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避免LCD光固化列印的階梯紋及實際做法

 

  在淺談光固化的像素紋與階梯紋問題以及解決方案(The Staircase Effect)這篇文章中我有提到,當列印時每一個組成的"方塊"之間的尖端間距更長,其紋路會更加明顯。這句話的意思聽起來或許有些模糊與繞口,但我們可以從Chitubox的切片軟體中看出端倪,並把這個問題更清楚的解釋一下。

  在光固化的切片軟體中(這邊說LCD形式的),當把stl/obj檔案丟進去並架好支撐切片後,會產生一個ctb格式的檔案供光固化印表機使用(每台機器未必相同,但目前大部分都是ctb),當我們把這個檔案丟到Chitubox再次打開時,可以看到由一格一格組成的3D模型,這其實就是由層高及LCD的像素單位所組成的立體模型,也是實際在機器上層層曝光的圖形


  在淺談光固化的像素紋的文章中我們可以看到,實際列印出來的測試模型,在45度的部分還是有階梯紋的產生,而43.88度卻幾乎看不到,其實這跟像素的跳格有關(跳格算是我自己想到的用詞)。因為在實務上當一個STL檔案要轉成由一個一個方塊組成的3D列印檔時,就一定會有階梯效應的產生(staircase effect),這絕對是無可避免的事情。我們從小畫家可以看出這個效應,當垂直與平行的時候不會有任何跳格的現象產生(那是當然),而45度時像素的尖端對角線也最多是一格,所以在線的邊緣也不會有很明顯的階梯紋,然而在極陡峭的直線時,因為往往會好幾格才一個像素移動,使得對角線拉長,在視覺上也變得更明顯,這就是我們要避免的重要原因


  當旋轉角為43.88度時(這邊以Phrozen Mighty 4k並使用0.05mm的列印層高為例),其模型的平面沿著方塊格的邊角對齊,所以在切片後它不會有明顯的跳格的現象產生。但是當旋轉角為45度時,每過幾格之後就會有跳格的現象產生(跨越兩格以上等等),跳格的這個問題在越陡峭的角度會越明顯,當跳格之間的對角連線越長,在視覺上會越明顯。所以才會常常聽到有人說45度、30度、60度之類的擺放角度(不然就是平放或垂直),因為這幾個角度的確在跳格上是相對少一些,但仍然還是會有


  那麼實務上應該怎麼做呢,首先最大的要素就是讓切片後的平面,在組成的方塊有最小的對角連線,這樣在旋轉上我們有許多要注意的事情,大致步驟如下。首先以我先前列印的槍枝檔板為例,我先利用赤兔中按面平展的功能,把我最在意以及最想彰顯出來的平面,讓它跟LCD平面平行。


  然後從下圖中我們會發現到,我們後續需要旋轉的旋轉軸是一個很奇怪的角度(這要視你的模型而定),這時候你只要把Z軸轉360度,它那個角度就會歸零,這樣後續輸入最佳旋轉角就比較不會搞混。


  接著如下圖,在X、Y單一軸向上輸入最佳旋轉角就好了,這邊要請記得每台機器的最佳旋轉角都不同喔。輸入後請記得不要再去旋轉第二個的角度,如果我轉了X軸再去轉Y軸會導致相對於LCD平面的最佳旋轉角會跑掉。但記得Z軸也最好不要,除了45度以外,這個原因我後面會提到。(還記得最佳旋轉角的公式嗎? 這裡提醒一下)

 arctan(Layer height/pixel width) in degrees


  當切片完成之後,我們可以把最後切片出來的.ctb檔案打開,看一下由方塊狀組成的列印檔案是不是有跳格的現象產生,如下圖我們可以發現,在我設定的最佳旋轉角度下每一個像素格之間的移動僅為一格,所以這樣會有最不明顯的跳格效應,也會讓整個表面看起來更平整光滑。(我把模型縮小為25%,目的是為了讓像素格更容易彰顯出來)


  而關於在上面我提到,旋轉一次最佳旋轉角之後就不要轉第二次,那是因為相對於LCD的角度在第二次輸入後會跑掉。然而一定會有人想問,轉Z軸的話對LCD的相對旋轉角不會改變阿,那為什麼不行? 又為什麼45度可以?


