Какие конечные точки наиболее точны?

Я думаю, что есть несколько факторов, влияющих на то, какие датчики являются лучшими, но общий заказ для меня был бы Холлом, оптическим, за которым следуют механические. Все типы будут подвержены некоторому смещению из-за вибраций и изменений в принтере во время использования. Поэтому при оценке учитывается простота настройки, а также точность остановки.

По моему опыту, датчики эффекта Холла являются самыми точными и простыми. Они не полагаются на физическое переключение (как в случае с механическим), что означает отсутствие "износа" компонента, и точка переключения останется фиксированной. У них есть потенциометр, который можно отрегулировать так, чтобы положение упора менялось без какого-либо механического вмешательства, что позволяет очень точно настраивать. Они могут быть очень точными.

Оптические приборы аналогично точны, но обычно имеют фиксированный компонент, который отсекает луч для включения/выключения датчика. Регулировка упора обычно будет механической, поскольку необходимо будет отрегулировать точки крепления - это снижает их точность. Существуют различные регулируемые крепления, чтобы облегчить это на thingyverse или тому подобном.

Механические переключатели аналогичны оптическим с точки зрения регулировки с дополнительной неточностью фактического механизма переключения, которая со временем может ухудшиться.

Если вы взглянете на вики-страницу RepRap, они кратко объяснят эти три переключателя:

• Механические

  "Механические наконечники-это самая базовая форма наконечников, изготовленных из обычного переключателя, двух проводов. Изменение состояния переключателя сигнализирует об этом электронике.

• Оптический

  "Эти оптические конечные точки отслеживают уровень освещенности и реагируют на внезапные изменения".

• Магнитное

  "Эти конечные точки; Датчики эффекта Холла-это преобразователь, который изменяет свое выходное напряжение в ответ на магнитное поле. Датчики с эффектом Холла используются для бесконтактного переключения, позиционирования, определения скорости и измерения тока."

Что касается вашего вопроса, то это зависит от ваших обстоятельств. Однако в большинстве случаев хороший старый механический переключатель воспроизводим и хорошо служит своей цели.

Лично я бы поместил как оптические, так и магнитные переключатели в категорию многофункционального компонента. Это означает, что оба этих типа переключателей ^{(как правило)} обеспечивают ценный диапазон для обнаружения объектов. Это потенциально может привести (в зависимости от вашей машины) к принудительной команде, которая сообщает вашей машине замедлиться, когда она приближается к мягкой остановке.

Опять же, лично я бы с осторожностью относился к использованию оптического ограничителя с потенциальным шумом белого света от окружающего освещения комнаты или других источников. Я могу ошибаться в своем отношении к некоторым модулям, которые решают такого рода проблемы.

Итак, если мы сузим границы между механическим и магнитным: - Магнитный обеспечит более мягкий подход, снижая (потенциально) степень износа - Тем не менее, я предполагаю, что магнитные переключатели требуют "набора номера" в зависимости от компонентов, используемых в датчике. Это может привести к нежелательному диапазону срабатывания датчика. - Механические переключатели просты. Они либо соприкасаются, либо не соприкасаются (включены или выключены). - Возможным плюсом (или минусом) является возможность более легко управлять триггером вручную. Я несколько раз сталкивался с ситуацией, когда мне нужно было вручную запустить конечную остановку в рамках этапа устранения неполадок. Но, если вы случайно ударитесь о свой упор во время работы машины, ничего хорошего.

Существует несколько различных критериев, которые мы должны использовать для выбора типа коммутатора:

• Точность / повторяемость: срабатывает ли переключатель каждый раз в одном и том же месте? Какой разброс в положении триггера? Влияют ли изменения окружающей среды или настройки машины на положение спускового крючка?
• Расстояние контакта: регистрируется ли переключатель с достаточным зазором для его жесткой остановки, чтобы ось самонаведения могла остановиться перед столкновением с чем-либо?
• Шумоподавление: срабатывает ли переключатель ТОЛЬКО тогда, когда это необходимо?

