打印设计（共12篇）
打印设计 篇1
摘要：微型针式打印相比热敏打印具有打印票据存储时间长、多层拷贝能力强、经济耐用等特点, 带有微型针式打印的POS机、税控收款机等设备也越来越多。但针式打印存在一个最大的缺点就是打印时噪音过大。本设计通过改进打印时产生噪音的源头设计, 有效的降低了打印噪音。
关键词：微型针式打印,降噪,POS机,税控机,金税工程
1 引言
随着金融、税务、交通、移动、石化、教育、电力、邮政、铁路、民航、交通、医疗等窗口行业信息化建设的深入, 针式打印机仍旧以其经济耐用、成本低廉、多层拷贝能力强、打印票据存储时间长等优点捍卫了在特定行业外设应用市场中不可替代的主角地位。
针式打印类型中的微型针式打印是近年来发展起来的一个细小而特别的打印机种类, 具有处理票据较窄, 整机体积小, 操作电压较低的特点。微型针式打印市场需求日渐扩大, 应用越来越广泛。特别是“金税工程”的不断推进, 带有微型针式打印功能的POS机、税控收款机等设备越来越多。微型针打机芯一般针数为4~9针, 如ESPON的MU-110系列机芯, CITIZEN的DP-330系列机芯, BIXILON的SMP130和SMP136机芯。
微型针式打印虽然针数较少, 但同样存在相比热敏式打印噪音过大的问题。
2 微型针打噪音来源
微型针式打印机是一个机电一体化系统。它由两大部分组成:机械部分和电气控制部分。机械部分主要完成打印头横向左右移动、打印头出针、打印纸纵向移动以及打印色带循环移动等任务;电气控制部分主要完成从系统接收传送来的打印数据和控制信息, 将系统传送来的ASCⅡ码形式的数据转换成打印数据, 控制打印针动作, 并按照打印格式的要求控制字车步进电机和输纸步进电机动作, 对打印机的工作状态进行实时检测等。打印噪声都来源于机械部分, 而机械部分噪声产生的源头最主要集中在打印头出针和打印头移动、换向: (1) 打印头出针时, 打印针降高速运动并撞击打印板, 对于现有常用的微型针打机芯, 在一个周期内, 将所有针出完, 几个针需要同时出, 几个针同时撞击到档板, 产生较大的噪声。这部分也是打印最主要噪声来源。 (2) 打印头移动、换向时, 打印头移动马达摩擦、齿轮换向以及轻微晃动产生的噪声。
3 微型针打噪音改进方案
微型针式打印常用的降噪方案主要有在产品机构上增加吸音材料, 在针打机芯上增加润滑油, 产品机构上增加机芯防抖等措施。这些降噪方案通过阻断打印声响的传播路径来达到降噪目的, 降噪效果有限。要更有效的降低打印噪音还是要从噪声产生的源头上想办法, 特别是要降低打印针撞击打印板的这噪音源。
为此, 本设计在打印头出针部分进行了两部分改进: (1) 减少每根针撞击打印板的面积。在不降低打印效果的情况下, 把打印针头部直径由0.3mm改为0.25mm; (2) 将打印针瞬时同时出针, 调整为依次间隔出针, 将噪声能量在一个相位切换过程中, 平均分配, 从而在感官上降低打印头工作噪声。
对于第一部分的改进, 只需改进针头, 不做详细说明。第二部改进涉及微型针式打印的整个控制流程。以通用的9针的打印头机芯为例说明具体实现过程即:打印头移动马达每走1/8步出一针, 在一个周期内将8根针出完, 在一个周期, 加上1/4周期完成出针和收针, 这样, 避免了两根以上的针同时撞击打印板, 降低由出针撞击档板引起的噪声。为实现此方案, 包括打印头机械部分、驱动电路、电气控制流程的改进。
3.1 机械部分
机械部分的改动主要是调整打印头上的出针导向板。现有导向板上各针出口成竖值排列, 改进后的导向板各针出口彼此错开, 如图1所示。此修改, 主要为控制打印头移动电机每走1/8步后各针仍能打印在同一点列上。水平从左到右, 依次为针4、6、2、8、1、3、7和5, 彼此之间, 相差1/8打印周期打印头所走的间距, 打印时, 打印头一般是从右向左移动, 则可以认为打印针4是最前端的打印针, 打印针5为最后端的打印针, 当然, 如果打印头由左至右的打印, 则与之相反。
3.2 驱动电路部分
出针控制为节省系统资源可以采用LCX373扩展芯片来实现, 复用8位数据总线, 如图2所示。现有的设计出针宽度通过Fire time信号控制LCX373芯片的OE管脚实现。降噪改进方案各针控制信号要单独控制, 出针和收针都由软件来控制, 从而控制出针时间。
为防止软件跑飞等异常情况下, 引起某根针持续为高电平, 烧毁打印线圈, 需要给每根针单独设计保护电路, 如图3所示。出针时##1端口用强电流输出方式置高:电容瞬间“短路”, 电阻足够高的压降保证绝缘栅型MOSFET管彻底导通, 打印针出针;随着电容的缓慢充电, 电容压降逐渐增加, 电阻压降逐渐降低, 从MOSFET管导通开始到门极控制电压降低到一定程度即MOSFET管截止时间, 此出针时间略长, 保证足够的出针时间;
收针时##1端口用强电流灌入方式置低:储存于电容的电量通过电阻、系统内阻进行放电, 经过短暂补偿时间, MOSFET管截止, 完成收针;随着电容的缓慢充电, 电阻压降逐渐降低;从端口拉低开始到电阻电压降低到一定程度即MOSFET管截止时间, 接近电容充电时间, 保证打印头足够的收针时间;
如果端口始终为高, 到达电容充电时间后, MOSFET管自动截止, 避免打印头出针时间过长。
3.3 电气控制部分
为配合打印头和驱动电路的修改, 电气控制时序需要做相应的调整, 时序如图4所示。一个点的打印周期由原来的900微秒更改为880微秒, 并将其细分为8个时刻, 每根针间隔出针周期为110微秒。出针和收针都由软件来控制, 在出针周期内, 都要保证Fire_Time信号持续有效。一个针的打印周期为330微秒。
4 降噪改进效果测试
使用上述的改进后的针式打印机与现有技术的针式打印机作打印对比噪音测试, 情况如下:
将噪声仪放在水平和垂直两个位置, 现有技术的打印机和本发明的打印机均距离噪声仪约1m, 打印内容为10行2×1的“国”字。
测试数据如表1 (噪声仪档位:H/F/A, 环境噪声54.8d B) :
从表1, 可以得到, 改进后的打印噪音明显要小于现有技术的针式打印机的打印噪音。
另外, 通过检测两者的打印时间和驱动电流, 得到的数据如表2:
从表2可以得到, 本发明的针式打印机的打印周期小于现有技术的打印周期, 打印速度快;驱动打印针出动的电流峰值小于现有技术的电流峰值, 可以提高打印的安全性, 同时可以延长本发明的针式打印机的使用寿命。
5 结语
以上微型针式打印降噪方案通过分析针式打印产生噪音的原理, 在针式打印产生噪音的源头上进行技术革新, 在不影响打印速度、打印性能的情况下, 大大降低了打印噪音。本方案在实际应用中已得到了验证, 大大带有微型针式打印功能产品的客户体验。
参考文献
[1]SAMSUNG MINI PRINTER, SPECIFICATIONS FOR MINI PRINTER SMP136, Rev C, 2007.
[2]GB/T 26242-2010, 信息技术九针点阵式打印机芯通用规范, 2010.
[3]GB/T 18240.5-2005, 税控收款机第5部分:税控打印机规范, 2005.
