 .ST1.切片模型的构建流程设计84,温度限制回路系统的设计95 .喷头移动、XYZ方向限制设计101.2 3系统特点及设计可行性分析11第三章：3D打印表面成型质
2、量和:精度的检测和限制121.3 1限制30打印成品质量的方法123.2 表面粗糙度检测方法123.3 信号采集方法133.4 滤波和信号处理方式133.5 表面粗糙度检测的限制方式14第四章:预期创新点、关键技术及其解决方案154.1 预期创新点154.2 关键技术154.3 解决方案15第五章:结论15参考文献：16摘要:3D打印技术是快速打印技术的一种.是当今科学界最为炙手可热的探讨对盘之一,称是第三次工业革命的带头技术。本文从3D打印的前世今生说起，简略地概括了3D打卬的历史与定义，描述了几种基本的3D打印方法.并且阐述了3D打印在目前的几种应用领域，同时,也大致分析了一下3D打印在目
3、前的国际和国内的发呈现状.本文的亮点在于描述种运用3D打印技术洌造汽车车身的方案，方案涵薪了材料选择、打印系统的设计、基于ST1.模型的切片模型的构建、基于PID限制的湿控回路的设计以及机械传动的设计,具体地描述了各步骤的要点,绘制了各步骤的框图.之后，本文讲好并描述了一些影响3D打印表面成型质址的因素.介绍了一种检测模型衣面粗糙程度的方法：光散射法检测技术，通过信号采集、谑波方式和信号处理方法讲解并描述了燃量信号的运用方法。最终,本文也总结了一线本方案的不足之处。关雄词：3D打卬汽车乍身FDM技术切片法PID飙制光侬射法检测第一章：课题背景人类的历史，就是一部不断挑战自然、独创新技术以改善生
4、活的故事.从持续几万年的石器时代，到斗争的炮火袋开科技大爆炸的种子：从蒸汽机为第一次工业革命吹响号角，到福特汽车流水线上滚滚的长龙。而今距离现代社会的开端仅仅儿卜年,我们早已沉醉在信息化社会的海洋中.美国著名的经济学家里弗金.早在28年的一本著作第三次工业革命中便写道，以伯息、能源、制造、营销、物流的民主化为主要支撵的第三次工业革命已经到来。在这个新的工业时代中，新悭源将会和互联网紧密相连，产生分布式的能源网络，而3。打印技术，将以其简洁、快捷、廉价的特性为人们实现个人自主制造，即制造的民主化，从而极大地提升我们的社会生产效率。1.1 30打印技术逑3D打印(ThreeDimensionPri
5、nting),顾名思义,就是像将文字打卬到平面册张上快速原型/零件制造(RaPidPrOtOtyPingyManUfaaory)等等出要运用3D技术来打印一个物体，首先电脑里应当存在一个数字模型，这个模里可以运用计算机协助设计(CAD)或是其他制作3D模型的软件来完成.也可以运用3D扫描仪来扫描一个真实存在的物体来花得.之后,3D打印机的软件会将这个数字模型转化为切片模型，即将它以模拟的方式切割成很多薄层，在3D打印机的工作渝程中，切片模型被转化为打印头的行走轨迹，通过一些特定的材料可以通过物体的形式一层一层地林确打卬出来，H至完成一个完整的3D物体.3D打印干脆将虚拟的数字化实体模型转变为产
6、品.极大的简化了生产的漉程，使得生产随意困难结构零部件的生产成为可能，也是实现材料微观组织结构和性能的可设计的正要技术手段.3D打印是一种枳累成型的成型方式，其基础步骤包括了构造三维模型、三维模里的切片与曲面的近似、薄层打印与比加.打印后打磨等后处理流程等过程(见图1).如今已经有十几种切实可行的3D打印技术，不过，几乎全部的技术都基于3种基本方法.网在第种方法中，3D打印机通过挤压打印喷头来形成铸件或半液体材料，最常地的方法即为不断挤压流出热型性材料，这种材料能够在肉开喷头的时候快速凝固成型.这里的材料可以是溶化的金属.也可以是奶酪、巧克力等食品原料.甚至还可以是液态混凝土.想象一下运用3D
