(Automatische) Messung der Filamentdicke

Das Datasheet des TSL1401CL, zum vergleichen.

Ah, hab ich übersehen. Das ist aber auch nur der Chip. Der hat 128 Pixel mit 76,6 µm Pixelabstand. Das sind 0.0766 mm also relativ "grob" für die 0.1mm "maximale" Abweichung die wir uns so ausgeschaut haben. Ob sich das lohnt?

Und weiter geht die Jagd nach bezahlbaren Chips in vernüftiger Auflösung: TOSHIBA TCD1201D, der hat ein DIL Gehäuse (ist also leicht lötbar). Hat 2048 Pixel bei 14µm Auflösung. Also 0.014mm. Das ist immer noch schlechter als die Angaben von z.B. Taulman für die Toleranzen des 614 Nylon. Man müsste also einen grösseren Schatten werfen, Dabei wird aber der Aufbau wieder empfindlicher gegen eine Verschiebung des Filaments in der optischen Achse...

Ich glaube die gute mechanische Messuhr mit digitalem Ausgang ist immer noch die beste Option. Man kann da ja auch mit einem mechanischem Skalierer arbeiten (auf gut Deutsch einem Hebel), der aus 0.01mm Abweichung mal eben 0.02mm macht. Damit ist man dann in der Auflösung der Messuhren mit 0.01mm.

Meine Meßuhr zeigt von Haus aus 0,001mm an, aber leider nicht automatisch. Ich muß immer mit den Augen ablesen und mit der Hand in die Liste (Excheltabelle) eintragen

Für eine Qualitätskontrolle ist die Auge, Hand, Excel Methode sicherlich prima. Aber um das Filament entsprechend der Dicke zu steuern ist wohl doch eine digitale Variante nötig es gibt ja auch entsprechend hochauflösende digitale Messuhren.

Kann man die Auflösung nicht durch eine geschickte geometrische/optische Anordnung steigern?
Ich stelle mir das so vor: Die Lichtquelle ist sehr schmal/punktuell. Z.B. duch eine blende die 1mm schmal ist - also schmaler als das Filament. Die Platziert man sehr nahe an das Filament, sodass der Schatten größer ist als der Durchmesser. Mit dem richtigen Abstand kann man die ganze Sensorbreite nutzen.
Wichtig dabei wäre, dass das Filament genau mittig verläuft und rund ist.

Außer man nimmt 2 oder 3 Sensoren aus verschiedenen Winkeln und betreibt etwas mehr Rechnerei am µC. Dann kann das Filament in einer beliebigen Lage durchsausen.

Ich hab mal eine Skizze gemacht:


Ein Sensor reicht, die Lichtquellen werden abwechselnd angesteuert. So sind alle Winkel bekannt und man müsste Position und eben Größe errechnen können.

... bei einem ovalem Filament-Querschnitt gibt selbst eine hochgenaue Profilmessung nicht immer den richtigen Wert zurück

Ich hatte mir das auch mal überlegt - die Messung des Umfangs gibt da mehr her -- eventuell eine Art aufgeblasene 'Wurst' um das Filament herum legen und den aktuellen Umfang über die Änderung des Drucks bestimmen?

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Viktor
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Selbst, wenn Ihr das hypergenau messt, kommt es später an der Förderschraube nicht zur Längenänderung? Verformt wird das Filament im Wade auf jeden Fall. Mit Sicherheit auch in der Länge.

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Detlef

Excalibur Hotend

reprapclean32.png

reprapzone.blogspot.de

Ich denke nicht, dass die Filamentschraube die Stange quält wie ein Walzwerk. Man stellt es ja auf optimalen Grip ein, und den hätte sie nicht, wenn sie es plattwalkt.
Da wird nur lokal umgeformt von den Zahnspitzen in die Täler. Daher denke ich nicht, dass das einen großen Effekt hat der vom Durchmesser abhängt.
Für den Extruder können wir jedenfalls am Anfang von einem halbwegs linearen Verhalten ausgehen. Wenn die Filamentmessung perfekt ist kann man immer noch eine Kennlinie vom Extruder aufnehmen...

