Downloaded 818 times
3D Printer 關鍵軟體控制技術之分析與探討 @ COSCUP 2014
- 1.
- 2. 2 莊竣傑 Hellion Chuang 視覺辨識 LinuxCNC 3DPrinter Open Source Projects: https://github.com/roboard/Print3D https://github.com/roboard/86Duino https://code.google.com/p/rb050-little-turtle/ About me R&D Engineer DMP Electronics INC.
- 3.
- 4. 4 RepRap 3D 立體印表 機 （ replicatingrapid prototyper ）的縮 寫 它具有一定程度的自我複製能力，能 列印出大部分其自身的（塑料）組件夠 2005 年， RepRap 項目在英國巴斯大學由機械工程高級 講師 Adrian Bowyer 博士創建。
- 5.
- 6.
- 7.
- 8. 8 RepRap 列印原理 : 熔融積式沉 （ fused deposition modeling ， FDM ） http://www.uni.edu/~rao/rt/major_tech.htm
- 9. 9 RepRap WorkFlow 利用電腦 3D 建 模 轉換成G Code 傳送到 3DP 控制 器 開始列印列印完成
- 10.
- 11. 11 3D Printer3D Printer控制器控制器 接收 & 傳送資料 控制馬達的移動與進料 控制擠出頭與 加熱板的溫度 控制風扇，極限開關與其他外部感應器 What it do?
- 12.
- 13. 13 Open Source 3DPrinterOpen Source 3D Printer 控制軟體控制軟體 • Sjfw (2012-1) • Sprinter (2013-9) • ImpPro3D (2014-2) • Sailfish (2014-6) • Aprinter (2014-6 ) • Teacup (2014-7) • RepRap Firmware (2014-7) • Grbl (2014-7) • Marlin (2014-7) • Repetier-Firmware (2014-7) • Smoothie (2014-7) Github 上最新 commit 的日期
- 14.
- 15.
- 16.
- 17. 17 V0.91 (2013 1230) Repetier-Firmware
- 18.
- 19.
- 20. 20 SD 卡 USB UART LAN … G Code 解譯 與運 動有 關 與溫度有關 其他 軌跡規劃 溫度控制 一些相關的設定 脈波命令 脈波輸出 3DPrinter3D Printer 軟體架 構 Hard Realtime Soft Realtime 50us1ms~10ms 16ms 10ms
- 21. 21 解譯 軌跡規劃 溫度控制脈波輸出 Real-Time Task Implementation Solutions : Multi-Processor Multi-Threading State Machine
- 22.
- 23. 23 G CodeG Code解譯解譯 • 將 G Code 轉換成 3D Printer 的內部控制命令。 • EX : – G01 X10 Y15.5 F2000 – M109 S180 (X10, Y15.5)X Y 加熱到 180 度才執行下一行 G Code
- 24.
- 25. 25 G Code Interpretationon Sprinter/Marlin: G01 X10 Y15.5 F2000 EX : G 的分 類 直線段 目標 X 10 mm 目標 Y 15.5 mm 速度 F 2000 mm/min Planner_line(10, 15.5, z, 2000);
- 26. 26 Source Code : •字串解析 • G Code, M Code, other… – 軌跡規劃 – 溫度設定 – 系統參數的設定 – 等…
- 27.
- 28.
- 29. 29 Look Ahead 速度曲線 NoLook Ahead 速度曲線 Look Ahead Buffer = 6 速度曲線 Look Ahead Buffer = 2 運動路徑
- 30. 30 梯形曲線加減速控制 V V T T TV∆×=∆Χ 2 32 2 1 2 1 2 1 TATVTA ∆+∆×+∆=∆Χ ∆T ∆T1 ∆T2 ∆T3
- 31. 31 Source Code : 計算運動學 LookAhead 梯形加減速
- 32.
- 33. 33 進馬達步 120o 走 3 圈又 120o 走41 圈又 240o 離散 以左上步進馬達為例
- 34.
- 35.
