方案展示 | 基于瑞芯微RK3399的3D打印机解决方案
在電影《機(jī)械公敵》中,擁有一條炫酷機(jī)械手臂的戴爾令觀眾念念不忘。隨著科技的不斷發(fā)展,科幻作品中天馬行空的想象已成為觸手可及的現(xiàn)實(shí),因?yàn)?#xff0c;3D打印技術(shù)正在悄然改變這個(gè)世界。
3D打印是快速成型技術(shù)的一種,是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。
3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。常在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型,后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造,在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑、工程和施工(AEC)、汽車,航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。
3D打印分類
常用技術(shù)分類:
1.FDM:融化來沉積成型,主要材料ABS
2.SLA:光固化成型,主要材料光敏樹脂
3.DLP:數(shù)字光處理成型,主要材料光敏樹脂
FDM機(jī)器普遍比較便宜,在打印尺寸上沒有太多限制。因此FDM 3D打印機(jī)在市場(chǎng)數(shù)量上占據(jù)了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。但是它打印精度不高(最高精度只能為0.1mm),只能滿足用戶的DIY需求。
DLP和SLA使用的耗材都是光固化樹脂,可以廣泛用于工業(yè)用途。光固化技術(shù)制作相比FDM技術(shù),使用光固化技術(shù)制作的3D打印件精度更高、速度更快 。SLA和DLP都是光固化3D打印機(jī),但是SLA是線光源,DLP是面光源,所以面光源對(duì)圖像信號(hào)輸出的分辨率上有要求,SLA對(duì)這塊沒有特別硬性的要求。
常用種類分類:
工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)一般使用的架構(gòu)為X86,其最大劣勢(shì)是成本非常高;
桌面型3D打印機(jī)根據(jù)性能的需求可以用ARM架構(gòu),性價(jià)比要更高些,低性能的單片機(jī)也可以滿足日常需求。
3D打印過程
3D打印機(jī)的工作原理和傳統(tǒng)打印機(jī)基本相同,都是由控制組件、機(jī)械組件、打印頭、耗材和介質(zhì)等架構(gòu)組成的。
通常,我們先通過計(jì)算機(jī)完成建模,再使用SD卡或者U盤將建模拷貝到3D打印機(jī)中,經(jīng)過打印設(shè)置后,打印機(jī)就可以將建模打印出來。
3D打印好處
以3D打印鞋底為例,與傳統(tǒng)的鞋底制造相比,3D打印有以下的優(yōu)勢(shì):
??不受模具的限制:模具制造產(chǎn)品從開發(fā)到生產(chǎn)的流程
3D打印開發(fā)到生產(chǎn)的流程
一款全碼的鞋(34-44碼),每個(gè)碼都需要一對(duì)模具。這些模具通常每年都會(huì)報(bào)廢或更換,而3D打印鞋底可以省去磨具設(shè)計(jì)、制造、調(diào)整的環(huán)節(jié),直接設(shè)計(jì)然后批量生產(chǎn)。
??不受銷量的限制:一款運(yùn)動(dòng)鞋產(chǎn)品需要長(zhǎng)時(shí)間存在于市場(chǎng),銷量達(dá)到一定數(shù)量(通常是10萬雙)才能回收成本,做下一個(gè)產(chǎn)品的迭代。而3D打印則不受銷量的限制,成本一直維持在相同的水平。
? 滿足更多設(shè)計(jì)場(chǎng)景:3D打印在生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鞋底時(shí)更具優(yōu)勢(shì),運(yùn)動(dòng)鞋的生產(chǎn)注重設(shè)計(jì)感和創(chuàng)新性,3D打印能大大增加運(yùn)動(dòng)鞋底設(shè)計(jì)、創(chuàng)造的可能性,做出傳統(tǒng)模具難以完成的產(chǎn)品。
3D打印控制系統(tǒng)
■?計(jì)算機(jī):作為上位機(jī)設(shè)計(jì)端,用于對(duì)集成有ARM微控制器的核心控制板進(jìn)行初始化配置,并且將打印實(shí)物的三維模型通過切片軟件處理并生成指令,再將其存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中。
■?ARM控制器的核心控制板:用于讀取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中指令,指令中包含有運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制的信息,并對(duì)所述指令進(jìn)行解析,生成對(duì)應(yīng)的控制指令,控制3D打印機(jī)工作。
■?伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊:用于控制3D打印機(jī)的軸向電機(jī)和送料機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)精度;
■?溫度控制模塊:控制溫度對(duì)材料進(jìn)行固化成型。
■?液晶顯示器:MIPI屏幕,用于顯示所述3D打印機(jī)的工作菜單以及接收用戶的選擇指令,并將所述選擇指令發(fā)送至集成有ARM微控制器的核心控制板;
■?紫外線投影機(jī):用HDMI接口輸出一個(gè)高清視頻圖像信號(hào),讓視頻通過光學(xué)儀器,以紫外線的方式對(duì)光敏液態(tài)樹脂進(jìn)行照射,使光敏樹脂固化成相應(yīng)的形狀;同時(shí)通過USB接口來控制射出的紫外線強(qiáng)度,機(jī)器也會(huì)把實(shí)時(shí)的紫外線光強(qiáng)值回傳給ARM,做閉環(huán)控制。
ARM處理器推薦
FET3399-C核心板基于瑞芯微公司的RK3399處理器設(shè)計(jì)。
產(chǎn)品特點(diǎn)
1.性能強(qiáng)悍
具備兩個(gè)Cortex-A72內(nèi)核,主頻1.8GHz;四個(gè)Cortex-A53內(nèi)核,主頻1.4GHz。
2.通訊靈活
支持千兆以太網(wǎng),2.4GHz&5GHz雙頻WIFI,藍(lán)牙5.0并預(yù)留了mini PCIE封裝的4G安裝插槽,讓通訊更順暢,選擇更靈活。
3.多種顯示接口
支持HDMI2.0,MIPI DSI,EDP1.3,DP1.2;
支持雙屏同顯,雙屏異顯;
支持4K VP9、4K10bits、H265、H264視頻解碼;
具備反交錯(cuò)、去燥、邊緣、細(xì)節(jié)、色彩優(yōu)化等功能。
滿足3D打印機(jī)所要求的高分辨率及3D打印控制器的雙屏顯示需求。
4.多種外設(shè)接口
PCIE、USB3.0、UART、IIC、SPI等;為3D打印后期擴(kuò)展功能做了充分的預(yù)留接口。
總結(jié)
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