Aber wissen wir eigentlich ob es zu ovalen Abweichungen kommt? Könnte das wer überprüfen, der zufällig stark schwankendes Billigsdorfer-Filament daheim hat?

Als "Auslöser" des Threads war mir folgendes wichtig:
In der Hostsoftware wird ein durchschnittlicher Materialdurchmesser eingetragen. Ich hatte Material, dass sich eher in der Größenordnung von 1.75mm +/- bewegt und von anderen Herstellern, dass eher bei 1.70mm +/- liegt.
Üblicherweise messe ich zu Beginn des Druckes mit einer Schieblehre an den ersten Metern an einigen Stellen und trage den Durchschnitt ein.
Das, und nur das wollte ich für mich vereinfachen, und kontinuierlich - laufend messen, ob meine Annahmen auch später, im Laufe des Druckes noch stimmen. (Materialqualität).
Ob der Wade das Material verformt, die Querschnittsfläche bleibt dann ja gleich, ist mir so was von egal.

Falls jemand eine Lösung hat, dies nicht mechanisch sondern elektronisch zu machen, das würde meine "Ablesearbeit" vereinfachen.

Meinerseits was von "steuern" bei meiner mechanischen "Ablesuhr" nichts vorgesehen.

Achim

Ich möchte mich Achim an dieser Stelle nochmal anschließen. Ideal wäre eine Messvorrichtung durch die das Filament einfach immer durchläuft wenn die Spule auf/in der Halterung sitzt. Wenn dann ein elektronisches Messinstrument nach "Reset" für ne Weile einen Durchschnittswert ermitteln kann hielte ich das für völlig ausreichend.

Natürlich kann man versuchen das in die Perfektion zu treiben aber nach meiner Erfahrung ist das nicht nötig. Die Verformungen und Abweichungen im Material waren bei mir bisher selten so groß, dass das in irgend einer Form gewinnbringend gewesen wäre. Der Aufwand dafür wäre meiner Meinung nach viel zu groß.

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Frank

Ich bin da auch auf derm Ansatz von jsturm und Helmi unterwegs. Die kontinuierliche Messung und das Einpeisen in den Drucker zur Korrektur von vorherigen Annahmen ist für mich eine interessante Überlegung im Hinblick auf selbstgemachtes Filament. Sei es aus Pellets oder aus recycleten Fehldrucken. Ich denke so eine selbstgemachtes Filament ist grösseren Qualitätsschwankungen Unterworfen, als das von ernsthaften Herstellern!

Die direkte mechanische Messung mit einer elektronichen Schieblehre an einer entsprechenden Mechanik halte ich derzeit neben der Schattenmessung über eine CCD oder CMOS Zeile am erfolgsversprechenden.

Die Schieblehren sind die billig Teile aus China und die CCD bzw. CMOS Zeilen sind integrierte Bausteine, die sicherlich gut mit einem Arduino et. Al. (Z.B. Digispark) auslesen und Verarbeiten lassen.

Soweit erstmal
Matthias

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 21.08.13 03:47.

Wenn schon, dann Schattenmessung, denn ich bin faul und will den Meßschieber nicht dauern in der Hand halten

Die Messauflösungen mal gegenüber gestellt ergibt:

Also: Chinamessschieber haben eine Ablesegenauigkeit von 0.1mm mit einer mechanischen Verstärkung (Hebel) kann man das vielleicht um einen Faktor 3 runterdrücken.

Bei der Schattenmessung haben die Zeilen einen Pixelabstand von ca. 7.8 mykrometer bis rauf zu 76 mykrometer. Mit entsprechender Geometrie lässt sich vielleicht auch ein 2-3 mal grösserer Schatten werfen. Also die Messauflösung auf ca. 3 mykrometer bis 38 mykrometer je nach Chip bringen. Ein Chip lag bei 14 mykrometer Pixel und mit Schattenvergrösserung wären das dann 7 mikrometer Messauflösung.