7、打印技术将一整栋楼打印出来的场景吧.其次种方法运用的是感光性树脂，顾名忠义，这种液体在暴露于激光或是其他光源中时公发生光数合反应而固化，3D打印机先是依据打卬系统生成的路径进行扫描，喷射出个单独的液体层与托板相粘结.然后招托板下降一层的距离,同时运用光线将液体固化,这时帔.生成的其次层液体贱货坚固地粘结在第一层固体之上，如此类推，直至整个，件打印完华。笫三种方法，3D打印硬件通过逐层粘合一些精细的材料粉末来制作模型。材料高血熔化成液态后,通过喷畴挤压出特别细小的球状颗粒.再喷出后，这些颗粒粉末会很快固化.从而在立体空间中紧密地组合排列成实物.这种技术精度特别高,强度也很可观，但是成型之后衣面粗
8、糙度有待处理，的若科技的完善与发展,3D打印技术的应用前班也越来越广袤.它可以用于改善产品设计：相比于传统的模型制造方法，3D打印无疑更为便捷快速且与计豫机图形更为贴合相近，通过对计算机的3D模型的模拟，设计者可以很便利地找出设计早.现在实物中的各方各面的缺陷所在。举个例子来说，缶送F1.军队自从1988年以来便始终运用3D打印技术生产赛车零件原型从而测试器车设计的空气动力性能.它也可以用于打印模具,转变传统的生产方式：传统的生产过程须要的夹月、模具等在制造过程中都费时旦昂贵，但是运用3D打印可以节约大收的金钱与时间。比如，在3D砂模铸造模型的过程中，3D打印技术干腌在络化的金属中打卬铸造模型
9、,可以节约70%的总生产时间,同时也旎实现更高的精度和更困难的模具创建.3D打印最广泛的应用在于它可以干脆参与数字化制造，印制造出最终的产处或部分的零件。它可以在不断开项链的状况下将它打印出来，也可以干腌打印出一整套变速箱中的各种运转零件，从而绕开加装的环节。当然,这一切的一切都正在随着科技的进步不断发展.信任在将来,我们还能够看到3D打印机干脆将一整架商业客机打印出来呢.is1：-4i3o打卬技木的工1.2 30打印的国内外技术现状1.2.1 30打印技术在原上的发E状从上世纪八十年头，3D打印技术的萌芽到如今，羟过数十年的探究和发展，3D打印技术有了长足的IS步，目前已经能师在0.01mm
10、的单层风度上实现600dpi的精细辨别率。国际上较先进的产品可以实现每小时25mm厚度的垂克速率，并可实现24位色调的彩色打印,在全球3D打印机行业.美国3DSystems和Stratasys两家公司的产品占捏了绝大多数市场份额.此外,在此领域具有较强技术实力和特色的企业/研发团队还有美国的FabgHome41Shapeways,英国的RePraP等.3DSystems公司是全世界最大的快速成型设备开发公司，于2011年11月收购了3D打印技术的最早独创者和最初专利拥有者ZCorporation公司之后，3DSystems奠定了在3D打印领域的龙头地位.当前，国际3D打印机制造业正处于快速的兼
11、并与整合过程中,行业巨头正在加速崛起.目前,在欧美发达国家.3D打印技术已经初步形成了胜利的商用模式（行业分布见图2）.如在消费电子业、航空业和汽车制造业等领域，3D打印技术可以以较低的成本、较高的效率生产小批量的定制部件，完成困难而精细的造型,网W.*1*fc建艮Vez图2:金球3D打印技衣什生分布手：I8国3:3。打印政备孰宠国域分布E8在汽车到通方面，早在2010年年初,世界首款3D打印汽车Urbee便在美国面世。作为一款绝大部分零部件都是3D打印产物的混合动力汽车.它的造价为5万美元.虽然外形比较猎奇，技术也不够成熟,但这也给3D打印汽车的进程开了个好头.在最近几年里，3D打印技术在汽
