Δημιούργησα ένα πρωτότυπο συναγερμό πυροβολικού εκτυπωτή 3D που λειτούργησε, αλλά η διαδικασία έφερε επίσης κάποια νέα προβλήματα και θέματα στην επιφάνεια που δεν είχα προβλέψει όταν ξεκίνησα για πρώτη φορά. Σήμερα πρόκειται να βουτήξω επιπλέον στη διαδικασία πρωτοτύπων για να πάρω κάποια εικόνα για τη δημιουργία ενός καλά καθορισμένου προβλήματος. Αυτό που ήρθα είναι ένα εύκολο να χτίσει κρεμαστό κόσμημα που να κρέμεται παθητικά από το νήμα και σας ενημερώνει αν κάτι για αυτές τις αλλαγές.
Ξεκινήθηκα με την ανάγκη να μάθω πότε ο εκτυπωτής μου 3D ήταν από το νήμα, έτσι ώστε θα μπορούσα να πέσω ό, τι έκανα και εισάγα ένα νέο καρούλι νήμα ιδανικό ενάντια στο τέλος του προηγούμενου καρούλι. Κάνοντας αυτό μέσα σε τέσσερα λεπτά από το νήμα που εξαντλείται, η εκτύπωση πολύ μεγάλων θέσεων εργασίας θα μπορούσε να συνεχίσει αδιάκοπη. Η συσκευή που δημιούργησα ονομάστηκε Mister Screamer.
Η βασική ιδέα
Η ιδέα είναι ότι εάν παρακολουθείται ένας 3D εκτυπωτής (αλλά όχι υπό συνεχή εποπτεία) και ο χειριστής είναι έτοιμος να ανταλλάξει ρολά πυρήνων όταν χρειάζεται, τότε δεν υπάρχει ανάγκη ο εκτυπωτής να κάνει οποιαδήποτε “έξυπνες” εργασίες όπως η παύση της εκτύπωσης. Εφόσον υπάρχει ένα σημείωμα της ενεργοποίησης ενός συναγερμού όταν το νήμα έχει εξαντληθεί, ο χειριστής μπορεί να κάνει ό, τι χρειάζεται για να διατηρήσει την εκτύπωση του κατασκευαστή αδιάκοπη και ο ίδιος ο εκτυπωτής δεν χρειάζεται καν να ξέρει καν.
Πρώτο πρωτότυπο
Το προηγούμενο πρωτότυπο χρησιμοποίησε ένα διακόπτη κυλίνδρου για να ενεργοποιήσει έναν βομβητή. Το νήμα τροφοδοτήθηκε μέσω της συσκευής.
Το προηγούμενο πρωτότυπο φυσικά αισθητό νήμα με ένα διακόπτη κυλίνδρου που ενεργοποίησε ένα βομβητή όταν το νήμα έτρεξε. Είχε μια επιτυχημένη δοκιμή, αλλά αποκάλυψε κάποια νέα προβλήματα:
Κατά την τράβηγμα του νήματος μέσω της συσκευής με το χέρι δεν υπήρχε μικρή έως καμία αντίσταση αισθητή, αλλά μόλις οδηγούσε ένα ρολό νημάτων στον εκτυπωτή που δημιούργησε πολύ πιο πρόσδεση και τριβή από το αναμενόμενο. Η εκτύπωση ήταν επιτυχής, αλλά ο εξωθητήρας του εκτυπωτή έπρεπε να εργαστεί πολύ πιο δύσκολο από το συνηθισμένο. Ήλπιζα ότι η συσκευή θα έβαλε ένα αμελητέο στέλεχος στο σύστημα τροφοδοσίας και το νήμα. Αυτή δεν ήταν η περίπτωση.
Όταν το νήμα έτρεξε, η συσκευή έπεσε σε κάποια απόσταση από την επιφάνεια εργασίας. Αυτό αναμενόταν. Αλλά ο αντίκτυπος σχεδόν χτύπησε τις μπαταρίες εντελώς χαλαρά από τη θήκη της μπαταρίας τριβής, η οποία δεν αναμενόταν. Αν οι μπαταρίες έπεσαν εντελώς έξω, η συσκευή δεν θα είχε κάνει την κύρια δουλειά του. Η συσκευή που απαιτείται για να είναι ανθεκτική στην απόρριψη, αλλά ο σχεδιασμός πρωτοτύπου δεν αντανακλούσε αυτό.