Важно спросить, какая точность переключения нам на самом деле нужна? Типичная трансмиссия 3d - принтера с использованием шагового двигателя с микропереходом может точно позиционировать движущуюся нагрузку только в пределах +/- 1/16 микрошага (даже при использовании более тонкого микроперехода) из-за вызывающих ошибки эффектов, таких как крутящий момент трения и ошибка угла магнитного фиксатора. Это составляет около +/-0.01 мм для большинства принтеров. Переключатель самонаведения должен быть таким же точным, как положение двигателя! Ничего не получается, если, скажем, конечные точки с точностью 0,001 мм.

Эта точность +/-0,01 мм достижима для всех типов концевых выключателей при правильном выборе и конфигурации выключателя.

Затем в 3D-принтерах для потребителей/любителей используются три "стандартных" типа переключения:

• Механические выключатели, как правило, двойные концевые выключатели NO/NC, которые при срабатывании либо поднимают, либо опускают сигнальный вывод, подключая электрическую цепь
• Оптические переключатели, которые используют транзисторы для обнаружения, когда препятствие ("флаг") блокирует окно между излучателем и датчиком
• Переключатели с эффектом Холла, которые используют транзисторы для определения того, когда магнитное поле превышает определенную границу напряженности поля

Механические Выключатели

Точность/повторяемость зависит от качества переключателя, длины прикрепленного рычага (большее расстояние контакта увеличивает, но хуже для точности) и скорости удара каретки с переключателем. Можно иметь хороший механический переключатель или плохой механический переключатель. Как правило, это разумный выбор по умолчанию, потому что он прост и дешев.

Небольшой механический переключатель с коротким рычагом (или без рычага), как правило, обеспечивает требуемую точность переключения +/-0.01 мм. Очень дешевые переключатели, высокая скорость контакта и длинные рычаги могут обеспечить недостаточное разрешение для Z-наведения или зондирования, но все равно будут достаточными для целей наведения с низкой точностью X и Y.

Где механические переключатели, как правило, вызывают проблемы, так это в подавлении шума. Разные платы контроллера используют разные способы подключения коммутатора: некоторые используют два провода и посылают сигнал только при срабатывании. Когда сигнал не срабатывает, сигнальный провод остается плавающим или слабо подтягивается микроконтроллером, в то время как он прикреплен к длинному проводу, который действует как антенна для улавливания электромагнитных помех. Очень часто нагреватель или шаговая проводка испускают неприятные электромагнитные помехи из-за управления током ШИМ. Двухпроводные концевые кабели всегда следует прокладывать вдали от проводов шагового двигателя и нагревателя. Экранирование и скручивание проводников - тоже хорошая идея.

Более надежный подход заключается в использовании трехпроводных переключателей, которые активно тянут сигнальную линию вверх или вниз в зависимости от положения переключателя. Они будут лучше подавлять шум.

Очень дешевые механические переключатели могут выйти из строя в течение срока службы принтера. Однако большинство концевых выключателей рассчитаны на миллионы циклов, что вряд ли произойдет в течение обычного срока службы принтера.

Механические переключатели легко выравниваются и легко запускаются вручную во время устранения неполадок.

Оптические Переключатели

Они основаны на флаге, блокирующем окно между излучателем света и детектором. Это бесконтактно и может быть довольно надежным, но создает некоторые проблемы. Точное положение триггера (и, следовательно, точность) может зависеть от уровня окружающего освещения в помещении, поскольку датчик следит за тем, чтобы свет уменьшался ниже определенной интенсивности. Таким образом, он может быть очень повторяемым/точным в краткосрочной перспективе, но иметь некоторый дрейф, если датчик перемещается на солнце и выходит из него в течение дня.

Переключение, как правило, более последовательное и надежное, если флаг входит в окно сбоку, а не сверху.

Оптические переключатели будут активно тянуть сигнальную линию вверх или вниз и, таким образом, будут иметь хорошее подавление электрических помех.

Переключатели с эффектом Холла

Они измеряют интенсивность близлежащего магнитного поля и срабатывают, когда оно превышает определенную величину в определенной полярности. Это обеспечивает высокую точность/повторяемость (более +/-0,01 мм) и чрезвычайно высокую устойчивость к шуму и условиям окружающей среды. (Во всяком случае, если ваш принтер не находится рядом с чем-то, что излучает большие магнитные поля.)

Переключатели холла, которые я видел, имеют регулируемую регулировку для регулировки расстояния срабатывания. Это хорошая функция при попытке вручную откалибровать дельту или Z-слой для высоты первого слоя.