  上圖是我將架好支撐的模型複製3份,並分別對於Z軸旋轉45度、10度與原始沒旋轉的0度,同時擷取其中一層的切面來看。

  從圖中搭配上前面畫的小畫家直線比較圖來說,當0度時因為相對於LCD的像素格是沒有移動的,所以自然不會有格紋產生,而45度時雖然有格紋,但因為它的移動間隔僅一格而已所以影響不明顯,而在10度的部分就可以看到幾格後一個跳格的情形產生(因此方塊間對角連線被拉長,造成視覺明顯)。LCD像素格是正方形的,所以在0、45及90等45度倍數的角度旋轉都算可以接受的。

  透過以上內容,我們可以知道當列印單一大平面時,需要將其旋轉到相對於LCD平面的最佳旋轉角,然後避免對Z軸旋轉而導致額外的階梯紋產生。然而以上的做法雖然有效,也可以大幅解決表面階梯紋的問題,但此時又有兩個問題出現:
  1. 鮮少平面會旋轉一次就架支撐,因為這會牽涉到每一層皆為最小面積(這我後續寫的文章中會解釋)
  2. 若遇到90度方塊狀的物件怎麼辦? 讓一個平面漂亮那不就得捨棄另外一個平面? 這我一樣會在後續進行探討。
最後我列出了一張表,能夠速查您機器在不同層高下的最佳旋轉角(有錯還煩請告知)。


淺談光固化的像素紋與階梯紋問題以及解決方案(The Staircase Effect)


  在積層製造的技術中,爬坡紋或階梯紋(Stair-case effect)是相當常見的問題,尤其是當在Z軸方向的圖形變化率很大時,就會有這樣的現象產生。這個問題在圓頂封頂的時候常常可以見到,當然這個問題在FDM已經可以透過可變層高(variable layer height)來改善。然而在DLP的光固化印表機中,又多了一個問題點出現,那就是像素紋的問題。


  以SLA形式的光固化印表機(如Formlabs風雷系列機種),本質上比較類似於FDM,透過極細小的雷射光點去掃描,所以並不會有XY軸的像素紋的問題。然而DLP形式的光固化印表機(Phrozen目前的機型皆是如此),又多了一項需要考慮的問題,那就是像素紋(關於DLP形式的印表機可以參考我寫的這篇文章LCD光固化印表機的解析度介紹)。DLP形式的印表機本質就是一塊LCD面板,那除了爬坡紋之外還會有所謂的像素紋產生(其實嚴格來說兩者成因類似),但問題是這是甚麼意思?

  不知道大家有沒有玩過當個創世神(Minecraft)這款遊戲,它是利用許多3D方塊去建構出各式各樣的世界樣貌,因此當使用大量3D方塊去建構出弧形、圓球形的時候,就會有很明顯的紋路產生(相同體積的狀況下,當然越大量的方塊外觀就會越細緻)。而DLP形式的印表機不僅在Z軸上,同時在XY軸上也會有這樣的現象產生,這起因於LCD光固化成型本質上是利用面板作為遮罩,進行選擇性曝光成型,因此我們可以理解每一像素(pixel)就像是一個方塊一樣,只是透過極細緻的方塊去建構出3D列印的模型。(如果不理解SLA跟DLP的差異,可以參考這篇文章3D列印技術比較:SLA與DLP)

因此每一個構成的方塊大小在DLP形式的光固化中我們可以表示為
X:像素;Y:像素;Z:層高
  如下圖所示,該圖片是我把一個圓球丟進去赤兔(CHITUBOX)進行切片後的結果,我們可以看到很明顯地就像是用一個一個方塊所構成的圓球。但問題是,像素紋會對我們的實際作品產生什麼影響嗎?


