Skeletální animace, dopředná a inverzní kinematika
Přímá a inverzní kinematika jsou dva různé způsoby otáčení kloubů v řetězu. Z nich je jednodušší a vyžadující menší výpočetní úsilí přímou kinematiku(Forward Kinematics - FK), ale zároveň postrádá mnoho intuitivních ovládacích schopností, kterými disponuje inverzní kinematika(Inverse Kinematics - IK), zajišťující rotaci kloubů podél řetězu.
V případě dopředné kinematiky se každý kloub jednoduše otočí ručně, jak bylo provedeno v předchozí části s příkladem kostry. Když se kořenový kloub řetězu (například ramenní kloub) otáčí, rotační pohyb se přenáší podél řetězu kloubů další dolů a pohybuje všemi dětskými klouby. Na Obr. Obrázek 8.9 ukazuje strukturu paže vytvořenou v předchozí části s otočeným ramenním kloubem. I když je tento pohyb v Maye relativně snadno vytvořitelný a snadno vypočítatelný, není dostatečně přesný pro klouby níže v řetězu. Pokud se chcete například zápěstím dotknout jiného předmětu, musíte nejprve otočit rameno, poté loket a poté případně upravit rotaci obou kloubů tak, aby přesně
získat pohyb, který potřebujete. A tato metoda nejen déle trvá pohyb končetiny. Vzhledem k tomu, že otáčení kořenového kloubu hierarchie přesune celou hierarchii, v tomto příkladu se zápěstní kloub pohne při pohybu žádný další klouby umístěné výše v hierarchii, díky čemuž se bude během animace plynule pohybovat kolem své osy. Tento efekt je rozhodně nežádoucí a jeho zvládnutí vyžaduje mnoho času a úsilí. Na druhou stranu, rovná kinematika je ideální pro vytváření klenutých pohybů, jako jsou ruce při plavání nebo nohy při přemetání, takže má smysl ponechat si tento nástroj v arzenálu výbavy postav.
Inverzní kinematika je přitom matematicky mnohem složitější, ale zároveň umožňuje přesné nastavení kloubů končetin a když je již ustaven zbytek hierarchie, pomáhá řídit pohyb těchto kloubů. V inverzní kinematice pohyb kloubu končetiny (ve skutečnosti ovládání polohy kloubu značka(rukojeť)) vede k rotaci kloubů nahoru řetězem, takže pohyb se šíří po řetězu dovnitř zvrátit(zpět), popř inverzní(inverzní), směr.
Využití inverzní kinematiky inverzní kinematické značky(IK rukojeť), nebo jednoduše značky IK, A inverzní řešiče kinematiky(IK řešitel), nebo jednoduše řešitelé IK. Inverzní kinematický marker prochází klouby, na které se tyto klouby rozšiřují; řetěz řízený inverzní kinematikou(řetězec IK) a prochází stejným řetězcem značkovací čára(drát rukojeti). Kontrolní vektor(vektor kliky) sahá od počátečního spoje a končí u konečného, ve kterém se nachází konečný efektor(koncový efektor). Přidáním IK řešitele k předchozímu příkladu lze oživit řetězec kloubů pouhým pohybem zápěstního kloubu. Tím se otočí rameno a loket tak, aby se celá paže pohybovala správně, jak je znázorněno na obr. 8.10.
Rýže. 8.9. Přímá kinematika: na Obr. 8.10. Pohyb řetězového závěsu- rotace kloubu, staršího v kloubech, pomocí pohybu kohierarchie se pohybuje celý řetěz pohonu pece kloubů inverzního kinematického markeru.
Pro správné otočení všech spojů (od začátku do konce) inverzního kinematického řetězce tak, aby byl koncový spoj v místě koncového efektoru, IK řešič přistoupí k pozici koncového efektoru řetězce a provede potřebné výpočty. Když se koncový efektor pohne, řešič IK převede jeho hodnoty posunutí na hodnoty rotace spoje a spoje se odpovídajícím způsobem aktualizují. Řetěz řízený inverzní kinematikou se obvykle rozkládá pouze na tři články.
tawa, ale může v ní být více spojů, zvláště pokud se používá značka inverzní kinematiky spline(IK Spline handle), který ovládá spodní spoje pomocí křivky. Mezi řešiče inverzní kinematiky implementované v Maye lze rozlišit čtyři (a odpovídající typy inverzní kinematiky): řešič ikrP pro výpočet inverzní kinematika rotace roviny(IK rotat e Plane), řešitel ikSC pro výpočet inverzní kinematika jednoduchého řetězce(IK Single Chain), řešitel ikSpline pro výpočet inverzní kinematika spline(IK Spline) a řešitelem ikSpring pro výpočet inverzní kinematická pružina(IK Spring). Každý typ řešiče IK má svůj vlastní typ značky IK.
- Překlad
- Režim zotavení
Co je to „inverzní kinematika“?
Úkolem inverzní kinematiky je hledat takovou sadu kloubových konfigurací, která by zajistila co nejměkčí, nejrychlejší a nejpřesnější pohyb k daným bodům. Mnoho existujících metod však trpí takovými nevýhodami, jako je vysoká výpočetní náročnost a nepřirozenost výsledných pozic. Tento článek popisuje nový ( pravděpodobně v době psaní článku - 2010.) heuristická metoda s názvem „Metoda vpřed a vzad“ ( Inverzní kinematika s dopředným a zpětným dosahem, dále jen FABRIK),
FABRIK se vyhýbá použití rotací a matic ve prospěch přímého získání bodu na přímce. Díky tomu zabere jen pár iterací, má nízké výpočetní náklady a ve výsledku vizuálně přirozenou pózu. FABRIK bez problémů zvládá i ukládání omezení a použití více okruhů a/nebo koncových bodů. O této metodě je tento příspěvek.
