Hallo zusammen,
einige haben hier schon sich mehrfach versucht das Ringing,
Schattenbildung, oder auch das Überschwingen zu minimieren.

Das RF1000 Forum hatte schon mehrfach versucht mich zu überreden,
einen PI bei meinem RF1000 zu integrieren.
Meine Zeit und Motivation sprachen hierzu dem entgegen.

Jetzt hat sich aber was geändert, das ich euch hier vorstellen möchte.
Das Zauberwort heißt: „Klipper & Input shaping“!

Über das RF100 Forum bin ich dank Georg, mit der Nase drauf getunkt worden…
Georg hat es mit einem Marlin Drucker bei sich, mit dem PI unter Klipper umgesetzt.

Die Ergebnisse kann man zu dem folgenden Video nur bestätigen:


https://www.youtube.com/watch?v=er7q-CJL1lc

Klipper scheint hier im Forum zu einer gebrauchsfähigen FW gereift zu sein.

Darum hier die Frage an unsere Klipper Speciallisten:
Halte ihr diese Funktion bei unsere RFX000 Klasse für integrierbar?

Sollt das der Fall sein,
dann steigt zumindest meine Motivation zu einem PI, mit Klipper umzusteigen.

https://www.amazon.de/ADXL345-3-Achsen- ... ial&sr=1-5

LG AtlonXP

AtlonXP hat geschrieben: Halte ihr diese Funktion bei unsere RFX000 Klasse für integrierbar?

Da gibt es nicht viel zu integrieren. Einfach einschalten und benutzen Wenn du die Resonanzen mit dem ADXL345 messen möchtest, sagt schon die Klipper-Dokumentation, dass man das ADXL345 direkt am Raspberry Pi anschließen kann. Es ist also nicht nötig, an freie Pins unseres Mainboars zu gehen - das wäre aber auch nicht unbedingt so schwer, wenn man sich einfach an den ISP Programming Port (PG1 bzw. X2) hängt.

Hier ist übrigens auch die Anleitung, wie man den ADLX345 am Pi direkt anschließt:
https://www.klipper3d.org/Measuring_Resonances.html

Eins noch: Ich würde dir empfehlen, den Drucker seitlich zu stabilisieren, z.B. an der Wand festzuschrauben. Unser Rahmen neigt dazu, sich parallelogram-artig zu bewegen, gerade wenn man Resonanzen bekommt. Das verhunzt dir dann das Ergebnis, denn du willst wissen, welche Bewegungen die Düse relativ zum Druckbett macht, nicht relativ zur Erde Die unterschiedlichen Bewegungen haben sicherlich ihre Resonanz bei unterschiedlichen Frequenzen...

Vielleicht macht es am Ende nicht viel aus, wenn man einfach alle Resonanzen umgehen kann, ich vermute aber mal, es ist besser, so viele Resonanzen zunächst wie möglich mechanisch zu unterbinden. Die Stabilisierung brauchst du dann allerdings natürlich auch beim Drucken später...

mhier hat geschrieben: Eins noch: Ich würde dir empfehlen, den Drucker seitlich zu stabilisieren, z.B. an der Wand festzuschrauben. Unser Rahmen neigt dazu, sich parallelogram-artig zu bewegen, gerade wenn man Resonanzen bekommt. Das verhunzt dir dann das Ergebnis, denn du willst wissen, welche Bewegungen die Düse relativ zum Druckbett macht, nicht relativ zur Erde Die unterschiedlichen Bewegungen haben sicherlich ihre Resonanz bei unterschiedlichen Frequenzen...

In Verbindung mit dem PI und Input shaping, ist es möglich wahnwitzige Geschwindigkeiten zu fahren.
Unser Hauptproblem wo da gegenüber steht, ist die hohe bewegte Masse.
Insofern wirst du hier sicher Recht haben…

Natürlich habe ich auch weiter gedacht:

Was wirklich Gift für die RFX000 Klasse ist,
ab einem ACC Wert von 3000 (Geschwindigkeit normal oder hoch), fängt der Drucker stark an zu schwingen, wenn dieser ein Zick Zack Füllmuster, zwischen zwei Layer Bahnen füllen soll.
Die Geschwindigkeit ist hier weniger maßgebend,
da der Drucker die vorgegebene Geschwindigkeit, eh nicht erreicht bei so einem kurzen Fahrweg.