  可別小看像素紋的影響,如果沒有影響的話那光固化的機器商也不會一直推進螢幕的像素密度,以下面兩張圖來說,這是我要列印槍枝微縮模型的防彈檔板,第一張是檔板相對於LCD水平面偏轉87度的列印件(已經很接近垂直),第二張則是偏轉43.88度的檔板(這什麼奇怪數字? 我等等會解釋)。可以看的出來,在第二張圖的檔板平面很明顯的平滑、光亮許多,也看不到明顯的階梯紋路產生,而以上的差異只有列印角度的差別,其它參數都是固定的。


  在3D Printing Flat Surfaces On A SLA 3D Printer這篇文章中,探討到該如何列印出完美的平面,裡面有寫到一個公式,可以讓我們在擺放列印件的過程中取得最佳角度,使得微觀下方塊與方塊之間的尖端間距達到最小,如此一來會有更細緻的表面。這個公式是這樣的,你可以把自己機器的像素寬度與層高複製到Google上搜尋,會自動帶出最佳角度的結果。
arctan(Layer Height/Pixel Width) in degrees

  舉例我使用的機器是Phrozen mighty 4k來說,並使用0.05mm的層高進行列印,其LCD的像素寬度是52um(可以在官網的產品規格中查到),進行計算後可以得到arctan(0.050 / 0.052) in degrees = 43.8766973 degrees,這就是要取得最佳平面的最佳旋轉角。

  在How to Angle your Resin Print for the Smoothest Surface Possible.這則影片中,則使用很棒的圖示與實驗讓我們看到旋轉角對於平面的效果,而為此我也做了一個簡單的實驗來表示這個問題以及成果。下圖是我為了測試不同角度對於表面平滑的影響,由左至右角度分別為90、87、60、45、43.88、30、15、3以及0度,紅星標誌就是最佳旋轉角(43.88度)。如下圖所示,可以發現幾乎每一個角度都有些許的階梯紋產生,而紅星處的角度幾乎看不到階梯紋的產生。


  透過微距我們可以看到,因為45度並非最佳旋轉角的關係,仍然會有間隔狀的階梯紋產生。而43.88度的表面則是相當的細緻完美。在網路上常常會看到所謂的45度法則,可以在赤兔官方的教學文章中看到如何優化模型擺放提升表面品質?發現到為什麼大部分的文章都會這樣講,要不就是45度、30度等等的角度。
  舉例有些文章的結論說到實驗最好的擺放角度是將模型呈30°擺放以及通常情況下,45°擺放列印出來效果應該相對較佳這兩句話,其實並不全然正確,真正的最佳旋轉角應該要視您列印機器的像素寬度以及列印層高所設定。(況且我覺得它文章中有列印失敗的問題,還拿來做實驗結論或許有失公允....)。


  知道了最佳旋轉角之後,以後在列印平面的東西時就比較知道該旋轉幾度擺放,以達到最佳的表面品質與光滑度,在Make beautiful 3D prints: understanding the layer thickness這篇文章中有說到。
This paradox is due to the fact that on a very gradual slope, the layers are much more visible. This is because there is greater spacing between one layer to the next.
  在上面那句話中我的理解是,當列印時組成的"方塊"之間的尖端間距更長,其紋路會更加明顯(文章讀到這裡應該能理解方塊的意思了吧?)。因此我們要做的就是使模型列印時,組成的方塊尖端間隔之間的距離最小(不要有一長段平面又一個斷差這樣),因此我們需要的就是最佳旋轉角。如下圖所示,在最佳旋轉角的情況下,因為其平面連線剛好沿著像素與層高的方塊尖端切齊(紅色虛線),因此會使得列印出來的紋路最不明顯。從下圖我們也可以看的出來同樣的像素寬度,在不同的列印層高底下就會有不同的最佳旋轉角,這都可以透過公式計算。


  在過去所謂的45度法則、最佳擺放角度等等多半是依照經驗談,而讀過這幾篇文章以及進行實驗之後更能讓我了解怎麼樣讓印出來的平面有最佳的表面,我們常常都會印到方塊、地台、平板等物件,掌握這個原則讓最大、需要彰顯出來的平面在最佳旋轉角上,如此一來我們就能得到最佳的結果。(當然除了平行或垂直列印例外)
  因此我們也能了解,廠商不斷的追求更小的像素寬度(如8k),以及用更小的層高列印就是為了降低方塊尖端之間的連線,以達到最佳的表面細緻度。

  而關於影響到列印表面品質的成因還是有很多,例如光源平行度、強度、樹脂品質或機器穩定性等,但我覺得這個單平面旋轉的階梯紋問題是相當常發生的。關於此階梯紋還有許多細節可以探討,我會繼續進行研究。當然也有人跟我反映說,實際上很少會有這種大平面的光固化列印,這個做法有點不符合實際。關於這點確實沒錯,畢竟模型類的東西很少會有這麼完美的大平面,不過就當作是一個經驗分享嘍。