Žádám vás, abyste s tímto úryvkem zacházeli s pochopením, protože originál je poměrně velký, má spoustu vody, vhodných a nevhodných opakování a odklonů od tématu, stejně jako srovnání s jinými algoritmy. Toto jsem se rozhodl ignorovat, proto obsahuje jen malou část textu, která však odráží podstatu - cca. překlad
1. Model umělého těla
Systém vícenásobných tuhých těles se skládá ze souboru tuhých těles, nazývaných uzly, spojených dohromady hranami. Všechny hrany jsou komponenty související s pohybem: omezují pohyb v rámci určitého úhlu vzhledem k sousedním hranám. Modelování virtuálního těla je důležité pro výpočet lidské pozice. Model se správně umístěnými omezeními vám umožní získat sadu správných pozic, což umožní získat realističtější pohyb. Většina modelů předpokládá, že části těla jsou tvrdé, i když se jedná pouze o přiblížení skutečnosti.Kostra je obvykle modelována jako hierarchie pevných segmentů spojených hranami, z nichž každý je definován vlastnostmi, jako je délka, tvar, objem a hmotnost. Manipulátor na způsob robotické ruky nebo animované postavičky je modelován jako řetězec sestavený z pevných uzlů navzájem spojených hranami. Každý pohyb a/nebo rotace kosti s indexem i ovlivňuje všechny následující prvky řetězce. Řetězec lze formalizovat následovně: každý uzel bez potomků by měl být nazýván koncovým bodem; pro každý koncový bod lze vytvořit řetězec pohybem zpět podél kostry, od rodiče k rodiči, dokud nenarazíme na kořenový uzel řetězce (začátek řetězce). Podle definice problém IK předpokládá, že kořenový uzel je statický. Metody si však obvykle poradí s přesunem kořene.
Algoritmus plného cyklu algoritmu FABRIK (pseudokód, první prvek pole na indexu 1)
Vstupní data: pole pozic uzlů p[i] s i = 1...n, cílová pozice t a hodnoty vzdálenosti mezi spárovanými uzly. d[i] = | p - p[i] | pro i = 1, ... , n-1 Výstup: Nové pozice p[i], i = 1...n //Vzdálenost mezi kořenem a cílovým dist = | p - t | //Zkontrolujte, zda je cíl dosažitelný, pokud dist > d + d + ... + d ( //cíl je nedosažitelný pro i = 1, ..., n-1 do ( //Najděte vzdálenost r[i] mezi cíl t a uzel p [i] r[i] = |. t - p[i] |. lambda[i] = d[i] / r[i] //Najděte novou polohu uzlu p[i] p = (1 - lambda[i]) * p[i] + lambda[i] * t ) ) else ( //Bod je dosažitelný; tedy b bude nová poloha uzlu p b = p //Zkontrolujte, zda je vzdálenost mezi koncový uzel p[n] a / je vyšší /cílová pozice t hodnota tolerance (tolerance) DIFa = | [n] jako cíl (pravděpodobně myšleno "umístit cílovou pozici" - přibližně transl.) p[n] = t pro i=n -1 , ..., 1 do ( //Získejte vzdálenost r[i ] mezi uzlem p[i] a novou pozicí p r[ i] = |. lambda[i] = d[i] / r[i] //Vypočítejte novou polohu uzlu p[i]. ] p[i] = (1 - lambda[i]) * p + lambda[i] * p[i] ) //Fáze 2: obrácená sekvence //Nastavte kořenový prvek p na výchozí pozici p[i] = b pro i=1 ,..., n - 1 do ( //Získejte vzdálenost r[i] mezi uzlem p a pozicí p[i] r[i] = | p - p[i] |
lambda[i] = d[i] / r[i] //Získat novou pozici p[i] p = (1-lambda[i]) * p[i] + lambda[i] * p ) DIFa = | p[n] - t |
Tato část poskytuje podstatu metody FABRIK. Využívá již vypočítané pozice v dopředném a zpětném režimu. FABRIK dosahuje minimalizace chyb jednorázovým nastavením úhlu každého uzlu. Tito. celý řetězec se projede, počínaje posledním uzlem, přičemž se nastaví úhel každého vynechaného uzlu, načež se řetězec přejde v opačném směru. Tato metoda na rozdíl od rotační transformace mění problém hledání polohy uzlu v problém hledání bodu na přímce; lze tedy ušetřit čas a snížit počet výpočtů. Předpokládejme, že soubor p,…, p[n] je množina pozic uzlů manipulátoru. Předpokládejme také p je kořenový uzel a p[n] je koncový uzel, tzn. Pro jednoduchost ponecháme jeden koncový uzel. Cíl představuje pozice t a výchozí základní polohu b. Metoda FABRIK je uvedena ve výše uvedeném seznamu a grafická interpretace celého cyklu na obrázku vlevo, s jedním cílovým bodem a čtyřmi uzly v řetězci. Zvažte celý cyklus algoritmu na obrázku: - A- Výchozí polohy manipulátoru a cíle.
- b- Posuňte koncový uzel p k cíli.
- C- Hledání pozice p" p" A p, na dálku d z bodu p".
- d- Opakujte pro všechny uzly.
- E- Druhá fáze algoritmu: přesuňte kořenový prvek z jeho pozice p" do své výchozí pozice.
- F- Opakujeme pro všechny uzly, ale tentokrát začínáme od základny a přecházíme do koncového uzlu. Algoritmus se opakuje, dokud se pozice konečného prvku nepřiblíží k cíli na dostatečnou vzdálenost.
