Устройства для автокалибровки стола 3d принтера

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) 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:1113971. 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: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.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 приближенияЧестно 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.