12、车领域得到了很大的发展。参与2012年世界赛车锦标赛的BMWMINICountryman下队在那时就起先与站在汽*技术最前沿的Prodrive公司合作，从最起先的车手显示屏,到空气动力学传感潺外光,再扩散到几乎整辆赛车：发动机进气口、奏车顶部变流片等等,都在30打印技术中得到了应用.现在,汽车中有100多个部件都可以运用3D打印技术生产出来，运用3。打印或者其他增材制造方式可以有效削M零部件从供应商到组装商的运输成本，时汽车制造厂商来说无疑是很大的便利，1.2.2 30打印技术在B1.内的发量现状从上世纪90年头起先，国内的很多高校就降接连续抱起先了3D打印的研发。清华商校在现代成型学理论、分
13、层实体制造、FDM工艺等方面都有肯定的科研优势：华中科技高校在分层实体制造之方面有优咻并已推出了HRP系列成型机和成型材料：西安交通高校自主研制了爆打印机喷头,并开发了光固化成型系统及相应成型材料.但是总体而古，国内3D打印技术研发水平与国外相比还有较大差距（咒近年来，国内如深圳维示奈克、南京紫金立德、北京殷华、江苏敦超等企业已实现了30打印机的整机生产和销杵,这些企业共同的特点是H1.海外归国团队建立.规模较小,产品技术与国外厂商同类产品相比尚处于低端.同时，国产3D打印机在打印精度、打印速度、打印尺寸和软件支持等方面还原以满意商用的需求,技术水平行将进一步提升,在服务领域.我国东部发达城市
14、已普遍行企业应用进口3D打印设备开展了商业化的快速成型服务,其服务莅圉涉及到模具制作、样品制作、协助设计、文物及原等多个翼域。与内地相比，我国港台地区3D打印技术引入起步较早,应用更为广泛,但港台主要若费于技术应用,而作自主研发。而在汽车产业中，包括奇瑞汽车、长安福特、东风汽车公司等我国的汽车企业及其零部件配套生产企业在研发和制作缸体、缸鼓、变速器齿轮等产品过程中也己经起先运用3D打印技术，可以百到，无论是国外的车企还是国内的这些生产厂商，普遍更为青睐运用3D打印技术来生产汽车的零部件.而非符汽车将辆打印出来.缘由大致有以下几方向：首先.3D打印技术如今的应用尚不成熟,Urbee作为第一辆大部
15、分车身都来自3D打印的汽车，耗时近三个月，造价相比传统汽车也庖无优势，其次，世界上传统的车企如今已经形成了一条稳定的零部件产业输送链，而作为新兴的产业，3D制造技术还没有拥有一条他定牢猫的物流冏络作为大批量生产的媒介.所以.假如不能峪解决成本与物流的同遨的话.3D打印汽车只能是试验室的新版玩意儿,怕任1.着时间的推动，3D打印汽车的产业可以蓬勃地发展.那么，3D打印技术会不会沉没在历史的洪流圾呢？这点我们倒不用担忧，3D打印出的汽车更具有模块化，无论是修理还是址装都相比传统汽车要便拄很多，它的普及也只是时间问题了.(85:仕齐甘状30打印汽UrMc其次章：系统总体设计方案2.1 设计目标运用3
16、D打印技术,选取适当的材料,设计出一套简洁快徒的车体打印系统.用户可以运用自己的CAD模型通过软件转化为ST1.文件进行打印.该套系统对于工作环境以及打印设施没有苛刻的需求,打印出的车身务求光滑、复合动力学特征。在可能发生的交通少故中，削减因为应力集中或者材料枳累不当造成的车身开裂或是膨胀变形等悲剧,同时，在保证车身质量以及制造效率的同时,能好将价格维持在一个合理的范围之内.2.2 设计届第1 .耗材选择3D打印材料是3D打印技术发展的重要物质基础.在某种程度上,材料的发展确定若3D打印能否有更广泛的应用.目前，3D打印材料主要包括工程组科、光被树腑、橡股类材料、金属材料和陶瓷材料等叫从已有的
17、材料中可以看出，无改是1.oca1.Motors所研制的Strati3D打印电动汽车还是著名迎迩的第一,其次代Urbee混介动力汽车都没仃运川金属材料作为打印材料.Strati汽车运用的是黑色ABS地科层以及碳纤维加固层.无独行偶.Urbee汽车也是绝大部分郴运用ABS工程型科打印而成，从这两个例子里不难发觉，相比起金典材料，工程果料明显更受汽车厂商的皆睐，一方面,工程塑料变形温度大大低于金属材料，加工便利；另一方面.工程型料的强度、耐冲击性、耐热性、硬咬以及抗老化性都极其优秀.在3D打卬的拉伸、抽丝、冷却固化这些步骤里可以很好地完成自己的任务.目前在汽车产业中最常用的工程照料是ABS材料在熔
