http://reprap.org/wiki/Main_Page
But I know if you are first time to see this website, you won't know where could start to study.
I choose one important page, RepRap Options, translated into Chinese.
You can quick review the main parts of 3D printer.
RepRap
This page attempts to make some sense, in
general, of how all the pieces fit together to create a RepRap.
However, if you want to skip all this stuff
and get straight to getting your hands dirty then your best bet is to take a
look at The incomplete reprap beginner's
guide and the build instructions category. In addition to
those guides, you may also want to take a look at the links under the Models section
below.
這一篇是先大致介紹Reprap目前發展出那些Model來，並且說明製作Reprap的機器需要那一些東西，以及整個outline的概念，一般來說，一台Reprap主要分成四個部分：software，electronics，mechanical，extruder，以下也就就這四大部分依序說明。但若你想要直接做一個來用，可以看另外兩篇：
以model而言，目前有以下幾種：
(1)
Prusa: 簡易版的Mendel，可稱之為入門版。
(2)
Darwin: 第一代的Reprap
(3)
Mendel: 第二代
(4)
Huxley : 延續Mendel的設計，但目前尚未有完整的設計文件。
(依順由左至右的Prusa, Darwin, Mendel, Huxley)
(pictures is from http://reprap.org/wiki/RepRap_Options)
Software
軟體部分可分為三個部分：
(1)
CAD tools.
(2)
CAM tools.
(3)
Firmware for electronics.
CAD Tools
以身為機械系出身的我們，CAD就不多做贅述，反正各軟體的特徵樹都不太能轉換，你就用你熟悉的，不然就是使用不管特徵的OSD之類的。文中也有介紹一些開源軟體(open source software)，例如Blender, Google Sketchup, Art of Illusion and TinkerCAD.com，都可以嘗試使用看看。不過不論你用什麼，最終還是得轉換成STL檔，以便CAM的讀取。記得原本有特徵樹的CAD還是要留著，因為STL是網格資料，沒有特徵，存成STL就回不去了~~~
CAM Tools
當我們把STL檔產生出來之後，我需要CAM軟體來幫忙轉換成G-code，以便電路主板的讀取來控制馬達。換句話說，就是把STL的part橫切成一片一片的，並且計算出列印頭的路徑，把該路徑寫成一個G-code。文中提到的轉換軟體包括：Skeinforge，RepSnapper，RepRap Host Software，Slic3r等等。
而當你有了G-code之後，就需要有G-code的編譯器(interpreter)。該編譯器會讀取每”一條”路徑，然後依序傳出訊號給馬達，告訴Reprap該怎麼動作。目前有兩種編譯器可以選擇：
(1) EMC: 直接控制硬體的
(2) RepRap’s的firmware: 它是一個integrated hardware interpreter，同時也擁有G-code
interpreter。這需要自己下G-code的指令進去，不是用記憶卡，不然就是用RS-232(另一頭帶USB converter)等serial port做傳輸。文中提了很多的firmware可以使用：ReplicatorG，RepSnapper，RepRap Host Software，send.py，reprap-utils，Printrun，RebRep。但不一定適用所有的.
Firmware
我們可以用便宜的CPU來控制Reprap的電子元件，例如Atmel AVR processor，該CPU是以Arduino-base的微控制器 (Arduino也是開放原始碼的軟體)。雖然這塊CPU不怎麼樣，但剛好是我們Reprap的firmare 所用的。(按編：詳細原因還是沒看懂)
整個Firmware的流程可能包以下步驟：
2. Download some firmware source code from
a website.
3. Make some minor changes to the source
code to specify what hardware you have.
4. Compile the firmware using the
Arduino IDE.
5. Connect the controller to your PC via a
USB cable.
6. Upload the firmware to your controller's
CPU.
簡而言之，就是用Arduino IDE去改你的firmware code，然後再把firmware code
upload CPU之中。
在你把firmware放進去CPU之後，就可以準備把G-code用serial port傳進去了。你可用手一行一行打進去，或者用程式把G-code依序傳進去。常用的程式如下：Sprinter，Marlin，Teacup。
Firmware的檔案經常跟Ardunio
IDE計劃的原始碼包裝在一起。這些原始碼包含了PDE的檔案，伴隨著.cpp和.h的檔案。所以當你要……以下看不懂了，不知道為何要把.hex檔案傳至電子元件中。
Electronics
The controller
While a lot of variations exist, they are
exchangeable and basically do all the same. Sometimes the controller is a
stand-alone circuit board with chips on it, sometimes the controller is
an Arduino Mega with
an add-on board (called a 'shield'). Find more at List
of electronics.
