Устройства для автокалибровки стола 3d принтера

Подписаться на 3Dtoday
injener3d
Идет загрузка
Загрузка
03.09.15
42616
33
3D-печать
19
Качество печати 3D принтеров, работающих по технологии FDM,наиболее распространенной и доступной на сегодняшний день, зависит от многих факторов (материала печати, режимов работы нагревательного стола, экструдера, температуры внутри принтера и т.д.
Кроме вышеперечисленных факторов большое значение имеет печать первого слоя, формируемого на печатном столе. Ведь от того, насколько качественно он напечатан, зависит как адгезия пластика к печатному, так и качество конечной модели в целом. В этой связи большое значение приобретает автокалибровка печатного стола.
В сущности, суть ее заключается в том, что 3D принтер посредством специального устройства (щупа, зонда, или иного устройства) проверяет плоскостность печатного стола при касании в нескольких точках (задаваемых программно в прошивке) после чего выстраивает «свою горизонтальную» плоскость. Понятно, что это плоскость может и вообще не совпадать с реальной горизонтальной плоскостью. Просто 3d принтер строит свою новую систему декартовых координат, внося в алгоритм перемещения необходимую «дельту»
Следующее видео наиболее наглядно показывает, как это происходит, видео на английском визуально все понятно.
Существует несколько основных механизмов определения «горизонтальности» печатной плоскости 3D принтера:
1. Зонд (контактного датчика)
zond.jpg
В интернете описано много схем и способов для изготовления контактных устройств.
Есть схемы с использованием обычных контактных датчиков (как на видео выше), есть схемы, в которых пользователи сами делают систему с контактным зондом (щупом). Принцип основан на замыкании электрического контакта в щупе при подходе сопла экструдера к поверхности печатного стола.
У этого типа конструкций есть недостаток. Во-первых, необходимо каким-то образом организовать подъем щупа после калибровки, во-вторых, датчики контактного типа имеют свойство несколько «расшатываться» после некоторого количества циклов срабатывания. Ну и необходимо калибровать уровень срабатывания датчика и уровня сопла.
Для домашнего 3D принтера вполне сносный вариант. На многих сайтах можно скачать уже готовые варианты моделей в формате .stl этих самых щупов, например, здесь: http://www.thingiverse.com/thing:111397

1. 2. Датчики давления
Принцип работы данного варианта заключается в следующем: под поверхностью печатного стола 3D принтера размещается несколько датчиков давления (тонкопленочные FSR сенсоры), таких как эти:
FSR sensor.png
Как только носик сопла экструдера касается поверхности печатного стола 3D принтера, он производит давление, которое определяет датчик давления и формирует сигнал.
Таким образом, сопло экструдера является самим щупом в системе нос экструдера – датчик давления. Далее представлено видео, где подробно отображен данный процесс:
3. Датчик на базе пьезоизлучателя.
piezoizl.png
В данном варианте реализации автокалибровки стола 3D принтера используется пьезоэлектрический эффект – эффект возникновения разности потенциалов на поверхности диэлектриков при механическом воздействии на них.
Этот эффект бывает как прямой, так и обратный. Суть применяемого здесь метода в следующем: при касании сопла экструдера по поверхности стола происходит генерация звука (удар), затем акустические вибрации формируют механические, тем самым в пьезокерамическом излучателе формируется сигнал, который и преобразуется в конечном итоге в результат столкновения стола и экструдера. И далее по общей схеме формируется набор точек, по которым и строится «горизонт» плоскости печати.

Данный тип автокалибровки был реализован, как показано на видео ниже:
4. Использование датчика приближения
prbl.jpg
Честно говоря, идея не опробована, идея не моя, а друга, но есть некоторые предпосылки для ее реализации.
Итак, начнем с теории. Датчик приближения используется во многих устройствах, в том числе и на мобильных, планшетах, смартфонах и т.д. Его основная задача – снижение энергопотребления мобильного устройства и увеличение срока работы на одной зарядке.

