Странный воблинг (?) или причем тут PID

Привет, читатели!

Никогда до этого момента не публиковал статей, но полученным опытом и всей историей я не могу не поделиться. Данное чтиво будет чем-то вроде «приключение с принтерами» с элементами полезной информации.

Печатью я занимаюсь не первый год, и за это время встречал достаточно много разных дефектов, как вызванных неудачными апгрейдами (мне кажется, что у всех владельцев принтеров рано или поздно начинают «чесаться руки», как-нибудь доработать или усовершенствовать свою машинку :D), так и «усталостью» и износом ресурса отдельных частей. Но большая часть этих дефектов интуитивно или визуально понятна и достаточно быстро решается. Решение проблемы, речь о которой пойдет ниже, растянулось у меня более чем на год.

Предыстория:

Ближе к концу 2021-го года прилетел мне один интересный серийный заказ, выполнение которого заняло около 2-3-х месяцев. За этот период на принтерах, из-за непрерывной круглосуточной работы, дали о себе знать все «уставшие», к тому моменту, узлы, но все это ремонтировалось и заменялось, и работа даже не думала останавливаться. К Новому Году заказ был успешно завершен и сдан. Перед праздниками принтеры обслужились и ушли на заслуженный отдых.

После праздников я получил заказ на изготовление цилиндрических втулок среднего и малого размера. И я решил выполнять этот заказ на принтере FlyingBear Ghost 4S, к слову, на тот момент этот принтер уже мало чем напоминал стоковый вариант, и после серийного заказа в нем было больше новых запчастей, чем во всех остальных :D Со средними втулками визуальных критичных дефектов не было, но когда я начал печатать малые втулки – то взору предстали ребристые стенки…

Воблинг – подумал Штирлиц.

На первый взгляд дефект выглядел, как стандартный воблинг – вдоль оси Z стенки имели неестественную ребристость, отклонение в углублениях было около 0.15 мм, что достаточно критично для изготовления мелких деталей. Для того чтобы удостовериться в том, что это не разовая «акция», было решено напечатать поочередно несколько одинаковых полых кубиков 20х20х20 мм без крышки, с толщиной стенки в 1 периметр и сравнить места возникновения дефектов. Визуально проблема была одинаковой на всех образцах. Думаю «Мда.. Приехали..».

Образец кубика с дефектом.

Сразу под подозрение попали следующие элементы: муфта (так как «из коробки» стояла цельная, и руки до нее не успели добраться), гайка и шпилька. Разобрал ось Z, проверил шпильку – визуально ровная, проверил гайку – дефектов нет. На всякий случай отполировал их ветошью до зеркального блеска. Позаимствовал разрезную муфту с одного из имеющихся FlyingBear Ghost 5. Собрал, проверил – проблема слегка изменилась, но не ушла… Позаимствовал муфту со второго FBG5 – ничего не поменялось… Потакая своему упрямству, напечатал с десяток различных муфт (разрезных, составных, с резиновым сердечником и прочих), в том числе и собственного моделирования. И все это, чтобы удостовериться, что это точно не в муфте дело. Результат слегка менялся, но дефект все равно оставался прежним. На всякий случай заказал нормальную разрезную муфту и гайку.

Пока шли детали, под подозрение попали линейные подшипники, так как моментами из них доносился подозрительных хруст. Разобрал, осмотрел – на одном подшипнике в одном из каналов ощущалось легкое заедание. На этот раз, заимствованием деталей с других принтеров решил пренебречь, так как уже изрядно устал от сборок-разборок, и побоялся ухлопать еще один принтер, потому было решено ковырять имеющиеся подшипники. В ходе ковыряния «было утрачено» по одному шарику из каждого канала..и хруст исчез :D Но на дефекте это никак не отразилось… Заказал подшипники у незнакомого продавца (о чем позже пожалел) и отложил решение проблемы до прихода запчастей, как ни как уже прошло пару месяцев с начала всей этой вакханалии…

Спустя еще пару месяцев детали пришли. Подшипники оказались шакального качества, дико люфтили, хрустели и заедали. Брал их здесь.

Вернул деньги и заказал подшипники из официального магазина FlyingBear, и, к слову, оказались они на пару порядков качественнее.

И вновь спустя пару месяцев подшипники пришли. Все проверил – поставил, движение отличное – без люфтов, хруста и прочих неприятных моментов. Но проблему это не решило, от слова совсем, то есть, заказывать детали не было смысла – время и деньги были напрасно потрачены (к тому моменту прошло уже около полугода). Это сильно огорчило. Но успокоил себя мыслями, что все же замена не была напрасной – хотя бы устранил хруст, и что благодаря всем этим пляскам я научился разбирать и собирать принтер без особых сложностей и достаточно быстро.

Исключив из списка возможных узлов, способных оказать влияние на данный «воблинг», подшипники, направляющие, муфту и гайку – мои подозрения пали на винт, шаговик и драйвер. Последние два я исключил, напечатав кубики разных размеров, и измерив их высоту – все соответствовало заданным размерам, пропуска шагов не было. После опыта с подшипниками новый винт покупать не хотелось, да и на старом визуальных дефектов не было, потому решил исключить его возможное влияние на стол, установив магнитную развязку подобную вот этой. Руководствовался мыслью «Хуже-то от нее точно не будет».