打印设计 篇2
增城区清燕小学李辰岳
教学内容：义务教育教科书小学数学三年级下册“认识面积” 教学目标：
1．通过“摸一摸”、“比一比”等活动，在观察、分析中初步认识面积的含义。
2．经历观察、比较、拼摆等数学活动中，积累数学活动经验。3．通过自主学习，获得成功体验，感受数学的价值。教学重难点
教学重点：初步认识面积的含义。
教学难点：运用比较的方法构建面积的概念内涵。教学准备：课件 教学过程：
一、结合生活实际，引出课题
（课件出示主题图）
（一）想一想：打扫卫生时，如果两个同学以同样的速度擦黑板、擦国旗，谁先完成？为什么？
学生自主发言
师：黑板的面大，国旗的面小，数学上把这样的一块区域的大小叫做面积。今天这节课，老师和大家一起学习“认识面积”（板书课题：认识面积）
【设计意图：创设生活情境，从实际生活中引出“面积”的概念，揭示课题，从而激发学生的学习兴趣，感受数学与生活的联系。】
二、精致地感知“面”，把握面的特征
（一）在摸“物体表面”中具体感知面的形象。
1．摸摸课本的封面。（方法指导：用手掌认真地、慢慢地摸课本封面的全部。要求：在摸时要静静地感受它。）
2．按同样的方法和要求继续摸摸课桌的面。
（二）在议“物体表面”中初步形成面的表象时，让学生说说自己刚才摸物体表面的感觉。
（三）在比划“物体表面”中不断丰富面的表象。
【设计意图：通过“摸一摸”、“比划”等动作，让学生通过动作感受物体表面的大小，为建立面积的初步表象奠基。】
三、精致地抽象“面”，建立面积概念
（一）想象物体表面的大小。
师：接下来我们不摸了，想象一下老师说的这些物体的表面有多大，也可以用手比划一下。比如我们常见的一张试卷的面、一张光盘的面有多大？
学生一一用手比划着大小。
（二）指出黑板面，揭示面积概念。
师：黑板面在哪儿？请上台指一指。（指名学生到黑板上指出）学生自主发言
师小结：从刚才的活动中，我们可以知道，物体都有自己的表面，而且都有各自的大小，有的大，有的小。物体表面的大小就是物体表面的面积。
让学生照样子说说数学书封面、课桌面等的面积。
【设计意图：本环节意在让学生经历由形象到抽象的面积概念构建过程，发展学生的抽象思维，从而更深层次的揭示概念的本质。】
（三）描下物体表面，认识平面图形面积。
让一位学生到讲台前，蒙上眼睛，摸一个盒子的上面和侧面，并说说哪个面积大。
师：我们刚才所认识的“面“都是在物体上的，大家能想个办法把这两个面“请”到黑板上来吗？
预设：把它们描在黑板上。（教师按照学生意思描下来）
师：这两个都是我们以前所学过的平面图形。刚才摸的盒字两个面的大小就是这两个平面图形的大小。平面图形的大小也就是平面图形的面积。
指名学生到黑板用粉笔来表示出这两个平面图形的面积 师小结：平面图形的大小就是平面图形的面积。
【设计意图：通过“请出面积”活动，经历抽象面积的过程，然后再通过涂出面积，从而层层深入的认识面积概念。】
四、精致地巩固“面”，完善面积认识
（一）在线与面的对比中直观巩固面的特征。
师（课件出示一条线段）：大家能上来指出这个图形的面积吗？ 预设：不行，它是一条线段，只有长度。
师（课件出示一个封闭平面图形）：这个图形有面积吗？上台指指。（学生上台用手掌比划着指出。）
（二）在线向面的变形中抽象、巩固面的概念。
师：老师想来变个魔术，让这条线变出面积来。（课件展示线围成封闭图形的过程）现在这条线段变成什么图形了？
学生自主发言
学生比划一下图形面积的大小。
师（课件继续围成一个不封闭的图形）：这个图形有它的面积吗？ 学生自主发言 师小结
【设计意图：通过线与面的对比，让学生经历观察、比较的学习活动，认识封闭图形才有面积，从而揭示出面积的本质属性。】
五、小结，揭示概念
师：通过刚才的讨论，你能说说什么是“面积”了吗？ 学生自主发言
师： “面”的大小就是面积，“面”既可以是“封闭的平面图形”也可以是“物体的表面”。
师：以前我们说“线的长短是长度”，今天通过学习知道了“面的大小是面积”。
【设计意图：经历了以上的多层次探究活动后，教师组织学生对面积概念的小结，从而抽象出面积的概念，提高学生的总结归纳能力。】
六、巩固应用
（一）摸摸你的字典的封面和侧面，说说哪一个面的面积比较小。
（二）先用红笔描出每个图形的一周，再涂色表示 出它们的面积。（课本64页）
（3）下面是从同一幅中国地图上描出的三个省（直辖市）的轮廓图，比较这三个省（直辖市）的面积大小。
（4）从下面的长方形中剪去一个小长方形（如下图），剩下部分的面积和周长都减少了么？
【设计意图：通过练习，不但让学生巩固了面积的概念，还发展了学生探究知识的能力，形成了丰富的数学学习活动经验。】
七、通过这节课你学到了什么？
八、作业：
请同学们在家中找一找，摸一摸，比一比物体面的面积。板书
认识面积
3d打印技术与包具设计 篇3
3d打印技术的内涵
3d打印技术，是一种数字成型技术，在现代社会中运用非常广泛。3d打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3d打印技术的出现，有效地拓宽了产品设计的范围，同时还能够促进产品生产方式的创新，极大地丰富了产品的种类，同时也赋予了产品更多的个性与特色。
3d打印技术对包具设计的作用
1.突出包具设计的个性化
传统的包具设计是建立在工业化大批量生产的基础上的，这意味着消费者的差异性、个性化追求很难得到满足。在包具行业，私人定制、手工打造、限量版等词汇是属于奢侈昂贵领域的贵族消费者的，昂贵的包具生产成本使普通大众没办法享受到与众不同的产品体验。3d打印技术的发明必将突破这一界限，使高端定制的包具产品平民化。通过3d打印技术，消费者可以根据自身条件、动作习惯甚至不同的产品使用情景对包具外观造型、内饰格局等方面自行设计与改变，为自己量身订做一款真正独一无二的包具。
2.增强了包具设计的艺术美感
在包具设计方面，往往由于机器制造的影响，工厂主为了降低商品生产成本而摒弃了产品的艺术价值。3d打印技术的产生让人类对功能与形式相统一的理想有了可能性，就包具设计领域而言，3d打印技术让包具设计人员的想象力不再受到传统机械制造工艺的制约，任何天马行空的设计概念都有可能得以实现。尤其是随着未来科技水平和经济的发展，消费者对包具设计的要求不仅仅停留在满足基本使用功能的基础上，对包具造型设计中的人文艺术和美学表达也有了更多、更高的要求。对于包具设计人员来说，运用3D技术能够充分地将艺术与技术完美的结合在一起。如右图中，该包具是由意大利的一名设计师使用3d打印技术，设计的一款独特的女士包，整体外形看起来像“鱼鳞”又像枕头，但使用起来柔软舒适，给人以非常好的视觉美感，有效地将艺术与设计结合了起来，产品的艺术美感得到了充分地体现。
3.丰富了包具设计的方式
在以往的包具设计中，需要考虑到成本与技术难度，使得很多富有创意的包具设计难以得到实现。3d打印技术作为生成设计最好的表达工具，使包具在外观造型上复杂多变的形态不再受到巨大的生产成本和技术难度的限制，人们可以更自由的追求非标准化的自然形态。针对传统生产中存在的制作方式局限性、生产周期长、成本高，制件连接处的强度也较差等问题，3d打印技术能轻松解决这些问题，并能够达到理想的效果。由于不需要生产线，3d打印技术极大地降低了包具生产成本，也极大地减少了包具设计材料的浪费。
3d打印技术环境下包具设计的策略
随着3d打印技术的广泛运用，传统的包具设计方式已经很难适应消费者的需求。由此，包具设计方面可以充分地利用3d打印技术。一是提升创意设计水平。包具设计的关注点在于设计，3d打印技术为包具设计提供了实现设计思想的平台。在这种情况下，有必要提升创意设计水平，尤其是要在包具设计中融入更多的创意。在创意设计方面，可以结合3d打印技术来加以设计，运用平面设计、空间设计等多种设计方式来达到创意的效果。二是满足消费者的个性化需求。在3d打印技术环境下，包具设计需要满足消费者的个性化需求，让消费者通过包具设计能够将个性需求得到体现出来，并运用3d打印技术设计的包具来展现个性，满足自身的多方面需求。如可以满足消费者的审美需求、艺术追求需求、性格展现需求等，这些个性化需求的满足，能够很好地将包具推向市场，获得更多的消费者的认可。
结语
包具设计并不只是简单地将包具产品设计出来，而是需要呈现包具的多种美与艺术特色。特别是在当前公众的消费水平得到极大提高、个性需求增多的情况下，将3d打印技术运用到包具设计中显得非常有必要。3d打印技术为包具设计提供了极大的便利，也有效地改变了包具设计的方式，使得包具设计能够很好地融合创意、个性以及艺术，并能够得到实现。由此，在包具设计中，需要客观全面地认识到3d打印技术的重要作用，从而采取相应的措施来将3d打印技术应用其中，通过提升创意设计水平、满足消费者的个性化需求这些措施来不断提高3d打印技术环境下包具设计水平。
（作者单位：四川师范大学）
3D打印建模之花盆的设计 篇4
本节课的教学目标为:(1)通过3D打印,让想象变成现实,培养创新意识,鼓励创新实践;(2)学习运用简易建模软件,发展立体空间思维;(3)通过3D打印实体的触觉过程,建立一种新型的学习通道;(4)选择贴近生活的建模主题,培养解决生活实际问题的能力。
●激趣导入
师:学校里的四季课程之种植四季正在进行中,这是学生活动时拍的照片,请大家欣赏。(播放电子相册)通过刚才的欣赏你发现了什么?(五颜六色、形态各异的花盆)今天我们就用草图大师(Sketch Up2015)来设计、打印漂亮的花盆,然后把学校的郁金香或者你喜欢的花草移植、种植到打印的花盆里,并摆放在教室里,这将是一件多么令人自豪的事情呀。
●翻转课堂(导思路、导方法、导评价)
1. 制作圆形花盆
在上课之前,学生已经观看了微视频,并上机实践操作完成了自主学习任务单。
小组推荐代表汇报交流,边操作边讲解(所选的边线必须在同一平面,所选平面和跟随的边线也必须在同一平面)。
教师点评总结,让学生边思考边回忆操作步骤,并板书。
师:请同学们快速制作圆形花盆。
学生把制作的圆形花盆以“小组+姓名”的格式保存到D盘。
2. 制作六边形花盆
师:圆形花盆大家做得又快又漂亮,你们还会做其他形状的花盆吗?微视频中的花盆是几边形?(六边形花盆)根据你们自主学习的情况,谁来当小老师给大家讲一讲?