延伸閱讀:

為什麼中空的光固化件需要打氣孔及排液孔

 


  在光固化列印的常見問題中,有一個很重要的點就是當物件以中空/薄殼列印時,需要打氣孔與洩液孔。做中空/薄殼顧名思義是為了節省材料、降低重量以及避免大體積收縮的變形,而打孔的目的我這邊就以生活中常見的衛生杯來解釋。


  目前市售比較平價的光固化印表機大部分都是DLP的上拉式機台,而打中空的物件就會像上圖一樣,假設我的手是成型平台,而衛生杯就是我們打中空的物件,當上拉時如果頂部沒有排氣孔,而此時物件內部因為泡在樹脂中因此也無法從下方排氣,那在物件內部中空的部分就會與外界大氣壓力形成一個壓力差,這個壓力差會使得薄殼的物件有一股向內收縮的力道,以至於物件變形,變形未必是要整個內縮坍塌,些微的壓力也可能導致表面變得不光滑平整,導致非預期的現象產生。

  一般而言光固化的曝光時間約2~5秒之間,這意味著在列印後的物件其實並非完全固化,而是要採取後處理二次固化後才會達到適當的強度,其目的是為了節省大量的列印時間,因此在列印中的物件是相對較軟的,很容易就會因為內外的壓差導致變形。


  要避免這個問題,最好就是要將物件在最靠近載台的部分打排氣孔(如上圖所示),如此一來當上拉的過程中才不會讓內部產生氣室導致變形,根據CHITUBOX實驗室(1) | 真空密封拉拔對3D列印的影響這篇文章中的解釋,我們也可以發現當較小以及壁厚較厚的零件時(如它文章中所列印的瓶蓋),雖然不打氣孔不會導致明顯的變形,但是當上拉至真空與破真空的水面時,仍依舊會因為破真空的當下晃動讓物件會留下一條水平的痕跡,這很有可能是因為破真空的當下使物件晃動、受力導致的層差。

  您也可以測試用第一章圖的那種衛生杯,感受一下破真空當下的力量,我甚至在網路群組中有看到有人因為未打孔導致破真空時,樹脂整個濺到料槽外的悲劇。就如同下圖所示,若沒有打氣孔的中空物件很容易在破真空的那層,在該層上留下一道明顯的接痕


  一般而言在我的經驗中,約莫4mm以上的大小就足以排氣,為甚麼不能打一個很小的孔洞就好呢? 主要是因為過小的孔洞會因為樹脂在孔洞上產生表面張力堵住孔洞,使得空氣無法順暢的流通,因此足夠大的孔洞也是必要的。

  而除了打氣孔之外,大部分的物件在中空薄殼處理後是全封閉的狀態,很少會像上圖那樣的瓶蓋範例,是半開放式的物件。因此當今天是全封閉的物件時,除了上方需要打氣孔之外(這裡的上方是指在印表機上,靠近載台的部分),在靠近底部快"封閉"的位置也需要打排液孔,避免當列印到封閉後內部有樹脂殘留被包在裡面。這些樹脂殘留雖然可以靠後續清洗洗掉,但一來浪費樹脂,二者也讓列印時內部重量增加(不要沒事讓列印中的物件承受額外力量)。


  上圖就是我打排液孔的位置,在這艘小船左側兩個孔洞其實是非必要的,但主要是我希望讓後續的清潔可以更加方便,因為更大的孔洞可以讓清洗時,內部的殘留樹脂更充分地被帶出來,這些殘留、未固化的樹脂在後續二次固化中,若因壁厚過厚或是內部無充分照光,很有可能在後續讓列印件產生裂開等不良反應。也因此Phrozen會推出Cure Beam光固化UV燈筆這項產品,其目的也都是為了讓內部有更好的照光,使其內、外完整的固化。

LCD光固化印表機的解析度介紹

  我發覺在不少光固化印表機的社團中,有許多人都會詢問關於光固化印表機的解析度哪一台比較好的問題,這邊我以台灣比較常見的Phrozen家族印表機來舉例(台灣起家的公司當然要支持一下啊)。因為Phrozen家族的印表機大多使用LCD形式作為光源遮罩,所以這時候我就得回到早期發展的故事來說。