Для изготовления развязки заказал магниты. Шарики вытряс из подшипника, но к вышеуказанной модели они не подходили, как и гайка, потому было решено сделать свою модель, основываясь на увиденном варианте.

Модель делал во Fusion360. Недавно пересобрал ее и предусмотрел возможность быстрой корректировки, через графу параметров – для этого достаточно указать размеры магнитов и диаметр шара. Ссылка на модель с исходниками.

Но после установки сего девайса проблема не решилась, хоть и ряби стало чуть-чуть меньше. 

Слева результат после установки развязки, справа – до установки.

Сама развязка.

Раздумий только прибавилось. Если проблема не связана со столом и относящимися к нему узлами, то в чем тогда проблема…

Эксперименты продолжились.

По мере экспериментирования приходили разные мысли: начиная от влияния на дефект самопального директа, заканчивая бредовой паранойей о том, что «вдруг вибрация вентилятора колдэнда входит в резонанс с вибрацией от директа», и вот результат – отклонение в 0.15 мм. И потакая всем этим мыслям – прилагал руку ко всем узлам, на которые только мог подумать. Про количество перепробованных филаментов – вообще молчу. Но результат никак не менялся.

И вот, буквально пару дней назад, заметил, что при сильном увеличении скорости дефект редеет.

В нижней части скорость 100%, в центре 150%, в верхней части 200%.

И, к своему стыду, только тогда я заметил, что рябь с противоположных сторон зеркальна...

То есть, при типичном воблинге если с одной стороны отклонение идет в сторону модели (вовнутрь), то с противоположной стороны, оно обязательно идет от модели (наружу) – симметрично:

Здесь же, если с одной стороны модели колебание идет вовнутрь, то с противоположной стороны оно так же идет вовнутрь – зеркально:

А значит, что этот «воблинг» – вовсе не воблинг. Это деформация иного рода.

В ходе экспериментов заметил, что когда включается индикация нагрева стола – возникает отклонение. И тут мне вспомнилась одна вещь: в момент выполнения серийного заказа, о котором я говорил в начале, мне довелось заменить стол с нагревателем на этом принтере, так как старый нагреватель «пал смертью храбрых», и я взял стол от FBG5, так как был один запасной. Но тогда я не придал этому значение и продолжил выполнение заказа, благополучно забыв о проблеме.

За поиском ответа на вопрос, что же творится с моим принтером – наткнулся на данный пост, который натолкнул меня на решение проблемы.

В комментариях к посту упоминалось про включение и настройку PID для стола. Параметры PID я никогда не калибровал, так как не было потребности. В прошивку тоже не лез, она стоковая.

Открыл конфигурационный файл, хранящийся на флешке, и обнаружил, что PID для стола у меня отключен – включен Bang-Bang. Без раздумий отключил этот чертов «Gang-Bang» :D Включил PID, попытался нагреть стол – ошибка. Думаю – ладно, раз стол от FBG5, то от него же и возьму значения PID. Поменял параметры – нагрев пошел. Отлично. Едем дальше.

Нашел в этой статье информацию, что калибровка PID осуществляется командой «M303 Ennn Snnn Cnnn», где Ennn – E0 хотэнд, E1 стол, Snnn – температура калибровки, Cnnn – количество циклов калибровки. Чтож, думаю – приступим.

Открыл Repetier-Host, подключил принтер к ноутбуку кабелем (через Wi-Fi нет ответа от команд), отправил команду «M303 E0 C8 S225» для калибровки хотэнда – откалибровалось, ура. Скопировал новые значения в конфигурационный файл. Далее ввел «M303 E1 C8 S110» для калибровки стола и…ошибка. Команды не отправляются. Перезапустил принтер, ввел еще раз – то же самое… Не понял… Изменил параметры «M303 E1 C8 S80» – опять ошибка. Подумал, что может не тот нагреватель он пытается активировать. Ввел «M303 E2 C8 S80» – в ответ получил, что нет такого экструдера. В голове представился Якубович со словами «Нет такой буквы!» :D

Полез в интернет за поиском информации о данной команде и, в целом, о калибровке PID стола для FBG. В следствии чего наткнулся на сайте RepRap на информацию, что на некоторых принтерах команда для стола выполняется с параметром «E-1», а не «E1», и, разумеется, FBG4S не стал исключением из этих «некоторых». Ввел команду «M303 E-1 C8 S80» и все – калибровка прошла, работает.

Применив все параметры, поставил все тот же тестовый куб, с толщиной стенки 1 периметр и..он напечатался! Без дефекта! Все!

Годовалая эпопея подошла к концу, принтер снова способен адекватно печатать. И устранение этого дефекта, по сути, оказалось настолько простым, и при том финансово не затратным, от слова совсем. Знай я это раньше – не пришлось бы тратить столько времени и средств, изобретать велосипед и костыли. Но, тем не менее – это опыт. Интересный и необычный опыт. Вот Вам и воблинг. От английского Wobble – колебаться, и действительно – наколебался я с ним в полной мере :D

Надеюсь, что данная история покажется кому-нибудь занимательной, а для кого-то будет полезной и поможет с решением подобных проблем.

Спасибо тем, кто дочитал! Хорошего дня и успешной печати!