Вибрация, скорость, механика

Подписаться на 3Dtoday
ArtemKuchin
Идет загрузка
Загрузка
07.11.18
1239
29
печатает на RepRap
Техничка
8
Теоретические изыскания.

По мере увеличения скорости вращения шаговика вибрация сокращается.
Это хорошо показано тут:
При работе принтера есть еще ускорения, т.е. скорость вращения не достигается сразу, а с определенным ускорением.

Кроме этого есть еще повороты и кривые, где длина участка не позволяет нарастить скорость до существенной и печать идет фактически на скорости jerk.

На графике видел для их драйвера и их двигателя падение вибрации происходило на скорости около 70 оборотов в минуту.

У них используются фантастические моторы с шагом в 0.72 градуса (500 шагов на оборот).

Т.е. от обычного шаговика с 1.8 градуса можно ожидать падения вибрации при скоростях примерно в 2-3 раза больше.

При прямой передаче и шкиве 16 зубов (окружность 32мм) и скорости в 60мм/сек имеем.

(60мм/сек*60сек)/32мм=112,5 оборотов в минуту

Для шкива на 20 зубов получаем всего 75. И это еще одна причина использовать шкив минимального диаметра, который только можно использовать с данным ремнем (пока зубы цепляются и ремень не слишком быстро переламывается).

Совсем не дотягиваем до желаемых 140-210 оборотов. Да и скорость 60мм/сек не везде доступна.

Но есть выход!

Используем ременную схема передачи с удвоением точности ( а также с двойным выигрышем в силе, что важно дрыгостолов и тяжелых директов). В этом случае скорость вращения придется поднять в 2 раза для получения той же скорости перемещения. И получаем уже 220 об/мин для 60мм/сек. Вибрация должна радикально упасть.

Даже для тихих TMC2XXX драйверов это - выигрышная конфигурация за счет меньшей нагруженности двигателей. Т.е. тот же TMC2100 на 12В может более надежно двигать тяжелый экструдер или стол.

В плане ускорений, чтобы быстрее проходить участок с высокой вибрацией интерес представляет S CURVE (S-образное) ускорение. Реализовано в marlin 1.1.9 и 2.
Подписаться на 3Dtoday
8
Комментарии к статье

Комментарии

07.11.18 в 13:41
3
Интересная тема. Не раскрыт вопрос микрошага. Вот видео от тех же авторов.

Видно, что микрошаг убирает большую часть вибраций. Правда, странно выглядит деление шага 1/10.

Ну и не забываем про использование моторов с шагом 0,9.
07.11.18 в 14:33
1
Вот именно. Я так сразу и подумал что видео в статье полношаговое. Все это не актуально
07.11.18 в 15:06
1
Конечно, это так. Но у них двигатель 0.72, что почти в 3 раза меньше чем 1.8. Т.е. них что то близкое к микрошагу 1/32 для двигателей 1.8. А мы знаем,что чем больше микрошаг, тем меньше сила и больше ошибка позиционирования. И возвращаемся к тому, что такая организация ремней поможет и в этом случае. Я говорю все в контексте тяжелых осей.
Моторы 0.9 имеют свои минусы, довольно противные, но я забыл какие :) Реально вылетело из головы.
07.11.18 в 15:39
1
Угу. Владельцы различных TMC и LV драйверов тихо плачут в сторонке из-за своих слабых и неточных движков, а на всеми стоят владельцы копеечных 4988 и ржут в голос, ибо у них самые точные принтеры.

