為什么要為 3D 打印機增加反饋？

主流的步進電機是“開環(huán)”控制（假定電機走一步，打印頭就移動一步）。但在高速打印或處理重型打印頭時，步進電機可能失步（Skipping Step），導致打印層錯位，成品報廢。

高端工業(yè)級 3D 打印機需要閉環(huán)控制來防止失步，確保每一層都完美對齊。

一、潛在的應用場景：高性能閉環(huán)控制

如果將 3D 打印機的運動系統(tǒng)升級為伺服電機或需要高精度反饋的步進電機（即步進伺服系統(tǒng)），齒輪轉速傳感器可以發(fā)揮作用：

1. 速度與位置雙重反饋（X/Y 軸）

• 實現(xiàn)高精度閉環(huán)： 將齒輪轉速傳感器安裝在驅動 X/Y 軸的滾珠絲杠或同步帶輪上，用以實時監(jiān)測轉速。

• 消除失步： 如果打印頭在高速移動中遇到阻力，電機可能失步。傳感器會立即檢測到實際轉速與目標轉速不符，控制系統(tǒng)會快速調整電機電流或功率，強制電機恢復到正確位置，確保打印精度。

• 提高打印速度： 精確的反饋允許系統(tǒng)在不犧牲精度的情況下，將打印速度推向極限。

2. 平臺的精確定位（Z 軸）

• Z 軸升降控制： Z 軸的層高精度至關重要。傳感器可以監(jiān)測 Z 軸驅動電機的轉速，通過積分計算 Z 軸平臺升降的絕對位移。

• 超高層高精度： 對于微米級的工業(yè)打印（如某些 DLP/SLA 打印機），精確的 Z 軸轉速和位置反饋能夠確保每一層的厚度誤差最小化。

二、為何傳統(tǒng) 3D 打印機少用它？（與主流技術的對比）

盡管齒輪轉速傳感器很精確，但它在桌面 3D 打印機中并不普及，原因如下：

• 成本考量： 齒輪轉速傳感器比步進電機本身或廉價的光電編碼器要昂貴，增加了入門級設備的成本。

• 更高精度的編碼器更常見： 對于需要極致定位精度的工業(yè) 3D 打印機，光電編碼器（特別是增量式或絕對式編碼器）通常能提供比齒輪傳感器更高的脈沖分辨率（PPR），因此在位置反饋上更為常見。

三、總結：未來高性能 3D 打印機的趨勢

齒輪轉速傳感器適用于需要堅固耐用、抗污漬環(huán)境和轉速監(jiān)測的工業(yè)應用。在未來，如果 3D 打印機繼續(xù)向大型化、高速化和高負載化發(fā)展，對運動部件的實時速度和轉速監(jiān)測需求增加，這種堅固的齒輪轉速傳感器將成為高性能閉環(huán)控制系統(tǒng)的一個有效選項。