Основным недостатком выключателей Холла является то, что для включения выключателя им нужен магнит. Это может быть трудно вызвать вручную во время устранения неполадок, и для этого требуется прикрепить магнит где-то на движущейся каретке. Клей отлично работает... но не приклеивайте магнит на место задом наперед!

Я не думаю, что есть простой ответ.

На мой взгляд, для домашнего датчика точность не имеет значения. Прошивка обычно позволяет установить смещение между указанным положением и фактическим положением. Что действительно имеет значение, так это повторяемость. Каждый раз, когда датчик показывает положение, положение остается неизменным.

Механические Выключатели

Протестировав несколько механических переключателей, я обнаружил, что событие "создание" менее повторяемо, чем событие "разрыв". Для достижения наилучших результатов я двигаюсь в направлении положения, в котором переключатель закрывается, затем двигаюсь в противоположном направлении, пока переключатель не откроется. Если я правильно помню, я получил повторяемость "сделать" около 0,02" (0,5 мм) и повторяемость "сломать" около 0,005" (0,13 мм).

Оптические переключатели

Для 3D-принтера delta я использую оптические датчики. Оптические датчики имеют встроенную подсветку и датчик, обычно расположенные на противоположных сторонах раздвоенной конструкции. На стороне датчика есть прорезь, которая маскирует принимаемый свет, помогая защитить его от окружающего света. Прорезь расположена вдоль оси, которая либо выровнена с вилкой, либо перпендикулярна ей. Флаг, который вы используете для прерывателя, должен полностью закрывать слот, и для хорошей повторяемости край флага должен быть параллелен слоту. Другими словами, некоторые датчики ожидают, что флаг войдет сбоку, в то время как другие ожидают, что флаг войдет сверху. Любой из них будет работать, но вам нужно выбрать правильный датчик для конфигурации вашей машины.

Рассеянный свет с оптическими переключателями

Возможно, окружающий свет может быть проблемой. Если это так, его можно устранить, затеняя датчик.

Давайте предположим, что светодиоды в датчике имеют ту же эффективность, что и окружающие светодиодные лампы. Для справки, вот спецификация типичного оптического прерывателя, используемого в оптических датчиках: http://www.isocom.com/images/stories/isocom/isocom_new_pdfs/H21A.pdf Комплектация оптического датчика предназначена для снижения восприимчивости к окружающему свету.

Интенсивность света уменьшается с расстоянием^2, и осветители в датчике находятся очень близко. Насколько сильно влияет освещение помещения на датчик?

В своем магазине я использую 8-футовые светодиодные лампы для замены люминесцентных ламп. При этом у меня есть 72 Вт светодиодного освещения, которые, скажем так, равномерно освещают полусферу под потолком. Полная сфера составляет 12,56 ср (стерадианы, или стереорадианы), поэтому полусфера составляет 6,28 ср при мощности 11,46 Вт/ср. На датчике это должно быть разделено на квадрат расстояния, скажем, 8 футов. Это дает нам (11,46 Вт/ср)/(96 дюймов^2) = 0,119 Вт/площадь.

Освещающий светодиод имеет мощность (обычно) 1,2 В * 0,05 А, или 0,06 Вт. Световой конус от типичного светодиода составляет около 30 градусов, что составляет 1 ср, при мощности 0,06 Вт/ср. Масштабирование для оценки расстояния между излучателем и датчиком в 4 мм или 0,157 дюйма составляет (0,06 Вт/ср)/(0,157 дюйма^2) = 2,43 Вт/площадь.

Кажется маловероятным, что общий рассеянный свет будет проблемой. Если бы это было так, то крепление датчика могло бы быть спроектировано таким образом, чтобы защитить датчик от прямого воздействия окружающего света.

С помощью оптических датчиков важно убедиться, что флаг прерывания на самом деле непрозрачен для света осветителя. Как я обнаружил, красный PLA не особенно непрозрачен для инфракрасного света, поэтому мне нужно было покрасить флаги черной пигментированной краской.

