Влияние веса головы на резонанс

metlion
Идет загрузка
Загрузка
05.04.2021
2344
24
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.

17
Статья относится к принтерам:
Ender 3 Pro

Кто-то переделывает голову на директ, основываясь на том предположении, что даже после такой переделки её вес будет меньше веса стола (имеется в виду дрыгостол). Другие боятся увеличить вес головы даже на 100 грамм, объясняя это тем, что вся механика может быть на это не рассчитана.

Попробуем разобраться в одном из аспектов увеличения веса головы – резонансе и его изменении на примере Ender-3 Pro и 2in1 головы моей разработки. Она позволяет снять один или оба экструдера. Можно конечно взять любую голову и просто навешивать грузики, но мне ещё интересно было испытать именно свою разработку. В итоге получилось три варианта:

  1. Боуден, экструдер установлен на штатное крепление экструдера эндера - вес головы 309 грамм
  2. Один экструдер - вес головы 531 грамм
  3. Два экструдера – 753 грамм

Для сравнения - вес стола у меня 1200 грамм, то есть даже в двух-экструдерном варианте, голова получилась легче его на треть.

Для теста резонанса была взята модель и распечатана с этими тремя вариантами головы.

Условия: Ускорение 4000, скорости 60,70,80,90,100.

Резонанс рассчитывается в соответствии с описанием:

Частота резонанса = V • N / D, где

  • V– скорость мм/с
  • N–количество волн от резонанса
  • D–расстояние

Чтобы не путаться с замерами, сделал фотографии, и нарисовал вспомогательные линии. В итоге получились вот такие картинки:

Боуден:

Один экструдер

Два экструдера

Стол:

Таблица с замерами.

Т.к. в формуле есть скорость, замеры сделал на разных скоростях, чтобы оценить её влияние.

И таблица с результатами

Выводы:

  1. Согласно рекомендациям с того же сайта, смысл что-то укреплять или уменьшать движущуюся массу есть, только если частота резонанса меньше 20-25 Гц. В моём случае минимальная полученная величина 38Гц. То есть укреплять ничего не надо, как и уменьшать вес, всё и так отлично, с минимум двойным запасом. Отчасти это подтверждает и то, что я делал подобные тесты резонанса до и после установки косынок на раму, и изменения в частоте были на уровне погрешностей измерения.
  2. Увеличение скорости уменьшает частоту резонанса.
  3. Увеличение веса головы уменьшает частоту резонанса, причём увеличение веса почти вдвое, почти на столько же уменьшило частоту, дальнейшее увеличение веса на 50% уменьшило частоту всего на 20%, т.е. зависимость нелинейная.
  4. Интересный факт, что стол имеющий массу на 50% больше двух-экструдерного варианта, имеет большую частоту резонанса, а одно-экструдерный директ уже почти достиг частоты резонанса стола. Получается, что хоть стол и тяжелее, но он находится в более выигрышных условиях – балка оси Y сама по себе существенно толще и жёстко закреплена к раме. В то время как балка оси X в 4 раза тоньше и жесткого крепления к раме не имеет.
  5. С точки зрения частоты резонанса, одно-экструдерный директ с маленьким мотором имеет право на существование. Конечно же, без учета других аспектов такой модернизации.

Вопросы:

  1. Зависимость частоты резонанса от скорости. По-моему, что-то в этом есть нелогичное. Всегда казалось, что резонанс у системы должен быть один. Или это из-за того, что точек резонанса может быть несколько? Кто-нибудь измерял резонансы аппаратно, там такая же зависимость?
  2. Для меня пока осталось непонятным, что даёт нам эта частота резонанса? В клиппере они там как-то это дело умеют компенсировать, если получено точное значение частоты резонанса, а без клиппера? Ну вот она в два раза или в четыре превышает упомянутые 20-25Гц, стоит ли бороться за уменьшение частоты?
  3. Что именно вносит вклад в этот резонанс также не понятно. Только брать каждый элемент системы, думать, что в нём не так и пытаться что-то изменить. А потом на практике опять измерять резонанс и снова думать? Другой путь – укрепить, всё, что возможно, поставить качественные комплектующие, убрать все возможные люфты используя измерительные инструменты и уже не париться с замерами, т.к. и так всё что можно, ты уже сделал.

