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3D打印機這些基礎的知識你知道幾個?

  很多人對3D打印機絲桿不是很了解，但是呢又不愿意自己去了解，那么這就沒辦法了，還好熱心的小編今天都總結好了，接下來為你總結一下;

  一、基礎知識

  1.3d打印機的是由下面這幾個部件構成的：

  1)機體框架 :機體框架是各款打印機之間的最大差異的地方，總的所來有一個原則是不會違背的，就是結構的剛性!各款打印機都是主要采用三角形、矩形來作為機體結構的基本形狀。因為打印機工作的時候，x軸、y軸是在不斷的運動的，所以為了保證打印機的精度，所以噴頭運動時的動量對機體的影響越小越好!解決方法就是減輕噴頭質量和提高機體剛性。本文下部會詳細說說各種機體的優缺點的。

  2)機械軸

  機械軸就是XYZ軸運動的部件，主要有3種類型：

  直角坐標型：XYZ軸成互為直角樣子的，XY軸通常是由同步帶接步進電機來定位的，Z軸則是由絲桿控制的。

  三角爪型：其數學原理是跟直角坐標型一樣，用笛卡爾坐標系原理的。只是將XY軸通過三角函數來映射到三個爪的位置上。

  舵機轉動型：舵機轉動行型XY軸坐標所運用的數學原理則是采用極坐標系了(不懂的話看下文，有解釋)。跟笛卡爾坐標系不同，所以在控制程序上有完全不同的代碼。

  從理論上來說不論是笛卡爾坐標系還是極坐標系，所表示空間中的一點都是一樣的，也就是說，這些打印機的打印精度是一致的。不存在說用極坐標系的效果就不如笛卡爾坐標系的。(不要被商家忽悠哦!)

  3)控制電路

  控制電路的基本結構是由單片機、步進電機驅動、控制噴嘴熱床的場效應管還有各種外出接口構成的。

  單片機現在有兩大種類：

  1)用arduino MEGA 開源硬件作為基礎部件，具體參數可以看這里。在單片機外面外加一個集成步進電機驅動、場效應管等外圍電路的電路版。主要代表就是Ramps 、Ultimaker。這樣的好處是減少了維護成本，把控制板分為核心板、擴展板和驅動板，這樣在其中某一個板損壞時只需要更換壞的部分就可恢復使用，而且arduino MEGA 的資源較為豐富，擴展功能會比ATMEGA644P 、ATMEGA1284芯片要多。這種設計的缺點就是初次投入成本高，而且體積也會比單一控制板要大(原因不用我多說啦，多了一塊擴展板是要體積和成本的嘛!)

  2) 直接用AMTEL ATMEGA644P 、ATMEGA1284等芯片直接將單片機和控制電路做在一起。主要代表是：Sanguinololu、Printrboard、GEN6、Melzi。這樣的好處是體積較為小、初始成本稍微比第一類少一點。缺點就是后期維護困難，沒有一定的電子維修基礎和經驗的handle得了的。對于小白或者菜鳥來說，這種板能維修的可能性幾乎為0.

  4)噴嘴、熱床

  噴嘴主要分為兩種：

  一種是J-head;

  J-head的重量較輕，適合用在一些精度要求較高，或者機械軸負載能力較弱的結構中(三角爪型就用這個。)而且這個在萬能的* 寶上價格相對便宜。

  另一種是Budaschnozzle

  這種噴頭有主動散熱和被動散熱兩種方式，MK7噴頭就是采用這種結構的主動式散熱。makebot 、reprappro的機器都是采用這種噴頭結構作為默認結構。

  當然這兩種結構同樣也是沒有優劣之分，只有適合與不適合之分。我們DIY時可以根據自己實際的需要進行重新組合。

  5)擠出機 ：擠出機主要分為直接擠絲(direct driver Extruder )、齒輪擠絲( Wade's Extruder)和液體擠出三種類型。

  我們平時常用的就是直接擠出和齒輪擠出兩類型:

  齒輪擠出機：步進電機用個小齒輪帶動個大齒輪進行擠絲的：這種裝置的的好處在于對于步進電機的電流，還有參數要求并不是太高，同時由于采用齒輪減速加力，因此擠絲力量會較好。缺點就是這種裝置的結構復雜程度較高，維護起來有點麻煩哦。

  直接擠絲：步進電機直接接個擠絲輪進行擠絲的：這需要用較大扭矩的步進電機。這種結構的有點在于結構簡單好維護，但是不適合長距離擠絲(噴頭和擠出機之間的距離比較長，有些打印機為提高精度，會盡量減輕噴頭的重量的，則需要將擠出機放在機身上，噴頭到擠出機之間通過聚聚四氟乙烯管作為導管的。這時最好用齒輪擠出機了。)

  6)電源：一般采用的ATX電源(電腦主機電源)、開關電源 、Xbox360 203w電源。這個只需要考慮電源是否在12-24V，電流是否在8A以上就可以了，整個打印機的最大消耗電源部件是噴嘴和熱床，自己在選電源是最好是選質量較好的電腦電源和開關電源。去當地的電子城都會有賣的，一般價錢在100元以下。

  2. 3D打印機運動控制的數學知識

  笛卡爾坐標系：

  笛卡爾坐標系 就是直角坐標系和斜角坐標系的統稱。 相交于原點的兩條數軸，構成了平面仿射坐標系。如兩條數軸上的度量單位相等，則稱此仿射坐標系為笛卡爾坐標系。兩條數軸互相垂直的笛卡爾坐標系，稱為笛卡爾直角坐標系，否則稱為笛卡爾斜角坐標系。 笛卡爾坐標，它表示了點在空間中的位置，但卻和直角坐標有區別，兩種坐標可以相互轉換。

  極坐標系：

  在平面內由極點、極軸和極徑組成的坐標系。在平面上取定一點O，稱為極點。從O出發引一條射線Ox，稱為極軸。再取定一個長度單位，通常規定角度取逆時針方向為正。這樣，平面上任一點P的位置就可以用線段OP的長度ρ以及從Ox到OP的角度θ來確定，有序數對(ρ，θ)就稱為P點的極坐標，記為P(ρ，θ);ρ稱為P點的極徑，θ稱為P點的極角。當限制ρ≥0，0≤θ<2π時，平面上除極點Ο以外，其他每一點都有唯一的一個極坐標。極點的極徑為零 ，極角任意。若除去上述限制，平面上每一點都有無數多組極坐標，一般地 ，如果(ρ，θ)是一個點的極坐標 ，那么(ρ，θ+2nπ)，(-ρ，θ+(2n+1)π)，都可作為它的極坐標，這里n 是任意整數。平面上有些曲線，采用極坐標時，方程比較簡單。例如以原點為中心，r為半徑的圓的極坐標方程為ρ=r 等速螺線的極坐標方程為ρ=aθ 。此外，橢圓 、雙曲線和拋物線這3種不同的圓錐曲線，可以用一個統一的極坐標方程表示。

  極坐標與笛卡爾坐標系之間的轉換：

  在極坐標系與平面直角坐標系(笛卡爾坐標系)間轉換 極坐標系中的兩個坐標 ρ和 θ可以由下面的公式轉換為 直角坐標系下的坐標值x=ρcosθ

  y=ρsinθ

  由上述二公式，可得到從直角坐標系中x和 y兩坐標如何計算出極坐標下的坐標

  θ=arctany/x ( x不等于0)

  在 x= 0的情況下：若 y為正數 θ= 90° (π/2 radians);若 y為負，則 θ= 270° (3π/2 radians)。

  轉自：http://www.dtfzjs.com/?article/