  LCD的光固化印表機大概都是採取像上圖那種形式,上面那台是Phrozen shuffle 2018的版本,以現在的時間點來看已經不多人使用了,但是LCD光固化的形式還是萬變不離其宗,底下除了控制版之外,就是UV-LED加上平行光透鏡模組,然後上面是一片彩色LCD,就類似於洗電路板的光罩一樣,只是透過LCD可以去控制每一層的圖像,以達到3D列印的層積成型原理。
  而影響光固化解析度的除了樹脂的品質(這我們使用者比較沒辦法去控制),就剩下機器本身的結構了,除了穩固的機架結構、精密的滑軌與穩定的導螺桿之外,另外還有均勻的光源與足夠的光源平行度,最後我想也是最重要的就是LCD的面板解析度。


  在早期Phrozen的機型是使用NanoDLP這套開源系統去運作的,掛上一個樹梅派、運動控制卡(用於控制Z軸移動)、固態繼電器(用於控制UV-LED點燈),然後透過HDMI的輸出給LCD來改變列印的曝光圖形,以達成整個光固化3D列印的架構。在早期的LCD其實都是使用類似手機的那種面板,我想這可能跟量體有關係,畢竟一個LCD面板要製造的數量都相當的驚人,但是在發展初期,光固化的機器發展並不像現在這樣蓬勃,所以都還是用比較公版的彩色LCD去做的,就只是把現有的螢幕移除背光板而已。


  為什麼要特別強調彩色LCD呢? 那正是因為隨著光固化的發展,到了Phrozen mini的時候便改成了黑白的LCD螢幕(MONO LCD),它具有更高的透光率(也意味著更強的光線功率、更短的列印時間)、更高的耐壓強度(為了光固化特製的),同時又擁有更長的使用壽命,可以說是專門為了列印而生的LCD面板。因此在短短不到兩年的時間,我發覺彩色螢幕的光固化印表機就已經逐漸被淘汰掉,逐漸的汰換成黑白螢幕的印表機,同時機器也逐漸修正成一體化的主機板,一來降低成本二來又精簡線路配置,同時的迎來了光固化的蓬勃發展(至少我去觀察FDM跟光固化的改變是這樣的)。

  然而為什麼我要說這麼多LCD印表機的發展歷史呢? 主要是因為我想強調LCD的光固化印表機,就像是我們在挑選手機一樣,屏除其它變因之後,影響列印品質最大的就是那一塊LCD螢幕的解析度。在光固化印表機的產品規格書中,解析度與列印尺寸這兩點是我們最需要注意的,首先列印的尺寸就是影響到單一的成形面積,雖然說有人認為可以用拼接的方式,但光固化畢竟是樹脂,在列印與二次固化後的收縮在所難免,畢竟有收縮就會造成所謂的接合縫的產生,在一些公仔類的模型中若沒有充分考慮拆件的接面,其實會導致後處理更加麻煩,因此尺寸我認為是我們優先要考量的。舉例你要買一台雷射印表機,你一定是先看列印的尺寸再去考慮其它如解析度、速度、附加功能、價格等規格,你不會想印A3的文件卻去買一台A4的印表機再來拚接吧?
  如果我要印的是大型的公仔、結構件,那我們就應該取決於較大成型尺寸的印表機,而如果做的是金工、齒科、微型場景之類的用途,我認為就應該優先考慮解析度,畢竟對於戒指珠寶類的東西,對於外觀的品質就更加重要。


  以Phrozen Sonic Mighty 4K : 9.3" 4K LCD光固化3D列印機這台機器為例,它在赤兔中的參數如上圖所示,尺寸就是它的列印長寬高體積,而分辨率的部分則是它的螢幕擁有多少的像素點(pixels)。但實務上在列印的品質來說,我們在乎的解析度其實不是像素點的多寡,而是它的像素密度,因為螢幕越大本身像素點就會越多,但像素密度才是影響外觀品質的大重點。

