修复重影问题(阻尼与将打印机固定在桌子上)

3D打印 重影 知识库
2021-05-22 11:43:02

我有一个 Monoprice Maker Select v2。是移动板(热床)提供Y轴,移动挤出机提供X轴的那种。它有一个相当坚固的钣金框架。此外,我添加的钢棒有 Z 形大括号。

我看到一些非常明显的重影。每次急转弯后都会发生这种情况。显然,振动是罪魁祸首。我发现了两种可以改善这种情况的简单技术:

  1. 脚下柔软的地垫(让机器自由移动)
  2. 将机器固定在桌子上(防止机器移动)

令人惊讶的是,这两个对立面为重影提供了完全相同的改进水平。我的问题是:哪种方法更好此外,为了进一步改进,我应该使用...

  • (极端版 1)使用弹力绳将打印机悬挂在天花板上(最大限度地提高移动自由度);或者...
  • (2 的极端版本​​)将打印机固定在车库地板上(0 自由移动)?
4个回答

重影是由于头部加速时床和头部之间的不同运动引起的。这些力为该差分振动模式中的共振增加了能量。

通过更改底座的安装方式,您将更改模式并可能更改频率。

通过软安装,床可以更轻松地移动。它将倾向于更好地跟随头部加速度。整个系统仍然会响起(您无法摆脱动量变化),但您可以使能量转移到其他地方而不会激发该模式。

底座用螺栓拧紧后,底座变得更硬,共振频率增加。您还可能使底座更能抵抗摇晃或扭曲运动。

完全可信的是,这两种干预措施都减少了问题。在这两者中,我更喜欢任何增加刚度的干预。

如果您知道您的移动速度(可能来自您的配置文件)并且可以测量振铃的线性频率,您就可以确定被激发的共振频率。根据频率,您可以使用音频发生器和换能器(甚至可能只是一个扬声器)来激发该频率,例如使用以下之一:代顿音频换能器

当系统以正确的频率振动时,您可以用手指找到画面中强烈振动的部分,或者甚至可以用手机摄像头来制作运动的高速视频。

在主题是什么导致“重影”中很好地描述了重影?.

重影是印刷品中的一种人工制品,这是由于方向的快速变化引起的打印机振动

为了补充该答案并讨论您的问题和可能的解决方案,我想说您提供的任何解决方案都不正确。我们知道什么?我们知道重影取决于被加速和减速的打印头的质量。这会导致过冲,这种结构会导致波纹或振铃效应在打印几毫米后消失。

如果考虑头部的质量为M1,打印机的质量为M2(其中M2大于M1),可以绘制如下简化图:

在此处输入图片说明

注意头部没有摩擦(实际情况并非如此),当头部受到外力,或者突然作用在质量M1上的力消失时,质量M1想要走得更远;然后弹簧和阻尼器开始起作用,导致 x1 的动态位移。

如果您假设打印机用螺栓固定在地面上,则 M2 成为地球的质量 (M2 >>> M1),并且仅考虑 x1 位移。但是,如果您将其自由悬挂 (M2 > M1) 或在打印机之间使用橡胶阻尼,则会得到一个复杂的振动系统,其中质量 M1 会影响质量 M2 的位移。例如,M2 现在通过自己的阻尼器和弹簧(或自由)连接到大地(如果自由悬挂则不连接)。如果 x2 和 x1 同相,则效果可能比 x2 和 x1 异相时更强。这一切都取决于弹簧和阻尼器的值以及所涉及的质量权重。尽管夹紧似乎是最好的前进方式,但将打印机放在橡胶垫或脚上可能会更舒适,因为它可以减少振动。

这表明 M1 的位移将始终存在,直到您固定头部的质量 (M1) 或作用在质量 M1 上的力(降低速度和加速度)。

有 3 种选项可以通过不同的方法减少重影。

运动物理学基础

当机器改变运动方向时,它会在头部和框架之间以非常短的时间差延迟,从而引起振动。让我们假设头部只是向后移动并围绕一个点施力x0 在床的中间,振幅为 1。所以打印头的位置曲线是 xh=x0+sin(ωt). 这个的第二个导数是加速度d2dt2xh=ω2sin(ωt). 框架虽然落后,但它有一个相移。它的运动是xf=x0+sin(ωt+τ),所以它的加速度是 d2dt2xf=ω2sin(ωt+τ). 因素τ确定打印头的安装方式(摩擦)、框架的重量(惯性)以及刚度。由于框架的构造(刚度变化),它可能会根据高度而变化。

我们将假设一维打印机更容易建模,但在实践中,我们需要查看所有三个轴来对打印机进行整体建模。

方法一:减少摩擦

减少因素的一种方法 τ是为了降低打印头和框架之间传递运动能量的能力。这意味着减少框架和打印头之间的摩擦所以更好的轴承是做到这一点的一种方法。

方法二:轻头/重框

另一个因素是惯性差异。如果头部的动能较少和/或框架具有较高的惯性,这会减少重影,因为可用能量较少,相移τ减少。这就是用螺栓固定打印机在某种程度上起作用的地方:打印机的质量变成打印机的质量加上它用螺栓固定的部分。

这就是采用 Bowden 装置(超立方体设计)的轻质碳纤维管轨上的超轻量头发光的地方:由于质量超低,能量传递受到阻碍。

方法三:加强框架

框架具有它想要摆动的特定频率。为了改变这一点,可以添加加强杆或不同的安装方式,这也会增加重量。这转变τ 下来一些。

方法四:调优 τ

仅增加打印机和打印头的质量或加固机器都有其局限性。然而,有一种方法可以将机器与其他系统隔离:将其放在弹簧阻尼器上。只要这些阻尼器不与框架的共振发生共振,机器本身就可以自行调整。在这一点上,当您将机器放在橡胶垫上时,您会注意到:如果机器有sin(τ)0,那么因子 τ突然对计算的影响很小。顺便说一下,对称性让我们很容易创建边界:τ{0,2π}

最佳实践?

仅通过计算通常很难找到最佳方法。甚至工程师也使用试错法来寻找增加质量的位置(例如使用粘土和重量),并查看复杂的测量结果他们需要减少多少质量来减少更换机器环的位置,因此多个因素τ 相互抵消或获得他们想要的共振频率。

对于家庭使用,通常最好尽可能简单地修复它。

要解决重影问题,打印机是用螺栓固定还是在空中飞行都没有关系。重点是摆脱打印机结构本身的任何运动。我的意思是:如果你用螺栓固定你的打印机,但所有部件都像地狱一样摆动,那么你就会有重影。如果您的打印机没有摆动部件,那么理论上甚至可以在打印时移动打印机。因此,减少振动源或将它们与自卸车断开,并尽可能使框架坚固。

当然,粗体向下会降低打印机的灵活性,但如果这也有帮助,内部加固也可以完成这项工作。(就像一个额外的框架)

对于我个人的 2 美分:我建议使用柔软的地板垫来阻止振动传递到桌子,因为如果您有一个将桌面用作鼓的振动装置,留在同一个房间里会很烦人。