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.

17
Комментарии к статье

Комментарии

05.04.2021 в 21:20
0

я недавно пытался настраивать компенсацию резонансов. Частоты измерял 2мя способами - печатным, и микрофоном со спектроанализатором.

А там этих резонансов, хоть отбавляй: голова имеет свою частоту, ремни свою, вентилятор... ры.

И все это друг на друга накладывается, складывается, взаимноуничтожается. Да еще и зависит от положения каретки. Короче мрак.

Плюнул на это дело, и выключил компенсацию - голова легкая, боуден, ускорения 4000 и скорости до 200 тестировал - очень слабое влияние на стенки.

Так вот, что хочу сказать, измерение микрофоном точно совпало с измерением методом печати. Только микрофоном сразу видна форма резонанса, и множество других. Это самый точный метод, до единиц Гц.

05.04.2021 в 21:25
0

Шаговики вибрируют. Самая не подверженная эху кинематика - ультик, самая страдающая - прюша.

05.04.2021 в 22:43
2

Почему вы называете частоту колебаний резонансом? Точнее даже не так. Почему это "частота резонанса"?

Вопрос №1. Предположу, что частота зависит линейно от энергии подвижной части, т.е. mV²/2. Дальше можно попробовать найти в g-коде скорость на которой голова поворачивает на 90° (=джерк?:))  и проверить эту теорию

06.04.2021 в 07:38
0

По приведённой ссылке всё это называется Компенсация резонанса. Может это и сбивает с толку.

Если сказать, что это некая частота колебаний, то наверное вопрос отпадает, почему она разная.

В кинематике Эндера голова никуда не поворачивает, при смене направления печати на 90 градусов голова останавливается до 0 и начинает движение стол, ну или наоборот.

05.04.2021 в 23:37
2

может в квази системе это логично называть резонансом, но в пределах принтера это эхо.....тут импульс подвижного тела гасится в упругую заделку, которая потом разжимается с перебегом и потом обратно сжимается с перебегом. Частота будет зависеть от жёсткости конструкции, массы тела и начальной энергии (т.е. скорости). Количество "меток" зависит от начальной энергии......МС эту же фигню видел из-за индуктивности проводов концевиков когда тестил конденсаторы на них(только там потенциал скакал, а не голова)



физика эту систему называет - пружинный маятник 

частота зависит от массы подвижной части и упругости(жёсткости) опоры по оси перемещения. 

06.04.2021 в 07:48
0

Спасибо, а то физика была так давно...

Ну в общем по логике так и есть. Если у оси Y явной пружиной является только ремень, то у оси X кроме ремня есть ещё много чего, что может сминаться или люфтить.

06.04.2021 в 12:17
0

Таки да, у  резонансов обычно существуют повторяющиеся гармоники, которые вылазили бы на других местах и частотах. А здесь скорее затухающее инерционное колебание массы при джерках вследствии например растягивания ремней, или пружинящих элементов конструкции таких как рельсы, валы, оси роликов  и т.п.

06.04.2021 в 05:47
0

Берем Duet, прошивку RRF последней версии, читаем:

https://duet3d.dozuki.com/Wiki/Gcode#Section_M593_Configure_Input_Shaping

https://www.thingiverse.com/thing:3209955 

Настраиваем значения динамического ускорения для исключения вибрационной частоты.

Радуемся жизни и не ломаем голову на тем что-бы что-то укреплять улучшать и прочей лабуды...

06.04.2021 в 07:54
0

Ну так то да, но укреплять всё равно стоит. Одно другому не мешает.