Реально вылетело из головы.
Угу. Все вылетело. А мож и вылетать нечему было?
07.11.18 в 18:52
0
Я не понял сарказм про TMC, я вроде ничего такого про них не заявлял. Ну и вообще, не позорьте славный город Хабаровск таким стилем общения.
07.11.18 в 19:44
0
В TMC идет аппаратная интерполяция до 256 микрошагов, а по вашим словам
А мы знаем,что чем больше микрошаг, тем меньше сила и больше ошибка позиционирования.
07.11.18 в 13:55
0
Хорошая статья получилась. Только вот весь цивилизованный мир давно ушёл от шаговиков не просто так. Их недостатки давно известны. А кто хочет получать хорошее качество, тот использует сервоприводы на базе синхронных моторов.
Но почитать все равно было интересно.
07.11.18 в 14:15
0
Спасибо. Но где этот цивилизованный мир, который ушел от шаговиков? Это в какой-то другой солнечной системе. Ибо, у меня вот МФУ рядом стоит напичкони шаговиками, а вот принтеров вообще на сервах не встречал. Так что не совсем понял о чем речь.
07.11.18 в 16:08
0
Я про качественное промышленное оборудование, а не про бытовуху. МФУ и настольные 3D принтеры это бытовуха, где важна цена, а не качество (в разумных пределах). В промышленности цена тоже имеет значение, но куда важнее качество и производительность и вот для таких систем шаговики не применяются совсем. Используются только сервоприводы. У меня была идея собрать настоящий 3D принтер на сервах, но пока что цена выходит слишком высокой и это просто не имеет смысла.
07.11.18 в 18:54
0
Хм. даже и не знаю. У знакомого Pick&Place машины промышленные, там шаговики. Но ради справедливости, там есть системы отслеживания позиционирования. Т.е. система с обратной связью. Но сам по себе шаговик не плохо. Ну по логике, производят де NEMA23. Это явно не домашнее применение и их покупают. Есть подозрение, что покупает их промышленность.
07.11.18 в 19:05
1
У меня была идея собрать настоящий 3D принтер на сервах, но пока что цена выходит слишком высокой и это просто не имеет смысла.
это не имеет смысла потому, что 3D-принтеры с их скоростями и точностью вполне себе работают на шаговиках и ничего дороже пока им не требуется, и, видимо ещё долго не будет требоваться.
Я про качественное промышленное оборудование, а не про бытовуху.
всё это окупается на тиражах 100000-1000000 изделий, причём в достаточно бодром темпе. В РФ на это тупо нет рынка.
В промышленности цена тоже имеет значение, но куда важнее качество и производительность и вот для таких систем шаговики не применяются совсем.
кот уже жмурится у лампы в предвкушении историй. Надо отличать рекламу от реальности. И, скажу больше, есть драйвера, которые позволяют заставить шаговики в системе с энкодерами или чем-то подобным работать на уровне сервы, ценой от тысячи-полутора, правда. Но там и линейные узлы с моторами того же порядка стОят, так что это неважно. Просто у серв и шаговиков немного разные сферы применения, применяется и то, и другое.
В теории да, сервы логичнее, но на практике нужна окупаемость :). В теории на дачу логичнее летать вертолётом.
07.11.18 в 22:24
0
В теории на дачу логичнее летать вертолётом.
Поспорю.

В теории - дома лучше оказываться при помощи - машинки перемещения:

6bd9c0a8f10a69f8dc6530c1867a7958.png


25-ти зарядов - должно хватить любому - на целый месяц...
08.11.18 в 13:08
0
плоттеры рулонные это бытовуха?
lol где шаговиков хватает никто не ставит сервы
08.11.18 в 10:35
0
Ибо, у меня вот МФУ рядом стоит напичкони шаговиками,
Это какого года выпуска ваш МФУ, в большенство компаний перешли на колекторные серво приводы.
07.11.18 в 17:14
1
Статья в свете применения ШД на 3d принтера малоинформативна. т.к. носит лабораторный характер (нужно добавить в стенд маховик).
О том что ШД на малых скоростях двигается шагами всем и так понятно. Что движение шагами будет порождать вибрации это физика.

Серводвигатель при движении шагами (а ведь нам нужно точное позиционирование а аналоговое управление гдето там) доже даст либо вибрацию или ошибку положения из-за сглаживания движения.
На самом деле решение проблемы в другой плоскости - хотим плавного движения нужно уменьшать дискретность шага - повышать микрошаг. Нужен ли двигатель с большим числом шагов на оборот на самом деле не однозначно т.к.:
ШД имеют точность порядка 5% при 200 шагах на оборот и шпулях 20GT2 имеем теоретическую точность привода: 20*2/200*5% = 0,01 мм (10 микрон) - для 3D принтера более чем достаточно и на самом деле для меня нет смысли искать большего т.к. волнистость поверхности по Z, эластичность пластика, температурные деформации и этой точности не позволят достигнуть.
5% это 1/20 шага, тоесть для достижения теоретической точности достаточно микрошага 1/16 или 1/32. какая будет при этом точность в динамике зависит от жесткости конструкции, и деформаций каркаса (механических, а при термокамере то и ТЕПЛОВЫХ) + люфты + динамическая точность. Динамическая точность соответственно зависит в том числе уровня вибрации. простое увеличение шага до 1/64..1/256 (ТМС2208 с интерполяцией рулят) дадут плавность хода, точность 5% от шага в любом случае сохранится (точность снижается по отношению к величине микрошага, а по отношению к шагу конструктивная неизменна). Абсолютная же амплитуда вибрации больше зависит от "вибростойкости" каркаса (например диаметр валов 8 или 16 мм) и двигаемых масс. Да может быть электрический или механический резонанс вот он неприятен и звенит - опять больше полезен микрошаг.

