Скорость печати 3D дельта принтера

30.09.2016 Сайт https://anteh.ru

При использовании Atmega2560 + marlin, для точной печати, скорость перемещения кареток должна быть такой, чтобы максимальная частота step не превышала 10килогерц. Максимальная частота step не должна превышать 40 килогерц для каждого двигателя. Если скорость печати больше 10 килогерц, 10-20kHz то добавляется 1 степ импульс, без вычисления точки, 20-30kHz 2 step импульса без вычисления точки, 30-40kHz 3 step импульса без вычисления точки. Для дельта принтера, на низких скоростях печати, 35мм/сек, скорость перемещения кареток совпадает со скоростью перемещения сопла, на высоких, 300мм/cек, скорость перемещения сопла раза в 2 меньше скорости перемещения кареток. У дельта принтера скорость печати уменьшается при удалении сопла экструдера от центра.

Скорость вращения шагового двигателя определяется только частотой следования управляющих STEP импульсов. Осциллограф показал, что на step выводе DRV8825 присутствуют следующие частоты:
При запуске режима Home, при движении 3х осей вверх период ровно 150мкс или 6.666(6)килогерц, после первого срабатывания концевика X каретка отводится вниз и на малой скорости снова подводится к концевику здесь период step = 1500мкс = 666.(6) герц, так для каждой их X Y Z осей, далее все 3 оси отводятся на несколько сантиметров вниз step = 325мкс = 3.077кгц. Ручное движение вниз step 435мкс. Максимальная наблюдаемая частота при печати 100мкс (10 килогерц), также наблюдались двойные(150мм/сек) и тройные(320мм/сек) step импульсы следующие друг за другом на расстоянии примерно 5мкс это double-stepping, third- stepping, quad-stepping режимы включающиеся автоматически.
Главный параметр контроллера управления драйверами шаговых двигателей является максимальная частота STEP, которую может обеспечить контроллер, от неё зависит скорость перемещения и максимальный допустимый шаг дробления. Есть следующая информация: "Marlin/Repetier on ATmega 16 MHz (e.g. RAMPS) in single-stepping: <10.000 steps/second (10 kHz)". Для Arduino mega 2560 16MHz + RAMPS c прошивкой marlin, в режиме single-stepping, максимальный STEP менее 10 килогерц для каждого шагового двигателя. single-stepping –это когда на одно прерывание приходится один шаг, один step импульс, и одно вычисление точки.
Осциллографом наблюдалась максимальная частота step = 10 килогерц, выше появлялись дополнительные step импульсы. В качестве тестовой используем модель, которая обеспечивает максимальную скорость и расстояние перемещения каретки по оси, например X, т.е. печатать нужно на весь стол, должны быть линии максимально возможной длины, круги, короткие линии.
Для испытуемой модели 10 килогерц "наступало" на скорости печати 360% при 100%=35мм/сек. Т.е. максимальная скорость печати 126мм/сек, (10000 step/s) / (80 step/mm) = 125мм/сек. Далее, редко при 380% часто при 480%, в зависимости от участка печати, наблюдалось появление двойных step импульсов. Помимо single-stepping режима 10 килогерц есть ещё double-stepping и quad-stepping, это 20 и 40 килогерц соответственно. 40000/80 = 500мм/сек. Эти режимы включаются сами, если не хватает 10 килогерц для заданной скорости перемещения. Полагаю, что появление на осциллограмме двойных, тройных и возможно счетверённых step импульсов и является переход к режиму double-stepping, third-stepping и quad-stepping. На счёт наличия third-stepping нет уверенности. В этих режимах рассчитываются не все точки, а только каждая вторая, третья или четвёртая соответственно. Режимы нужны для увеличения скорости печати. Предположу, что только на частоте step менее 10 килогерц точность траектории сопла будет максимальной. На печатаемой модели этобудет отражаться в виде уменьшения количества граней при печати углов и скруглённых отрезков. Т.е. окружность, печатаемая на скорости менее 10kHz step импульсов будет более гладкая, чем таже окружность, печатаемая на частоте близкой к 40kHz.

Видео осциллограммы step импульсов оси X 3D дельта принтера на разных скоростях

Согласно настройкам, на 1мм хода каретки каждой из осей, приходится 80 step импульсов. Остановился на следующем: скорость печати, для тестируемого принтера не будет более 10000/80 = 125мм/сек, дробление 1/16. Для точной печати будет использоваться 35-50мм/сек. Судя по всему, предельная скорость, которую может обеспечить arduino atmega2560 c прошивкой marlin, составляет: 40000/80 = 500мм/сек при дроблении 1/16, и используемых параметрах механики. Производитель принтера заявляет 300мм/сек. Осталось учесть реальную скорость сопла, по наблюдениям, на высоких скоростях, она раза в 2 ниже, чем скорость перемещения кареток.
Для дробления 1/32 скорость "точной печати": 10000/( (200*32)/(2*20) ) = 60 мм/сек. если не превышать 10 килогерц step. Для дельта принтера скорость перемещения сопла, ближе к краю стола, на больших скоростях заметно замедляется. Проверялось соответствие скорости печати и скорости перемещения кареток. Возникло ощущение, что сопло двигается с меньшей скоростью, чем каретки осей. Для скорости печати 35мм/сек, заданной в управляющем файле: 290мм по прямой сопло экструдера проходит за примерно 8 секунд, т.е. скорость в районе 36 мм/сек т.е. полное соответствие. Для скорости печати 230мм/сек, расстояние 290мм сопло проходит за 2сек(точно больше одной секунды) –это на глаз по секундной стрелке, получается 145мм/сек. Т.е. на больших скоростях печати реальная скорость сопла экструдера уменьшается.