Unabhängig von den Verwindungsschwingen unseres Gehäuses, tun mir hier auch schon unsere Motorwellen und Führungen (allgemeiner Verschleiß) weh!

Meine Idee zur Abhilfe:
Da bei solch einem Zick Zack Muster vermutlich doppelt so hohe G Kräfte entstehen durch die hin & her Bewegung ohne Stillstand, wie im Gegensatz bei einer Beschleunigung aus dem Stand, oder einen Richtungswechsel von 90°, sollte Klipper das merken.
Klipper sollte während des Zick Zack Muster druckens, den ACC Wert auf 1000 in Echtzeit senken können.

Oder kann das Klipper / Input shaping jetzt schon?

Sollte es Verständnisprobleme zur Funktion von Input shaping kommen, dann muss ich von dem RF100 Forum einen Ellen Langen Beitrag von mir, hier rein stellen.

Sollte das so funzen, dann haben wir einen Full Speed Drucker, der den Chinaböllern wieder überlegen ist.

LG AtlonXP

Hallo Input Shaping Fans,

mhier hat geschrieben:... denn du willst wissen, welche Bewegungen die Düse relativ zum Druckbett macht, nicht relativ zur Erde

Da das Druckbett extra bewegt wird, müsste man die Y-Achse mit einem eigenen Sensor versehen, da ein Beschleunigungssensor auf 'der Düse' in Y fast nichts bringt. Eine andere Möglichkeit wäre, mit nur einem Sensor diesen 'Eich-Test', wie im Video gezeigt, zweimal, getrennt für X und Y durchführen, um für jede Achse die optimalen Werte zu bestimmen. Dabei muss der Sensor einmal an der X-Achse (Extruder) und einmal am Bett montiert werden.
   Falls ich das richtig verstanden habe, ist der Sensor nicht permanent im Einsatz, sondern nur (gelegentlich) zur Ermittlung der optimalen (Beschleunigungs?)Werte. Ist das der Fall, bitte den Spoiler lesen.
Nieder mit COVID-19,

mjh11

Also im Prinzip geht es direkt weder um Geschwindigkeit noch um Beschleunigung, sondern um Frequenzen. Wenn du dir vorstellst, der Drucker fährt z.B. in X-Richtung mit einem sinusförmigen Geschwindigkeitsprofil hin und her, dann wäre (idealerweise) genau eine Frequenz vorhanden. Es lässt sich jede beliebige Bewegung in ihr Frequenzspektrum zerlegen (siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Fourier-Transformation -> ist im Detail aber nicht wichtig). Jedes mechanische System hat Resonanzen. Das sind Frequenzen, bei denen das System besonders stark an zu schwingen fängt. Bei einem Pendel z.B. wäre das die Frequenz, mit der das Pendel schwingt, wenn man es anstubst.

Unser Drucker ist ein komplexes mechanisches System, das gleich eine Vielzahl von Resonanzen hat. Die finden aber in verschiedenen Subsystemen statt. So kann z.B. der X-Schlitten durch Dehnung des Zahnriemens schwingen, oder es kann das Hotend durch Verbiegen der DMS schwingen. Diese Resonanzen werden alle bei sehr unterschiedlichen Frequenzen liegen (Dehnung des Zahnriemens wird eine viel tiefere Frequenz haben als Verbiegen der DMS). Außerdem können Resonanzen eine unterschiedliche "Güte" haben, d.h. die Schwingung kann sich stärker oder schwächer aufschaukeln. Die Güte bestimmt gleichzeitig auch, wie breit die Resonanz ist, d.h. wie genau die Frequenz getroffen werden muss. Eine geringe Güte bedeutet eine breite Resonanz, d.h. die Frequenz muss nicht exakt getroffen werden, dafür schaukelt sich die Resonanz auch nicht so stark auf. In der Praxis sind also schmale Resonanzen mit hoher Güte relevant, denn wenn die getroffen werden, bekommt man eine starke Schwingung (die theoretisch sogar in einer zerstörerischen Resonanzkatastrophe enden könnte, wenn das System falsch dimensioniert wäre).