18、融沉枳造型中常常运用）以及PC材料叫ABS材料IAcryIonitriIeButadieneStyrene）强度而，切性好，在90C以上即可进行机械加工（怙孔、喷漆、电镀等）。同时,它有很多的颜色种类，可以满意口味挑剔的买家.而PC材料（聚碳酸酯）是真正的热塑性材料，它的高覆度、耐而温委抗冲击、抗弯曲实力都达到了肯定程度，从而可以干跪在汽车上装配运用.综合以上两种材料.我们在这里运用PC-ABS材料叫它具备了ABS的韧性和PC材料的耐高谓柔耐热性，能膨有效地保障汽车的运用者：同时其彳肯定的流淌性，在3D打印的过程中能帔供应肯定的便捷：ABS材料的特性也使它能移应用在汽车这样的大块头成品中。PC
19、-ABS材料的熔化淞度为23O-3OO摄氏度，其分解温度大致在250摄氏度左右,在后文的温度限制环节中招会对此加以留意.2 .打印系统概述依据运用的材料PCABS材料，这里运用FDM（熔丝沉积制造）技术，即第堂中提到的第一种基础方法.其打印流程见图6.从硬件上,打印系统分为一:部分：文件存储和传输部分、驱动限制电路部分以及机械传动部分。首先，通过单片机上的存储设需干脆从计算机上读取事先建好的3D模型，由单片机对之进行分析与切片（或者干脆将打印所偌的ST1.文件存储入单片机中）.同时，建立一个X-Y轴的平面，jf且该平面能够在Z轴上上下运动，从而为相后的喷头打印做打算；其次，从单片机输H1.限制
20、指令，通过肯定的驱动电路胭动电机,运用解析过的数据处理限制喷头以及X、Y.Z轴的运动：机械传动部分包括了X、Y.Z轴的“线运动“定位.以及对啧头模块的加热和供料系统的限制.在实际工作中,碓片机读取了二淮模型之后，输出限制指令，限制喷头的温度使材料熔化，同时限制唉头的喷出系统调整喷出材料的俄，集打好一层，从外部的存储设的读取卜一层的参数，打印下一层，Pi到全部模型完成.在后面的第3、4、S节中将分别具体阐述对于切片程序、温度限制以及喷头移动限制的系统设计.程序的总框架见图7.S1.6：FoN成壬高困闺7:总4收架ST1.切片模型的构建流程设计n。)对3D模型的切片模拟过程是整个3D打印中爆起先的
21、步暇，这部分的内容涉及到了ST1.模卡的切割,其中的三个重要环节是建立数据结构、求交线以及生成效面轮廓线.流程图见图8.由8:ST1.切片媒51it珏在切片处理过程中有很多的算法，比如干脆求交践切片算法以及进阶的模型的拓扑结构算法等。在这里运用基于Z坐标的分层算法，这种算法是一种相对简洁的拓扑关系算法.在读取ST1.文件数据时记录各顶点的Z坐标并排序,分层时通过分层拓度Z来读取西药进行求交计W的目标三用形面片,通过对各个微小三角形面片之间逐次求交规来连接得到封闭的轮麻发，主要步骤如下：(1)读入ST1.文件的全部三角形面片,记录各顶点的Z坐标并标记ID号.(2)将读取的三角形面片按Z坐标从小到
22、大进行排序.(3)依据从Z轴从小到大的方向进行切片，依据分层切片的高度Zh来确定须要进行求交的三角形(4)什选一三角形面片进行求交，再依据连续性索引到卜一个集合中的三角形.以此类推G终得到闭合轮廓线.分层高度增加一个地位Z.垂夏步骡、,直到分层高度大于全剖:.为形Z坐标的被大依，分层结束.此处对于数据结构的建立不再赘述.4,温度限制回路系统的设计呜头处的温度限制的大段流程图见卜文框图9,田9:；工度屏WE珞法/由在3D打印时，喷头处的温哎限制极为重要。若是温度过低，则液体会过于粘瞬，若是孤度过高，则液体不易凝SG上文中已经得知，PCTBS材料的最相宜处理温度为250摄氏度左右.故设置环境温度为
