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A4988,AS1SP,DPS1030,TMC2208 驱动打印细节对比和纹路现象分析

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二级士官

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发表于 2019-12-9 16:39:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 知驭实验室 于 2019-12-9 16:35 编辑

A4988,AS1SP,DPS1030,TMC2208 驱动打印细节对比和纹路现象分析
      本次测试为“知驭实验室”制作的一个对比测试,“知驭实验室”保证结果为真实测试数据,由于本次评测为非第三方评测,虽然数据真实有效,但是难免受主观因素影响,如发现不准确的地方,请联系作者或发表您的看法。
      这个次选择了4种驱动做一个对比,对比分析了各个驱动打印质量,速度,噪声等打印机用户最关注的优缺点。

      A4988是“Allegro“的通用电机驱动,靠十分便宜价格占据着3D打印机驱动绝大多数份额;
      AS1SP是“知驭技术”一款通用高性能数字伺服系统,其多功能接口可使用S/D信号工作在普通3D打印机上。
      DPS1030是“知驭技术“专门为3D打印机等桌面级别设备设计的高性价比伺服系统。
      TMC2208是“Trinamic”的小功率电机驱动,其超静音技术和细分插补技术备受3D打印机用户好评;
      打印过程视频-可前往BiLiBiLi搜索“A4988,AS1SP,DPS1030,TMC2208
合影.jpg

凹陷/突起/边缘振纹:凹陷/突起/夹角边缘处产生的振荡纹路
      产生原因:电机在运行经过模型边缘区域时,磁场速度由静止迅速加速高速或由高速减速到静止。由于电机转子速度不能突变,转子会立即大幅度滞后或超前线圈磁场并产生趋向于磁场的力重新将转子拉向磁场位置。在开环步进系统中,转子会通过几次与磁场的速度交叉震荡以达到重新与磁场保持相同的速度。
      解决方式:减少这种震荡的一种典型方法是采用更加细密的细分驱动步进电机,TMC内部集成了256细分插补器,这也就是TMC2208在边缘处振纹表现比A4988好的原因。AS1SP采用了典型FOC技术让磁场以一个合适的力为转子提供拉力或阻力,使转子快速完成速度突变任务。DPS1030使用的影子定向技术,是根据实时的任务需求和转子状态,同时控制磁场强度以及磁场与转子的夹角。这项技术的使用,使得DPS1030拥有很高的阶跃响应能力,也大幅度减少了边缘振纹。
边缘拼图.jpg

(A4988产生了2条深振纹,3条浅振纹)(AS1SP产生了1条深振纹,2条浅振纹)
(DPS1030产生了0条深振纹,1条浅振纹)(TMC2208产生了1条深振纹,3条浅振纹)

梯面台阶纹:模型斜面表面阶梯状纹路
      产生原因:一种规律的台阶纹是斜面每一层的边缘都只差数个细分脉冲,部分驱动(如DRV8825标准模式)在工作时,并不能做到线性细分,而是两段线性细分夹一个断层,表现在打印成品上就是会有规律台阶状错层。另一种规律的台阶纹是由于驱动本身电流控制不精准产生的固定误差。还有一种偶发的台阶纹路产生原因是多样的,机械阻力突变,驱动电机连接不良皮带变形都可能导致该问题。
      解决方式:大部分梯面台阶纹路都为打印机器件工作异常问题。清理打印机更换已经疲劳的零件即可。
梯面拼图.jpg

(A4988表面很多细纹路)(AS1SP表面有少量细纹路)
(DPS1030表面有两条细痕)(TMC2208表面有一条严重断层和一条细痕)

立面纹路:模型竖平面规则纹路
      产生原因:立面打印没有复杂的干扰,基本由XYZ轴电机共同产生,电机运行抖动,不匀速都会造成该问题。
立面2拼图.jpg 立面1拼图.jpg

(A4988表面很多杂乱纹路)(AS1SP表面有深竖向纹路)
(DPS1030表面有浅竖向纹路)(TMC2208表面有深竖向纹路)

立管竖纹:竖向管状模型表面产生的竖向纹路
      产生原因:由于常用的STL文丢失模型结构数据导致立管截面由圆形或椭圆形变成多变形,3D打印机便会原模原样的将正多边形造型还原出来。
      解决方式:由于是原始模型文件产生的问题,所以无法从打印机上解决,解决方式大体分两类。
      一:在导出用于切片的文件时设置更高的精度输出,用更多面的多边形拟合圆形或椭圆形。
      二:使用能对弧形进行切片的切片软件进行模型切片。
立管拼图.jpg

(A4988表面为56边形)(AS1SP表面为112边形)
(DPS1030表面为112边形)(TMC2208表面为56边形)
      虽然这个问题无法在打印机端解决,但是通过实际对比发现使用闭环驱动打印时,弧形路径产生了更多细分,也更平滑。在打印时,这些多边形的小折角会时速度小幅度阶跃。开环驱动(A4988,TMC2208)在响应小角度折角时,是以数个小幅度高频震荡进行折角转向的。而闭环驱动(DPS1030,AS1SP)同时控制位置和速度,对小幅度折角响应有一定延时,会以两次小转向完成小折角转向。细化由于模型文件无法表述弧形特征产生的竖向纹路。

球形环纹:球体模型表面出现以坐标极限为圆心向四周扩散的环形纹路
      产生原因:与立管竖纹一样的原因,都是因为模型文件丢失了弧形特征。但是闭环驱动会比开环驱动幅度大,产生的原因也有一些小区别。开环驱动(A4988,TMC2208)由于高频震荡会产生浅而密集的环纹。闭环驱动由于是采用两次小转向完成小折角转向,堆叠在不同大小的圆上即出现了稀疏的环纹。
球面拼图.jpg

(A4988产生了极浅而密的环纹)(AS1SP产生了深而疏的环纹)
(DPS1030产生了浅等而疏的环纹)(TMC2208产生了极浅而密的环纹)

驱动参数
对比.jpg

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