Так вот разобраться, что они делают, для компенсации вибраций? По идее вместо константного ускорения от одной скорости до другой  они делают это какими-то рывками, с учетом найденной частоты.

Если система собрана очень небрежно, то наверное и компенсировать это будет не так то легко.

06.04.2021 в 09:26
0

Так вот разобраться, что они делают, для компенсации вибраций?

А зачем? За вас уже разобрались и дали функцию для компенсации вибраций, не тратьте время, воспользуйтесь этой функцией, и идите дальше исправлять другие проблемы в своем принтере.

Ну так то да, но укреплять всё равно стоит.

Кубика из конструкционного профиля 2020 достаточно для corexy, укреплять ничего не нужно.

Но для hbot уже нужен профиль 3030, и укреплять 2020 кубик бесполезно.

06.04.2021 в 14:51
0

Скорее всего к этому и приду. Тем более, что даже по рекомендациям в статье про компенсацию резонансов, у меня частота намного выше того уровня, когда стоит что-то укреплять.

Интересно, в Марлине не планируют подобную компенсацию прикрутить?

07.04.2021 в 02:12
0

Интересно, в Марлине не планируют подобную компенсацию прикрутить?

Не знаю, меня марлин не интересует как проект.

Пусть сделают нормальный способ конфигурации, когда прошивка это бинарник с определенной версией, а весь конфиг в текстовике на флешке, тогда интересно, а каждый раз компилировать его и прошивать контроллер ради включения и настройки нового функционала не интересно.

Да и RRF интересней в разы тем, что она поддерживает настоящие G2/G3 а не как марлин, который G2/G3 разбивает на линии...

Не так давно начал на RRF печатать с G2/G3, отменная штука, радиальные поверхности идеальны, вес g-кода в разы меньше и проще, процу контроллера на много проще работать...

Скорее всего к этому и приду. Тем более, что даже по рекомендациям в статье про компенсацию резонансов, у меня частота намного выше того уровня, когда стоит что-то укреплять.

Для себя я сделал вывод, оптимальные ускорения и рывки:

Ускорение XY 1200 мм/с^2

Ускорение E 3000 мм/с^2

Ускорение Z 30 мм/с^2

Рывок XY 15 мм/с^2

Рывок E 50  мм/с^2

Рывок Z 1 мм/с^2

Скорость печати 40 заполнение, 2030мм/с внешняя стенка 3030мм/с внутреняя, остальное все 30мм/с.

Минимум вибраций, плавная печать, отличные поверхности.

З.Ы. Хотя сейчас задумался над рывками экструдера и решил поэксперементировать...

06.04.2021 в 16:03
0

Частота резонанса, которую также можно называть частотой собственных колебаний "головы"(или стола) принтера от скорости не зависит.В формуле скорость присутствует, чтобы определить время за которое происходит N колебаний. То есть мы видим N гребней на отрезке длиной D, который голова проходит за время
t=D/V, а значит период колебаний головы T=t/N=D/(V*N), откуда следует,  что  частота колебаний F=1/T=V*N/D.

Знание частоты резонанса позволяет его(резонанса) избегать. Если скажем шаговики будут "шагать" с такой же частотой весь принтер начнет трястись.

06.04.2021 в 18:13
0

Понятно, то есть разные частоты, полученные на разных скоростях, это всего-лишь погрешность измерений.

06.04.2021 в 19:51
1

да, выше всё расписали, даже добавить нечего. Кроме как выразить свой смех по поводу: "Интересно, в Марлине не планируют подобную компенсацию прикрутить?"

06.04.2021 в 20:55
0

а по поводу чего смех?

какая-то особенность есть в Марлине, что это у них не получится или что?