  以Phrozen目前新推出最高解析度的印表機Phrozen Sonic Mini 8K來說,其標榜的像素密度高達22 µm(1152 ppi),透過計算我們輸入其像素數量為7500x3240(資料來源),而螢幕尺寸為7.1"之後可以得到1150.69PPI的數值,與官方所公告的規格差不多。以iPhone 13 Pro Max來說其解析度才2778x1284 像素(458 ppi),就可以知道這台印表機的解析度有多嚇人。(當然拿手機面板跟印表機比還是不太洽當就是)


  因此之後如果想了解自己需要哪一種機器,可以先從列印尺寸為主,而解析度為輔的角度出發,當然高解析度勢必得搭配高解析度的樹脂才能充分發揮機器的特性,所以解析度只是其中一環而已(但其實也占了大半),透過像素密度的了解我們可以知道,在挑選LCD的光固化印表機時,可以參考其規格書的XY 解析度數值,其大致意味著單一像素格點的大小,越小的數值就代表越精密的成像。

  大家都聽過過去iPhone 4推出時所標榜的視網膜螢幕(Retina)吧? 它就是強調其高像素密度所帶來的螢幕細緻程度,用這種角度去思考就能很簡單的了解光固化印表機在解析度上的差異了。

Dyson V10的濾網安裝防呆機構

 


  前陣子買了一台Dyson v10的吸塵器,在看手冊的時候有看到它的濾網在安裝時,若沒有安裝到定位是沒辦法啟動吸塵器的,於是我就好奇地看了一下是否內部有什麼微動開關之類的東西,用於偵測濾網的安裝定位。


  在研究了一段時間後發現,原來它的濾網是使用磁鐵去達成定位的偵測,如果拿類似剪刀或美工刀之類的金屬物品,會發現在濾網的前端有兩顆對角的小磁鐵,它就是利用這兩個磁鐵,讓磁簧開關或是霍爾感應器? 去偵測濾網是否已經安裝到定位,避免在沒有安裝濾網的情況下導致誤觸啟動開關。


  在機身本體的深處有一個白色的小東西(我沒拆開所以也沒辦法很確定),可能就是霍爾或磁簧元件的部分,我想它不使用微動開關也是有相當的道理,因為微動開關對於震動、較髒的環境其實還蠻敏感的(當然這並不絕對,還有很多種形式),所以用磁鐵感測一方面可以做成全封閉的形式,二者又可以避免時不時的接觸不良造成在打掃的時候突然斷電的問題產生。這讓我想到我的空氣清淨機Coway的前護板也是利用磁鐵的方式去感應是否被打開(另一台Honeywell也是一樣),我想這可能都跟它們是在灰塵較多的情境底下有關。
  磁簧開關或霍爾元件的用途其實很廣,例如居家的門窗防盜、自動控制的定位器、轉速計算等等,因為它算是非接觸元件,同時對於環境的耐受性又良好(而且還可以做得很小),所以在生活中許多地方都可以看到。


  最後我真的要站在環保的立場稱讚一下Dyson它們家的包裝,上圖是我把所有配件、主機拿走後剩餘的垃圾,我們可以看到它全部都是紙質的包裝,沒有任何一個保麗龍或塑膠(這是真的),整個包材都是可以回收的材質,這一點真的很貼心。

電動牙刷的充電座耗電問題

 

  還記得在前一陣子剛購買FLIR one的熱像儀,我就拿來在家裡掃描來掃描去的(就有點像剛拿到新相機/手機那樣),結果突然在桌上掃到一個亮橘色,當下覺得奇怪為甚麼我電動牙刷明明就放在浴室沒在充電,為什麼桌上的無線充電座溫度會偏高? 這件事情引發了我的好奇心,於是我決定探究到底是發生甚麼事情會讓它這樣發熱。


  從上圖可以看到我明明就沒有把牙刷放在上面,充電座的溫度卻有30度,於是我就打算來測看看它的功耗,以釐清它到底是不是默默的在耗電。



  可惜的是我的功率計測量不到該充電座的耗電,主要是因為它背後標榜的功耗為0.9w,我想可能是功率太低所以達不到功率計足以顯示的程度(這也反映了充電牙刷都要充超久的事實)。於是我為了做參考比較,我將牙刷放上去再次使用熱像儀進行測量,結果竟然出乎我意料,在放了牙刷並開始充電之後(我充了30分鐘才量測),充電座其發熱溫度就降到剩下23.6度。圖中刷頭掃描到的14.5度應該不是準確的溫度,熱像儀對於某些材質或表面就是會有誤差,因為我目前所在的位置約19度左右而已。