Παρόλο που το προηγούμενο πρωτότυπο έκανε η δουλειά που είχε σκοπό να κάνει, ήταν σαφές ότι υπήρχαν προβλήματα και μια ενημέρωση σχεδιασμού.
Σχεδιάστε τη σύνοψη των στόχων
Οι θεμελιώδεις απαιτήσεις για το Mister Screamer δεν έχουν αλλάξει πολλά. Οι εργασίες της συσκευής είναι:
Εάν υπάρχει το νήμα, τίποτα δεν συμβαίνει.
Εάν το νήμα εξαντλείται, φωνάζετε το εξαπάτησε το κεφάλι σας για να ειδοποιήσετε έναν κοντινό χειριστή.
Άλλα στοιχεία του σχεδιασμού λειτουργούσαν αρκετά καλά για να κρατήσουν και να παραμείνουν κυρίως αμετάβλητοι:
Το περίβλημα μπορεί να τυπωθεί 3D
Αυτόνομη (χωρίς εξωτερική ισχύ ή σήματα)
Δεν απαιτεί τροποποιήσεις στον εκτυπωτή 3D που θα παρακολουθείται
Ηλεκτρικά απλή και χρησιμοποιώντας ένα ελάχιστο εύκολο κομμάτι πηγής
Μεγάλη διάρκεια ζωής της μπαταρίας, χαμηλή χρήση ενέργειας
Εύκολη απενεργοποίηση όταν απαντάτε σε συναγερμό
Μαθήματα από την κατασκευή και τη δοκιμή του πρώτου πρωτότυπου χρησιμοποιήθηκαν για να προσθέσουν τους ακόλουθους στόχους σχεδιασμού:
Δεν πρέπει να παρεμβαίνει στην κανονική λειτουργία του εκτυπωτή. Στην ιδανική περίπτωση, ο εκτυπωτής δεν πρέπει να το παρατηρεί.
Η συσκευή πρέπει να είναι ανθεκτικό και ανθεκτικό στην πτώση.
Δυνατότητα εύκολης προστίθενται στη συσκευή στο νήμα μιας εκτύπωσης που βρίσκεται ήδη σε εξέλιξη.
Το νέο πρωτότυπο
Το νέο πρωτότυπο διατηρεί την ίδια βασική λειτουργία, αλλά με μια εντελώς διαφορετική προσέγγιση. Η συσκευή είναι πλέον ευαίσθητη στον προσανατολισμό και αισθάνεται το πραγματικό νήμα μόνο έμμεσα. Δημιουργείται για να κρεμάσει από μια αλυσίδα μπάλας όπως ένα κρεμαστό κόσμημα.
Ενώ η συσκευή κρέμεται κάτω, είναι σιωπηλός. Εάν πέσει, ο συναγερμός ακούγεται μέχρι να γίνει αντίγραφο ασφαλείας. Επομένως, στη λειτουργία, κρέμεται παθητικά από το νήμα σαν ένα μενταγιόν ή ένα μπρελόκ, εφόσον οι νήματα τροφοδοτούν στον εκτυπωτή. As soon as the spool of filament has emptied, the device falls to the tabletop and triggers the alarm.
The new system changes technologies. I did away with the roller switch and replaced it with a reed switch. inside the 3D printed enclosure is a void that captures a small disc magnet. The void has been engineered to use a shape that keeps the magnet away from the reed switch when hanging from the ball chain, but lay Mister Screamer on a flat surface and the magnet will clear up near enough the switch to actuate it.
rounded edges make sure it always lays flat after falling.
central M3 bolt secures both halves together.
Illustrated operation. Click to enlarge.
While hanging vertically from its chain (either for storage or when hanging from a filament line) the device is completely inert and uses no power. The enclosure is created with flat sides and rounded edges, so that the unit always settles to one side or the other when it falls.Το κεντρικό M3 Bolt είναι πλαστικό, έτσι ώστε να μην παρεμβαίνει στον μαγνήτη.