Další podrobnosti:
Nejprve se vypočítají pozice mezi uzly (pole d), poté zkontroluje, zda je cílový bod dosažitelný; Vypočítá se vzdálenost mezi kořenovým uzlem a cílem ( dist), a pokud je tato vzdálenost menší než celkový součet vzdáleností mezi uzly, pak je cíl dosažitelný, jinak ne. Pokud je cíl dosažitelný, celý cyklus je omezen na dvě fáze. V první fázi algoritmus odhaduje počáteční pozici každého uzlu, počínaje koncovým prvkem p[n] pohybující se směrem k základně manipulátoru p. Nechejme tedy cílovou pozicí pozice koncového uzlu, p"[n] = t. Dostaneme rovnou čáru l, ležící na bodech p A p"[n]. Nová pozice uzlu s indexem n-1, p", leží na této čáře v určité vzdálenosti d z p"[n]. Podobně nová pozice uzlu s indexem n-2, p", lze vypočítat pomocí přímky l, ležící na bodech p A p" na dálku d z p". Algoritmus se opakuje, dokud nejsou vypočteny všechny nové pozice pro všechny uzly, včetně posledního. V případech, kdy je kořenový prvek přesunut do požadované polohy, FABRIK funguje tak, jak je popsáno, pouze s tím rozdílem, že nová poloha p"" kořenový uzel bude požadovaná pozice, nikoli výchozí pozice.
Po jedné úplné iteraci se téměř ve všech případech (podle pozorování) konečný uzel přiblíží k cíli. Postup se bude opakovat tolikrát, dokud konečný uzel nepadne na cílovou pozici nebo se k ní nepřiblíží na přijatelnou vzdálenost. Implementace metody FABRIK bez zavádění omezení bude konvergovat v jakémkoli cílovém bodě/řetězci, pokud je cíl dosažitelný. Pokud je však cíl dále, než je vzdálenost, na kterou se může řetěz rozšířit, je zapotřebí podmínka přerušení, která porovná minulou a aktuální polohu koncového uzlu a která zastaví provádění algoritmu, pokud je posun koncového uzlu menší než určitá hodnota (epsilon). Ve speciálních případech je také algoritmus po určitém počtu iterací přerušen (taková situace však zatím nenastala).
Pro rychlejší výsledky a řešení v několika iteracích je možná optimalizace pomocí konformní geometrické algebry (dále jen CGA); CGA má výhodu v základních tvarech, jako jsou koule, čáry, roviny a kružnice, které jsou poměrně snadno reprezentovány algebraickými objekty. Hledání polohy uzlu nacházejícího se mezi dvěma známými uzly lze proto vyjádřit průsečíkem dvou koulí se středy v polohách odpovídajících těmto uzlům a poloměrem rovným vzdálenosti mezi polohami hledaného uzlu a stávající; nová poloha uzlu bude ležet v nejbližším bodě na kružnici tvořené průsečíkem dvou koulí. Další jednoduchou optimalizací je přímé nakreslení čáry ve směru cíle, když cíl není k dispozici.
3. Model s více koncovými uzly
Stejně jako v případě jednoho koncového uzlu je algoritmus rozdělen do dvou fází: - První fáze je úplně stejná, ale tentokrát začíná od každého koncového uzlu a pohybuje se směrem dovnitř po řetězci od tohoto uzlu, až k podzákladně (pravděpodobně podzákladna je uzel s několika sousedícími hranami - cca překlad) . Získáme tak tolik různých pozic pro podzáklad, kolik je k ní připojených koncových uzlů. Konečnou pozici lze vzít jako těžiště těchto pozic. Poté vykonávání algoritmu pokračuje v normálním režimu a pohybuje se od podzákladu ke kořenu. Pokud mají dílčí základny vlastní dílčí základny, pak se ve vztahu k nim provádějí podobné akce - je také sestaven seznam možných pozic, načež je tato dílčí základna nastavena na těžiště z celého seznamu pozic.
- Ve druhé fázi je na každý uzel aplikován obvyklý algoritmus, který se pohybuje dále a dále od kořenového uzlu. V tomto případě musí být každý řetězec zpracován samostatně až do konečného uzlu: čím více dílčích základen, tím více opakování pro každou z nich. Proces se opakuje, dokud koncové uzly nedosáhnou svého cíle nebo dokud nenastane podmínka přerušení.
4. Omezovače
A nakonec nejchutnější částí tohoto článku jsou výpočty pomocí omezovačů. Jsou potřeba, jak jste mohli uhodnout, pro větší podobnost se skutečnými organismy. Samotný uzel je obvykle charakterizován třemi stupni volnosti. Otočení uzlu lze charakterizovat jako „jednoduché otočení“ (2 stupně volnosti), které odráží jeho konečnou polohu, a rotaci kolem vlastní osy (1 stupeň volnosti). Rozdělením pohybu uzlu na dvě takové fáze a aplikací omezovačů na ně je tedy možné řídit polohu uzlu. Samotná omezení lze uložit podobným způsobem: protože Algoritmus je iterativní; omezení rotace lze použít při každé iteraci algoritmu. Limitery však neovlivní konvergenci algoritmu. Hlavní myšlenkou použití omezovačů je přemístit a přeorientovat uzly v rámci limitů.
- A- Počáteční konfigurace manipulátoru a cíle.
- b- Posuňte koncový uzel p k cíli a orientovat ho k němu.
- C- Hledání pozice p", ležící na čáře mezi pozicemi p" A p, na dálku d z bodu p".
- d- Přeorientujte uzel do polohy p" takže se dívá podél okraje spojující p" A p".
- E- Výpočet hraniční elipsy: povolené polohy jsou ve stínované oblasti. Žádný z vrcholů se v této fázi nikam nepohybuje.
- F- Uzel p přesune do polohy p^, což je nejbližší pozice na stínované elipse, čímž je zajištěna nová pozice p^ bude v přijatelných mezích.
- G- Přesuňte uzel p^ za bod p" aby byla zachována délka hrany.
- h- Pojďme se znovu zaměřit p" aby bylo splněno omezení orientace.
V tomto článku pochopíme, co je 3D tisk a jaká je kinematika 3D tiskáren.
1. 3D tisk. jak to chutná?
Existuje široká škála tiskových technologií, od FDM (FFF), kterou používá více než 90 % tiskáren na tomto portálu, až po SLA/DLP/LCD (s fotopolymery) a SLS/SLM (práškové slinování pomocí výkonných laserů)
V počáteční fázi nás zajímá FDM - vrstva po vrstvě nanášení roztavené tyče. Obrázek níže ukazuje Hot end - část extrudéru 3D tiskárny, kde se tyč taví.