学生汇报展示,边操作边讲解。
教师点评总结,让学生边思考边回忆,同时教师板书。(引导学生利用还原删除Alt+Backspace键还原到画圆的那一步,再把圆删掉把圆形替换为六边形,其他步骤同上)
师:请大家快速制作六边形花盆,小组互相检查完成情况,组长统计。
3. 添加三维文字
教师点评总结,让学生边思考边回忆,教师板书。
师:请你在花盆上添加自己的名字或设计一个有意义的图案吧。
4. 创意提升
师:学会知识很容易,但会巧用才是真本事。下面请各小组合作制作创意花盆,先从本组的自主作业中选出你们觉得最有创意的花盆再进行创作修改,并在本组组长的机器上创作完成。
师生一起评选优秀有创意的作品,教师课后打印出优秀作品送给该组同学作为奖励。
5. 评价作品
学生利用问卷星网上投票(http://tp.so jump.cn/jq/7934380.aspx)选取创意作品。小组代表展示作品,讲解创意,其他同学和教师打分。
●回顾梳理
教师根据板书设计回顾梳理本课内容(找两名学生梳理总结)。
直线(选中2条)—偏移(30mm)—直线(封口)—画圆—路径跟随
501班徽班训设计理念打印 篇5
班徽设计理念：图案以绿色为主，寓意生机勃勃，象征着我们少年儿童是祖国的未来，充满活力。班训，校名，班名在圈内显眼的地方，表明身份和班级文化。大大的“五”暗含是五年级，里面的简笔画人，蓝色代表老师，绿色代表男生，橙色代表女生。浅绿色内圈是班级，深绿色外圈是学校，大家团结在一起，万众一心，象征着我们五（1）班团结互助，亲如一家，携手共同进步。
班歌： 《51班加油AMIGO》
51班 AMIGO 51班加油 加油 51班AMIGO 51班 小宇宙 GOGOGO 加油 我的同学
HOHOHO 你是 我最好朋友 我会挺你到最后
大梦想 GOGOGO 加油 我的同学 HOHOHO 学习绝不落后 一起 拼搏 在最青春的时候
我们不懂爱 却彼此依赖 听着你瞎掰 陪你飞起来 知识多厉害 用对才精彩 骄傲的拇指 会为你竖起来 多么神奇 一路有你 闪光的梦想零距离 小宇宙 GOGOGO 加油 我的同学 HOHOHO 你是 我最好朋友 我会挺你到最后 大梦想
GOGOGO 加油 我的同学 HOHOHO学习绝不落后 一起 拼搏 在最青春的时候
51班 AMIGO 51班 加油 加油
有时候语言 不能够表达 那些不安的 情绪的变化 我们该面对 我们该长大 再咬一咬牙 一定能够到达 多么神奇 一路有你 闪光的梦想零距离 小宇宙 GOGOGO 加油 我的同学 HOHOHO 你是 我最好朋友 我会挺你到最后 大梦想
GOGOGO 加油 我的同学 HOHOHO 学习绝不落后 一起 拼搏 在最青春的时候
一年之计在于春 我们正值于青春 尚好年纪一转身 天降大任于此人 我们正值于青春 你不是一个人 小宇宙
GOGOGO 加油 我的同学 HOHOHO 你是 我最好朋友 我会挺你到最后 大梦想
3D打印技术对产品设计的影响 篇6
【关键词】3D打印技术；产品设计；影响
3D打印技术的全称是增材制造技术，有相关专家是这样定义增材制造技术的，借助于3D模型数据，利用逐层叠加的方式来生产物品。通常是利用电脑来逐层叠加材料，然后用立体实物来取代计算机上的三维模型，这种个性化制造模式和大批量制造模式存在着较大的差异。3D打印将设备的小型化、智能化、个人化特征给充分体现了出来，在较大程度上提高了打印材料、精度和速度等方面。
一、3D打印技术对产品设计理念的影响
在过去的产品设计中，考虑的是大批量生产，在设计过程中无法体现消费者的差异性，为了提升生产的规模，统一了消费者的需求，忽视了个性需求。我们以鞋的尺码为例，鞋子的尺码和型号是有限的，但是消费者的脚型和运动习惯是千变万化的，而借助于3D打印技术，在产品设计的过程中，就可以充分依据消费者的个人脚型和运动习惯来设计。借助于3D打印技术，可以促使产品的量身定做得到实现，将以人为本的理念给充分体现出来。
二、3D打印技术对产品细节设计的影响
3D打印技术的出现，实现了大批量制造模式向个性化制造模式所过渡，它具有一系列的优势，如成本较低、效率较高，可以制造一些复杂结构等等。将3D打印技术应用到产品设计，和以往减式生产方式相比，可以较大程度的创新产品造型和结构。
一是产品造型：随着时代的进步和科学技术的革新，可以有效的更新工业设计师的设计造型观；如今开始大力广泛应用3D打印技术，设计师可以按照自己的想象来生成产品，不管产品有着多么复杂的外观，都可以借助于3D打印机来生成。设计师可以在产品形态创意和功能创新方面集中注意力，产品造型设计的多元化趋势将会更加明显，在各项要素中，美学属性要素将会占到更大的比例，开始流行产品造型艺术化表现方式，那么消费者也会改变产品造型的审美观。
二是产品结构：借助于3D打印技术，可以生产复杂的产品，并且也会逐渐实现产品结构设计的一体化。因为如今生产工艺技术水平不高，在产品生产过程中，通常需要组装若干个部件，这种组装结构，会很容易有故障出现，并且产品的体积以及复杂程度变大变高了，同时，还会有大量的材料和能源浪费于生产和装配过程中。3D打印技术则促使结构一体化得到结构变得更加简单，借助于一些辅助性材料，可以促使某些特殊铰接结构一次成型，组装工序得到省略，这样生产效率就可以得到显著提升，并且产品的结构强度和可靠性也得到了提升。
三、3D打印技术对产品设计流程的影响
一是良好的设计交流媒介：如今，人们开始日趋重视产品设计流程的平行化，对产品设计开发流程等进行改进，并且将产品生命周期各个阶段的因素给充分纳入考虑范围，在设计的早期阶段就需要解决后续环节可能会出现的问题，这样设计反复就可以得到减少，产品设计开发时间也可以得到缩短。在产品并行设计条件下，可以在同时进行产品开发过程中的各个环节和要素，实现了协同运行。在产品并行设计的过程中，要想推进设计进程，非常重要的一个手段就是设计团队之间能够互相交流和沟通。只有具备了高效的设计交流，方可以更好的开发设计产品。在产品概念设计阶段，在设计和讨论方案的事后，往往将抽象的2D平面图纸给应用过来，将其作为可视化媒介。相较于平面媒介，手工制造的概念草模具有较强的直观性，但是相较于设计预期，还有较大差异存在于精度、质感和触感等方面，这样就会对设计团队之间的交流产生较大的限制作用。针对这种情况，就可以应用3D打印技术，在设计讨论中，可以引入较为精准的概念模型，这样这些概念模型就可以被设计团队中的每一个成员，甚至是产品用户都可以对其触摸和了解，对这些概念模型进行对比，从各个角度进行分析，如结构、外形、功能等。3D打印制造的概念模型可以将产品概念存在的问题和不足给反映出来，然后对设计进行修改，对这个设计迭代过程进行重复，就可以得到完善的产品概念。
二是快速产品原型：借助于3D打印技术，可以有效缩短产品设计开发周期，就可以尽快向市场投入产品。通过相关的调查和实践我们可以得知，有大于五分之一的被调查产品都需要花费较多的时间在原型制造上，无法有效的缩短上市时间。在原型测试阶段内，设计团队将产品原型利用起来，测试产品的性能，进行科学的评价，以便将设计缺陷给反馈出来，这样产品开发风险就可以得到有效的规避。实践研究表明，应用3D打印技术，可以促使产品原型的制作时间得到缩短，现在可能需要几个小时的时间，过去则需要几个星期甚至是几个月。另外，借助于企业内部的打印设备，就可以制作原型，甚至小批量生产也可以实现，相较于过去外包，不会泄露知识产权。
四、3D打印技术对设计产业的影响
