基于蒙特卡洛法的3D打印机定位精度分析

来源：机床与液压杂志2016年第21期北京时间：

作者：袁茂强

单位：上海航天设备制造总厂研发部；上海航天设备制造总厂研发部；上海航天设备制造总厂研发部；上海航天设备制造总厂研发部；上海航天设备制造总厂研发部

摘要：为了研究在各种误差源综合作用的条件下，FDM桌面3D打印机挤出机头相对于热床的定位精度情况，通过蒙特卡洛法对其定位精度进行评估。根据多刚体系统理论，建立3D打印机的拓扑结构模型；基于仪器精度理论，对误差向量进行综合分析，分析步进电机在运动过程中，各种误差源在x, y, z方向引入的误差向量，建立3D打印机的误差传递模型；通过蒙特卡洛法对在各种误差源综合作用的情况下打印机挤出机头的定位精度进行仿真计算。结果表明：在置信概率95%情况下，挤出机头相对于热床在x, y, z 3个方向上的定位输出及其扩展不确定度分别为x=（70±0099) mm，y=(50± 0100) mm， z=(20±0518) mm。该方法可用于分析影响定位精度的主要因素，进行误差补偿，提高定位精度；也可应用到精密仪器设计中用于精度分配计算，合理分配多刚体结构各环节的精度指标。

关键词：3D打印机;误差传递;蒙特卡洛法;精度分析

基金资助：上海市科委（13DZ2280700；14DZ2253600）；上海市经信委（15QB1401400)