А насчет ШД или сервопривод - так тут больше вопрос в том что на больших мощностях и скоростях сервопривод эффективнее - но это не про 3d принтеры так зачем платить больше за сервопривод если более простой ШД справляется на ура и по скоростям и по крутящему моменту
07.11.18 в 19:08
0
О том что ШД на малых скоростях двигается шагами всем и так понятно. Что движение шагами будет порождать вибрации это физика.
Есть системы, где всё это сильно задавлено и плавность охрененная (драйвер вначале плавно подводит, а в конце видит эти броски тока от резонансов и противофазе давит их своим током). Проблема лишь в цене этих драйверов. Когда я тут предложил купить такой драйвер на ebay по дешевке за полтысячи (при том, что новый стОит полторы) и попробовать, меня тут чуть с г*вном не съели. Но там только драйвера маловато, там всю систему в сборе с энкодером и блоком управления лучше купить (сколько она стОит, я писать не буду).
07.11.18 в 19:11
1
Ну вообще статья была не только про вибрацию, но еще и про определенный тип ременного привода. Но все это пропустили. Ну да ладно.

При микрошаге растет ошибка позиционирования. Я об этом уже писал.

В принципе, это двигатели с погрешностью 5%, что при 1.8 градусов на полный шаг дает погрешность 0.01мм на полном шаге.
Однако, при использовании микрошага погрешность позиционирования растет очень значительно, при 1/16 как у меня она может достигать 40-50% от микрошага, конечно. А микрошаг получается 0,000625мм, т.е. ошибка позиционирования около 0,0003мм. Смешно, конечно. Но на больших нагрузах это может просто приводить к пропуску микрошага, а потом сразу прыжку на сколько надо. Причем может быть пропущено несколько микрошагов, до накопления нужного потенциала.

Но это все "ляляля". Практическая польза одна - ток надо ставить адекватный и обычно проблем с этим нет.

Но вот есть одно странное дельце.
http://faberant.ru/goods/3D-printer-Faberant

Внизу пример печати с системой ремней с удвоением точности. Мне лично не понятно как так.
Как и не понятно заявление, что обычная точность 0.1мм. Т.е. это расчетная величина или финальная реальная измеренная точность позиционирования. Загадки.
07.11.18 в 19:56
0
Реклама она такая. Мне всегда нравились ролики по ТВ (разрешение SD) про сравнение качества на FullHD и 4K экранах. И ведь видно 8).
Точно так же и здесь. Более-менее опытные пользователи получат такое качество даже на дешевом Анет.
08.11.18 в 13:21
0
Улучшенная система перемещения с удвоением точности на основе FCoreXY, формула движений прилагается.
Моторы тут действительно движутся быстрее, чем в обычных принтерах.
Подробнее можно почитать тут: https://sdelanounas.ru/blogs/106909/

f6735024d8a96d63a088fcb1b61db1a3.jpg
08.11.18 в 14:52
0
Да, облизываюсь на ваш принтер. Много интересных решений, но так как мне это дело денег не приносит (или пока не приносит), то пока пасс.


Однако, я все не могу понять про точность. Вчера письмо писал вам и ответ получил и все равно неясности.