在未来一段时期内，将会崛起一大批优秀的独立设计师和品牌，因为过去固有减式生产方式会在较大程度上制约到传统的产品设计模式，产品设计通常由专业设计师来主导，他们密切关注着制造商的利益。而3D技术的广泛应用和日趋成熟，独立设计师就不需要过度依赖传统加工业。过去设计师要将自己的想法变为实际产品，需要通过制造商这个环节，支付一大笔的费用，并且因为无法畅通地交流，还可能会影响到产品质量，这样就无法在创作方面投入足够的精力和时间。并且，小批量产品借助于大批量生产方式来生产，商品就会有较高的价格，对于产品和品牌的推广，造成了较大的制约。借助于3D打印技术，设计师可以对作品自行设计和制作，在销售方面，则可以采用传统的渠道或者网络平台来进行。设计师在生产过程中，完全依据订单，零库存得到实现，商业风险可以得到有效的规避。另外，因为3D打印技术的成熟，还将会有新的社会化设计模式出现，也就是设计众包。
五、结语
通过上文的叙述分析我们可以得知，随着科学技术的不断革新，如今3D打印技术日趋成熟，并且获得了普遍的应用，3D打印技术的出现，对产品设计带来了较大程度的影响，对现代制造业模式产生了根本性的改变。在未来一段时期内，设计师的想象力和创造力将会获得更大程度的发展，因为不会受到产品加工工艺技术的限制。（作者单位：广西机电职业技术学院）
参考文献：
①李涤尘.增材制造：实现宏微结构一体化制造[J].机械工程学报.2013，49（6）：123～125
②乔益民.3D打印技术在包装容器成型中的应用[J].包装工程.2012，33（22）：99～101
③王雪瑩.3D打印技术与产业的发展及前景分析[J].中国高新技术企业.2012，2（26）：44～46
④刘星.工业设计在三维打印时代面临的发展变化[J].包装工程.2011，32（12）：201～204
电费发票自助打印系统设计浅析 篇7
关键词：电费发票打印,自助发票,自助打印
1 背景概述
用户打印电费发票一般都是自行到供电公司营业厅窗口打印, 但存在排队耗时、隐私被暴露和营业员忙乱中打错电费发票等问题, 给客户带来诸多不便。近年来, 鹰潭供电公司作为多渠道缴费建设试点单位, 在自助缴费方面做了积极的探索, 取得了良好的运行效果。
2 系统设计方案及原理
(1) 硬件组成。电费发票自助打印系统硬件包括一台支撑24小时不间断运行的工控机主机、一台触摸屏显示器、一台支持两联发票打印并可自动收取存根联的针式打印装置、一套兼容性高的磁条卡读卡器, 一个金属小数字键盘和一套金属机柜。除针式打印装置外的这些硬件都是已经应用成熟的设备, 打印装置研制增加了个自动收纸的构件, 系统的硬件成本并不高。另外人工营业厅柜台配备可设置用户服务密码的密码键盘。
(2) 软件组成。软件系统是电费发票自助打印系统的核心, 系统的软件主要由三部分组成, 分别是营销业务应用系统的数据库、通信应用前置机和电费发票自助打印装置系统, 自助打印系统与营销业务应用系统、通信应用前置机共同协作。为了系统更专业, 更人性化, 更易于维护, 软件开发采用b/s三层架构, 自助打印装置软件用delphi7和Myelclipse作为开发工具, 自助打印装置使用windows xp操作系统和sql 2000数据库, 系统与在省公司布署的通讯应用前置机通过socket接口以规约形式进行数据的传递和交换, 用户信息和发票信息在营销业务应用系统数据库中存储, 通过公司内网传输信息, 实现电费发票自助打印的功能。
(3) 系统设计及原理。鹰潭公司以前主要采用以用电客户服务卡作为用户的身份标识, 仍存在着隐私信息被泄露的风险。本次系统主要以营销业务应用系统的客户服务密码作为验证用户的身份标识准确性。通过刷用电客户服务卡或人工输入用电客户编号, 输入6位数服务密码可验证用户的身份是否合法。磁条卡可以很好并快捷地识别用户编号, 如果磁条卡有损坏无法识别, 可以通过金属小数字键盘输入。验证成功后, 系统与营销业务应用系统后台通讯查询并列出近六个月已打和未打的发票记录, 已打的发票不可以再打, 未打的发票只能打印一次, 打印出的发票格式与柜台打印发票格式一致, 并对用户编号的打印进行了放大打印和在操作过程中进行语音提示的改进, 方便老年和视力有障碍的用户, 更贴近用电客户的需求。
每台自助打印装置在营销业务应用系统中都配有一个操作员帐号, 发票管理按收费操作员进行发放和领用, 自助打印系统的发票打印处理流程按营业厅柜台电费发票数据生成和处理打印状态一样执行, 整套数据流为自助打印电费发票的功能实现提供理论依据。如自助打印装置内的发票使用完, 系统将自动停止服务, 并提醒运行维护人员加装发票。每台自助打印装置的IP地址、MAC地址和营销业务应用系统操作员帐号ID在通讯应用前置机进行了设置, 防止非法设备接入, 提高系统安全性。
(4) 技术方案。自助打印电费发票系统, 将连有营销业务应用系统数据库的通讯应用前置机平台与打印电费发票的终端软件系统相耦合;通讯应用前置机至少连接一个自助发票打印装置;在营销业务应用系统数据库中存储自助打印装置所对应的操作员帐号的注册信息及对应的所有发票记录;用户通过自助打印装置验收身份后选定所要打印的发票信息, 营销业务应用系统自动生成发票信息, 自助打印装置打印的发票为黑标发票, 打印完发票后自助打印装置通过通讯应用前置机将所选定的发票信息已打印状态上传至营销业务应用系统数据库;在营销业务应用系统的数据库中可查找与自助打印装置的操作员信息对应的发票记录;最后在自助打印装置中将所打印的发票记录日志存在设备中备查。
3 系统的主要特点
电费发票自助打印系统上线以来运行良好, 系统有如下特点:
(1) 系统具有良好的人性化服务特点。使用用电客户服务卡刷卡操作简单, 如果磁条卡无法识别可手工输入, 解决了磁条失磁或破损无法识别的问题。从系统界面和操作上, 自助服务更专业, 各种提示语音通过科大讯飞软件自行设置, 提醒用语更人性化。这些人性化服务都直接支持了营销服务质量和效率的提高, 向客户导向型服务方式更进一步。
(2) 系统的流程控制严谨。用户验证身份通过后查询出来的发票结果并不是都可以自助打印, 营销业务应用系统中发票状态打印标记为未打印的才可打印, 而且查询出客户信息提示该客户未足额自行交纳电费时与之对应的电费发生年月发票也不可以打印。
(3) 系统操作控制严密。用户编号通过磁条卡或人工输入并完成密码验证通过结束之前这段时间内, 系统的操作界面是被锁定的, 只有一次操作完全结束后, 才可进行下一次操作。这种控制在打印时显得尤其重要, 计算机速度快, 查询结果立即返回, 而打印装置打印是一个物理过程, 需要一定的时间, 如果不进行界面锁定, 容易导致在打印期间, 又进行其它操作, 这时的操作后果容易导致错误的发生。
(4) 系统自动化程度高。系统所在的工控机开、关机可设置定时, 开机后自助打印系统自动启动运行, 完全自动化。当系统在一定时间内没有用户使用时会自动切换至宣传页面。当自助打印装置缺发票时, 在验证用户身份成功后系统会提示无发票。
4 结论
自助发票打印服务的推出成功地解决以往为了取得发票排队等待、手续繁杂等等问题, 有效缓解了供电营业厅高峰期的收费压力, 拓展了营业服务的空间和时间, 同时也让用电客户获得了更好的自由度。系统的应用不但带来了很好的社会价值, 同时也创造了直接的经济效益, 提升了公司营销服务水平和企业形象, 取得了良好的成效。
参考文献
[1]李长河, 江中保.自助银行终端前置机系统的设计与实现[J].计算机工程, 2003 (10) .