23、248摄氏度.喷头温度为250掇氏度.在这样的状态下打印展为有效.这部分温度限制回路检测的是喷头处材料黑热部分的温度，目标是使其保持在预设值的范围之内，在实际温度较瑞时停止加热,而在实际温度低于设定温度时将温度加热限制到材料的熔点处.：对谓度诳行精确限制的环节中可以运用PIDSA度限制技术,以确定每一步的加热应当增加多少具体的操作最。PID温控系统的核心就是，在采样时间间隔内，来样得到测埴值X,与预定（ftx,的偏差值e.然后依据偏走（fte与系统设备本身所确定的一些常数,求出操作依y.系统的主要设备行计算机（工控机）,冽破热电隅、数据采集限制卡（A/D、D/A转换涔，I/O接口等与信号调理模
24、块、控温元件等。除了计算机以外的其他元件都可以集成在3D打印机中,与计算机相连接。模拟限制的PID算法表示为：y(t)=Kpx(t)+dt+T0誓“)(2-1)在式中，K,为比例常数，为枳分时间，T,为微分时间.遹过计算机采样输入,将式(21)中的连续做枳分方程式运用围敢的方式表示.同时采纳增量式算法,将第n次调整时的限制盘由第n-1次的限制地加上一个增量得到，即：yn=-+yn(2-2)如此即可得到：yn=yn-+tyn=-en-1+cen-2(2-3)上式中,A、B,C均为与人、T.T1.T相关的常数.e.在上文中已经提到.是采样的涉度以及预设温位的偏差(ft.在温控环节中加入上述的增收式
25、PID算法，能纾有效又使她地让计算机只输出增量，占用内存较小。5.喷头移动、XYZ方向限制设计在上述两个步骤，切片模型的建立以及温度限制回路的确定之后，来到了3D打印朵为关键的步躲，即对模鞭的打印过程.上文已经介绍过,运用PC-ABS也料打印时最宜运用FDM成型法这种方法虽然打印的精度不大高.但是他于其打印速度快,对环境要求不太高，所以对于大型零部件(尤其是汽车车身的打印最为适合，在打卬时运用化繁为简的方法，将二维打印简化为许很多多的二维打卬在Z轴上的电加,同时将二维打印转化为一个平面上很多宜线的一维打印.首先运用特定材料,PYA1.与RA(聚乙烯酹与丙优酸混合材料搭建支撑材料，之后的全部步骤
26、在支掠材料之上进行。通过对于切片模型的读取，阴动限制模块与机械传动模块协同运作，将切片模型的每一层转化为一个边界函数.喷头的轴迹即在这个边界函数的区域中进行移动.当打印完一层，喷头加工到边界时，打印机通过信号反馈停止此层的加工。此时，步进机构将会将XT平面沿箱Z轴向下移动一个微小收，计算机再读取卜一层的切片模型，重处进行打卬，宜到模型打印结束为止。这个过程的流程图见图10.打即时对于喷头系统的功能要求有如下几点：(1喷头连接装满用料的丝筒，保证喷头直径足秒小(005mn左右，以确保模型的辨别率够高。(2)原料在进入喷头的出液点之前确保经过温度限制回路,固态料丝经过刚好且充分的预热、熔化转化为预
27、定温度的熔融状态的液态料丝.(3熔融态的液态物料需依据直规行进进行积累。I可时，出丝速度可以限制。具体的程序设计不加赘述.至此，整个设计的设计框架搭建完毕。也先，搭建支掾材料a10：打印过G支委流”IS2.3 系维气点及设计可行性分析本设计来纳高强度裔韧性抗热性极强的Pe-ABS材料，能停在汽车的整体机身上很好地工作,1.rbee和Strati的胜利很好地证明白这一点.打印技术采纳了熔练沉积制造技术(FmD,打印速度在3D打印技术中数一数二,同时对于外部环境的福求弁不高，成本很低僚，可以解决汽车的造价问时。汽车的车身、发动机、轮轴等结构都可以运用这个方法制造。温度传序器笄各种打印机上的附带元件