Plastová tyč je vedena teflonovou trubicí a radiátorem do tepelné bariéry a přes ni do topného bloku. Tam se roztaví a tryskou vychází ven. Tryska má určitý průměr, který je na ní vyznačen. Často je vyrobena z mosazi, protože materiál je levný a snadno zpracovatelný. Přesnost tisku závisí na trysce. Čím menší je tryska, tím více závitů se vejde do jednoho mm.
Topné těleso a termistor tvoří zpětnou vazbu pro řízení a regulaci teploty. To znamená, že přívod napětí do ohřívače závisí na tom, jakou teplotu ukazuje termistor a procesor ji porovnává s nastavenou. Dále vidíme topný blok. Na jedné straně je do něj našroubována tryska a na druhé tepelná bariéra.
Tepelná bariéra slouží k minimalizaci zahřívání plastu nad termoblokem.
Nejčastěji z nerezové oceli. Jeho tepelná vodivost je nižší než u běžné nelegované oceli. Aby se zabránilo roztavení tyče nad tepelným blokem, je na horní část tepelné bariéry našroubován chladič a vyfouknut chladičem. Všechno je docela jednoduché.
Roztavený plast velmi často prosakuje závity, což znamená, že tryska nestlačila tepelnou bariéru v topném bloku. Proto při demontáži a montáži hotendu nejprve našroubujeme tepelnou zábranu do topného bloku a poté ji přitlačíme tryskou. Pokud při otočení trysky zůstane mezera mezi koncem trysky a topným blokem, pak je to normální, mezera je zatlačena na tepelnou bariéru tryskou, aby se tyč podala ve správný čas a na správném místě je potřeba podavač, tedy podavač tyčí.
Někdy se to provádí v kombinaci s hotendem a pak se tento typ extruderu (vše dohromady hotend + feeder) nazývá přímý, to znamená, že podávání je přímé, bez trubic fluoroplastová trubice. Tento systém se nazývá bowden Děje se tak za účelem odlehčení pohyblivé části. Co se týče kladných i záporných stránek, má je bezesporu každý design.
Přímý extruder:
1. Výhody:
a) Spolehlivější díky menšímu počtu přípojek pro podávání plastu;
b) Méně vybíravý, pokud jde o materiály, kterými tiskne, zejména ty na bázi pryže je problematické tisknout na Bowdenových extrudérech;
2. Nevýhody:
a) Velká hmotnost, díky tomu můžete během zrychlování/zpomalování pozorovat malé vlnky na povrchu součásti;
b) Rozměry. Výrazně ovlivňují oblast výstavby. Řekněme, jako na obrázku výše, direkt se 4 barvami by byl velmi velký. A pro Bowdena je to tak akorát.
Bowdenový extrudér:
1. Výhody:
a) Dálkový motor snižuje hmotnost pohyblivých částí tiskárny a jejich nižší setrvačnost neovlivňuje povrch modelu;
b) Cívka za modelem neškube, jinak když se cívka otáčí přímo, přeskočíme kroky, protože vozík bude táhnout cívku s sebou.
2. Nevýhody:
a) Nastavení zatažení (zatažení tyče zpět při volnoběžných pohybech, aby roztavený plast, expandující, nevytékal z trysky) je obtížnější, protože tyč je menší než vnitřní průměr trubky, má tendenci se natahovat;
b) Je obtížnější než na přímé lince vybrat všechny mezery pro tisk různými pružnými plasty. Každý, kdo říká, že tisk na Bowden je s pružnými plasty nemožný, nehorázně lže. já . A celkem úspěšně.
Nyní se přesuneme přímo k mechanice a její kalibraci.
Část 2. Mechanika. Co, jak a čím to táhne?
Existuje velmi omezený počet kinematických schémat, pro která je firmware napsán a která docela dobře zvládají pohyby.
Podívejme se na vše, od těch nejběžnějších:
1. Design a kinematika od Josepha Pryusha (není třeba číst Prussia, Prasha a tak dále, to je přece jméno člověka).
Pohyb podél každé osy zajišťuje vlastní nezávislý motor. Pohyb podél osy Z (nahoru a dolů) je zajištěn pomocí 2 motorů a kinematického páru šroub-matice. V poslední době se často používají svorníky M5, stále častěji se používají šrouby s trapézovým závitem.
Zde je šroub s trapézovým závitem. Nebudu vám ukazovat, jak vypadají čepy s metrickým závitem. Jediná věc, kterou vám vysvětlím o pohybu podél čepů a lichoběžníků, je to, že k výrobě lichoběžníků vezměte kalibrovanou tyč a rolujte ji mezi válečky, které jsou pod úhlem. Výsledkem jsou šroubovité drážky. Tato metoda a priori poskytuje lepší kvalitu a přesnost stoupání než konstrukční čepy zdaleka nejvyšší kvality Pro současné připojení 2 motorů k jedné ose (a 1 konektoru) je použito následující schéma. 2 dráty jsou připájeny a zbývající krimpovány. Barvy můžete ignorovat, hlavní je, že vinutí zvoní. A a B jsou vinutí a 1 a 2 jsou závěry.
Výhody této kinematiky:
1) Nezávislý pohyb každé osy. Je snadné zjistit, která osa přeskakuje kroky. Kinematika přešla do tiskáren z CNC frézek, takže mnoho výrobců vyrábí stolní frézky místo extruderu, nabízí instalaci laseru pro gravírování nebo řezání, vřeteno pro frézování desek plošných spojů, extruder pro čokoládu nebo dokonce těsto; na pečení palačinek Na fotce výše je tiskárna ZMorph. Může být použit jako tiskárna (s jedním nebo dvěma extrudéry), jako rytec (instalace Dremel), jako laser pro gravírování a tak dále. Malé prezentační video Frézka využívající tuto kinematiku. Podotýkám, že pro frézování je nutné pro pohyb použít pár šroub-matice a ne řemeny, které nejsou určeny pro takové zatížení.
