解决步进电机在3D打印机应用时的失歩

信息发布:深圳市立控智能科技有限公司     日期:2018-11-29

近两年来3D打印技术可谓是飞跃性的发展。据全球3D打印行业研究机构数据显示，3D打印行业市场规模已经连续两年增长了10亿美元，2015年达到51.65亿美元。机构预计，至2020年全球3D打印市场规模将达到212亿美元。火热的3D打印市场带动了3D打印机的发展。3D打印机当中的一大重要机械设备则是步进电机。失步是步进电机的常见问题之一，试想打印机在打印的过程中其中一个指令造成电机失步，那么整件作品就直接毁于一旦。步进电机会发生失步的原因其实就是工作需要的力量太大，电机的力度却不够。所以要解决失步的问题，一方面可以加强电机的力量(难)，另一方面就是减轻电机的负担。
为什么说加强电机的力量显得尤为困难呢？首先，加强电机力量的就需要换更大颗的电机，或增加供应给电机的电流。换更大颗的电机，得要花大钱重新买。比较可行的也许是增加供应电流。购买电机时额订电流(电流上限)大约都是1.5~1.7A，但是驱动板上的电流供应设定，一般都不会超过1A。所以电流是可以再继续提高的，不过驱动板要另外买，或是更换Rs电阻。电流提高后，还要面对驱动板散热不良会烧毁的困扰。
结合以上描述可见加强电机的力量显得不太可行，那么我们电工程师建议直接按以下几种方式设法减低电机的负担。
皮带的松紧度需适宜
皮带太紧，会增加电机轴、还有堕轮的摩擦力。合适的松紧度，有助于步进电机顺利运转，而且兼顾定位的精准度。
减少电机的负载重量
打印平台的玻璃、打印台底板(有些人使用金属)，是Y轴负荷重量的主要来源。使用较薄的玻璃，或是用玻纤板替代原有的玻璃，可以减轻重量。在强度充足的前提下，打印台底板上尽量镂空，或使用更轻的材质，也可以减少Y轴电机的负荷。X轴最大的重量负荷，来自挤出机电机。如果把挤出机构改成远端送料Bowden型态，可以大幅降低X轴电机的负荷。
降低打印速度
类似开车一样，车速放慢一点，需要的力量就减低了。
降低加速度
这其实是最有效又实惠的解决办法，可以印得又快又稳。
牛顿运动定理中提到F(力量)=M(质量)xa(加速度)
加速度减小时，所需的力量也会等比例得减小。虽然质量减小也有帮助，可是质量能减小的比例有限。加速度减小，可以改善失步，但是不代表"最高打印速度"也会跟着降低。只是加速到最高速度需要的时间会增长而已。所以降低加速度，但是不降低打印速度，仍然可以保有相当快的打印速度。
可以直接透过LCD修改Marlin韧体里的参数设定加速度，然后储存到EEPROM里面。也可以直接修改Marlin的Configuration.h设定档，再重新烧录到2560控制板。
Marlin的加速度设定，分为Default(预设)与Max.(最高)两个部分。Default是当Gcode执行G0、G1等"移动指令"时所使用的加速度，预设值是3000mm/s2。当Gcode执行M204，尝试着要修改Default加速度时，设定值不能超过Max.加速度的值。直接把Max加速度设定到3000mm/s2以下，才能有效避免Gcode里面的M204又把加速度调高。
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