В таких устройствах чаще всего используются емкостные датчики приближения.
Чаще всего применяют емкостные бесконтактные датчики. Принцип работы таких датчиков следующий.
Датчик с системой коммутации расположен под специальным защитным слоем. Два проводящих элемента, находящиеся в непосредственной близости друг к другу, имеют некоторую емкость. Это емкость (в пФ) возникает между проводящим слоем заземления и контактной площадкой самого датчика.
Когда к датчику начинает приближаться некий предмет, происходит изменение общей емкости системы.
Основные плюсы таких датчиков:
1. Малый габаритный размер
2. Высокая точность измерений (достигается при калибровке)
3. Большая зона обнаружения
4. Долговечность и надежность
5. Относительно невысокая цена;
Однако есть и небольшие ограничения: объект, приближающийся к датчику, должен быть токопроводящий.
В любом случае, мы будем двигаться в направлении реализации установки данного вида датчиков на наши дельта 3D принтеры с целью упрощения автокалибровки печатного стола.
Подписаться на 3Dtoday
19
Комментарии к статье

Комментарии

3 Сен 12:27
0
Повесить на сервоприводе штангу с обычным концевиком, штангу через подшипник, никакого люфта и болтанки на длинный срок службы.

УЗ датчики это хорошо, можно ещё попробовать оптические, но вопрос в погрешности. у них диапазоны то вроде 2см и выше, с точностью 300 микрон, это ардуиновские.
3 Сен 17:19
0
Если речь о механическом концевике, то это не вариант. У него слишком большая погрешность срабатывания. Я делал на оптическом, но, во-первых, толку нет без нормального алгоритма компенсации кривизны стола(а не наклона) в прошивке, а во-вторых, что то дохнут эти датчики быстро. За месяц экспериментов с автоуровнем умерло 3 оптоконцевика. Хотя точность с ним и вполне годная даже без подшипников, просто на валу сервы.
4 Сен 11:13
1
Для компенсации кривизны стола я думаю надо использовать стол эталонной толщины и кривизны. Зеркало мне кажется вполне себе подойдёт для этих целей :)
5 Сен 14:11
0
Не подходит. Его тоже гнет от температуры.
5 Сен 18:29
0
На какой температуре ? На Duplicator 4X у меня греет до 130 градусов, ни одного заворота.
3 Сен 12:30
0
4. Использование датчика приближения
он не будет работать на стекле или зеркале
Обычно используют индуктивный датчик приближения:
http://www.thingiverse.com/thing:969141
3 Сен 13:07
0
Согласен, вот на мой взгляд лучшей на 8мм . Очень удобный по высоте установки. Единственное, правильно подключить.
16 Ноя 18:28
0
а вы не подскажете статейку как это все дело подключить и прошить?
16 Ноя 22:50
0
С ходу не найду, но здесь все есть

http://www.thingiverse.com/thing:651117
https://www.youmagine.com/designs/smartcore
17 Ноя 10:18
0
Спасибочки =)
4 Сен 10:40
0
только индуктивный не особо катит на принтере с нагревающим столом =)
3 Сен 12:39
0
Дело в том что стекло будет иметь тонкий слой металла.Может и прокатит)
3 Сен 13:18
1
индуктивный датчик приближения.
4 Сен 19:49
0
AlekS, на видео стекло и нет там никакого металла. Я прав? Как он тогда срабатывает?8)
4 Сен 20:21
1
Общее , а это конкретно , физика :)
Металл не нужен. У буржуев стаят такие и меньше хлопот... 8)
даже так печатает :o
4 Сен 23:27
0
Видимо мой мозг уже не воспринимает после работы информацию подобного рода, но я,хоть убей не понимаю как индуктивный сенсор срабатывает при сближении со стеклом ))) Как в стекле что-то может "навестись" :o
5 Сен 01:15
1
Успокойся :) , физика 8 класс. Приблизительно так, колебательный контур - это катушка и емкость. Изменяя емкость изменяется колебания в контуре. Приблежаемый предмет и есть обкладка емкости. Вторая обкладка в датчике. Грубо конечно, но сойдет.