  於是我查了一下資訊,才發現在電動牙刷無線充電架構的差異這篇文章中有解釋到,現有的牙刷無線充電器大部分都是插上電源後,其線圈便不斷發射做工,並不會偵測牙刷是否已經放在上面,所以我認為可能就是當牙刷開始充電後,熱能被轉化成電能吸收所致,才讓溫度的上升較低(但可以看到還是多少會發熱,而且這只是我的推測…非電學專業)。雖然說文章內有提到所謂的Semtech無線充電方案,但是廠商之所以到現在仍選用這種傳統的無線充電技術,我認為一定有其道理在。可能是因為牙刷這種東西本身大部分的時間都是放著的,因此可以用很小的電流慢慢充電即可。假如是手機要充10幾小時誰受的了,而且雖然說沒有充電的時候其充電座仍不斷耗能,但是其耗電量"標示"也僅0.9瓦,連我的功率計都測不到。

  不過雖然說耗電極小,但時間一長算下來整年也有約莫8度的電(0.9x24x365/1000),所以我後面還是決定把插頭拔掉,有需要時再充電就好。在未來這種耗電的小東西,只會越來越多而已,所以有時候還是要多留點心,別小看那幾瓦的電,時間一長、東西一多累積起來也是相當可觀。

USB接頭鬆動的簡易解決方案

 


  不知道大家有沒有這樣的經驗,在車上使用傳統USB的接線時,手機或被充電的設備會突然時好時壞(要充不充的),又或是有些人使用較長的充電線,然後一邊充電一邊在床上使用,這兩種情境都非常容易造成USB的接觸不良,接觸不良當然也就會導致電力的傳輸不穩定,所以有時感覺充了這麼久怎麼都沒充進去(但是插上去的時候又顯示有充電),可以檢查看看是不是USB線的接口已經鬆脫。


  在典型的接頭中都可以看到公頭的USB插頭上面有兩個小方框的洞,這兩個洞其實就是會了對應母座內部的兩片卡簧,這個道理有點像我之前寫過的文章為什麼插頭上有兩個洞?,它的目的都是為了讓連接的過程更加的牢固。而如果發現有很鬆或是嚴重晃動的情況可以參考以下兩個方法,看看能不能改善鬆動的問題。


  第一個方法是利用扁平的東西或是美工刀,將母座插槽內的卡簧輕輕的挑起,記住這個過程不要把整個卡簧給掰歪了,我們的目的只是為了讓夾持力好一點,如果凹過頭可能會導致沒辦法插入的現象產生。同時記得在處理的過程一定要在斷電的情況下,不然萬一金屬物觸碰到接點可能會讓設備故障


  第二個方法則是用鉗子稍微將公頭插頭的外框夾一下,但切記這個步驟一定要非常非常小心,一點點去調整就好了,因為像上面調整卡簧還可以往外推回去,但是這個公頭一但夾太扁可能就很難調整回去了。

  透過這兩種方式就可以讓USB插入時更加牢靠一些,如果這種現象常常發生的話可以考慮買個線材固定器(或是用膠帶也可以),把插頭出線的地方給固定好,讓你在用手機或車子震動時不會一直使接頭處受力(所以有些喜歡邊充邊用的人往往更容易出現這種問題)。因為這樣久了會導致卡簧鬆動,同時也會讓USB之間接觸的金屬接面磨損,久而久之把表面的鍍層給磨耗掉可能會導致更容易氧化鏽蝕(我不確定是不是每一個都會有鍍層)。

  這讓我想到我在維修行車紀錄器的接頭時,當時使用LED的快接接頭,結果用沒一下子就沒電關機(如果出車禍還沒錄到簡直得不償失),後來才發現是因為接頭進水氧化,同時因為摩托車的震動比汽車強很多,所以讓接頭都鬆動了,用手去搖晃發現根本就沒有很密切的連接。
  所以我們可以常常在汽車機車上看到那種帶有卡扣式的接頭,一方便就是為了避免長時間震動導致鬆脫,二者我認為還有防呆的作用,因為汽機車的連接器都是攸關駕駛安全的東西,萬一沒有插到底的情況,在行駛過程中鬆動那會發生很嚴重的後果。而航空用的接頭就更加考究了,不僅有外螺帽固定,同時在材質上都有非常嚴謹的法規。