打印文稿识别技术研究与设计 篇8
1 打印文档取证技术研究与设计
1.1 激光打印机试验样本分析研究
试验选取激光打印机[12]中的佳能打印机和理工打印机各自打印3份文档, 各自打印文档如图1所示。通过对6份文档字迹的外观检查, 可以很明显的发现 (b) 组较 (a) 组的样本纸样上有明显的打印机条痕。同时也可以对两组打印机的质量用放大字体的方法进行细致研究, 发现 (b) 组的打印分辨率比 (a) 组要高, 即印字质量较好。 (b) 组的硒鼓使用时间可以判定比 (a) 组的使用时间要短, 可以从打印的字符局部特征进行区别。 (a) 组打印机属于旧的打印机, 而 (b) 组的打印机则使用时间不长, 较新。
1.2 针式打印机试验样本分析研究
ATM/POS机、专用票据等一般采用针式打印机进行打印。针式打印文件的共同特征 (把针式打印机[13]打印出的字迹放到体式放大镜下观察可见) : (1) 笔画印迹由沾染油墨的小圆点组成; (2) 纸张上留有钢针的冲击压痕, 并在印迹的小圆点上表现出“中淡边浓”的挤墨现象; (3) 印迹露白较多, 色料浅淡、没有光泽; (4) 笔画边缘有“毛刺”, 在打印过程中, 伴随产生的色带布纹痕迹形成了这种“毛刺”现象; (5) 由于打印字头尺寸的限制, 当打印的字超过打印头高度时, 可看出文字有上下衔接的现象。以上针式打印文件的特征可以通过图2的实验样本进行放大观察而得到。
1.3 喷墨打印机[14]试验样本分析研究
1.3.1 墨水驱动方式特征
目前市场上爱普生系列打印机多采用压电式, 惠普系列和佳能系列则大多采用气泡式喷墨。采用多层压电喷墨技术可以控制墨水乱飞, 印件上笔画周围小墨点少, 比较清洁;而气泡式喷墨打印机墨水滴在纸张上喷溅, 印件上笔画周围有较多小墨点。经过放大比较印件的清晰程度, 可以判断墨水喷射的驱动方式, 从而判断大致的机型。两种打印机墨水驱动方式对比如图3所示。
1.3.2 墨水种类特征
喷墨打印机使用的墨, 有液态墨和固态墨两种。使用液态墨打印的文件墨迹平实, 色泽相对暗淡, 在纸上有不同程度的洇散, 墨水滴在纸张上, 会影响字符清晰度。特殊机种的鉴别研究:施乐的固体喷墨打印机, 也称为相变的打印机, 是独一无二的, 因为它们代表了一个没有任何其他制造商使用的墨水技术。此处可以作为一个鉴别的依据, 以此来进行打印文档的区分与取证研究。
1.4 打印文档取证技术设计总体架构
本次设计的成果主要是针对激光打印机所打印文档的机种鉴别, 而对于不同类别打印机打印文档的种类鉴别可以由以上相应的物理方法来识别是激光打印机还是喷墨打印机, 或是针式打印机。
1.5 识别系统的关键技术
技术实现: (1) 图像的预处理。基于二值化的图像形态学来提取字符图像模板, 用贴标签的方法提取字符的连通区域。即所提取的字符图像必须是用大小相同的矩形来裁剪的。 (2) 压缩灰度级。图像共生矩阵的计算量由图像的灰度等级和图像的大小来确定。设图像G有L个灰度级, 其大小为R行C列, 则运算量大约是L×L×R×C, 按一般情况L=256, R=512, C=512来计, 其运算至少要1.7×1010次。以现行微机的运算速度每秒100次为例, 计算需要很长的时间。解决的办法是, 在尽量保持图像原形的情况下大量削减图像灰度级的取值个数和图像分辨率。灰度级的削减可以采用线性分层法和统计特性法。
在实际应用中, 一幅图像的灰度级数一般是256级, 计算空间灰度共生矩阵时, 往往先将原图像的灰度级在不影响纹理特征的前提下压缩到较小的范围, 一般取8级或16级, 以便减小共生矩阵的尺寸。在本实验中, 是将图像压缩为16个灰度级。
1.5.1 纹理特征分析的共生矩阵
纹理是由灰度分布在空间位置上反复出现而形成的, 因而在图像空间中相隔某距离的两象素之间会存在一定的灰度关系, 即图像中灰度的空间相关特性。灰度共生矩阵[15—18]就是一种通过研究灰度的空间相关特性来描述纹理的常用方法。一幅图像的灰度共生矩阵能反映出图像灰度关于方向、相邻间隔、变化幅度的综合信息, 它是分析图像的局部模式和它们排列规则的基础。实际应用中, 作为图像纹理分析的特征量是由灰度共生矩阵计算出的一些参量。Haralick曾提出14种由灰度共生矩阵计算出的参量。在本实验中主要用到的参量有以下4种:
(1) 角二阶矩 (Angular Second Moment, 简记为ASM) 。角二阶矩是灰度共生矩阵元素值的平方和, 所以也称能量, 反映了图像灰度分布均匀程度和纹理粗细度。如果共生矩阵的所有值均相等, 则ASM值小;相反, 则ASM值大。
(2) 对比度 (惯性矩) 反映了图像的清晰度和纹理沟纹深浅的程度。纹理沟纹越深, 其对比度越大, 视觉效果越清晰;反之, 对比度小, 则沟纹浅, 效果模糊。灰度差即对比度大的像素对越多, 这个值越大。灰度共生矩阵中远离对角线的元素值越大, CON越大;
(3) 相关:它度量空间灰度共生矩阵元素在行或列方向上的相似程度, 因此, 相关值大小反映了图像中局部灰度相关性。当矩阵元素值均匀相等时, 相关值就大;相反, 如果矩阵像元值相差很大则相关值小。如果图像中有水平方向纹理, 则水平方向矩阵的COR大于其余矩阵的COR值。
式 (3) 中μ1, μ2, σ1, σ2分别定义为:
(4) 熵:是图像所具有的信息量的度量, 纹理信息也属于图像的信息, 是一个随机性的度量, 当共生矩阵中所有元素有最大的随机性、空间共生矩阵中所有值几乎相等时, 共生矩阵中元素分散分布时, 熵较大。它表示了图像中纹理的非均匀程度或复杂程度。最后, 生成具有旋转不变性的纹理特征。上面关于灰度共生矩阵的纹理特征与方向θ密切相关。在图像纹理分析的许多应用中, 希望所提取的纹理特征在图像发生旋转时能保持不变, 称这种特征具有旋转不变性。如将每一个特征fi (i=1, 2, 3, 4) 关于0°、45°、90°、135°4个方向求平均和均方差, 这样就抑制了方向分量, 从而得到的纹理特征与方向无关。根据求出的单个字符的特征值, 便可以进行相关的类别鉴定。
1.5.2 分类器的设计与实现
基于神经网络工具箱的数据分类器设计[19,20]步骤:在进行BP神经网络设计时, 需要考虑以下问题:网络的拓扑结构 (隐层的层数及各层的神经元的数目) ;神经元的变换函数选取;网络的初始化 (连接权值和阈值的初始化) ;训练参数设置;训练样本的归一化处理;样本数据导入方式等。
根据以上分析可知, 对于本网络的实现有以下四个基本步骤: (1) 网络建立:通过函数newff实现, 它根据样本数据自动确定输入层、输出层的神经元数目;隐层神经元数目以及隐层的层数、隐层和输出层的变换函数、训练算法函数需由用户确定。 (本设计隐含层为一层, 隐含层的神经元数目是通过不断测试训练误差得出, 经试验8个神经元数目是比较优越的。) (2) 初始化;通过函数init实现, 当newff在创建网络对象的同时, 自动调动初始化函数init, 根据缺省的参数对网络进行连接权值和阈值初始化。 (3) 网络训练:通过函数train实现, 它根据样本的输入矢量P、目标矢量T和预先设置好的训练函数的参数, 对网络进行训练。 (4) 网络仿真:通过函数sim实现, 它根据已训练好的网络, 对测试数据进行仿真计算。
图6三层BP神经网络图示Fig.6 Three layer BP neural network
1.5.3 实验样本及打印机类别数据表项
5种打印机纹理特征数据表项如下表所示。
1.6 实验结果与分析
实验取证过程及识别性能仿真如图8所示。
图7实验所用样本图例 (每种打印机各五组) Fig.7 The samples used in the experiment