Выключатели с эффектом Холла

У меня нет опыта работы с магнитными концевыми выключателями с эффектом Холла. Другие ответы здесь похвалили их, потому что у них есть настройка, с помощью которой можно установить точную точку обнаружения. Мне не нравятся настройки, потому что они дрейфуют. Горшки подвержены износу, окислению, а также медленному и быстрому изменению их стойкости. Я бы предпочел иметь что-то нерегулируемое и воспроизводимое в аппаратном обеспечении и использовать программное обеспечение для проведения калибровки.

Пример гибридного выбора

На 6-осевом станке с ЧПУ с дельта-архитектурой, который я строю, я использую гибридный подход к определению положения дома. Механические переключатели указывают положение, близкое к дому, а индексный импульс вращающегося кодера определяет точное положение дома. Микропрограммное обеспечение самонаведения перемещается в сторону дома до тех пор, пока механический переключатель не закроется, затем удаляется до тех пор, пока не откроется, затем возвращается в сторону дома, пока не обнаружит индексный импульс. Поскольку существует шесть осей, существует шесть наборов этих переключателей и кодеров. Использование механического переключателя для грубого самонаведения имело смысл для этой машины, потому что датчик индекса срабатывает один раз за оборот, поэтому он не является уникальным индикатором дома, и эта машина создает много пыли и стружки, которые могут заблокировать оптический датчик.

Итак, без абсолютного ответа я предпочитаю оптические переключатели для повторяемости.

Отдельная проблема, не рассмотренная в других ответах, заключается в том, что конечные остановки для осей X/Y имеют другие требования, чем для оси Z.

Оси X/Y

Когда принтер предлагает калибровку XYZ (например, Prusa i3 MK2), свойства переключателей X и Y играют определенную роль, так как для зондирования Z зонд должен быть расположен по центру над фидуциалами (медными кругами) на столе. XY-часть калибровки измеряет положение фидуциалов относительно конечной точки запуска. Затем калибровка Z измеряет высоту каждого фидуциала.

Когда калибровка XYZ не предлагается, обычно нет необходимости в очень повторяемом позиционировании относительно концов перемещения X и Y, и на большинстве принтеров вы можете просто перемещать двигатели до тех пор, пока они не начнут пропускать шаги, и назовите это днем - это будет с точностью до нескольких шагов.

Ось Z

Ось Z всегда предъявляет высокие требования к точности и повторяемости, и существует два общих подхода к определению ее положения:

1. Никаких конечных остановок в системе привода по оси Z, зонд установлен на печатающей головке и используется для обнаружения, когда головка находится на определенном расстоянии над печатающим столом. Это может быть использовано для 9-точечной калибровки формы стола и, таким образом, устраняет необходимость в выравнивании стола.

2. Концевые упоры, используемые в приводной системе с осью Z. На печатающей головке нет датчика. Стол необходимо отдельно выровнять по отношению к соплу - таким образом, винты для выравнивания стола.

Дельта Z

Для Delta у вас, по сути, есть три драйвера по оси Z, и, подобно декартову приводу XYZ, вам не нужны никакие конечные точки, если у вас есть датчик на печатающей головке. Вы также можете выполнить многоточечное выравнивание стола с помощью такого зонда.

Другие Подходы

Конечные точки X и Y становятся ненужными, если вы используете шаговое управление с замкнутым контуром, такое как механические или линейные цифровые датчики положения (например, используемые на станках с ЧПУ).

Зонд Z по-прежнему полезен, если вы не хотите выполнять выравнивание стола вручную.

Томас Санладерер провел именно то сравнение, о котором вы просите. Проверьте все видео целиком.

В результате индуктивные датчики являются наиболее точными, но они сильно зависят от выбранного материала стола.

Механические переключатели (голые, без металлического рычага) примерно такие же точные и сохраняют одинаковую точность для любого материала стола (однако вам нужен механизм для их втягивания, что может снизить или не снизить точность).

Другие датчики менее точны.

В любом случае, большинство из них уже намного лучше, чем требуется, поскольку все, что меньше 50 микрон, прекрасно, и в основном все они достигают такой точности.

Выбирайте, основываясь на других факторах, таких как вес, установка, цена. Индуктивные, после калибровки, основанной на вашем конкретном столе, могут быть самыми простыми, так как они не требуют втягивания, но они громоздкие. BLTouch, вероятно, является вторым выбором, механические микропереключатели-третьим.