Die Resonanzen werden aber nicht alle unbedingt angeregt, denn dazu muss die Resonanzfrequenz durch die Bewegung getroffen werden. Manche Bewegungen enthalten aber sehr viele Frequenzen, da werden dann auch viele Resonanzen angeregt. Wenn z.B. der X-Schlitten schlagartig stehen bleibt (oder anfährt), gibt es ein sehr breites Spektrum an Freqeuzen. Hier kommt dann die Beschleunigung ins Spiel: Je langsamer beschleunigt oder abgebremst wird, desto weniger hohe Frequenzen werden angeregt. Das kann man noch weiter verbessern, indem auch die Beschleunigung nicht instantan erreicht wird, sondern eine Bewegung mit niedriger Beschleunigung gestartet wird.

Ich weiß auch nicht ganz genau, welche Maßnahmen der Input Shaper ergreift, um Resonanzen zu vermeiden. Im einfachsten Fall umgeht er lediglich die direkte Anregung von bestimmtem Frequenzen, wenn z.B. eine periodische Bewegung durchgeführt wird. Liegt diese Bewegung "zufällig" auf einer Resonanz, hilft es, die Geschwindigkeit leicht zu verändern (ja, schneller wäre durchaus auch eine Option, wird aber daran scheitern, dass Geschwindigkeit und Beschleunigung ja begrenzt sind). Dann wird die Resonanz nicht angeregt. Die Doku von Klipper lässt mich aber vermuten, dass auch in das Beschleunigungsprofil eingegriffen wird, um Resonanzen bei nicht periodischen Bewegungen zu verhindern. (Möglicherweise sogar nur das, weil die periodischen Bewegungen evtl. eine viel zu tiefe Frequenz haben, um einen Einfluss zu haben.)

Es kann durchaus auch Resonanzen geben, die uns vollkommen egal sind: Wenn der gesamte Drucker als Einheit auf seinen Gummifüßen schwingt, in sich aber "formstabil" bleibt, spielt das für das Druckergebnis keine Rolle, denn Düse und Bett verändern dann ihre Position relativ zueinander nicht. Gerade diese Resonanz ist allerdings die optisch auffälligste. Dass man eine Resonanz also gut sehen oder hören kann, ist also kein geeignetes Kriterium für die Optimierung

Übrigens ist es gar nicht nötig, ein Accelerometer zur Messung der Resonanzen zu verwenden. Primär schlägt die Anleitung vor, die Resonanzen anhand eines Test-Drucks zu bestimmen:
https://www.klipper3d.org/Resonance_Compensation.html

Ich halte das eigentlich für die beste Methode, um schnell zu Verbesserungen zu kommen, denn dann sieht man wirklich direkt die jenigen Resonanzen, die für das Druckergebnis wirklich eine Rolle spielen. Das Accelerometer hingegen kann nicht unterscheiden, ob der X-Schlitten sich gemeinsam mit dem Bett bewegt oder relativ zum Bett.

Benutzt man doch ein Accelerometer, hat mjh11 natürlich recht: Bei unserem Drucker müssen getrennte Messungen für X und Y gemacht werden, bei denen das Accelerometer einmal am Hotend und einmal am Bett angebracht wird.

Oder man baut sich den Drucker einfach auf Kugelumlaufspindeln um, dann dürfte man den größten Beitrag (Zahnriemen) eliminiert haben

Hallo,

es gab/gibt diese 3D-Druck Challenge: #SpeedBoatRace
Auf Youtube gibt's dazu unzählige Videos, worin Benchys ultraschnell gedruckt werden.

Ich denke mal, dass die meisten auch mit klipper + input shaper arbeiten.

Auch wenn man da den Drucker besser mit der Wand verschraubt, dass er nicht wegfliegt. xD

Grüße, anwofis

Erst einmal danke mhier für deine Doktorarbeit hier.

In meiner Sturm und Drangzeit hatte ich mich mit Bassreflex Boxen Bau beschäftigt.
Zu dieser Zeit hatte ich auf einem C64, die Berechnungen dazu geschrieben und berechnet.
Die Formelgrundlagen hatte ich vom Gründer von Visaton (Friedemann Hausdorf) genommen.
Ich kann deiner Ausführung nur zustimmen.
Die 30l Boxen stehen heute noch ohne Reparaturen, auf meinem Wohnzimmerschrank!