- 36. 36 v t 1 =∆ X T 近似誤差 Linear Approximation Pulse Generationon Sprinter/Marlin
- 37. 37 Implementation: Pulse generation byTimer ISR T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T9 T8 T10 中斷間隔 = 脈波周期 !Hard Real-Time: interrupt latency + jitter + pulse generation + I/O = 50us
- 38. 38 V T∆T1 ∆T2 ∆T3 High& Low 由 GPIO 產 生 Implementation:
- 39. 39 Source Code : 將planner 的連續軌跡，轉化成 進馬步 達所需的離散脈波 利用 Timer ISR 來控制脈波的 度寬 ( 頻 率 ) 用硬體的 GPIO 生產 High & Low
- 40.
- 41. 41 溫度控制溫度控制 加熱 AD 讀 取 度溫 AD讀 取 度溫 加熱
- 42. 42 利用熱敏電阻 讀取 度溫 目標 度溫 超過或低於 目標度溫 ? 加大電流， 達到加熱的效果 減少電流， 達到冷卻的效果 ON YES 度控制溫
- 43. 43 利用熱敏電阻 讀取 度溫 目標 度溫 超過或低於 目標度溫 ? 加大電流， 達到加熱的效果 減少電流， 達到冷卻的效果 ON YES 控制周期 16ms
- 44.
- 45. 45 Source Code : 利用熱敏電阻or 熱電偶，取得目前 度溫 用 PWM 控制電流以達到目標 度溫 PID
- 46.
- 47.
- 48. 48 目前 3D printer的控制板 Generation 7 Melzi PiBot for Repetier MotherboardArduino Mega Pololu Shield Sanguinololu ATmega-Based Clock : 8MHz ~ 16MHz SRAM : 32KB Flash : 128KB~256KB
- 49. 49 Why not 32-Bitplatform ? Beaglebone Raspberry Pi Cubieboard Intel Galileo 86Duino ARM11, ARM Cortex-Ax, x86… Clock : 300MHz ~ 1GHz DRAM : 512MB~1GB Storage : eMMC, SD Card
- 50.
- 51.
- 52. 52 最近 3D printer 市場很 夯，hellion 我們 也做一台來插花， 如何 ?
- 53.
- 54.
- 55.
- 56. 56 現有的 32-Bit 3DPrinter controller R2C2 ARM Cortex-M3 Running at 100MHz 512KB flash memory 64KB SRAM memory R2C2 firmware
- 57. 57 現有的 32-Bit 3DPrinter controller Azteeg X5 ARM Cortex-M3 Running at 120MHz Smoothieware firmware
- 58. 58 現有的 32-Bit 3DPrinter controller Smoothieboard ARM Cortex-M3 Running at 96 to 120 MHz 512KB flash memory 64KB SRAM memory Smoothieware firmware Still MCU-baesd solutions…
- 59. 59 現有的 32-Bit 3DPrinter controller 86Duino Print3D Vortex86EX 32-Bit x86 Running at 400MHz 128MB DDR3 RS232/ RS485/CAN LAN USB USB Host X MOTOR Z MOTOR Y MOTOR E MOTOR E HEATER E THERM X LIMIT Y LIMIT Z LIMIT
- 60.
- 61. 61 可用 32-Bit platform改善的一些 issues Internal Buffer size ↑ 4 x 96 Bytes 20MB → Before After 穩定性增加 解譯 軌跡規劃 脈波輸出BufferBufferBuffer
- 62. 62 程式的可讀性 intRes =intIn1 * intIn2 >> 16 可用 32-Bit platform 改善的一些 issues Before After
- 63. 63 更細緻平滑的運動路徑生成 可用 32-Bit platform改善的一些 issues Before After
- 64. 64 Look Ahead Window↑ 速度控制更平順 可用 32-Bit platform 改善的一些 issues Before After
- 65. 65 linear approximation →precise discretization v t 1 =∆ a XaVaXV t )1(22 2 0 2 0 −+−+ =∆ 可用 32-Bit platform 改善的一些 issues Before After
- 66. 66 Higher Speed PulseGeneration 20KHz 250KHz 可用 32-Bit platform 改善的一些 issues Before After
- 67.
- 68.
- 69.
- 70.