В свою молодость, очень давно, испытывали радар пво, он ни чего не излучал но мог засечь самолет:o Т.е. электростатику на крыле и корпусе самолета воспринимал. Даже такие датчики есть ;)
4 Апр 12:31
0
Это не индуктивный, а емкосной датчик.
3 Сен 13:13
2
Странное использование FSR сенсора описано. Setar c робофорума установил датчик давления в голове, а не на столе что вполне логично. При этом достаточно всего одного датчика. Когда сопло касается стола - срабатывает датчик. Минус такой системы - сопло обязательно должно быть разогретым, чтобы твердый остаток пластика не сбивал калибровку. Есть еще вариант в прюше использования в качестве "датчика" всей Х-каретки. Вариант реализации описан например вот здесь: http://www.thingiverse.com/thing:220709
4 Сен 19:52
0
Тензометрический датчик стоит в голове.Довольно чувствительны! Но как уже говорилось ранее, не только датчик - важна прошивка с правильной компенсацией.
Кто уже написал? Делитесь :D
3 Сен 16:28
2
Прошу прощения, а откуда информация про принцип работы пьезоэлектрических датчиков?

" при касании сопла экструдера по поверхности стола происходит генерация звука (удар), затем акустические вибрации формируют механические"

Был удивлен)))
3 Сен 18:26
1
Вот и мы удивились - пока осциллографом ловили сам удар напрямую пьезодатчиком. Ловится хорошо, фронт импульса отличный. Но сейчас задумались - может правда звук ловить? Тогда ничего под стол или на каретку колхозить не надо, микрофон поставил - и привет.
3 Сен 17:00
0
Оригинально!!! материал для рубрики "А вам слабо..." Объясните неграмотному пользователя, в чем прикол возможности печати на наклонном столе? зачем?
3 Сен 17:14
3
Дело не в наклонном столе, а его кривизне. При нагреве стол деформируется и зазор на разных участках стола меняется. При чем деформация довольно сильная бывает, вплоть до того, что в центре сопло царапает стол, а по краям пластик уже не липнет. Особенно актуально для принтеров с большой площадью стола.
Но все эти датчики ерунда без нормальной реализации автоуровня в прошивке. А в марлине реализация никакая. Максимум что просчитывает марлин это как раз наклон стола. Он не считает(компенсирует) неровности, а как раз в них то основная проблема. На робофоруме товарищ Setar работает сейчас над прошивкой что бы это поправить.
3 Сен 22:46
0
Может не marlin а teacup?
5 Сен 14:13
0
Да не важно. Нет ни там ни там.
4 Сен 19:57
0
Ursus, буду крайне признателен, если поделишься информацией о данной доработке в Marline.
Я уже голову сломал, пока кроме плоскости по 5 точкам ничего лучше не придумал. Центр и 4 угла. Ну более или менее, что-то похожее на истину выходит:D
5 Сен 14:18
0
Да у меня инфы минимум. Вся инфа на сайте робофорум(не знаю можно ли тут ссылки давать, в гугле найдете), в разделе по 3д печати. Там есть товарищ Setar вот его темы полистайте. Он там при поддержке обитателей форума что то придумал на счет компенсации, я не вникал, пока лень опять ставить автолевел.
А средняя плоскость по точкам и так просчитывается стандартным алгоритмом автолевела марлина, только толку от этого нет. Проще стол ровно выставить один раз.
3 Сен 22:40
0
Смысл в том чтобы не заморачиваться с выставлением "горизонта стола".Понятие "горизонт" здесь относительно)
5 Сен 14:20
0
Имхо проще один раз заморочиться и выставить горизонт стола, чем городить для этого автолевел. Смысл как раз в исправлении кривизны стола, а примеры с печатью на столе под углом приводятся для бОльшей наглядности, и потому что того что реально нужно нет в прошивке.
3 Сен 18:01
0
Так может сразу нормальный принтер купить, а то напоминает, как раньше, приобретались "Жигули" и начиналась доработка до нормалного автомобиля. Вы безусловно молодцы!!! Пропустите этот этап развития, идите дальше...
5 Сен 14:22
4
Во первых, не все покупают принтеры, у многих самоделки. Во вторых, кто вам сказал, что в "нормальных" принтерах нет этой проблемы?
17 Июл 19:15
0
А почему про магнитные ничего не написали :(

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Набор юного мехостроителя

«Что цело, то и годно в дело»*.

Черная пятница: скидки до 50% на весь ассортимент!

Wanhao D7 v 1.4 Red edition. Главное - работает!

В Новосибирске налаживают аддитивное производство титановых имплантатов

Голая статистика или жизнь после сертификации