Tiskárny na potisk čokoládou a na pečení palačinek dle vašeho náčrtu. Za zmínku stojí, že se nedoporučuje používat čokolády jako Alenka nebo Babaevsky, protože již obsahují kakaové máslo a během zpracování (tavení a tuhnutí) je výsledek nepředvídatelný. Je nutné použít čokoládu gallet, např. belgickou Callebaut, protože neobsahuje kakaové máslo a musí se přidat na finální náplň. U tohoto typu čokolády má každé balení tabulku krystalizace. Olej je vhodné užívat v práškové formě. Pro podrobnější informace doporučuji googlit o temperování čokolády. 2) Kinematika je jednoduchá jako dva prsty. Je velmi snadné sestavit. Mnozí dokonce sbírají na starých DVD mechanikách. 3) Snadno se mění podle vašich potřeb na velikosti extrudéru, protože vyčnívá dopředu a nebrání pohybu ostatních částí. Mnoho lidí instaluje druhý extrudér, nebo nechá trysky kývat, aby trysky jednoho extrudéru nezůstávaly na dílu při tisku s druhou tryskou. Proto pro tuto kinematiku existuje obrovské množství variant extruderu, pro každou chuť, na velmi známém webu.
Nevýhody této kinematiky:
1) Obtížná kalibrace. Ano, protože se stůl „chvěje“, je obtížné tisknout ve vysoké kvalitě, protože díl + stůl má při prudké změně směru pohybu tendenci se setrvačností dále pohybovat. Výsledkem jsou nevzhledné tiskařské artefakty. A pro vysoce kvalitní tisk potřebujete nízkou rychlost. Obecně vše závisí na rámu. Moje první tiskárna byla čínská pryusha. S akrylovým rámem. A akryl není moc tvrdý. A jak víte, tuhost tiskárny, stejně jako CNC, je nejdůležitější. A bylo možné tisknout více či méně efektivně rychlostí 40-50 mm/s. Poté jsem jej použil na ocelový rám od MZTO a poté jsem bez ztráty kvality tisku dokázal tisknout rychlostí až 100 mm/s.
2) Delaminace. Vzhledem k otevřené karoserii a neustále se pohybující platformě je, dalo by se říci, neustále odfukován horký vzduch a nadměrným ochlazováním dílu průvanem zvyšujeme již tak velké smrštění silonek, ABS a dalších vrtošivých plastů. Někdo šije kožich do tiskárny z látky, jiný si vystačí s krabicemi Ale cíl je jako vždy stejný – snížit vliv průvanu na smrštění dílu.
Klíčové body pro správnou kalibraci tiskáren s touto kinematikou:
1) Umístěte tiskárnu na rovný povrch. Nejlépe horizontální. K tomu je zapotřebí bublinková hladina. Dále nastavíme polohu osy X podle úrovně 2) Přeneseme ji do výchozí polohy. To se provádí buď v nabídce tiskárny příkazem Domů, pokud tisknete z počítače, nebo příkazem G28 v příkazovém řádku, případně speciálními tlačítky s ikonou domečku.
Dále utáhněte šroub stolu tak, aby se tryska dotýkala skla. Na sklo netlačil, ale dotkl se ho. Díváme se na světlo a kroutíme se. Poté přesuneme extruder do jiného rohu pomocí šipek +X, +Y z PC nebo přes menu Stejným způsobem otáčíme šroubem, dokud se nedostane do kontaktu s tryskou. A operaci opakujeme pro zbývající body.
Pokusím se vás zachránit před chybami. Na fotografii tiskárny výše je sklo na stole zajištěno až 8 svorkami. A je dost možné, že v centru bude hrb. Aby se předešlo takovým problémům, mělo by být sklo zajištěno 3 svorkami. Rovina je sestrojena, jak je známo z deskriptivní geometrie, pomocí 3 bodů. A kalibrace bude v tomto případě jednodušší. Jednoduše utáhněte šroub nad koncovým spínačem v Z. Tak, aby se tryska dotýkala skla uprostřed strany, na které je umístěna 1 svorka. Dále přesuneme hotend do rohu, kde je další svorka, utáhneme šroub stolu a operaci opakujeme s dalším rohem.
Ohledně kolébání.
Nefungují všemožné antivibrační systémy, jako je instalace ložiska do horní podpěry, jednoduše proto, že umístit 4 daleko od dokonale rovných válců dokonale rovnoběžně a ve stejné rovině je nereálný úkol. Zejména na chatrném akrylovém rámu s tištěnými detaily. Pokud tedy vezmeme přímost hřídelí jako konstantu a nastavíme je rovnoběžně na rámu (čistě hypoteticky) a uvolníme šrouby (ve spodní části je spojka pro upevnění k motoru) a matice pro upevnění X -osy se budou díky svému zakřivení otáčet jako mixer, ale na tisk to nebude mít vliv. A výsledkem nebude ani zdaleka rovná zeď. potřebuješ to?
2. Konstrukce podobná kinematice tiskáren Felix.
Takových tiskáren je mnoho, takové vyrábí MZTO (mz3d.ru), již zmínil Felix. Kinematika je v podstatě stejná jako u Prusy. Osy nezávislé na sobě. Jen se nyní stůl nepohybuje po jedné ose, ale po dvou. Podél osy Z a podél osy Y Konstrukce stolu je něco takového. Plošina jezdí na hřídelích v Z. Motor visí vzadu. Stůl se pohybuje po kolejnicích pomocí pásu. Hotend se pohybuje pouze podél jedné osy. Design je docela vtipný, protože stůl váží mnohem víc než hotend a snaží se s ním pohybovat po 2 osách najednou.
Výhody této kinematiky:
1) Neexistuje žádný druhý motor podél osy Z Neexistuje žádné notorické viklání jednoduše proto, že jsou zde 2 hřídele a 1 šroub. Šroub by také neměl být zajištěn shora. Pokud to není kuličkový šroub.
