3D打印机运动系统频域模型及其在成型精度改进中应用

商海; 陶良松; 陈家新; 杨向萍

doi:10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0129

东华大学学报（自然科学版） ›› 2026, Vol. 52 ›› Issue (1) : 213 -222. DOI: 10.19886/j.cnki.dhdz.2024.0129

3D打印机运动系统频域模型及其在成型精度改进中应用

商海, 陶良松, 陈家新, 杨向萍

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摘要

针对时域模型在3D打印机运动系统成型精度影响分析时存在使用不便捷、运算效率低的问题，提出基于频域模型的3D打印成型精度分析方法。以永磁同步电机矢量系统频域模型的理论建模为基础，通过分析比较步进电机伺服控制系统与其异同，应用内模控制理论给出了统一的通用频域模型。对比分析典型加减速信号激励下两种模型的输出响应，在频域模型获得验证的基础上，结合3D打印机机电伺服系统结构，构建了3D打印机运动系统的通用频域模型。为提高3D打印机的成型精度，通过频域模型定量预测目标实体的打印形状失真情况，为模型文件或G代码指令的定制化补偿提供指导，进而提出了基于频域模型的反馈补偿技术，消除了多轴协同运动中因伺服系统特性差异引起的固有系统误差。经过打印试验验证，样品成型精度由±0.2 mm提高至±0.02 mm,充分发挥了系统硬件的精度潜力。