3D принтер на базе ПЛИС

В современных принтерах при печати моделей распространены ситуации, когда модель отрывается от поверхности стола, обрывается нить, ломается пластиковый пруток. В этом случае, чтобы избежать возможной поломки принтера и порчи расходных материалов, оператор должен постоянно находиться рядом с принтером и следить за процессом печати. Существует необходимость в дополнении принтера специальными следящими устройствами, которые могли бы ситуационно распознавать ошибки печати и приостанавливать работу 3D принтера.

В нашем проекте мы используем SoC, чтобы снизить вероятность появления дефектов во время печати, а также для реализации автономного пользовательского интерфейса и системы мониторинга процесса печати. Такая степень автономности позволит подключить принтер к системе умный дом по технологии IoT с помощью соответствующего модуля связи, а также избавиться от необходимости держать персональный компьютер подключенным к 3D принтеру и оператора, который должен постоянно следить за процессом печати.

Цель проекта:
Создать 3D принтер, помогающий предупредить сбои и проблемы в процессе печати, обладающий дружественным интерфейсом управления (ЖК-дисплеем), закрытым корпусом и большой областью печати.

Применение:
Сфера применения 3D принтеров широка. Мы используем SoC для обеспечения работы принтера, обладающего расширенными возможностями. SoC используется генерации сигналов для механических частей принтера, реализации высокоуровневых алгоритмов обработки информации и обеспечения интерфейса взаимодействия с пользователем.

Пользователь:

Данный продукт является прототипом будущих 3D принтеров на SoC. На данный момент нет подобных продуктов в среднем ценовом сегменте. Наша команда представляет новый концепт системы управления принтером, которая предоставляет удобный пользовательский интерфейс с возможностью дальнейшего подключения к системе умного дома по технологии IoT.

Для создания разрабатываемого 3Д принтера требуют решения следующие задачи:

• создать аппаратную реализацию базовой системы управления на Verilog HDL;
• создать систему управления принтером на HPS;
• создать интерфейс взаимодействия с пользователем;
• объединить аппаратную реализацию системы управления с программной в HPS;
• создать систему мониторинга процесса печати;
• обеспечить возможность печати STL-моделей с флеш-накопителей.

 

Большим преимуществом SoC De10–nano является наличие ПЛИС и HPS на одном кристалле. Это позволяет реализовать высокоуровневые алгоритмы обработки подготовленных 3Д-моделей, IoT-приложение и отображение интерфейса экрана без использования стороннего микрокомпьютера за счет взаимодействия встроенного в Intel FPGA ARM & Linux и FPGA.

Использование Intel FPGA позволяет оперативно применять изменения при проектировании системы и быстро дорабатывать проект. Плата De10–Nano обладает широким набором интерфейсов и инструментария, что значительно облегчает проектирование системы. Создание системы мониторинга процесса печати на SoC позволяет в режиме реального времени и осуществлять параллельную обработку данных с датчиков и обеспечить высокую точность и надежность процесса печати.