Als nächstes sollte man sich mal Gedanken über die Fehler der Schattenmessung in Relation zu den Dickenschwankungen machen. Fehler wären verschieben des Filaments in Strahlrichtung, senkrecht zur Strahl- und Laufrichtung. Die Geometrie der Lampe zur Messzeile sollte als fix angesehen werden.

Also cotangens und seine Kollegen bitte antreten!

So, ich hab mir mal meine Gedanken zur manuellen Messung gemacht.
Das hier ist dabei herausgekommen.
Momentan ist es noch auf 3mm Filament optimiert.
Filament kann man jederzeit herausnehmen, ist mehr zum kontrollieren gedacht wenn ich mal ne neue rolle material bekomme

Hi eytec,

Das sieht doch sehr gut aus. Ist das Filament "leichtgängig" in deiner Konstruktion? Sprich kann ein Extruder das da durchziehen, oder klemmt es zu doll?

Und ein paar Fragen zu deiner Messuhr:

• Hast du da einen Anschluss für einen Rechner gesehen? Bei meinem Messschieber ist es eine kleine Kappe, die muss ich abziehen und dahinter liegt ein Stück Platine mit 4 Leitungen (V+, GND, Data, Clock).
• Sehe ich das richtig das die Messuhr auf 0.01 mm misst?
• Wie teuer war die Messuhr?

Fragen, Fragen, Fragen

Gruss
Matthias

Am interessantesten wäre jetzt noch Messuhr die ab Reset auch einen Durchschnittswert ermitteln könnte

Probleme könnten trotz oder gerade wegen der Vor- und Nachspannung hier noch Unebenheiten im Material bereiten.

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Frank

Hi, ja da ist ne Abdeckung hinter der kontakte sind.
Glaube schon das der das durchzieht, muss aber den ein und Auslass noch etwas optimieren dann ist es noch leichtgängiger.
Und ja die Messuhr hat 0,01 Auflösung.
Ich glaub die lag bei ca. 50€

Ja die beiden Kugellager außen sind so ausgelegt das sie das Material etwas verbiegen. (Um das Filament gegen das untere Kugellager zu drücken)

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 21.08.13 11:53.

Moin,

Man nehme die Konstruktion mit der Feder. Nur die Auswertung erfolgt durch einen Hall-Sensor. Der Stift, der auf das Filament drückt hat auf der anderen Seite einen Magneten. Der dortige Hallsensor mißt die jeweilige Abweichung aufgrund der Nähe/Ferne des Magnetfeldes. Die Genauigkeit sollte dabei ausreichen. Als Signal kommt ja irgendwas analoges raus, was sich prima gebrauchen läßt.

Das ist nicht groß, nicht teuer und sollte eigentlich ausreichen. Fehlt nur noch der einfache Wechsel zwischen 1,75 und 3er Filament.

Ich hoffe ich habe jetzt die Funktionsweise eines solchen Sensors endlich begriffen.

mfg magicworx, der heute wieder etwas gelernt zu haben glaubt

@magicworx Im Prinzip sollte das klappen. So ein entspannter Neodyn Magnet macht ja einiges an Feldstärke/Flussdichte. Ich hab mal grob geguckt: es muss ein analoger Hall-Sensor sein. Der TLE4997 von Infineon hat z.B. eine Betriebsrange von bis zu -200mT bis 200mT (in 3 Bereichen, +/- 50 mT, 100mT, 200mT). 12 bit Auflösung. Bei dem Signal/Rauschabstand braucht man sich um die 44µT des Erdmagnetfeldes keine Sorgen machen (Faktor 1000). Jetzt müsste man mal ausrechnen wie viel Flussdichteschwankung man denn nun hinbekommt beim verschieben des Magneten und wie viele Bit das ausmacht. Die 12 bit Auflösung sind ja über den ganzen Bereich und wir haben nur eine kleine Schwankung. Für uns spielt die "Punktförmigkeit" des Magneten. Da könnte eine kubische Abhängigkeit vom Abstand zustande kommen (muss noch mal in meinem Hirn kramen).

