科创中国

行业领域

高端装备制造产业

需求背景

3D打印的思想最先起源于国外，国际上增材制造经过20 多年的发展，美国已经成为增材制造领先的国家，其中美国以41%的份额位居第一，其次是日本和德国，中国也在不断发展，当前水平已经在不断和国际水平拉近。当前在国内3D打印控制系统基本是通过Arduino平台和ARM系列控制器搭建完成，国家先进技术制造领域通过重点攻关项目联合浙江大学、沈阳自动化研究所、华中科技大学等九个合作单位开发应用一种新型的片上控制模块,该控制模块与国外优秀的控制器ARM相比较，更安全、更稳定、更可靠，成本更低廉，通过一个芯片就可以实现易用的控制系统，可以满足自动化行业控制产品的功能需求。而CMC中内部集成有运动控制模块MCP和逻辑控制处模块LCP。相较于传统的控制器ARM独立实现逻辑与运动控制，环扫国内，桌面式3D打印机基本处于仿制国外技术资源的阶段，拥有自主研发的公司并不多，在硬件上，3D打印所需的材料、设备及关键器件还需从国外进口，使用国内零件生产的稳定性还不够，另外，3D打印机中最重要的控制系统与国外还有较大的差距,基本采用国外的控制器搭建控制系统,在软件方面，主要有三维模型的切片软件，国内目前的切片软件使用的主要是一些开源软件，在三维模型进行切片、路径规划等方面与国外优秀公司开发的切片软件还存在较大的差距。因此开发CMC在内部设计一种逻辑控制和运动控制协同控制机制，它们处理统一的外部信号，在不影响CPU管理工作的条件下高速运算操作，同时又独立运行互不影响，CMC可以更好的应用在3D打印中。

需解决的主要技术难题

1、结合CMC自身的特点，利用CMC中集成的运动控制P核，替代原先通过软件实现运动控制的方案，将硬件运动控制模块应用到3D打印控制系统中，并对在应用过程中碰到的核心问题(大规模G代码调度、MST 指令执行、电机控制)的解决方案；

2、根据3D打印控制系统的功能需求，进行控制系统模块划分和硬件设计，利用CMC中丰富的外设接口，搭建3D打印控制系统的硬件电路；

3、CMC是一个开发的平台，并不专门为应用于3D打印，在分析控制系统需求后，对嵌入式固件进行功能扩展，并在完善后的嵌入式固件支持下，在组态软件中通过逻辑控制语言ST搭建了控制系统的逻辑控制程序；

4、温度控制是通过PID算法实现闭环控制的，结合实际的调节过程，在原有的

PID算法上进行优化，通过对PID算法改善，温度可以快速稳定的到达目标控制温度，达到系统需求；

5、搭建原型样机，对系统进行模块和系统打印测试，并对打印物体进行尺寸测量，分析控制系统的打印精度。

期望实现的主要技术目标

1、所开发的CMC的3D打印控制系统，结合CMC提供的丰富的外设接口，对控制系统中的各个模块进行电路设计，搭建了控制系统的硬件驱动电路；

2、所开发的CMC的3D打印控制系统，在控制系统软件中，嵌入式软件给控制系统组态程序开发提供了保障；

3、所开发的CMC的3D打印控制系统，通过组套软件搭建控制程序，简化了开发的过程。

需求解析

解析单位：重庆市永川区 解析时间：2022-12-02

夏文汇

重庆西南大学

教授

综合评价

技术需求清晰，通过描述，经过研究检索，在利用CMC中集成的运动控制P核，替代原先通过软件实现运动控制的方案，将硬件运动控制模块应用到3D打印控制系统中，并对在应用过程中碰到的核心问题(大规模G代码调度、MST 指令执行、电机控制)的解决方案方面，这些技术市面上已经可以达到，可以直接使用现实的技术。其他方面需求通过推荐行业专家来进行解决，对未解决需求方面进行系统摸排和功能掌握，确定其在市场上同类产品中的独特性与性能优化方法，后将所有产品功能特征明显、有别于其他同类产品的功能进行优化、提升。 该需求没有明确企业是想购买需求还是想要合作购买产品，此方面没有明确，我给出的建议是让企业购买专家技术咨询，这样让公司的工作人员结合专家的指示来做比较节省成本，大概需要十万元左右。 最后，该需求要实现的目的还是非常好的，可以有效的节省成本，对比传统工艺技术，提升了质量和性能，带来的各方进步可以促使产品带来更好的升级，进一步增加营收，带来经济税收的进一步发展，有益于社会

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