密歇根大學(xué)工程學(xué)院的可持續(xù)智能自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室（S2A）正在開發(fā)一種算法，可以將桌面3D打印機(jī)的速度提高一倍，而不影響打印精度和質(zhì)量。它的工作原理是使用B樣條濾波器（FBS）算法來調(diào)整控制3D打印機(jī)，減少不必要振動(dòng)的同時(shí)提高打印速度。本周早些時(shí)候，我們收到了Chinedum Okwudire博士團(tuán)隊(duì)振動(dòng)補(bǔ)償算法的最新消息，他是該大學(xué)機(jī)械工程副教授和S2A實(shí)驗(yàn)室主任。

      在過去的一年里，S2A實(shí)驗(yàn)室研究人員一直致力于將振動(dòng)補(bǔ)償算法集成到Marlin步進(jìn)電機(jī)固件中，并將其開源發(fā)布到3D打印社區(qū)。但是由于ATMega2560微控制器的計(jì)算能力和內(nèi)存不足，該算法的實(shí)際測試并沒有成功。目前團(tuán)隊(duì)正在研究將其開放源碼發(fā)布到運(yùn)行在更強(qiáng)大微控制器上的固件上，而隨著工作的推進(jìn)，他們將對此進(jìn)行更多的更新。

      其實(shí)，該創(chuàng)造性的的振動(dòng)補(bǔ)償算法并不是S2A實(shí)驗(yàn)室研究的唯一項(xiàng)目，Okwudire教授向我們解釋道“與此同時(shí)，我們一直在試驗(yàn)一種控制3D打印機(jī)的新方法，我們將步進(jìn)電機(jī)命令（以及其他初級控制命令）移到云端生成，而不是在微芯片中，這個(gè)想法的工作原理類似視頻流，可以算是OctoPrint，Astroprint和3DPrinter OS如何工作的精致版本。它使得支持Wi-Fi的3D打印機(jī)能夠訪問像我們這樣的高級算法，整個(gè)過程在云端運(yùn)行，無需非常強(qiáng)大的微控制器。我們的初步成果非常令人鼓舞，能夠通過南卡羅來納州和澳大利亞的云控制器，來補(bǔ)償位于密歇根州的3D打印機(jī)的振動(dòng)，這項(xiàng)工作的詳細(xì)信息已發(fā)表在Inventions的3D打印創(chuàng)新?？?。”

      這篇題為“在云端進(jìn)行3D打印機(jī)的初級控制：向3D打印機(jī)控制即服務(wù)邁出的一步”的論文中（Low-Level Control of 3D Printers from the Cloud: A Step toward 3D Printer Control as a Service），該團(tuán)隊(duì)發(fā)表了他們的工作細(xì)節(jié)，論文摘要中寫道“控制即服務(wù)（CAAS）是一種新興的范例，3D打印機(jī)的初級控制將從本地控制器移動(dòng)到云端，并作為按需服務(wù)提供給設(shè)備。因計(jì)算限制，這些算法可能無法在本地控制器上執(zhí)行，而CAAS使設(shè)備可以訪問高級控制算法，這是他的最大優(yōu)勢之一。作為邁向3D打印機(jī)CAAS的一步，本文將通過初級步進(jìn)電機(jī)命令（而不是高級G-Codes）直接從云端傳輸?shù)皆O(shè)備來演示3D打印機(jī)的控制。該3D 打印機(jī)位于密歇根大學(xué)安娜堡分校，其步進(jìn)電機(jī)指令是使用在南卡羅來納州和澳大利亞的Google云服務(wù)器上運(yùn)行的高級運(yùn)動(dòng)控制算法計(jì)算的。步進(jìn)電機(jī)命令使用用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP）通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送并緩沖以減輕傳輸延遲，包括檢查以確保傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。在兩個(gè)位置使用基于云的控制器打印過程中，即使出現(xiàn)傳輸延遲，但打印并不會收到影響。此外，使用基于云的控制器，打印部件的速度比使用標(biāo)準(zhǔn)本地控制器快54％，而不會降低精度?！?/p>

      控制即服務(wù)（CAAS）只是云計(jì)算和云制造等幾個(gè)示例中的一個(gè)，這些示例受到云計(jì)算和其他面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的啟發(fā)，它的工作原理如下：設(shè)備的初級控制功能從本地控制器移出到云，然后可以遠(yuǎn)程按需訪問它們。多個(gè)3D打印服務(wù)依賴于SOA和云計(jì)算，通過基于Web的無線主機(jī)平臺（如OctoPrint，3DPrinterOS和Astroprint）遠(yuǎn)程控制3D打印機(jī)，這些類型的平臺將G碼或等效物從云發(fā)送到3D打印機(jī)，同時(shí)將較簡單的計(jì)算分配給微控制器。

3D打印機(jī)是推進(jìn)CAAS的一個(gè)很好的案例研究，特別是因?yàn)槠渲性S多（特別是桌面級3D打?。┰诒镜乜刂破魃系挠?jì)算資源非常有限，研究人員寫道 “通過CAAS提供的基于云的控制算法，可以以低成本顯著提高桌面3D打印機(jī)的控制性能。本文介紹了從云端對桌面3D打印機(jī)進(jìn)行初級運(yùn)動(dòng)控制的初步工作，作為深入研究3D打印機(jī)CAAS（3DPCAAS）的第一步。它不僅表明從云端對3D打印機(jī)進(jìn)行初級控制是可行的，而且還展示了使用先進(jìn)的基于云的運(yùn)動(dòng)控制器通過標(biāo)準(zhǔn)本地控制器實(shí)現(xiàn)的3D打印速度和準(zhǔn)確性的巨大改進(jìn)”

3D打印城堡使用：（a）本地控制器; （b）南卡羅來納州的云控制器; （c）澳大利亞云控制器。

      S2A實(shí)驗(yàn)室建立了一個(gè)網(wǎng)站，為那些希望研究這個(gè)想法并在自己的3D打印機(jī)上測試的人們提供交流場所。這項(xiàng)工作仍然正在實(shí)驗(yàn)階段，但它已顯示出巨大的潛力。它可能會成為3D打印機(jī)控制的下一代方式，3D打印機(jī)可以按需訪問強(qiáng)大的算法，無需升級到功能強(qiáng)大的微控制器即可提高性能。