Вибрация, скорость, механика

ArtemKuchin
Идет загрузка
Загрузка
07.11.2018
2153
28
печатает на RepRap
Техничка

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

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.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

8
Комментарии к статье

Комментарии

07.11.2018 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.

07.11.2018 в 14:33
1

Вот именно. Я так сразу и подумал что видео в статье полношаговое. Все это не актуально

07.11.2018 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.

07.11.2018 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?

07.11.2018 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.

07.11.2018 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.

07.11.2018 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.

07.11.2018 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.

07.11.2018 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.

07.11.2018 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.

07.11.2018 в 19:05
1

Комментарий скрыт

07.11.2018 в 22:24
0

В теории на дачу логичнее летать вертолётом.
Поспорю.

В теории - дома лучше оказываться при помощи - машинки перемещения: 25-ти зарядов - должно хватить любому - на целый месяц...

08.11.2018 в 13:08
0

плоттеры рулонные это бытовуха? 
lol где шаговиков хватает никто не ставит сервы

08.11.2018 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.

07.11.2018 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

07.11.2018 в 19:08
0

Комментарий скрыт

07.11.2018 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.

07.11.2018 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.

08.11.2018 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: [url]https://sdelanounas.ru/blogs/106909/

08.11.2018 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.

08.11.2018 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?

08.11.2018 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.

08.11.2018 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.

07.11.2018 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?)

07.11.2018 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.

07.11.2018 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. 

07.11.2018 в 21:43
1

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.                                        *

07.11.2018 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

Обзор ABS 350р/кг

Перекур в мастерской

Схема CoreYZ+CoreXYZ ну или наверно CoreXYZ

Продолжение работы с моделькой паровоза

Delta дома или побюджетней на мечту

Upgrade 3D принтеров PICASO Designer X series. Создаем 3D печатные Фермы. Удаленное управление.