Badacze z laboratorium S2A eksperymentują ze zdalną kontrolą drukowania 3D

"W ciągu ostatniego roku pracowaliśmy nad zintegrowaniem naszego algorytmu kompensacji drgań z Marlinem i udostępnienia go open-source społeczności 3D printng. Ale nie udało się nam z powodu małej mocy obliczeniowej i pamięci mikrokontrolera ATMega2560, który nie obsługuje naszego algorytmu "- powiedział profesor Okwudire w 3DPrint.com. "Szukamy teraz możliwości udostępnienia oprogramowania open-source na oprogramowaniu, które działa na mocniejszych mikrokontrolerach. Więcej aktualizacji na ten temat, gdy będziemy robić więcej postępów. "

Ale innowacyjny algorytm kompensacji drgań nie jest jedyną rzeczą, nad którą ostatnio pracowali naukowcy w laboratorium S2A.

"W międzyczasie eksperymentowaliśmy z nowym sposobem sterowania drukarkami 3D, w którym polecenia silnika krokowego (i inne polecenia sterujące niskiego poziomu) są generowane w chmurze, a nie na mikrokontrolerze" - wyjaśnił nam profesor Okwudire . "Pomysł nie różni się zbytnio od tego, jak działa streaming wideo, i jest ulepszoną wersją pracy OctoPrint, Astroprint i 3DPrinterOS. Umożliwia drukarkom 3D z obsługą Wi-Fi dostęp do zaawansowanych algorytmów, takich jak nasz, działających w chmurze, bez potrzeby stosowania bardzo wydajnych mikrokontrolerów. Nasze wstępne wyniki były bardzo zachęcające. Udało nam się zrekompensować wibracje drukarki 3D Lulzbot Taz 6 znajdującej się w Michigan od kontrolerów opartych na chmurze w Południowej Karolinie i Australii bez większych problemów, a tym samym skracając czas drukowania o 54% w porównaniu do używania Marlin. Szczegóły tej pracy są opublikowane w specjalnym wydaniu "Innowacje w drukowaniu 3D" magazynu Inventions o otwartym dostępie. "

Zespół opublikował szczegóły swojej pracy w artykule zatytułowanym" Kontrola niskiego poziomu Drukarki 3D z chmury: krok w kierunku kontroli drukarki 3D jako usługi ", w specjalnym wydaniu czasopisma o otwartym dostępie Wymienia wszystkie innowacyjne techniki drukowania 3D; współautorami są profesor Okwudire, Sharankumar Huggi, Sagar Supe, Chengyang Huang i Bowen Zeng.

Streszczenie brzmi: "Kontrola jako usługa (CaaS) jest rodzącym się paradygmatem, w którym kontrola niskiego poziomu urządzenie jest przenoszone z lokalnego kontrolera do chmury i dostarczane do urządzenia jako usługa na żądanie. Wśród wielu zalet CaaS daje urządzeniu dostęp do zaawansowanych algorytmów sterowania, które mogą nie być wykonywane na lokalnym kontrolerze z powodu ograniczeń obliczeniowych. Jako krok w kierunku drukarki 3D CaaS, ten dokument demonstruje kontrolę nad drukarką 3D poprzez strumieniowanie niskopoziomowepolecenia silnika krokowego (w przeciwieństwie do kodów G wysokiego poziomu) bezpośrednio z chmury do drukarki. Drukarka znajduje się na University of Michigan w Ann Arbor, a jej polecenia silnika krokowego są obliczane przy użyciu zaawansowanego algorytmu sterowania ruchem działającego na komputerach Google Cloud w Południowej Karolinie i Australii. Polecenia silnika krokowego są wysyłane przez Internet za pomocą protokołu datagramów użytkownika (UDP) i buforowane w celu zmniejszenia opóźnień transmisji; kontrole są uwzględniane w celu zapewnienia dokładności i kompletności przesyłanych danych. Wszystkie części, z wyjątkiem jednej, drukowane przy użyciu kontrolera chmury w obu lokalizacjach były zawieszone (tj. Bez przerw z powodu nadmiernych opóźnień transmisji). Co więcej, używając kontrolera opartego na chmurze, części drukowane są do 54% szybciej niż przy użyciu standardowego kontrolera lokalnego, bez utraty dokładności. "

Kontrola jako usługa (CaaS) to tylko jeden z kilku przykładów takie jak robotyka w chmurze i wytwarzanie w chmurze, paradygmaty inspirowane i zbudowane na barkach chmur obliczeniowych i inne architektury zorientowane na usługi (SOA). Działa to w następujący sposób: funkcjonalne funkcje kontroli niskiego poziomu urządzenia są przenoszone z lokalnego kontrolera do chmury, skąd mogą być zdalnie dostępne na żądanie. Wielokrotne usługi drukowania 3D polegają na architekturze SOA i przetwarzaniu w chmurze, a trend zdalnego sterowania drukarkami 3D za pośrednictwem internetowej sieciowej platformy hosta, takiej jak OctoPrint, 3DPrinterOS i Astroprint, wciąż rośnie.

Ale, tego typu platformy wysyłają kody G lub ich odpowiedniki z chmury do drukarki 3D, jednocześnie przypisując obliczenia niższego poziomu do mikrokontrolera. Tak więc nie oferują one tego samego rodzaju CaaS, które laboratorium S2A pracuje nad rozwijaniem CD3D .

" Drukarki 3D są doskonałym studium przypadku dla rozwoju CaaS, zwłaszcza, że ​​wiele z nich (szczególnie tych z rodzaju komputerów stacjonarnych) ma bardzo ograniczone zasoby obliczeniowe na swoich lokalnych kontrolerach "- napisali naukowcy. "Wydajność sterowania desktopowymi drukarkami 3D może zostać znacznie poprawiona przy niskich kosztach za pomocą algorytmów sterowania opartych na chmurze obsługiwanych przez CaaS."

Naukowcy wykorzystali drukarkę Lulzbot Taz 6 3D z dwoma wytłaczarkami do eksperymentów, chociaż wspomniano w artykule, że przemysłowe drukarki 3D mogą również czerpać korzyści z tego rodzaju zaawansowanego algorytmu sterowania.

"Dlatego w niniejszym dokumencie przedstawiono wstępne prace dotyczące sterowania ruchem niskiego poziomudesktopowa drukarka 3D z Cloud, jako pierwszy krok w kierunku dogłębnych badań nad drukarką 3D CaaS (3DPCaaS). Pokazuje to nie tylko, że kontrola niskiego poziomu drukarek 3D z chmury jest możliwa, ale także pokazuje ogromną poprawę szybkości i dokładności drukowania 3D, którą można osiągnąć dzięki zaawansowanemu kontrolerowi ruchu w chmurze nad standardowym lokalnym kontrolerem, "naukowcy napisał.

Laboratorium S2A stworzyło witrynę internetową dla osób, które chcą kontynuować badanie pomysłu i testować 3DPCaaS na swoich własnych drukarkach 3D.