06.04.2021 в 21:12
1

Марлин основан на упрощениях и костылях, в попытке угодить всем вышел быдлокод с 100500 вкладками, оптимизация нулевая - перспектив никаких, текущие разработчики марлина - отбитые ардуинщики, из фаворитов стали давным-давно уже аутсайдерами, даже в догонялки у них не получается. Даже если и наколхозят похожее, как всегда всё упростив, это лишь добавит лагов багов, так что ваше ожидание это оптимистический мазохизм мягко говоря )

07.04.2021 в 07:09
0

Понятно, значит надо думать о переходе на Klipper или RRF.

Не знаете, что из них лучше/правильнее вообще и для SKR v1.4 turbo в частности?

07.04.2021 в 08:48
1

Klipper во многих отношениях лучше, но на порядок сложнее в настройке. Ррф не имеет плюсов, кроме своей готовности для ленивых, работает из коробки, настроек минимум, юзается как есть.

07.04.2021 в 19:39
0

Что-то бегло ознакомился и как-то не очень нравится, что для Klipper надо ещё Raspberry PI подключать. Нельзя что-ли просто что-то в плату залить и работать?

В RRF тоже надо либо Raspberry либо WiFi модуль. У них есть возможность сделать просто установку, но типа не все возможности будут доступны.

Зачем всё так сложно?

07.04.2021 в 23:53
2

Зачем всё так сложно? Вы истинный дрыгостоловод, вам не понять пока не эволюционируете, или пока требования к качеству и производительности не поднимутся. Ррф на скр это колхоз, не от хорошей жизни же люди годами апгрейдят дрыги и паяют костыли, время своё ценить надо, разве что ради обучения) клиппер это флагман на андройде из мира смартфонов, дует с ррф это айфон предпоследней версии, ррф на скр это какой то мутант типа китайской реплики айфона, марлин 32 бита это дисковый аналоговый телефон,  марлин 8 бит это нитка со стаканчиками.

08.04.2021 в 08:28
0

Всё правильно, качества пока достаточно, а принтер - пока больше для развлечения, изучения и "эволюционирования".

С точки зрения эксплуатации картинка несколько иная:

Марлин: всё настроено, упаковано в прошивку, некоторые параметры вынесены в менюшку и пользователь только включает принтер и печатает.  Всё стройно и красиво. При необходимости продвинутые пользователи имеют возможность настроить и перекомпилять прошивку на любом компе - под видовс, линукс, да хоть на чём, где компилятор работает.

Klipper: Рядом с платой принтера, в которой есть свой процессор стоит ещё один микрокомпьютер, который связывается с платой принтера. Прошивку надо делать для обоих плат. Конфигурирование делается в красивом приложении на компе.

Raspberry: в принципе, то же самое что Klipper

То есть Марлин я бы как раз сравнил со смартфоном, где всё сконфигурено и ты только пользуешься, при некоторых навыках рутуешь и получаешь возможность настроить параметры недоступные для рядовых пользователей.

А Klipper и RRF - к смартфону надо прикупить ещё один гаджет, связать их по проводу или вайфаю. Каждый из них как-то конфигурить из внешнего приложения. Потом носить их в том же или соседнем кармане. Как раз, со стороны больше выглядит на какой-то колхоз, изначально предназначенный не для пользователей, а для 3Д-гиков.

Я именно это имел в виду в своём вопросе - Почему так сложно?

08.04.2021 в 20:06
1

Потому что ваш взгляд это лишь ваш взгляд, ввиду поверхностных знаний имеется эффект даннинга крюгера во всей красе. Дальше будет веселее, вас ждёт очень много открытий, всему свое время, главное интерес не утратить

08.04.2021 в 20:39
0

ну да, посмотрим, может и к этому приду

08.04.2021 в 20:06

Комментарий удалён

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Проект электронного мультитула QUARK

Яйца с сюрпризом, или готовимся к пасхе...

Камень из Hearthstone

Скоро косить #2

20-процентные скидки на наборы пластиков для 3D-печати от REC

Супер подсветка - конструктор