Samostatnou záležitostí jsou kuličkové šrouby. Pokud vezmete kvalitní kuličkový šroub řekněme od stejného Hiwinu, tak se vyrábí minimálně s přesností třídy 7 (pokud je válcovaný, a pokud je broušený, pak je třída ještě vyšší) a musí být instalován v ložiskových podpěrách. Na straně pohonu jsou 2 protilehlá ložiska s kosoúhlým stykem a na druhém konci je radiální ložisko s volným uložením pro kompenzaci tepelné roztažnosti.
Účelem instalace kuličkového šroubu je zajistit přesnost pohybu. Pokud je nainstalován nesprávně, dochází k plýtvání penězi a přesnost nebude vyšší než pár šroub-matice s lichoběžníkovým závitem. Pro FDM je přesnost lichoběžníků více než dostatečná.
2) Dostatek místa pro instalaci přímého extrudéru. Stejně jako v předchozí kinematice je zde prostor pro kreativitu, výběr jediného extrudéru, který se vám líbí.
3) Pevný rám. Je možné vyrobit normální rám. Tvrdý, odolný. Ano, dokonce i litinový. Kluci z Felix se rozhodli neobtěžovat a vyřezávat z hliníkových profilů. MZTO šlo dále a ohýbalo ocelový plech. A police pro instalaci stolu byla vyfrézována z hliníkového plechu.
4) Pokud vezmeme Felixův design na profil, pak výměnou několika kusů profilu a šroubu v Z můžete zvětšit oblast tisku, jen nezapomeňte přidat tuhost. Jinak to dopadne jako tento zázrak designu. Velký, nesmyslný a nemilosrdný.
Nevýhody kinematiky:
1) Bezpochyby velké cukavé hmoty. Stůl jede tam a zpět a pokud při nečinných pohybech (Z-hope) zapnete pohyb Z, tak bude diskotéka.
2) Neexistuje způsob, jak z něj udělat normální tepelnou komoru. Stůl se pohybuje tam a zpět a teplotní gradient jednoduše odfoukne. Z toho plynou problémy při tisku s nylonem nebo ABS. Malé průvany v místnosti vám snadno ukáží, kde raci zimují a jak se materiál smršťuje.
Kalibrace stolu pro tuto tiskárnu je to podobné jako kalibrace stolu Prusa, jen o něco jednodušší. Je to jednodušší díky tomu, že nemusíte nastavovat úroveň osy X, nastaví se automaticky při sestavování rámu. Přivedeme trysku ke stolu a otočíme knoflíky.
3. Kinematika Ultimaker.
Jedna z nejběžnějších variant kartézské kinematiky.
Takových tiskáren není mnoho, ale existují. Za pozornost stojí variace Zortrax. Verze stejných Raise se blíží klasice, má dvojité hřídele, důvod je jednoduchý - mají přímý extruder s motorem Nema 17 v plné velikosti, Raise Dual má dvojitý přímý extruder, takže klasický 6 mm hřídele jsou nahrazeny 8 mm. A celková hmotnost „hlavy“ je téměř 900 gramů. Kinematika je postavena výhradně na hřídelích. Fungují jako vodítka i kladky. Kinematika také odkazuje na kartézskou kinematiku s nezávislým pohybem podél každé osy vlastním motorem. Velmi náročný na přímost hřídelí. Pokud použijete zakřivené hřídele, můžete na stěnách modelů získat velmi vtipné artefakty. A budou ve všech 3 souřadnicích. Nejčastěji to vypadá na různé tloušťky první vrstvy a malé vlny podél stěn. Proto je veškerá sůl a vysoká cena originálního Ultimakeru pouze ve vysoce kvalitních komponentech. Totiž v přímých hřídelích. Řemeny se často používají jako prstencové, což zjednodušuje napínací systém, protože je důležité, aby všechny 4 řemeny byly stejně napnuty.
Výhody této kinematiky:
1) Stůl se pohybuje pouze podél jedné osy. Vertikální. A teplotní gradient tím nijak netrpí. Stůl je konzolový, proto je vhodné opatřit výztužnými žebry nebo to zohlednit v tloušťce stolu jako výztužné žebro působí mnoho čínských klonů pro stůl. 2) Přes zdánlivou složitost kinematického schématu je jednoduché a každá osa se pohybuje pomocí vlastního motoru.
3) Pouzdro je uzavřené, což chrání před průvanem, a tedy delaminací. Někteří lidé instalují akrylové dveře pro větší efekt.
Nevýhody kinematiky:
1) Pro dobrý tisk nestačí koupit balení hladkých válečků. Složit všechny tyto hřídele správně dohromady je docela oříšek. Zároveň si kupte dobrá ložiska. Ne čínský harampádí, který se často prodává na Ali, ale normální ložiska. Pokud se ložiska umístěná v pouzdře neotáčí dobře, tisk bude trhaný a s posouvajícími se vrstvami. Můžete požádat Váňu (Plastmaska) o následky. Také při nákupu pouzder s leopardím vzorem, mosazných ložisek s grafitovými vložkami se připravte na to, že budou hrát. A pokud dojde k nějaké vůli, celá konstrukce zaklepe. A také Číňané rádi vtlačují mosaz místo bronzu. A pokud se mosaz a grafit opotřebovávají rovnoměrně, na hřídelích bude mastný, lepkavý černý film, což ztěžuje pohyb. Ilya (tygr) nabízí dobré průchodky. Mluví také o těchto potížích. 2) Je nutné správně nastavit všechny rovnoběžnosti hřídelí. Navrhuji použít takové zařízení 4 hřídele, které běží podél stěn skříně, se automaticky správně vyrovnají, ale je důležité správně nastavit příčník, abyste získali úhly 90 stupňů v rovině XY.
3) Konstrukce nepočítá se zvětšením tiskové plochy pomocí pár profilových dílů, takže na rozměrech hotendu záleží. Je trochu obtížné poslat přímou zprávu, ale můžete to udělat, pokud chcete.
