Thước đo bán kính Vernier hiệu ứng Moire

Ban đầu mình không nhớ rõ ý tưởng dùng hiệu ứng moire để khuếch đại chuyển động bắt nguồn từ đâu, nhưng mình nghĩ phần lớn là từ dự án đồng hồ này: https://www.thingiverse.com/thing:5173948

Đây là thước đo bán kính (radius gauge); nó đo phần đường chéo bị cắt khỏi góc 90 độ bởi một phần tư hình tròn, rồi nhân với hệ số phù hợp để đọc ra bán kính của đường cong. Mình lấy cảm hứng làm cái này sau khi người dùng Reddit VVJ21 chia sẻ một mẫu tương tự cho phần vát cạnh (chamfer) và một mẫu để đo bán kính, nhưng mẫu đó lại dùng hai thanh răng và bánh răng để khuếch đại chuyển động của đầu dò cho dễ đọc. Mình thấy ấn tượng vì cơ chế vát cạnh đơn giản, nhỏ gọn và thanh thoát hơn, nên mình hỏi liệu cơ chế đó có dùng được cho thước đo bán kính không. Bạn ấy chỉ ra rằng hệ số tỷ lệ liên quan sẽ yêu cầu các vạch chia quá nhỏ để máy in 3D có thể in được. Thế là mình nghĩ, chà, một thước đo vernier sẽ giải quyết được vấn đề này, nhưng có lẽ nhiều người không biết cách đọc thước vernier. Sau đó mình nảy ra ý tưởng, liệu có thể làm một phiên bản đọc trực tiếp của thước vernier bằng cách sử dụng hiệu ứng moire giữa các bộ phận trượt hay không. Đây là kết quả của thử nghiệm đó.

Bạn đọc phần hàng chục của phép đo từ thang đo phía trên. Ví dụ, nếu nó nằm giữa 0 và 1, hàng chục là 0; nếu giữa 2 và 3, hàng chục là 2. Bạn đọc phần hàng đơn vị từ các khe phía dưới; khe nào hiện vạch kẻ thì đó là kết quả. Nếu vạch kẻ hiện ở hai khe, kết quả nằm giữa hai giá trị đó. Đây không phải là dụng cụ chính xác nhất, nhưng nó chính xác khoảng +- 1mm.

Mình có quay một video ngắn minh họa cách vạch kẻ phía dưới trông như di chuyển nhanh hơn nhiều so với thanh trượt: https://i.imgur.com/jnDpWgj.mp4

Đây là thư viện ảnh lớn hơn của thiết bị, bao gồm một video (rất giống) nhưng dùng phiên bản thiết kế sớm hơn một chút: https://imgur.com/gallery/moire-vernier-radius-gauge-design-3d-printing-ajy0GBg

Mình nghĩ công cụ này khá hữu ích để kiểm tra bán kính các góc fillet khi thiết kế 3D, nhưng chủ yếu nó thú vị ở chỗ minh họa ý tưởng đằng sau cả hiệu ứng moire và thước vernier, hai thứ mà mình thấy hơi bị đánh giá thấp. :)

Mình có thể sẽ cải tiến phần nút trượt ngón tay cái, có lẽ làm loại gắn bên hông để dễ dùng hơn, nhưng vì cái này khá hot khi mình đăng bản thử nghiệm sớm, mình nghĩ tốt nhất là nên đưa phiên bản này lên để mọi người bắt đầu trải nghiệm.

Các phần “slider” (thanh trượt) và “housing” (vỏ) là các bản in đa vật liệu; mình in bằng cài đặt “single extruder multimaterial” trong Prusa Slicer với hai đầu phun. Chỉ cần đổi nhựa ba lần (bắt đầu bằng màu của vạch kẻ). Nhưng có người hỏi liệu mình có thể làm bản không cần đa vật liệu không, nên mình đã thêm các phiên bản “single color with indented marks” cho mục đích đó; trên các bản này, vạch kẻ, số và mũi tên sẽ được làm lõm xuống, bạn có thể tô màu bằng bút lông kim (ultra fine point sharpie) hoặc tương tự. Mình thấy phiên bản đa vật liệu khá ổn ngay cả với máy in một màu, nhưng có thêm lựa chọn vẫn tốt hơn.

Lời khuyên khi in: Mình in cái này bằng hai màu PETG tương phản, sử dụng cài đặt “Single Extruder Multi Material” của Prusa Slicer. Có thông tin về việc này trên mạng rồi, mình không nghĩ cài đặt của mình là tốt nhất; mình gặp rắc rối vì nó kéo nhựa thừa sang lớp in. Dù sao thì, mã G-code “tool change” của mình là:

{if layer_num >= 0} G91 ; relative positioning G0 Z5 ; raise toolhead 5mm G90 ; back to absolute positioning G0 X0 Y0 ; go to front/left M600 ; change to filament for extruder {next_extruder + 1} {endif}

Việc nâng lên 5mm trước khi về vị trí gốc giúp tránh chạm vào bản in trước khi đổi màu, nhưng vẫn chạm sau đó vì nó hạ xuống để in tiếp, nên không hoàn hảo đâu. Bạn có thể tự tìm hiểu thêm phần này nhé.

Mình cũng gặp vấn đề với độ bám dính bàn in không hoàn hảo; vì nó in các đường nhựa đơn lẻ cách xa nhau trước khi đổi màu để lấp đầy các khoảng trống, bạn cần độ bám dính gần như hoàn hảo. Mình đã tăng nhiệt độ bàn in thêm 10 độ và nhiệt độ đầu phun lên 245 độ cho lớp đầu tiên để đảm bảo nó dính chắc. Mình nghĩ các điều chỉnh tương tự sẽ giúp ích với PLA, nhưng ở mức nhiệt độ thấp hơn.

Support (vật liệu hỗ trợ): Phần lớn thì không cần support, nhưng sẽ in tốt hơn nếu bạn thêm support cho đoạn nhỏ nơi đầu dò đi qua. Nếu quên, bạn chỉ cần dùng dũa nhỏ làm sạch sau là được. Mình đã chỉnh lại hướng của nút trượt, nhưng nó cần support để in tốt. Support dạng Organic / tree hoạt động rất hiệu quả cho việc đó.