Hier ein Kurzfilm über eine Lastpendeldämpfung eines Portal Kranen:
https://www.youtube.com/watch?v=Wid0DKa2HtY

Hier ein Übergangsvideo von einem Kranen zu Input shaping:
https://www.youtube.com/watch?v=sf1fAn4ezYk


Hier ein Beispiel wie effizient Input shaping tatsächlich arbeitet:
https://www.youtube.com/watch?v=bzNB46Av740

Ab hier beginnt mein Beitrag von dem Nachbarforum RF100,
auf das Praktische herunter gebrochen.

Ich fahre mein halbes Leben lang schon Portal Hallen Kranen.
Vom alten 20T Feuerbach bis zum modernen MAN, Wolfkran 60T.

Die großen modernen Kranen, haben so eine anti Schaukelfunktion.
Oben in der Katze ist eine Kamera mittig zum Lastschwerpunkt verbaut.
Unten an der Oberseite der Flasche, ist eine rechteckige Tafel nach oben gerichtet zur Kamera.
Auf der Tafel sind zwei schwarze und zwei weiße Felder aufgedruckt, ähnlich einem Schachbrett.

Ich und viele andere meiner Kollegen haben diese Funktion jedoch ausgeschaltet.
Wir können es von Hand besser und schneller als die Elektronik.

Die Last am Kranen verhält sich ähnlich wie unser Zahnriemen bei Beschleunigung und einem Verzögern.

Wenn ich dem Kranen einfach Vollgas in X+ gebe, dann schwingt die Last durch Trägheit leicht nach hinten und bleibt dort fast, weil der Kranen weiter unter Beschleunigung steht.

Hat dieser die Endgeschwindigkeit erreicht, kommt die Last ein Wenig wieder nach vorne, ein leichtes Pendeln ist zu sehen.
5 Meter vor dem Ziel, gehe ich mit der Geschwindigkeit der X Achse auf neutral.
Der Karan bremst nun leicht über die Motor Kraft.

Würde ich länger so fahren, würden die Bremsen des Karn nach einer gewissen kurzen Zeit schließen und die Last würde nach vorne in den Seilen hängen und anständig Pendeln.

Darum Warte ich nur ein Pendel ab und in dem Moment wo die Last noch vorne gependelt hat, gebe ich nochmals kurz Vollgas.
Die Last kommt sofort zum Stehen.
Mit langsamer Fahrt geht es dann zum Zielpunkt.

Wenn ich nun die Last nicht abfange und unterwegs einfach nach -Y abbiege, dann passiert folgendes:

Durch die Trägheit der Massen würde die Last (ungefähr) einen Viertels Kreis fahren.
Da aber die Last noch in Richtung X Bewegungsenergie hat, würde diese in Richtung +/- X um einiges hin und her schwingen, ob wohl es in Richtung -Y weiter geht.

Ich denke nun, es ist doch der Riemen wo diese Schwingungen verursacht.
Input shaping, wird vermutlich die Geschwindigkeit so regeln, wie ich meine Last am Kranen abfange, bevor ich in Richtung -Y abbiege.

Ich setze hier das Pendel der Last, mit einer Längenänderung (Schwingung) des Zahnriemens gleich.
Der Zahnriemen schwingt nicht nur wie eine Gitarren Seite, sondern auch wie eine vorgespante Zug Feder!
Einen Zahnriemen betrachte ich heute als eine vorgespannte Zugfeder, die ihre Schwingung in + / - der Länge nachfedert,
nur das dieser eine etwas stärkere Dämpfung hat.

Das mit dem Spindeltrieb habe ich mir auch überlegt:
Eine T8 Spindel mit 8 mm Steigung muss sich wegen der Übersetzung etwa 8- mal schneller drehen um die die gleiche Vorschubgeschwindigkeit zu erreichen.

Georg fährt mit seinem CoreXY jedoch mit 180 mm/s!
Warum fährt er nicht mit 200 mm/s?
Das E3D V6 ist bereits bei dem Aufschmelzen des Kunststoffs im Grenzbereich.