28、可以通过黄牙或是其他无线连接设备与计弹机连接，削减设备的困难度.对3D打印产品的表面成型质量以及精度的检测、限制见下一章.第三章：3D打印表面成型质量和精度的检测和限制3.130 打印成品质量的方法上文提到了步进机构能好在每一个二维图案打印完毕之后向下步进一个微小的单位，这个堆位就是每一层的厚度.厚度与辨别率关系亲密,分层越小则所利率越高，在汽车工业中,这个辨别率最好能够达到60OdPi（好英寸长度上的层数，在我们的设计中,若是层原限制在0.3m0,加nA：%，则辨别率可以达到6（X800dpi,能好湎意表面粗秘度的要求.另外,X轴和Y轴的辨别率山设备的机械系统确定（喷头的粗细、打印的波动等）
29、.一般无法调整.除了Zf上的疥别率须要调整之外，须要设定的参数还有喷嘴直径、填充方式、网格间距、志向轮廓她的补偿量、偏置扫描中的偏置值、开启延迟时间、关闭延迟时间、成型材料、加密层及其参数设置、成型型吹热风的方式、空行程速度、工件相对于工作台面的成型角度、添加支撑等都会影响很面质麻和成型时间等以上的这些参数都可以在次件中设置或是变更环境条件来达成通常来说小的补偿附、大的挤出速度、小的埴充速度、小的分层降度、小的开启彼时和关闭延时可以得到表面质盘与成型时间的最优化设计,此处不作详述.3.131 密检一方法表面粗糙度（SurfaceRoughness）最早以前称作表面光沿度（SurfaceFini
30、sh）.是反映工件表面质量的一个理要指标.国标GB350583中定义，“加工表面上具有较小间距和峥谷所组成的微观几何形态特征,一般由所果纳的加工方法和（或其它因素形成在我们的设计中，由于3D打印过程中可能出现的每层探度与设计厚度产生偏差而导致的三维形态与实际形态不符,或是由于XT平面上的dpi太小而导致的表面光滑度减小，这线都可能导致最终成品上不太乐观的表面粗糙度.如何测fit表面粗粒度.这个步骤是须要贯穿于整个3D打印过程中的.在其次章中描述的3D打印过程中，i打印完成一层二维的平面，系统就将执行次拉:断，然后将Z轴下降一个单位.在这个过程中,可以考虑当Z轴每下降夕10个像素点时执行一次表面
31、检测.由于汽车车身动辄长达三至五米,高度也有一米多.所以这种衣面检测技术必需是极为迅捷,同时，由于喷头直径大致在OJmm左右,所以每一层的断面处的表面光滑度在I澈米级别的微观结构上肯定是特别粗法，所以并无需运用极为精密的表面和检度洲地方法（如触针法等），只需测量每一层的断面处是否在0.1富米侬的平面上保持水平.并且表面相对光滑与否.通过以上两点的分析,为了满意测Ift快速、工件简洁使徒的要求，这里运用光学散射测麻技术.光学放射的实质是，,束光以肯定角度照搬到具有微小不平度的粗糙表面时，反射光出现散射现象，此时在反射方向的光强有所减弱，在其它方向的光强则有所增加。回（见图11）探讨我明，发生散射
32、现象是由于物体衣面的粗神不平引起的，说明我面粗糙度利散射光强度分布有肯定的关系，对于表面粗糙度数值较小的去面，反射光能较强，放射光能较弱：反之，表面粗懂度数假较大的表面，反时光能较弱，Ifi射光能较强，所以运用光学散射法可以特别简洁快便地大致冽及俗一个断面的表面粗糙度状况.比针触法等传统方法速度快了5倍以上.FB11：t4i3.132 采集方法如图IT中所示的那样,在工件上方肯定角度的位置放置一台X光放射仪,放射出一束极细小的平行光,而在放射仪的另一边放置一台感光仪器.光带打在感光仪零匕之后,可以由感光仪器得到反射光与攸射光的相对信的大小.感光仪器连接一台数字传感器,将褥到的非电学量；相对光演
33、信息转化为数字输出信号，即表面粗辕度的数依,数字输出信号可以是放射光与反射光的光强度比值，因为通常比值较小，所以这里可以乘以100,这里将这个数字成为散射指数.这个数值在010内为正常范用同时，运用放射法中反射光线与入射光规的相对位置还可以得到测量点的垂直高度Zn.在涎俄进行之前，可以运用一起先打印了十层左右的样品的表面粗糙度进行卷照，在测录过程中，X光将行进与触头同样的路径，即将二维平面转化为很多一维宜城，从头到尾依据表面的边界函数运动.因为汽车车身的打印尺寸巨大.所以可以考虑同时运用四台光散射粗糖度测t设备，从而加快检测进程.最终通过数字传感器得到一个攸射指数与采样时间的关系图表。由3D打