通过将打印的字符图像读入本系统, 经过预处理、特征提取之后即可进行分类。本设计基本完成了所要求的目的, 五种打印机在一定误差范围内可以正确识别。通过神经网络工具箱, 可以方便快捷的设置系统识别的误差范围。神经网络将五组样本数据经过训练后作为参考样本, 之后再读入其他类型的图片时便会与训练后的数据不断进行比较, 同时不断修改网络中的各个参数, 使本系统的正确识别率不断提高。而在本实验中所选取的五种打印机的识别率也是在一定误差范围内进行判定的, 影响字符图像的因素是多种多样的, 本文中尽量将外界干扰降到最小, 当然不排除打印机本身物理机制和喷墨方面的影响, 所以有出现误判的可能。由仿真图像可以看出识别性能在训练超过20步以后, 比预期的识别效果要好。
2 结语
通过参考相关文献, 国内外的识别技术均有误差, 有些没有考虑打印机的工作时间及连续打印一定数目的文档后, 打印机的墨汁量和温度及内部结构是会变化的, 这在一定程度上对识别的准确性是有影响的。而本试验对实验条件进行了严格控制, 使用的样本均是在新打印机上试验, 而且打印机的分辨率、打印文档数目及工作时间保持一致, 字符图像的采集使用相同的扫描仪。本次试验对于采集的五种不同类型激光打印机的打印文档, 全部识别正确。
本课题先通过实验的方法对市面上三种最常见打印机进行鉴别, 主要采用物理化学的方法。而设计部分则主要是对激光打印机的更深层次的鉴别。通过对各类打印机字符图像特征值的提取, 并建立各自的样本数据库, 然后设计分类器, 利用分类器对特征值进行分类和允许误差范围内的机种识别。在本实验中, 通过鉴别五种激光打印机 (佳能、京瓷、理光、三星、夏普) , 图片各扫描五组, 并存入样本数据库。
设计核心采用字符灰度共生矩阵的纹理特征和BP神经网络来进行研究。文中具体介绍了具体的预处理、字符特征提取、特征分类的各个过程。在预处理阶段主要使用二值化得方法来达到去除斑点噪声的目的。在此采用形态学的理论方法, 来对字符的连通区域进行标记提取, 最终确定出一个最小的矩形, 用此矩形来对读入的灰度字符进行提取。作为图像预处理中重要的一步, 归一化把数据限制在需要的一定范围内, 为后面数据的处理提供方便和保证程序运行时的收敛加快。对于后续的特征提取工作非常重要, 归一化的精度和效果直接影响了特征提取的准确性。字符特征提取, 主要考虑从灰度共生矩阵的角度的纹理特征来进行研究。从四个共生矩阵 (4个方向) 的特征参数:能量 (角二阶矩ASM) 、熵、惯性矩、相关入手研究。最后, 通过求取四个参数的均差和标准差, 共可以得到8个纹理参数, 即完成特征值的提取以达到特征值的量化。而打印机特征的分类, 则是利用神经网络工具箱来设计一个分类器, 通过分类器来对纹理特征进行分类 (此过程有一定误差) , 以此来达到打印机的区分取证。
摘要：近年来由于现代数字电子技术的飞速发展, 各类合同、文档、传单的真实性有待于考证;而且也迫切需要准确掌握各类打印文档的来源。针对打印文档的真伪性问题, 提出在对单个字符图像进行灰度级压缩和二值去噪的基础上, 利用统计法中的灰度共生矩阵来提取字符图像的特征值;并以这些特征值建立相应的样本数据库, 借助神经网络工具箱对特征值进行分类和识别。试验对试验条件的控制较为严格, 样本采集为5种全新打印机打印的文档各取5张, 字符图像的提取采用同一扫描仪, 并且控制工作时间和打印文档的数目一致。实验结果表明, 观察提取的特征数据发现, 不同打印文档的特征数据之间有明显差别, 而且特征数据的正确性和可靠性明显提高。试验中对5种打印机全部正确识别。
并联臂连杆3d打印机设计 篇9
3D打印思想起源于19世纪末的美国, 并在20世纪80年代得以发展和推广发展至今, 3D打印机的种类也有很多。3D打印技术的类型来看, FDM的原理就像蚕吐丝或挤牙膏一样简单, 无需激光系统的搭配, 因而在现在的市场上的桌面级3D打印机大多采用这样的工艺。从色彩种类的发展角度来看, 分为单色和多色打印。从最初的单色打印变成现在的多色打印, 技术一直在不断的更新中。而目前的3D打印技术从工艺方面的主流技术包括SLA、FDM、SLS、3DP、LOM等。而FDM (Fused Deposition Modeling) 是把塑料熔化成半融状态拉成丝, 用线来构建面, 一层一层堆积起来的。其中, 熔化堆积制造技术是将各种热塑性丝状材料由送丝机构送至热熔喷头, 并在喷头中加热和熔化成半液态, 有选择性地沉积在工作台上, 最终堆叠成产品零件, 市场大多采用此种类。而选择性激光烧结是SLS法采用红外激光器作能源, 使用粉末材料加工, 首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度, 之后刮平粉末, 利用计算机控制下的激光束, 根据分层截面信息进行有选择地进行逐层烧结, 待全部烧结完毕后再去掉多余的粉末, 则就可以得到烧结好的成品零件。目前成熟的工艺材料为蜡粉及塑料粉, 使用金属粉或陶瓷粉进行烧结的工艺则较为昂贵, 一般用于军工或特殊产品制造研发。
由于目前3D打印成形技术设备和材料便宜、运行成本低、操作简单, 成形过程无污染, 打印速度快, 低噪音, 且适合办公室环境, 尤其可制作结构复杂的部件, 民用产品可保证精度在0.1mm~1mm之间, 而能够满足大部分的日常需求, 因而3D打印技术由于技术的革新和市场的推广, 已被普遍运用到我们的日常生活中, 甚至扩展至各行各业的制造过程中, 而且已基本解决复杂零件的加工制造问题, 方法为通过逐层材料堆积的方式, 无需机加工或使用模具, 可直接通过计算机图形数据生成任何形状的零件, 极大地缩短产品的研制周期, 提高了研发效率和大大降低了研发成本。
而常见的3D打印机设计方式以相垂直的三轴X、Y、Z轴运动以三正交轴联动达到三维坐标系中某点坐标位置为基础设计, 结构不够紧凑, 且维修、更换组件较为繁琐, 三轴中只要存在任一一轴的打印精度不足, 将大大降低打印效果, 即普通串联式打印机的驱动和传动系统大部分被放置于活动件上, 因而增加了系统的惯性, 恶化了打印机的动态性能, 而本文使用的并联式Stewart机构则很容易将驱动和传动系统置于机座上, 减少了运动件负荷, 降低了系统的惯性, 提高了系统地动态性能。
因而本文主要以简化而可靠的机械结构, 较高的可靠性和实用性, 以及可通过算法程序自行补偿打印精度不足, 而非调整机械组件提高打印精度的方式为目标, 设计出了模块简单, 易于更换, 可打印其本身主要零部件的Stewart并联连杆机构3D打印机。在应用上, 由于Stewart已成为空间机构学的研究热点, 且目前Stewart平台并联机构已经在航空、航天、海底作业、地下开采、制造装配等行业有着广泛的应用。因而打印机的Stewart三角并联结构的主构型, 保证了打印机末端执行器的刚度和运动的精度。
1 设计软件简介
本文主要使用Solidworks软件完成整体模型的设计和装配, 而该三维软件, SolidWorks是以Parasolid为核心 (也更加便于与动力学仿真软件ADAMS进行机构优化设计仿真) 的实体建模软件, 并采用参数化特征的方法来建立零件模型和装配体模型。而参数化指的是通过几何约束确定零件草图形状、三维模型特征和装配体之间相对位置。按照是否键入数字, 参数可以分为数值参数和几何参数。数值参数有直线的长度或圆的直径等描述具体尺寸的数值。几何参数, 主要包括相切, 平行, 同心, 水平或垂直等可以描述空间平面基本要素之间或装配图零件之间几何关系的约束条件。通过合理使用这些参数, 可以按照意愿设计符合尺寸要求的几何物体。
本文中的Solidworks建模, 一般从二维草图开始, 可以方便地选择自建基准面, 特征表面等进行草图绘制, 而且由于光标可以智能捕捉到切点, 交点, 圆心等特征点, 绘图时可以很方便的引入一些需要的几何约束。除了这些特点, 图形由尺寸驱动, 因此绘图前阶段时不必太在意图形的具体位置, 画完后输入尺寸值或加入新的几何约束便可以方便的更改图形的位置和大小, 而且未完全定义, 完全定义, 过定义 (几何约束太多无法求解) 的草图颜色上有区别, 使用者可以方便的发现草图中的问题并及时修改。在二维草图建立完成并修改无误后, 直接转到三维建模, 从最基本的拉伸, 切除到阵列, 放样, SolidWorks提供了强大的三维建模工具集, 针对不同零件的一些特有特征, 提供一些特定功能。比如加强筋, 可以方便的指定斜度;针对车削和铸造的零件提供倒角圆角功能;异型孔向导, 可以方便地绘制各种螺纹孔, 光孔等。使用toolbox或麦迪工具集等插件, 从而可以方便的生成各种标准零件, 提升建模设计效率。