@eytec: Du hast bestimmt eine Messuhr die man ziemlich direkt an einen Arduino anhängen kann. Die Messuhr dürfte kontinuierlich Messen und die Daten als BCD oder Binärstrom auf der Datenleitung rausschieben (synchron zur Taktleitung). Die entsprechenden Links stehen schon weiter oben

Der Link zum Messschieber (die Messuhr sollte genauso funktionieren): [www.soliforum.com] (Messschieber auslesen)

Spring Loaded Caliper

Teil 1: liegt bei Thingiverse -> [www.thingiverse.com] Dauf muß man erst mal kommen - Klasse gemacht



Teil 2: ist dann das Auslesen des Messschiebers -> [sites.google.com]

Fätisch

Achim

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 21.08.13 14:34.

Das sieht ja ganz gut aus. Aber einen kleinen Blick auf die Genauigkeiten und die Auflösung des Messschiebers und die zu erwartenden Messbereiche sollten man schon noch wagen.

Also der Messschieber hat 0.01 Ablese-Digits, die Angabe des Herstellers ist Messgenauigkeit 0.02 (?). DIe Filament-Hersteller geben Toleranzen des Umfanges mit +/- 0.01 an (z.B: Taulman). Da die Mechanik (so scheint es) die Dickenschwankung 1:1 auf den Messschieber übertragt, dürfte der Apparat wohl die Dicke messen können aber eher nicht die Schwankungen der Dicke. Eine kontinuierliche Steuerung des Parameters der Filamentdicke dürfte da nicht so viel bringen. Ein einmalig Abmessen, ok das macht Sinn damit.

Oder hab ich einen Denkfehler?

Gruss
Matthias

"+/- 0.01 " ist kein Thema. Taulman ist aber Nylon und kein ABS/PLA

Die Realität sieht aber anders aus. FormFutura sagt +/- 0,1mm. FabberParts schreibt "Filament Durchmesser : 1.75 +/- 0.10mm" ReprapWorld und sogar Orbi-Tech schweigen sich aus. Die Chinesen schreiben +/- 0.05 (muß man aber nicht glauben)
Gemessen finde ich etwa 1.66 - 1.78mm also 1.72 +/- 0,06.

Bei Drucken, bei denen es auf Genauigkeit (genau passende Löcher/Spiel) ankommt, macht das Probleme. Bei einer Figur (Oktopuss/Buddah/Frosch) ist das egal, und daher für die meißten "Drucker" uniteressant.

Achim

Da bin ich ja (leider) auf der Seite die es für mich interessant macht Also weiter forschen...

Ich will technische Dinge drucken. Apparate, Objektive (nicht die Linsen), Zahnräder, etc.

Derweil hab ich mal ein bisschen über die Geometrie der Schattenmessung nachgedacht und die Fehler die da auftauchen. Sieht ganz gut aus.

Bei meinen Überlegungen gehe ich davon aus, das der Abstand der Lampe (LED) von der Sensorfläche gleich und stabil bleibt. Dann hat man einen möglichen Fehler durch ein auswandern des Filaments senkrecht zur optischen Achse und der Bewegungsrichtung (also zur Seite weg) und wenn das Filament sich zur Lampe hin oder weg bewegt (da wird der Schatten ja grösser).

Der erste potentielle Fehler (zur Seite wegbewegen) gleicht sich selbst aus, ist also kein Fehler. Der zweite Fehler (auf der optischen Achse zur Lampe hin) ist viel kleiner als die eigentlichen Dickenschwankungen. Genaue Daten kommen noch.

Hi

Da mein Hirn leider macht was es will Hydra es mich auf das Problem des eichens angesprochen. Sprich wie erkennt der Sensor ob er jetzt richtig mißt oder oder nicht. Also werden ich mir da mal Gedanken zu machen.

Mfg magicworx

Meinst Du "eichen" oder "kalibrieren". Eichen darf nur das Eichamt, kalibriern darfst du auch

Naja

Hirn und ich diskutieren da noch drüber.


Selbstredend heißt es kalibrieren.

Mfg magicworx

Ich denke es heisst Kalinichta!

Jamas