Kalibrace stolu nemůže být jednodušší. Stůl má často 3 upevňovací body. Pohybujte hotendem podél 3 bodů a otáčejte palci.
4. Kinematika používaná Makerbotem.
Také velmi rozšířené. Na tomto kinematickém schématu pracují zejména tiskárny od Makerbot, BQ, BCN3D, Magnum, Magnum klon - Zenit a vcelku obstojné repliky Makerbot - Flashforge a Hori. V tomto případě máme nezávislý pohyb každé z os se Z stůl a vše, co z těchto stran vyplývá.
Hlavní nevýhodou je, že motor na jedné straně visí na valivém nosníku a vytváří tak jakousi nevyváženost. Tato nevýhoda byla kompenzována ve verzi se dvěma extrudéry - BCN3D Sigma. Tam má každá bowdenová hlava svůj motor pro pohyb po nosníku. A jsou instalovány na okrajích nosníku a vzájemně se vyrovnávají. Pro rovnoměrný pohyb každé hrany nosníku se používají 2 hřídele, kladky a řemeny. Pásy musí být napnuty rovnoměrně.
Výhody kinematiky:
1) Nezávislý pohyb každé osy.
2) Stůl se pohybuje podél Z. Teplotní gradient netrpí „profouknutím“.
3) Uzavřené pouzdro. Pokud ne zavřený, tak je z estetického hlediska zcela normální šance ho zavřít.
4) Škálovatelnost kinematiky je možná. Různé BigREP a další jim podobné s metrovými tiskovými plochami využívají právě tuto kinematiku, protože různí H-boti/CoreXY budou černě zvonit díky přítomnosti 4-5 metrových pásů a jejich natahování při akceleraci.
Nevýhody kinematiky:
1) Nevyvážené hmoty na pohybujícím se paprsku, tedy maximální rychlost tisku, s přijatelnou kvalitou ne více než 60-80 mm/s. Některým se podaří je vyrovnat a není to tak nápadné.
2) Objemné konstrukce na hřídelích, aby se zabránilo nerovnováze během pohybu.
3) Je nutné zajistit, aby napnutí řemene vpravo a vlevo bylo stejné.
4. Kinematika H-bota/CoreXY.
Další nejčastější. Stejně tak karteziánský. Dva motory jsou stacionární, ale posouvají vozík podél vodítek pomocí jednoho dlouhého řemene nebo pomocí dvou kratších. Matematika je složitější než předchozí, protože je nutné synchronizovat otáčení obou rotorů motoru. To znamená, že pro pohyb podél každé osy musíte otáčet oba motory a pohybovat se diagonálně - pouze 1.
CoreXY, na rozdíl od H-bota, je poháněn dvěma řemeny, a tak pro snazší pochopení popíšu pozitivní a negativní aspekty každé varianty této kinematiky.
H-bot.
výhody:
1) Je potřeba pouze jeden řemen a schéma zajišťuje jeho provoz bez kroucení.
2) Napnutí jednoho řemene je pohodlnější než 2, takže v tomto schématu potřebujete pouze jeden normální napínač. Můžete to dokonce udělat.
nedostatky:
1) Pás má tendenci se časem natahovat, a protože velikost natažení přímo závisí na délce, je nutné hlídat jeho napnutí. V opačném případě se vám před zastavením na povrchu vytvoří nevzhledné vlny Pokud je napnutí pásu slabé, bude mít pojezd takovou vůli.
2) Válečky je nutné vyrovnat přesně kolmo k rovině XY, protože pokud je váleček mírně vychýlený, pás bude sežraný rameny válečků. A něco takového dostaneme Vyzkoušeno na vlastní kůži a na tiskárně ZAV. Proto vždy doporučuji válečky upevnit normálně a ne konzolově, aby nedocházelo k ohybu osy válečku v důsledku napnutí řemene.
3) Složitá matematika, proto při rychlostech nad 100 mm/s mohou nastat problémy s nedostatkem zdrojů na 8bitových deskách.
CoreXY.
výhody:
1) Dva krátké kusy opasku. Je snazší je najít než jeden dlouhý.
2) Síly vyvažují nosník a nemají tendenci ho otáčet, proto lze tuto kinematiku sestavit i na hřídele.
nedostatky:
1) Existují schémata s kroucenými pásy a přesouváním pásu z jedné úrovně do druhé - to není pro pás příliš příjemné. Zvlášť když jeden pás dře o druhý. Tento moment je na videu.
2) Obtížnost utahování pásů. Musí být napnuty rovnoměrně, jinak budou mít napínací síly tendenci otáčet vozíkem.
3) Složitost montáže a vývoje. Pro instalaci motorů a kolejnic je nutné zachovat svislost válečků vzhledem k vodorovnosti plošiny. Mírné vychýlení válečků povede k tomu, že se pás bude snažit klouzat po válečku, a pokud se opře o rameno válečku, bude vrzat, pokud je rameno velké, a pokud je malé, bude se snažit jezdit na něm, jako na fotce z popisu h-bota .
Společnou nevýhodou kinematiky je špatná škálovatelnost. To znamená, že nastavení takové kinematiky pro tiskovou plochu větší než 300 x 300 je velmi problematické jednoduše kvůli prodloužení pásu během tisku. Pro malé tiskárny s vysokou rychlostí tisku - jedna z nejlepších kinematik.
5. Delta kinematika.
Kinematika je založena na pohybech delta robota Pouze místo chapadel je instalován hotend. Má své vlastní problémy s nastavením, ale tisk může trvat dlouho. Přímé extrudery se instalují jen zřídka, protože efektor (platforma pro instalaci hotendu) je často namontován na magnetech a je nutné jej co nejvíce vyložit. Ale ke zkrácení délky tuby (a konkrétněji vliv délky tuby na kvalitu tisku v důsledku správného nastavení zásuvek (zatažení plastové tyče zpět, aby se snížilo její prosakování z expanze)) na kvalitu tisku , extruder je zavěšen na stejných pojezdech, ale na samostatných závěsech. Tím se zkracuje délka bowdenu a zvyšuje se kvalita tisku.
výhody:
1) Snadné přizpůsobení. Pro zvýšení výšky stačí zakoupit 3 delší kusy profilu a v nastavení zvýšit maximální výšku.