2 子装配体模块化设计
本文使用了SolidWorks中提供的零件设计、装配功能, 将建立好的零件依次导入装配体, 添加同心, 共面等几何约束, 便可生成装配体, 还可以通过干涉检查, 发现零件设计存在的问题, 进而返回修改, 避免了零件生产出来无法装配的情况, 大大缩短了产品生产周期, 节约成本。此外, 由于由于该3D打印机零件设计要求精简耐用, 因而采用了模块化设计。该并联臂3D打印机的模块可分为上、中、下三个模块。最上面的模块承载了3台24V的直流电机, 通过连杆带动连杆的方式将运动直接传递到打印机头, 通过3个电机的协同作用, 实现打印机头在三维空间内的移动, 其移动范围类似于网状结构。中部模块为多并行的连杆机构, 机构的连接点位置均装配有轴承, 因而连杆部件之间连接紧密, 保证了运动精度。下部模块即为打印模块, 由打印机头, 下平台和连杆连接零件构成, 同其他民用3D打印机相同的是其使用了普通打印机热熔机头, 因而可方便地使用PLA或光敏树脂为打印型材, 连接部件的原理同上平台类似而不再赘述。
除可能因使用情况会出现变动的固定用连接机架未被建模和列入之外, 其所有组件名称、特征和数量如下表1所示:
3 总体装配及说明
在完成上述中的模块化子装配后, 即可完成3D打印机的总装配, 即利用SolidWorks中提供的装配功能, 将自装配导入后进行约束设置, 在定义完成个子装配体装配约束后, 完成的精简版并联臂3D打印机的总装, 如图1所示。
此外, 根据打印件的大小和复杂程度, 可考虑将模型一次性打印, 整体装配打印 (需考虑装配体组件中连接位置预留的缝隙大小) , 以及需要后续进行粘合处理的分块打印, 一般打印需要几分钟到几个小时甚至几十小时不等。
由于3D打印机采用的模块化设计, 而且由于Stewart平台并联机构具有刚度大、承载能力强、位置误差无累计等特点, 因而即便其模块经过多次更换后仍能通过内部打印机头定位算法的不断更新和矫正来保证其打印精度, 从而大大延长了其正常使用寿命。
此外, 由于本文主要以机械结构设计为主要目标, 因而该3D打印机的后续模块还包括电路部分的电机驱动设计、接口转换设计、稳定性分析与设计、反馈设计等 (可采用现国外市场上常用的RaspBerry Pi开发板进行驱动设计和调试) ;软件开发的3D打印机的嵌入式设计、软件编写实现设备实时观测和远程控制功能设计, 即还需要进行与相应的打印机头部分配套的挤料装置, 模型自定义吊装平台和温控设备型材的支架, 以及电控和软件部分模块的开发和调试。
4 结论
本文主要采用Solidworks完成了简装版并联臂3D打印机的主体结构的总装设计, 该3D打印机结构紧凑、简单、实用, 可通过采购打印机所需电机、热熔打印机头、轴承和螺栓等市场内现有材料, 结合本打印机自行打印的机构组件或子装配体, 从而实现自我复制、再生产的可能性, 大大降低了生产民用3D打印机所需的成本。同时其结构的模块化设计使得其自行维修、更换零部件的耗费的总成本也仅为3D打印常用PLA型材成本, 实现了民用化3D打印机的精简、低成本设计。
此外, 由于SolidWorks软件中, 还集成有三维建模分析系统SolidWorks Simulation。因而日后可以在该软件内部直接实现本文中3D打印机机构零件或装配体的应力分析、扭曲分析、频率分析和优化分析等多种分析, 凭借着快速求解器的有力支持, 同时可使用其自带的内部优化设计、分析、模拟制造等仿真模块外, 还可输出接口其他软件的文件, 与其他有限元或多体动力学等CAE、CAM仿真软件协同使用, 从而在日后可以使用计算机快速方便解决各机械类工程的设计、制造及可靠性分析问题, 以节省在传统设计、分析中所花费的大量时间和精力。
摘要：随着3D打印行业的兴起, 3D打印机新结构的设计至关重要, 打印头移动速度快, 打印精度高, 组成部件数量少, 制造成本低是设计时考虑的主要因素。本文根据已有并联臂3D打印机原理为参照, 使用达索公司的三维设计软件Solidworks, 设计出一款组件少, 结构紧密, 可携带外出打印, 零件易加工、更换, 由并联连杆机构, 固定基座和控制电机组成的并联臂3D打印机主体部分, 通过控制三台同等参数的24V直流电机分别操纵相应的连杆机构, 实现打印头在三维空间中的快速、精准移动。
关键词：并联臂,连杆,3D打印
参考文献
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打印头专利设计使停机时间更少 篇10
全新的Videojet公司的1620超高速打印机的一大优势就是它的速度比已有的打印机高出了40%, 使得操作灵活性更强、运行速度更快, 还能打印更多内容。生产线速度因此提升了25%, 每分钟高达150米。此外, 打印字符的尺寸也从原来的7×4增大到了7×5。而这一切都是在充分保证打印质量的情况下实现的。
英国Britvic公司的维修技师Paul Ash称:“现在我们每周只需要在生产线停机不会带来太大压力的时段里, 挑一个方便的时间来清洗打印头就行。由于打印机的墨水量较大, 一般墨水可以维持三到四天, 甚至更长的时间。”
这台1620超高速打印机在该软饮料工厂中打印了超过2300万条编码, 但打印头仍无需进行清洗。该打印机采用了Clean Flow打印头专利设计, 能够在尽可能减少维护的情况下提供最大程度的运行时间。减少墨水的堆积可能会使一些喷墨打印机停机, 但是Clean Flow打印头避免了这种情况的发生, 而且它只需更少的维护保养, 并能在不加干预的情况下运行更长的时间。
打印设计 篇11
“3D打印”（3D printing）是快速成型技术的一种，以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式构造物体。早在19世纪末，“3D打印”的核心制造思想就起源于美国，20世纪80年代后期，“3D打印”发展成熟。
在工业设计领域，“3D打印”早期常被应用于模具制造；目前，“3D打印”正越来越多地用于产品的直接制造。通过“3D打印”完成的交通工具、家居产品、服装、鞋类、珠宝等，很大程度上改变了产品设计原有的传统思路、工作流程、终极形态、销售方式：一台3D打印机专注于某一类材料各种可能形态的产品打印（包括可调节的复杂内部结构）；形态结构工程师与软件工程师协同设计软件程序，以“准确指挥”打印机完成复杂的打印工作；一件产品的完成不再需要日积月累的加工，打印机可以在数小时内打印完成过去在传统工艺流程中须经历复杂工序、包含专门技术、沉淀制作者经验的目标产品。“3D打印”不仅可大幅降低生产成本，提高原材料和能源的使用效率，减少对环境的影响，还能很方便地帮助消费者根据自己的需求量身定制个性化产品。
近日，设计师迈克尔·施密特在iPad上设计、由“3D打印”实现的网状耸肩礼服推出，这是世界上首次进行的“3D打印”礼服尝试。设计师用粉状尼龙通过“3D打印机”打印出裙子的骨架，涂上黑漆，最后镶上约13000颗黑色施华洛世奇水晶。礼服质地呈现出的柔软度可使其随模特移动勾勒出身体曲线，而“3D打印”也开始以此方式进军时尚界。
打印设计 篇12
目前, 身份证作为一个重要的个人信息标志, 已经和个人的生活工作紧密联系在一起, 由身份证及其存储在其中的信息衍生出来的各种证卡, 也充斥在我们的生活中, 越来越无法分开。可以说, 现在的生活中衣食住行都离不开形形色色的证卡。本研究的目的在于通过对身份信息的采集、管理, 实现居民身份管理的信息化, 采用网络技术和数据库技术可以在很短的时间内完成身份信息的采集、管理和传输, 信息化后的居民身份信息可以广泛地应用到社会行政事业、银行、商场、医院等各个方面, 比如社会保障卡、会员卡、公交卡等等。实现身份证信息管理的计算机化, 在此程度上适当对采集的信息进行提取、编辑、打印, 形成为我们生活提供便利的各种证卡, 既可以简化繁琐的工作模式, 丰富我们的生活, 又提高了各个行业的工作效率。