Σήμερα φωνάζει σαν ένα banshee σε αυτόν τον προσανατολισμό.
Άλλες σημειώσεις σχεδιασμού
Μόλις τελειώσει το νήμα, η συσκευή θα πέσει στην επιφάνεια εργασίας.
Υπάρχουν μερικά άλλα πράγματα για να αναφέρω για το σχεδιασμό:
Η αλυσίδα μπάλας μπορεί να ανοίξει και να κλείσει. Αυτό υποδεικνύει ότι η συσκευή μπορεί να εγκατασταθεί γύρω από το νήμα ενώ ο εκτυπωτής χρησιμοποιείται. Δεν χρειάζεται να εκφορτώσετε το νήμα και να το σπάσετε μέσω της συσκευής όπως με την προηγούμενη έκδοση.
Η αλυσίδα μπάλας έχει ένα άλλο πλεονέκτημα: οι ομαλές μπάλες κυμαίνονται σαν μικρά έδρανα στο ίδιο το νήμα. Δεν υπάρχει αισθητή φθορά ή κίνδυνος μόλυνσης.
Καλωδίωση Όλα τα μέρη – ειδικά και οι δύο επαφές της μπαταρίας – σε μία μόνο πλευρά του περιβλήματος δεν έδειξε καμία πτήση καλωδίων μεταξύ των δύο κελυφών. Αυτό μου επέτρεψε να κόψω τα καλώδια στη θέση τους, η οποία με τη σειρά του έδειξε πολύ πιο εύκολη συνέλευση (χωρίς τσαλακωμένα καλώδια!) Και μια πολύ πιο ισχυρή συσκευή συνολικά.
Υπάρχει μια μικρή ποσότητα υστέρησης από την προσέλκυση του μαγνήτη στην αλυσίδα μπάλας. Η συσκευή απαιτεί μια μικρή “βρύση” για να απενεργοποιηθεί μόλις ενεργοποιηθεί. Αυτό ήταν ευχάριστο αλλά ακούσια, και απεικονίζει πόσο στενά οι επιλογές φυσικής σχεδίασης μπορούν να επηρεάσουν τη λειτουργία.
Πριν δημιουργήσετε το πρωτότυπο, έκανα μια μικρή απόδειξη για μια διαφορετική ιδέα: χρησιμοποιώντας ένα διακόπτη κλίσης κυλιόμενης σφαίρας στον προσανατολισμό και να ενεργοποιήσετε τον βομβητή. Αυτές οι μικρές συσκευές χρησιμοποιούν δύο μεταλλικές μπάλες μέσα σε μια περίπτωση είτε κοντά είτε ανοίξτε μια ηλεκτρική σύνδεση ανάλογα με τον προσανατολισμό. Δυστυχώς η σύνδεση που γίνεται είναι μικρή και δεν μεταφέρουν πολύ καλά. Ο βομβητής εκπέμπει μόνο έναν αχνό, στραγγαλισμένο ήχο με τη δύναμη που ρέει απευθείας μέσω ενός διακόπτη έλασης σφαίρας. Αυτό το πρόβλημα θα μπορούσε να καθοριστεί προσθέτοντας πολλά περισσότερα εξαρτήματα στο σχεδιασμό, αλλά επιλέχθηκε αντ ‘αυτού ο κύλινδρος μαγνήτης και η τεχνική του διακόπτη Reed.
Περιήγηση βίντεο
ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ: Ο ήχος αποτελείται από δυνατά ηχεί
Αποτελέσματα
Το νέο πρωτότυπο ήταν μια επιτυχία και όχι μόνο επειδή έκανε την προβλεπόμενη δουλειά του με τον αναμενόμενο τρόπο. Ήταν μια επιτυχημένη διαδικασία επειδή:
Συνέχισε να επικυρώνει τη βασική προϋπόθεση: ο ίδιος ο εκτυπωτής δεν χρειάζεται να γνωρίζει ότι είναι εκτός νήμα, εφόσον ειδοποιείται ο φορέας εκμετάλλευσης και έχει χρόνο να ενεργήσει.