Seine gezeigten Ergebnisse sind gerade wegen der hohen Geschwindigkeit sehr beindruckend.
Um solche Geschwindigkeiten erreichen zu können, muss natürlich der ACC um einiges höher gesetzt sein,
sonst wird das natürlich nichts.

Und ich predige hier im Forum bei der RFX000 Klasse, runter mit ACC und dem Jerk.


LG AtlonXP

AtlonXP hat geschrieben:Erst einmal danke mhier für deine Doktorarbeit hier.

Naja, eher erstes Semester Mechanik

Hier ein Beispiel wie effizient Input shaping tatsächlich arbeitet:
https://www.youtube.com/watch?v=bzNB46Av740

Das finde ich ein sehr beeindruckendes Video!

Ich fahre mein halbes Leben lang schon Portal Hallen Kranen.

Ein Kran wird dann aber auf ein closed loop System angewiesen sein, denn die Last ist ja nicht jedes Mal die selbe, und auch die Länge des Pendels ändert sich. Daher wird wohl die Kamera nötig sein, um die Bewegung zu messen. Das ist übrigens wichtig für alle, die mal was am Drucker verändern: Wer z.B. ein zweites Hotend hinzufügt oder ausbaut, der muss das input shaping neu kalibrieren (bzw. sich zwei Kalibrationssätze speichern und umschalten). Jede (größere) Änderung der bewegten Masse verschiebt die Resonanzen. Schwingungsdauer Federpendel: T = 2*pi*sqrt(m/D) mit "D" der Federkonstante und "m" der Masse. Das könnte man durch ein closed loop System beheben, ich denke aber, der Aufwand lohnt nicht

Wir können es von Hand besser und schneller als die Elektronik.

Ja da wundert man sich immer, wie gut das menschliche Gehirn derartige Dinge lernen kann, und wie mühsam das teils ist, so etwas dann technisch umzusetzen.

Wenn ich nun die Last nicht abfange und unterwegs einfach nach -Y abbiege, dann passiert folgendes:

Tatsächlich kann man für alle Belange X und Y getrennt betrachten. Es gibt keine Möglichkeit, Bewegungsenergie aus der X-Richtung in die Y-Richtung umzubiegen (also solange die Last nicht gegen eine schräge Wand prallt ). Stattdessen wird bei einer Kurve in der einen Richtung gebremnst und in der anderen beschleunigt, nur halt gleichzeitig. Was du beschreibst, ist natürlich richtig, aber wenn man das 2D betrachtet, macht man es sich nur unnötig kompliziert.

Das mit dem Spindeltrieb habe ich mir auch überlegt:
Eine T8 Spindel mit 8 mm Steigung muss sich wegen der Übersetzung etwa 6- mal schneller drehen um die die gleiche Vorschubgeschwindigkeit zu erreichen.

Deshalb habe ich 10mm Steigung (wenigstens 20% besser) und vor allem bin ich deshalb zu Klipper gewechselt. Mit Klipper sind sehr viel höhere Geschwindigkeiten möglich als mit unserer veralteten Repetier-Version (evtl. sind aktuelle Repetier-Firmwares besser, aber nicht kompatibel mit unserem Drucker). Laut Benchmark sind mit Klipper auf einem 16 bit AVR (unser Mainbaord) ca. 100k steps/s möglich (bei 3-Achsen gleichzeitig). Das entspricht bei 10mm Steigung und 32 Microsteps ca. 150mm/s. Das ist tatsächlich in Etwa die von mir beobachtete Grenze. Mit einem schnellen ARM Board (z.B. BigTreeTech SKR Pro) geht es 6-7 mal schneller. Das dürften zwar die Stepper nicht mitmachen, zumal man auch erstmal schnell genug beschleunigen muss, um die Geschwindigkeit auf der kurzen Strecke überhaupt zu erreichen. Aber zumindest wäre dann der Microcontroller nicht mehr der begrenzende Faktor

Georg fährt mit seinem CoreXY jedoch mit 180 mm/s!

Ist ja nicht so weit von meinen 150mm/s entfernt... In der Praxis drucke ich aber langsamer, weil ich lieber etwas langsamer drucke, und dafür von irgendwelchen Problemgrenzen wie z.B.