项目开发软件为通用身份信息采集打印系统软件, 是鉴于目前对个人信息应用越来越广泛的前提下, 社会各方面对基于个人信息的证卡打印自动化与多样化的要求日益强烈的背景下构思出来的, 该软件设计完成后可用于各种证卡系统的信息采集、管理;证卡模版的编辑和打印等应用。
1系统规划
通用身份信息采集打印系统是为了实现证卡制作过程中数据采集、图像处理、排版打印等工作而设计的系统。它面向各类通用证卡, 以高效、准确、灵活、安全为原则, 方便地控制整个制作过程。在设计该系统时, 侧重于对图文排版及打印功能的研究。
1.1系统功能设计
下面对系统进行需求分析, 系统必须具备以下基本功能:
(1) 通用身份信息采集打印系统中数据表的应用。要求具有便捷的数据采集能力, 克服传统手工收集中可能出现的各种问题。
(2) 通用身份信息采集打印系统新数据的添加应用。要求对身份证中未包含的信息进行新的添加, 以满足模版中各种信息的需求。
(3) 通用身份信息采集打印系统证卡模版的设计。要求能够科学、合理、灵活地设计各种证卡打印模版, 方便各种客户的需求。
(4) 通用身份信息采集打印系统的打印设置。要符合通用的打印需求。
根据其功能, 提出如下需求:
(1) 身份认证功能。为限制用户权限, 在进入系统前设置身份认证。该功能可有效防止非法用户的进入, 保证信息的安全性。
(2) 信息导入功能。可连接后台数据库, 直接调用数据库中的信息;另外, 现场人像采集的图片亦可直接调用。
(3) 排版功能。由于证卡制作过程中不可避免会出现需要修改的情况, 所以系统需要具备随时排版的功能。
(4) 打印功能。对于已确认无误的信息, 系统可直接控制其进行打印。
性能方面, 需求如下:
(1) 简单易懂。系统设计为中文显示界面, 使用户容易上手;设置下拉子菜单、快捷键等, 方便用户进行操作。
(2) 准确率高。直接调用数据库, 导入原始数据;图片可添加、删除、替换, 数据可单独进行修改, 以实时更改错误信息。
(3) 运行速度快。在保证运行环境的情况下, 提高系统的运行速度。
(4) 适应性强。可连接多种打印机并进行操控。
(5) 安全可靠。安全存储数据图片, 并保证系统的稳定性。
1.2系统模块规划
通用身份信息采集打印系统是一个应用广泛的开发应用程序, 它由登陆模块、信息采集模块、信息添加模块、打印模版编辑模块、打印模块等模块组成, 从而实现从数据采集到模版编辑、最后打印完整的证卡的过程。其具体规划如下:
(1) 登录模块。用于系统使用人员登陆与注销, 可以做到一定程度上的保密性。
(2) 信息采集模块。信息采集模块的功能分为两部分:信息读取和照片采集。信息读取用于读取二代身份证中存储的信息, 并将其存放到SQL Server的数据表中, 以便于后期数据的提取。照片采集就是将采集人物现场的图片信息进行保存, 后期的证卡制作中可以按照客户的要求对图片信息进行提取, 可以采用身份证中包含的图片信息, 也可以使用现场提取的图片信息, 充分体现了证卡制作系统的灵活多变性能, 满足客户的各种要求。
(3) 信息添加模块。用于添加身份中未包含的信息, 可以通过Excel表自主添加新的字段和信息内容, 满足后期模版制作中各种信息要求。具体来讲, 就是对于身份证中未包含的信息进行添加, 在证卡制作的过程中, 不同的部门对于证卡的模式和显示信息的要求是不一样的, 这需要在程序中能够简单有效地对所需要的新信息添加到SQL Server数据表中, 对这一部分的数据可以进行操作与显示。
(4) 模版编辑模块。用于编辑自身需要的各种模版, 灵活的排版方式, 便捷的信息选择方法, 可以满足证卡中的各种需求。模版编辑中主要包括各种图片的添加、字段名称的添加, 以及相应字段名称对应信息的显示等等。要求在编辑的过程中能够灵活调整各个图片信息和字段名称及显示信息的字体大小, 字体和位置等等, 做到灵活、简单、易操作, 满足各种用户的需求。然后对模版进行保存, 可以创建多个模版进行比较, 以选取适合各个部门要求的模版样式。
(5) 打印模版。符合通用的打印方式, 将编辑的模版及个人信息完整显示并进行打印, 形成满足各种需要的证卡。在打印模版中, 可以对编辑的模版进行选取, 同时显示模版中的各项信息, 完成对即将打印证卡的预览, 并调用打印机驱动实现打印过程。在打印的选择中可以进行单独打印或者进行选择性打印。
1.3系统功能结构
系统功能结构图主要从功能的角度描述了系统的结构, 如图1所示。首先是工作人员登陆系统, 登陆后对身份信息进行采集。信息的采集主要包括身份证信息的采集、人物现场图片信息采集以及对身份证中未包含信息的添加3部分。新信息的添加主要通过创建Excel表来采集需要添加的信息, 然后将信息按照系统的要求进行导入。
1.4系统操作流程
系统操作流程图主要从人员操作的角度描述了系统的流程, 如图2所示。系统的操作主要分两步:首先对身份证信息读卡器进行操作, 以实现身份证信息的采集, 然后对整个系统操作, 包括模版的编辑和证卡的打印等。
通过对总体设计部分的分析, 我们对程序的总体设计有了充分的认识, 对系统的各部分模块有了总体的认识, 下一步所做的工作就是进行数据库的设计及系统设计。
2数据库设计
系统设计中, 数据库系统设计需求整体模型如图3所示。
首先由二代身份证阅读器读取存储在身份证中的信息, 添加到数据库中, 然后将设计模版中所需要的信息通过Excel文档添加到数据库中, 形成一个完整的数据源, 以方便模版编辑完成后对相应信息的读取。
数据表中身份证件信息结构如下:
3解决的关键问题
3.1身份证阅读器的接口类
long __stdcall OpenCardReader (long lPort, ULONG ulFlag, ULONG ulBaudRate)
打开并检测阅读器。
long __stdcall GetPersonMsgW (PPERSONINFOW pInfo, const wchar_t* pszImageFile)
读取二代证中个人信息。
long __stdcall CloseCardReader ()
关闭阅读器。
void __stdcall GetErrorTextW (wchar_t*pszBuffer, DWORD dwBufLen)
获取错误信息的文字描述。
调用的API函数封装在如下cardapi3.dll、sdtapi.dll、WltRS.dll、license.dat四个文件中。
3.2身份证信息的读取
采用c#语言对系统进行开发, 调用接口函数实现身份证信息的读取, 身份证读取信息显示界面如图4所示, 部分的代码片段如下:
4结语
本文设计并实现了一个证卡打印制作系统, 对该系统的结构、功能进行了详细设计, 并对其应用流程进行分析, 实现了证卡打印制作过程的高效性、准确性、灵活性和通用性。通过使用该系统, 避免了以往逐个输入逐个打印的繁杂工作, 实现了批量化制作, 有效节省了制作成本, 提高了准确性, 并保证了信息的安全性。
另外, 随着证卡的发展, 越来越多的新技术将会被应用, 证卡打印制作过程也将发生变化, 系统要以适应证卡制作过程为基准, 进行相应的改进和完善, 才能不断适应现实需求。
摘要：通用身份信息采集打印系统通过对身份信息的采集、管理, 实现居民身份管理的信息化。采用网络技术和数据库技术可以在很短的时间内完成身份信息的采集、管理和传输。信息化后的居民身份信息可以广泛应用到社会行政事业、银行、商场、医院等地方, 比如社会保障卡、会员卡、公交卡等等。通用身份信息采集打印系统最终可以实现身份证信息的采集、新信息的添加、打印模板的编辑和信息打印等功能。
关键词：身份信息,信息采集,信息录入,模版创建
参考文献
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