Ήταν σε θέση να δημιουργηθεί φτηνά και γρήγορα.
Οι αλλαγές σχεδιασμού λόγω διδαγμάτων που αντλήθηκαν από το αρχικό πρωτότυπο ενσωματώθηκαν επιτυχώς.
Χρησιμοποιώντας την επαναληπτική διαδικασία πρωτότυπων
Στο πρωτότυπο Mister Screamer, έκανα τα εξής για να πάρω τα καλύτερα αποτελέσματα από μια επαναληπτική προσέγγιση:
Ορίστε προσεκτικά το πρόβλημα και το πεδίο εφαρμογής. Βεβαιωθείτε ότι το πρόβλημα που νομίζετε ότι έχετε είναι το ίδιο που πραγματικά υπάρχει. Στο μέρος ένα από αυτό το έργο, σκέφτηκα ότι το πρόβλημά μου δεν ήταν πραγματικά ότι ο εκτυπωτής μου δεν είχε οθόνη νήματος. Το πρόβλημά μου ήταν ότι το νήμα θα μπορούσε να εξαντληθεί απαρατήρητο, ακόμη και αν ήμουν στο ίδιο δωμάτιο.
Σχεδιάστε κάτι που λύνει το παρατηρούμενο πρόβλημα, όχι πολύ περισσότερο και όχι λιγότερο.
Δοκιμάστε ορισμένες ιδέες με μια απόδειξη της έννοιας πριν τα δεσμεύσετε σε ένα πρωτότυπο.
Κάντε το πρωτότυπο ως γρήγορα και φθηνά καθώς μπορείτε πτυχώς.
Δοκιμή σε πραγματικές συνθήκες. Το πρωτότυπο πιθανότατα θα αποτύχει ή θα πέσει σύντομα με τουλάχιστον έναν τρόπο, και τα κρυφά προβλήματα θα αναγκαστούν στην επιφάνεια. Βεβαιωθείτε ότι η αποτυχία έχει ως αποτέλεσμα κάτι που έμαθε.
Χρησιμοποιήστε αυτό που έμαθε να βελτιώσει το σχέδιο.
Το Mister Screamer V2 ικανοποίησε όλες τις απαιτήσεις, αλλά εξακολουθούσε να απέδωσε ανακαλύψεις που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση μιας επόμενης έκδοσης. Το μεγαλύτερο μάθημα που έμαθε ήταν ότι αυτός ο σχεδιασμός εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη διάταξη του εκτυπωτή 3D που χρησιμοποιείται.
Στον συγκεκριμένο εκτυπωτή μου (ένα raise3d n2) το πηνίο του νήματος είναι πολύ μακριά από την περιοχή εκτύπωσης. Όχι μόνο υπάρχει χώρος για τη συσκευή να κρεμάσει από ένα καρούλι, δεν υπάρχει κανένας κίνδυνος της μονάδας που καταλήγει κάπου ενοχλητικό όταν πέσει. Άλλοι 3D εκτυπωτές μπορεί να έχουν φυσικές διατάξεις που δεν επιτρέπουν το Mister Screamer να λειτουργεί καλά. Εάν η συσκευή κουνάει στον τρόπο της κεφαλής εκτύπωσης, ή μπορεί να πέσει στην περιοχή εκτύπωσης μόλις τελειώσει το νήμα, αυτό ζητά πρόβλημα.
Όπως βρίσκεται, ο Mister Screamer V2 έχει τη δουλειά του αρκετά καλά ώστε να χρησιμοποιείται αξιόπιστα για πραγματική εργασία, ακόμη και αν το πεδίο εφαρμογής της επικεντρώνεται γενικά στον δικό μου εκτυπωτή και ανάγκες. Ever-increasing improvements can be tempting to chase, but it’s rarely needed to iterate until a option is perfect. If a problem has been correctly identified and understood, it becomes much much easier to judge when the option is done.
Ο σχεδιασμός του περιβλήματος για αυτή την έκδοση του Mister Screamer είναι διαθέσιμη στο Github.