34、印的特性,光学散射法获得的表面粗糙度必定是无规律且困难的，但由于液体直径（0.1mm以上比光学散射法的辨别率（ium）要大得多,所以数字传感涔的采样城率不能太小，也不须要太大，具体视放射系统的参数而定.3.133 和信号处通方式1 .漉波方法我外已经知道，在实际的工业生产中，生产环境不行能和在试验室里一样整齐无干扰.供电电压的波动、其他设备的影响以及仇载波动、环境温.度的影响都仃可能会影响到3D打印过程的进行。在3D打卬的过理中，我们运用到了湿度传感涔（热电偶），而在表面粗糙度的测肽中,运用的是将光学结果转化为数字信号的数字传感潜.这两介传感仪器擂有可能收到不同程度的干扰,前者受到干扰后会导致
35、液体受热不匀称，使得样从找面粗糙度提升,而后者受到干扰后会影响到样品表面粗精度的测量。因为传塔器得到的信号本身就没什么规律.而且受到的干扰只是各种各样，同时，对冽出的精度要求并不足很高.所以此处运用一种史介泄波法：去极值平均意波算法.这种方法能鹿布效地先解除粗大的脉冲干扰.然后将剩下的果样依诳行平均逑波-连续采样n次后，别除其中的G大值与晟小值，求菊下的n2个采样的平均假.此处选取n=10,既不太大，也不太小.2 .信号处理方法在龙面粗检度的检测中,通过前面的采样、/波步骤，己羟可以得到相对光滑的“散射指数-采样时间”和“表面高度Zn-采样时间”关系九因为每次检测都是桧测蜒个横豉面，而且采样的
36、速度是一个忸定的值,所以短个来样时间事实上代表希在横铁面上的某个特定位K1.假设桢极面是个正方形,则此时横截面上的每个点都可以用坐标表示,遹过对采样时间和坐标进行换算,很简洁可以犯到“放射指数”与表面高度与敲面上的坐标的关系.从而可以知道在某个截面的什么位置上表面根制度更高，什么位置上表面相稀度很低，同时可以得到表面高度的几大值与最小值。设得到的放时指数为Sg数据处理方式如M1）将做面分为若干块区域,在每个区域内对散射指数求平均值,每个平均值都不应当超过临界平均值S-2）将故面上的最面位附Zm.马最低位置“相M，结果不应超过某个临界0Zm值。3.134 粗施餐的限制方式在3D打印的过程中，每隔
37、5层左右执行一次散射光衣面检测.得到的数据经过数字传感器后传输给单片机，羟单片机的滤波以及进行342中的信号处理后，假如数字邮出了SmH1.HZm,即为明显的表面粗糙现象，为了稔妥起见取新进行一次检测,若数字异样现象照旧存在，则短暂停止打印,交由计算机进行分析,进行肯定的吐蛙流属与湿度设置的更正，之后曳新起先打印，检测方法如上所述.第四章：预期创新点、关键技术及其解决方案4.1 演弼创新点运用相对普及、易褥的PC-ABSI：程杷料,既能蜂达到车身所需的强度要求.也使峪将成本限制在一个合理范围之内.而运用熔丝沉积制造技术（FDM）与ST1.文件分层切片法绘制模型相互协作，结合了F。M的快速、简沽
38、制作大型模型以及切片方法的简沽快捷、削减计算机计算量的特点,这的都保证了制造的效率将会很裔，同时融入了PIDia度限制系统.通过限制出税的淑度使得样品内部的材料密度分布匀称,也保证了表面的粗糙度能够限制在合理他围之内.在检测过程中运用光散射法检测，简沽便捷有效.4.2 关技术1 .将温度限制回路、单片机.寄存端、驱动模块、机械传动设的以及之后的光散射测量仪集成在一个3D打印设备中，通过蓝牙或是无线同络的方式与计整机相连.削减消费者（3D打印成品制作者）的工作1鼠2 .喷头移动路径的函数实现。（中提到3 .3解决方案1 .通过模块化的方式珞能片机、温位限制I可路、崩动模块与机械传动设备相连，计见