2) Zabírá málo místa. Často je spíše vysoký než objemný na délku a šířku, takže je kompaktní.
3) Pokud vytvoříte lehký efektor (vozík, na kterém je hotend nainstalován), můžete dosáhnout vyšších rychlostí bez ztráty kvality tisku.
4) Pohyb ve výšce se neliší od pohybu v XY. Nedochází tak k lepení lineárních ložisek na pohyby stolu, jako u kartézských tiskáren, žádné další motory jezdící na nosníku...
5) Absence vyčnívajících částí umožňuje uzavřít karoserii a dodat rámu tuhost.
6) Estetická část - je zajímavější držet se práce delty.
nedostatky:
1) Složitá matematika pohybů, doporučuje se instalovat 32bitové desky najednou.
2) Obtížné nastavení. Častým problémem při nastavování je odstranění takzvané „čočky“, protože každá tyč se otáčí s určitým poloměrem, a pokud jsou nastavení nesprávná, vaše tištěná rovina bude buď konvexní nebo konkávní čočka. 3) Je obtížné a nákladné vyrobit tuhý rám, aby se neviklal od neustálého škubání pojezdů.
4) Obtížná instalace přímého extrudéru. Ukázalo se, že je těžké, a protože mnoho delt je vyrobeno pomocí magnetů, nebude možné urychlit. I když existuje jedno elegantní a snadné řešení - instalace hotového přímého extrudéru s převodovkou. Jako E3D Titan Aero nebo Bondtech BMG. 5) Problémy s přesností výroby dílů - jakékoli nepravidelnosti a nesouososti budou viditelné, i když jsou na stejné ose. A skládají se podél os. Abych to shrnul, chcete malou tiskárnu (ne více než 300*300 mm) s rychlou kinematikou? Pak byste měli přejít na Ultimaker nebo H-bot/CoreXY. Potřebujete tiskárnu s velkou tiskovou plochou nebo 2 nezávislé extrudery? Pak do Makerbotu. Pokud tisknete vázy, vodní dýmky a poměrně vysoké části - delta. Na všechno ostatní je tu klasika – Prusa. Experimentování s dvojitými kočáry, čokoládou, rytinami? Ano, cokoliv. A co je nejdůležitější - levně můžete přidat i 4 barvy.
Root Motion – jak to funguje
Inverzní kinematika (pouze pro verze Pro)
V podstatě se animace vytváří změnou úhlů v kloubech v kostře o předem stanovené hodnoty. Poloha podřízeného spojení se mění podle rotace rodiče, takže koncový bod řetězce spojení může být určen úhly a relativními polohami každého konkrétního uzlu v řetězci. Tato metoda změny pozice kostry je známá jako dopředná kinematika.
Často je však užitečné podívat se na problém polohování spojů z druhé strany – ze strany zvolené pozice v prostoru. Postupem pozpátku najděte platný způsob, jak umístit spoje tak, aby koncový bod odpovídal dříve určené poloze. To může být užitečné, když chcete, aby se postava dotkla objektu v místě určeném uživatelem, nebo aby na něj správně umístila nohy. nerovný povrch. Tento přístup se nazývá inverzní kinematika (IK) a je podporován společností Mecanim pro jakoukoli humanoidní postavu se správně nakonfigurovaným avatarem
Chcete-li nastavit IK pro postavu, obvykle máte na scéně umístěny objekty, se kterými postava interaguje, a poté nastavíte IK pomocí skriptu, konkrétně pomocí funkcí Animatoru, jako je SetIKPositionWeight , SetIKRotationWeight , SetIKPosition , SetIKRotation , SetLookAtPosition , bodyPosition , BodyRotation
Na obrázku výše ukazujeme postavu, která zvedá válcový předmět. Jak jsme to udělali?
Začínáme s postavou, která má platného avatara.
Dále vytvořte ovladač animátoru, který bude obsahovat alespoň jednu animaci pro postavu. Poté v podokně Vrstvy v okně Animator klikněte na ikonu nastavení ozubeného kolečka vrstvy a zaškrtněte políčko IK Pass v nabídce, která se objeví.
Ujistěte se, že je ovladač animátoru přiřazen ke komponentě animátoru postavy: 
Dále k němu připojte skript, který se skutečně stará o IK, nazvěme to IKControl. Tento skript nastavuje cíl IK pro pravou ruku postavy a její polohu pohledu, aby se dívala na předmět, který drží:
Použití UnityEngine; pomocí systému; pomocí System.Collections;
) //zpětné volání pro výpočet IK void OnAnimatorIK() ( if(animator) ( //pokud je IK aktivní, nastavte pozici a rotaci přímo k cíli. if(ikActive) ( // Nastavte pozici cíle pohledu, pokud jeden byl přiřazen if(lookObj != null) ( animator.SetLookAtWeight(1); animator.SetLookAtPosition(lookObj.position); ) // Nastavte pozici a rotaci cíle pravé ruky, pokud byl přiřazen if(rightHandObj != null) ( animator.SetIKPositionWeight(AvatarIKGoal.RightHand,1); animator.SetIKRotationWeight(AvatarIKGoal.RightHand,1); animator.SetIKPosition(AvatarIKGoal.RightHand,rightHandObj.position); animator,AvatarGoalRight. .rotation) ) ) //pokud IK není aktivní, nastavte polohu a rotaci ruky a hlavy zpět do původní polohy jinak ( animator.SetIKPositionWeight(AvatarIKGoal.RightHand,0); animator.SetIKRotationWeight(AvatarIKGoal.RightHand ,0) animator.SetLookAtWeight(0);