  連接器這種東西貌似不太高科技,但其實生活中非常非常多故障的原因都是這個東西造成的,所以在維修的過程中可以優先查修看看,是不是因為連接處接觸不良所造成的,在我的經驗中我想有很大的機會都可以找到問題之所在,幾乎不外乎就是按鈕或是接頭造成的。

光固化3D印表機的滅燈延遲與毛邊問題

 


  在論壇以及LINE的社群內有時候會聽到有些人發問說,為什麼印出來的零件表面都會有毛邊的問題(感覺就是有點黏黏與絨毛的感覺),原諒我基於版權的問題還是不要放別人的照片,不過這個問題有一個可能性是因為切片在設計滅燈延遲上的參數問題。

  在Phrozen官方的文章How Can Light-off Delay Improve My 3D Prints?中有解釋到,滅燈延遲的目的性是為了讓機器在載台回歸到定位準備曝光時,有足夠的時間讓樹脂回流、穩定(stabilize),若是載台一回歸到定點馬上曝光,可能會讓有些樹脂還在流動的情況下被曝光,導致印出來的作品有毛邊、解析度不足的問題產生。

  在赤兔(CHITUBOX)的滅燈延遲的計算上,是由抬升時間+回程時間+靜止時間,因為手動計算實在很麻煩,所以Phrozen官方有給大家寫一個計算機方便計算,在Light-Off Delay Calculator這個計算機裡面,我給大家展示一下群組裡面問題的主因。下圖是群組內發問者的參數,而透過計算機我們可以發現,官方計算機給出的最小建議滅燈延遲時間是13.2秒,最大是14.2秒,這主要是因為來回的時間就已經有11.2秒這麼久,再加上2~3秒的靜止時間是比較好的數值(Add another 2~3 second to the total time.)。


  因此我們可以從上圖看到,該發問者的靜止時間是嚴重不足的(應該說根本沒有靜止時間),僅有5秒的延遲時間,會導致載台回程後就馬上曝光,而產生了毛邊的問題,當然光固化的參數與樹脂特性各有不同,不一定毛邊是滅燈延遲時間設定錯誤所致,但滅燈延遲的確是造成毛邊或解析度不佳的成因之一。幸好靜止時間這個問題在赤兔v1.9.0以後的版本已經被獨立出來,其實我在早期也是都設定錯誤導致沒有靜止時間。但在早期這個問題真的很難避免也很容易忘記更改,因為有時候在列印較大或不同的樹脂時,會需要調整不一樣的抬升速度與距離,此時若是忘了計算適當的滅燈延遲就會造成表面絨毛的問題的產生。


  獨立出來後的靜止時間分別有抬升前靜止時間、抬升後靜止時間以及回程後的靜止時間,在赤兔的官方網站中有給出很棒的解釋以及動畫圖CHITUBOX Basic V1.9.0發佈!重大切片功能升級。一般我常見的建議(以及我個人使用的參數)是抬升前靜止時間1秒,而回程後的靜止時間2秒,回程後的靜止時間是為了讓樹脂回流與穩定,而抬升前靜止時間則是讓樹脂曝光後有時間反應到穩定。我過去都認為樹脂應該曝光完就反應完成,殊不知原來曝光後還是會稍微有些反應,所以適當的靜止時間會讓印出來的結果更好。

  最近我在網路常看到這個問題,我想可能跟最近的氣溫有關係,這陣子(尤其是北部)溫度真的非常的低,所以溫度低會使得樹脂流動性更差(尤其某些鑄造用料可能更嚴重),導致滅燈延遲不足這樣的問題越來越容易發生。不過我想這個問題會隨著機器一直推成出新以及大家都更新到後期的切片版本,大概就不會有這種複雜計算的問題產生了,說真的我也不知道為甚麼當初切片軟體會這樣子設計參數設定欄位呢?


  以上的靜止時間是個人建議,不同的樹脂會有不一樣的參數,建議詢問賣你材料的賣家。有些人會拿著A牌的樹脂然後問B家賣機器的參數怎麼設定,人家怎麼會比賣樹脂的更了解參數呢XD,更何況料又不是人家做的,你說對吧?