39、机负近显示可视化的内容，机械传动设品可以留萩在一个中大型的车床上，从而实现对浩大的车身的制造，在制造大皇车身之前可以将上述模块与一个小鞭的机械设备相连，通过制造小型模型的方式发觉解决工业生产中可能有的问题.2 .在切片模型结束之后，对每一个薄层搬面再进行一次一难处理，使其分散为一条条线段的集合。设计的函数可以是由一条长线来来回回地在这些跷段上折出来的结果。第五章：结论经过了上述的工程描述、实现方式、粗侵度检脸等工序,一套运用3D打印技术的车身打印方案已经初具雏形.过程中运用的原料是现在最流行的工程也科运用的步骤也是3D打印中烛为便捷与常见的FDM技术,加入了P1.D温度限制系统以及光散射粗粒度
40、检刈系统，整体的设计可谓中规中矩，假如说，整体的设计有什么缺陷的话，应当在如下几个方面：1.在Sn根基切片处理环节，因为对具体的程序确写过程不甚熟识，所以运用了模糊其辞的方式一定带过.具体能峥带来的超出预期的缺点并未考虑到.2 .温度传感器系统与放射光传礴满系统的具体工作方式以及它们在整套设的中所处的位置并不能够闹好地确定.3 .PGABS工程塑料能否顶住可能H1.现的车祸，这点尚不行知。4 .没有进行实际实践与操作，并不能终达到清楚、精确地描述切的地步。课程感想：这篇论文可以说是高校三年时间里所写过的奴长的一片文堂了吧，在写文章、杳阅资料的过程中，我也不断地回顾了这学期上这门课的一些历程。从
41、一起先Xj数字限制不感看好、惜带懂懂,到后来和小伙伴Q在试验操上激烈地探讨不同线路的连接方式、不同程序的实现方法，渐渐发觉数字化限制真是一个奇妙的领域.在写作期末论文的过程中，事先对3D打印窍不通的我经验了茫然、就狂看关于3。打印的苦作、渐渐找到点脓络到点一点地将论文然出来的过程，虽然文章里的很多点我都没有实力了解通透，典型的西点就是切片模型的建立和光散射法检测技术(这些都是干脆从文赋上搬下来的),但足我发觉在写完整篇文章之后，我是真正地推到了数字化实践和设计的竹头，可能这篇文章和这门课程给我带来的最深远的影响就是运用遗辑的眼光去看恃世界吧！呆终，谢我的两位队友，一-路上同舟共济，一起完成了很
42、多困难的程序.当然，我必要感谢的是蔡老师和孙老师.虽然课程的自纥地方看似附涩雄怪,但是两位老师都运用简洁形般的语句让我们深化地了解了很多东西,书里以后可以有机会接着在这个领域钻研下去！川工讶节.3D打卬技术与产业的发展及前景分析.中国方新技术企业,2012,233(26):35刘伟军.快速成型技术及椅用M.北京:机械工业出版社,2005.(3ChristopherBarnett.3Dprinting,Thenextindustria1.revo1.ution,人民邮电出版社，2014.5小M萍.番势待发的3D打印机及其发展J.数码印刷,2011,(10).网刘厚才，莫健华,刘海涛.三堆打印快速
43、成形技术及其应用.机械科学与技术，2008(9).(7王雪萤.3D打印技术与产业的发展及前景分析.中国高新技术产业2012年:第26期8李涤尘田小永王永信等.增材制造技术的发展.电加工与模具.2012(1)9佚名,解密3D打印.工业设计.2013(2)(10杨猛.3D打印驱动电路设计及文件切片算法探讨.2012HU上海交通高校材料科学与工程学院.材料制造数字化基础(教材).2014812肖林.熔融沉积成型喷头挤出参数优化限制U1.中国工程机械.2004,1：17-1913汪洋.熔融沉枳成型材料的探讨与应用进展国.北料工业,2005.11.(14陈捷等.铸造衣面粗粒度.机械工业出版社，1993：12-17015)李成贵等.表向.粗糙度的光学测出方法.国外计测.2000,20(2):28-32