控制器是整個Reprap的大腦，目前reprap的控制器都是以Arduino的微控制晶片為基礎，但有很多種衍生版本。
步進馬達是一種典型可以很精準控制位置的馬達，目前常見的reprap用4~5顆馬報。3~4顆控制xyz軸的移動，有時z軸會用兩顆來控制，另外還有一顆用來控制extruder(塑料擠出頭)
步進馬達控制器扮演的角色是在馬達跟主要控制器之間的媒介，它把控制器傳出來的訊息轉成更簡單的電壓電流讓馬達作動。有時候馬達控制器與主板是分開來的，用cable連在一起。但有時候會與主板做在一起，前提是如果主板的空間夠大的時候。
暫稱為止步機制。它可以用各種switch，例如limit switch, IR interrupter什麼之類去偵測馬達跑過頭。然後依switch的訊息要求馬達停止。每個軸都各需要兩個，三軸共需要六個，外加一塊小電路板把訊息整各在一起，再送到馬達控制器上。
Heated Bed
對Reprap來說，熱床是一個可選的零件。如果沒有熱床，在塑料擠出且彎曲至平台之前，就會冷卻掉，以至於成型不佳。目前來說ABS的料比較需要熱床，反而PLA的原料因為無法彎曲太多，所以也就不需要熱床。
機構的部分，主要分成兩個部分：
1. xyz軸方向的移動
2. extruder
X/Y/Z Axis Motion
約定俗成的xyz，面對reprap的正面，x軸指的是從右邊到左邊，y軸是前後移動，z軸指上下移動。而這些直線的移動，主要可由兩種方式達成：
(1) Belt & pulley：good for fast/lightweight movement。
(2) threaded rod：good for forceful movement.
因此xy方向不需承重的就使用belt &
pulley，而z軸要載exturder的就用threaded rod。
Belts and Pulleys
為了精確度，皮帶與滑輪的配合就十分的重要，文中提供常用的時規皮帶，如下：
T5梯型齒型，齒距為5mm，T2.5齒距為2.5mm。
MXL是梯型，齒距固定為0.08 in。
GT2是圓弧齒型，齒距2mm。
值得一提的是GT2因為是圓弧齒型，可以獲得較小的背隙；而MXL和T5因為是梯型齒型，所以對於非定向的應用，會有刻意的背隙來減少磨損和噪音。也就是若要雙向運動的精度，請用GT2。(按編：其實印表機業裡最常用的是Fenner
的FHT-1)
Reprap經常以導螺桿用在Z軸上，因為Z軸不需要快速移動，而且導螺桿具有精度與承重的優勢。
另外值得一提的一點是背隙的問題，對於導螺桿的背隙處理標準做法是把會導螺桿上的兩個半螺母用彈簧「撐開」，這樣兩端的螺母會永遠壓著螺桿，即使改變方向。
Extruder
Extruder是負責把線狀的塑料(稱之為filament)熔化之後擠在平台上。它可以分成冷端與熱端的部分。一般來說，冷端是隔著絕熱塊與熱端相連。這個絕熱塊必須具有足夠的剛性、精度和可靠度，以便將材料從一端擠至另一端，但又不能把材料熔得太軟。它常用的材料是PEEK塑料加PTFE的襯墊，或都是PTFE加不銹鋼的機構支撐材。
不過還有另一種名為Bowden Extruder，它把冷端與熱端用長管連在一起，而非中間夾絕熱塊。這種型式的重量更輕。
Cold End
冷端的工作就是把料「送進」熱端，就是印表機的進紙機構。常見的冷端型式是：(1) Wade's
geared extruder；(2) Greg's hinged extruder
熱端就是把冷端送來的料熔化 (通常是PLA or ABS)。一般來說熱端通常是金屬外殼，內包含：
(1) 電熱線：用來熔化塑膠，約180度C。
(2) 熱敏電阻：用來量測管內溫度用的，以調整電熱線的功率。
Filament
一般來說，目前常用的是ABS和PLA。ABS有足夠的可撓性，冷掉之後可以像樂高一樣硬。而PLA聞起來像是waffles，而且可生物分解。
Notes on PID
對於extruders來說，也有PID的回饋控制的概念。這樣可以使溫度的控制更加的stable。PID是以它的三種糾正演算法而命名的。這三種演算法是：
比例(P)- 來控制當前，誤差值和一個正值的常數P（表示比例）相乘。P只是在控制器的輸出和系統的誤差成比例的時候成立。比如說，一個電熱器的控制器的比例尺範圍是10°C，它的預定值是20°C。那麼它在10°C的時候會輸出100%，在15°C的時候會輸出50%，在19°C的時候輸出10％，注意在誤差是0的時候，控制器的輸出也是0。
積分(I) - 來控制過去，將誤差值過去一段誤差和乘以一個正值的常數I。I從過去的平均誤差值來找到系統的輸出結果和預定值的平均誤差。一個簡單的比例系統會振蕩，會在預定值的附近來回變化，因為系統無法消除多餘的糾正。通過加上一個負的平均誤差比例值，平均的系統誤差值就會減少。
微分(D) - 來控制將來，計算誤差的一階導，並和一個正值的常數D相乘。這個導數的控制會對系統的改變作出反應。導數的結果越大，那麼控制系統就對輸出結果作出更快速的反應。這個D參數也是PID被稱為可預測的控制器的原因。D參數對減少控制器短期的改變很有幫助。
沒有留言:
張貼留言