Вы пишите, что обычный принтер (типа прюшы, например) дает точность 0.1мм, а ваш 0.025
Как я писал, что расчетная точность для обычного принтера не 0.1мм, а 0.01 мм
А у вас на Fcore она должна быть в районе 0.0025мм
Вы отписали, что 0.025 это не расчетная, а измеренная величина. Но измеренные величины обычно так не выглядят.
Почему не 0.026 или не 0.024? Ну и неясна причина, почему расчетная отличается от измеренной в 10 раз. Почему именно в 10? Не в 8, и не 11 ? Неясно в общем.
08.11.18 в 15:40
0
Вот тут же

https://3deshnik.ru/blogs/faberant/izmerenie-tochnosti-peremeshhenij-novogo-3d-printera-faberant-cube

ваша же статья
измеренная точность намного лучше 0.025мм
и повторяемость тоже лучше.
откуда 0.025? маркетинг?
08.11.18 в 13:31
0
Полиспаст получается. То есть это в принципе работает, если не рассматривать увеличившееся трение в системе ремней и большую их длину.
Мне лично не понятно как так.
08.11.18 в 15:05
0
Там трение качения. Можно сказать, что просто ничто. Большая длина - это да, возможно не очень хорошо масштабируется до размером 1мх1м, но возможно это решается более высококачественными ремнями.
07.11.18 в 19:51
0
хм...
Чому то как в начале прочитал про Систему удвоения точности, сразу подумал будет ссыль на Фаберант.
Я ни ашипся!)
Пачиму по Y на розовом (или как его там цвет) уголке Вертикальные полосы?)
07.11.18 в 20:07
1
Про сервомоторы на 3Д принтере: ищите в Гугле статью "Как построить 3D-принтер без единого шаговика". Там и теория, и практика.
07.11.18 в 20:47
2
Можно сервы но ЗАЧЕМ?
Скорость? ШД справляется полностью
Крутящий момент? да обычный NEMA17 у меня на Соре ХУ на скоростях до 300 и ускорениях 3000 при токе 1А без проблем директ титан на рельсах тягает большие скорость и ускорения просто не пробовал (зачем больше не придумал)
Точность? я не теоретик по станкам но из практики вижу для FDM реально достижимая точнось 0.1 ну максимум 0.05 при идеально настроенном принтере профессиональном операторе и сопле 0.2мм, больше не для данной технологии (да и смысла не при получаемой шероховатости поверхности и твердости материала)
Итого серво только для понтов и раскрутить побольше цену.
Да теоретически в определенных ситуациях можно словить пропуск шага, но на практике на пути к качественному рузультату куда больше важнее решение других воросов: адгезия, точность подачи пластика его влажность и температура спекаемость слоев и т. д.
07.11.18 в 21:43
2
нарастить скорость до существенной и печать идет фактически на скорости jerk.
Вы уверены, что правильно понимаете смысл джерков?

P.S. Вот описание этого параметра в прошивка MK4DUE:

* "Jerk" specifies the minimum speed change that requires acceleration. *
* When changing speed and direction, if the difference is less than the *
* value set here, it may happen instantaneously. *
07.11.18 в 22:27
1

2ALL:
Побуду немного К.О. ...

Шаговики+Механическая-простота(без_ОС) .VS. линейные_мотиваторы(сервоприводы)+сложнейшая_электроника(ОС) .

Поскольку калибровка нужна и там, и сям - то я выбрал - первое. оно - подешевше (бытовуха!).

А Вы вольны выбрать то - что по Вашему карману, и разумеется это зависит от поставленной суперзадачи.

Безусловно - калибровка с разной периодичностью нужна везде.

Упрощённое понимание:
Кстати, ротор шаговиков - тоже имеет момент массы, который при повороте даже на незначительно малый угол - преобразуется в вибрацию.
А встречный момент - имеет "рубашка" шаговика, с зафиксированной на ней обмоткой/обмотками.
Вывод:
Хотите уменьшить вибрацию - используйте демпферы, а не жёсткое крепление.
Да не вала, а корпуса шаговика, даже такого маленького - как NEMA17 или BYJ...

+Update#1:
Вот - познавательное видео.
Посвящего оно - другому (сравнению ОС и без ОС), но часть вопросов с вибрацией - тоже способно разрешить.
Если внимательно послушать шумы.
https://youtu.be/vNjPo0wq8xI

+Update#2:
и ещё одно, шумовое (читай - вибрационное) видео -
с разными шагами
на одной и той же кинематике,
в - сравнении на слух.
https://youtu.be/D2GPtnB0kdY

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Концерн BMW изготовил миллионную 3D-печатную серийную деталь

PICASO 3D ( X-Files )

Ручка КПП для старой девятки

Адаптер ZAV MAX PRO для правильной установки дисплея (дополнительная плата дисплея)

семинар «Цифровая лаборатория. Элайнеры»

mariSmart-bot