Das E3D V6 ist bereits bei dem Aufschmelzen des Kunststoffs im Grenzbereich.

entfernt bleibe

Das ist auch der Grund, warum ich mich bislang noch nicht damit beschäftigt habe: der Leidensdruck ist einfach nicht groß genug. Wenn ein größerer Druck 12 Stunden dauert, ist mir das meistens eigentlich egal. Man muss schon recht viel Aufwand treiben, um die Druckzeit erheblich zu verkürzen. Ich werde demnächst mal austesten, ob höhere Beschleunigungen mit meinen Kugelumlaufspindeln jetzt gehen, aber wenn nicht, werde ich es wohl eher dabei belassen, zumindest erstmal. Hab mich lang genug mit dem Drucker an sich beschäftigt

Ich denke, jetzt haben wir es ausgeleuchtet.

Zu deinem obigen Beitrag habe ich noch was.

Ich sage mal so, wenn es Bong macht, ist es die Resonanzfrequenz des Zahnriemen.
Machte es Bing, dann war es was härteres, z.B. das Druckergehäuse.

Dieses Video hatte ich hier schon mal verlinkt, unter dem Kommentar:
„So sollte man nicht drucken“.


https://www.youtube.com/watch?v=ZBmgC3fTCG0

Ob es hier wirklich gut ist den kleinen Giftzwerg anzuschrauben?
Jedes Mal, wenn er die Füße lupft, ist das wie eine zusätzliche Dämpfung.
Hier wird Bewegungsenergie verbraten.

Auf der anderen Seite, ist der Giftzwerg Suizid gefährdet, da man Angst haben muss,
dass er einem vom Tisch springt.

So oder so, ich habe hier bedenken, dass irgendwo Schrauben und Motorwellen ermüden!

Bem.: Links an der Vorderseite, sieht man auch das Ringing.

LG AtlonXP

AtlonXP hat geschrieben:Ich sage mal so, wenn es Bong macht, ist es die Resonanzfrequenz des Zahnriemen.
Machte es Bing, dann war es was härteres, z.B. das Druckergehäuse.

Könnte grob hinkommen. Bong = tiefe Frequenz = großes m/D, also entweder hohe Masse oder niedrige Federkonstante = weiche Feder. Bing steht entsprechend für eine hohe Frequenz und damit einer harten Feder (oder niedrigen Masse).

Ob es hier wirklich gut ist den kleinen Giftzwerg anzuschrauben?
Jedes Mal, wenn er die Füße lupft, ist das wie eine zusätzliche Dämpfung.
Hier wird Bewegungsenergie verbraten.

Wo geht denn die Bewegungsenergie hin? Wenn er nicht angeschraubt ist, muss sie durch Bewegung der Gummifüße in Wärme umgewandelt werden. Das kann ein paar Schwingungen dauern, bis dahin hat es deinen Druck vielleicht schon versaut (z.B. wenn diese Schwingung auf den X-Schlitten zurück koppelt und ihn zu ungewollten Bewegungen relativ zum Bett "verleitet"). Schraubst du den Drucker an der Wand fest, verschiebst du die Resonanzfrequenz, denn das m vergrößert sich plötzlich von der relativ überschaubaren Masse des Druckers auf die Masse deines Hauses. Die Resonanz wird also gar nicht erst angeregt, wodurch die Bewegungsenergie dort bleibt, wo sie sein sollte (nämlich in der Bewegung des X-Schlittens).

Die Frage ist natürlich aber auch, wie man den Drucker an der Wand genau anschraubt. Schon alleine aus Schallschutzgründen würde ich irgendeine Form von Schwingungsdämpfung empfehlen, z.B. eine sehr harte Schaumgummimatte irgendwo dazwischen.

So oder so, ich habe hier bedenken, dass irgendwo Schrauben und Motorwellen ermüden!

Oh ja, guter Punkt. Unser Motor muss ja sämtliche Kräfte radial aufnehmen, weil die Motorachse direkt auch die Achse des Riemenrades ist. Da gäbe es bessere Konstruktionen. Mir ist bereits zweimal eine Motorachse gebrochen, ganz ohne hohe Beschleunigungen oder übertriebene Riemenspannungen... Vielleicht hatte ich Pech mit den Motoren, die Originalteile sind eh Murks...