创想三维：密歇根大学团队开发出基于云端的3D打印机算法
密歇根大学工程学院的可持续智能自动化实验室（S2A）正在开发一种算法，可以将桌面3D打印机的速度提高一倍，而不影响打印精度和质量。它的工作原理是使用B样条滤波器（FBS）算法来调整控制3D打印机，减少不必要振动的同时提高打印速度。本周早些时候，我们收到了Chinedum Okwudire博士团队振动补偿算法的最新消息，他是该大学机械工程副教授和S2A实验室主任。
在过去的一年里，S2A实验室研究人员一直致力于将振动补偿算法集成到Marlin步进电机固件中，并将其开源发布到3D打印社区。但是由于ATMega2560微控制器的计算能力和内存不足，该算法的实际测试并没有成功。目前团队正在研究将其开放源码发布到运行在更强大微控制器上的固件上，而随着工作的推进，他们将对此进行更多的更新。
其实，该创造性的的振动补偿算法并不是S2A实验室研究的唯一项目，Okwudire教授向我们解释道“与此同时，我们一直在试验一种控制3D打印机的新方法，我们将步进电机命令（以及其他初级控制命令）移到云端生成，而不是在微芯片中，这个想法的工作原理类似视频流，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打印机能够访问像我们这样的高级算法，整个过程在云端运行，无需非常强大的微控制器。我们的初步成果非常令人鼓舞，能够通过南卡罗来纳州和澳大利亚的云控制器，来补偿位于密歇根州的3D打印机的振动，这项工作的详细信息已发表在Inventions的3D打印创新专刊中。”
这篇题为“在云端进行3D打印机的初级控制：向3D打印机控制即服务迈出的一步”的论文中（Low-Level Control of 3D Printers from the Cloud: A Step toward 3D Printer Control as a Service），该团队发表了他们的工作细节，论文摘要中写道“控制即服务（CAAS）是一种新兴的范例，3D打印机的初级控制将从本地控制器移动到云端，并作为按需服务提供给设备。因计算限制，这些算法可能无法在本地控制器上执行，而CAAS使设备可以访问高级控制算法，这是他的最大优势之一。作为迈向3D打印机CAAS的一步，本文将通过初级步进电机命令（而不是高级G-Codes）直接从云端传输到设备来演示3D打印机的控制。该3D 打印机位于密歇根大学安娜堡分校，其步进电机指令是使用在南卡罗来纳州和澳大利亚的Google云服务器上运行的高级运动控制算法计算的。步进电机命令使用用户数据报协议（UDP）通过互联网发送并缓冲以减轻传输延迟，包括检查以确保传输数据的准确性和完整性。在两个位置使用基于云的控制器打印过程中，即使出现传输延迟，但打印并不会收到影响。此外，使用基于云的控制器，打印部件的速度比使用标准本地控制器快54％，而不会降低精度。”
控制即服务（CAAS）只是云计算和云制造等几个示例中的一个，这些示例受到云计算和其他面向服务架构（SOA）的启发，它的工作原理如下：设备的初级控制功能从本地控制器移出到云，然后可以远程按需访问它们。多个3D打印服务依赖于SOA和云计算，通过基于Web的无线主机平台（如OctoPrint，3DPrinterOS和Astroprint）远程控制3D打印机，这些类型的平台将G码或等效物从云发送到3D打印机，同时将较简单的计算分配给微控制器。
3D打印机是推进CAAS的一个很好的案例研究，特别是因为其中许多（特别是桌面级3D打印）在本地控制器上的计算资源非常有限，研究人员写道 “通过CAAS提供的基于云的控制算法，可以以低成本显着提高桌面3D打印机的控制性能。本文介绍了从云端对桌面3D打印机进行初级运动控制的初步工作，作为深入研究3D打印机CAAS（3DPCAAS）的第一步。它不仅表明从云端对3D打印机进行初级控制是可行的，而且还展示了使用先进的基于云的运动控制器通过标准本地控制器实现的3D打印速度和准确性的巨大改进”
3D打印城堡使用：（a）本地控制器; （b）南卡罗来纳州的云控制器; （c）澳大利亚云控制器。
S2A实验室建立了一个网站，为那些希望研究这个想法并在自己的3D打印机上测试的人们提供交流场所。这项工作仍然正在实验阶段，但它已显示出巨大的潜力。它可能会成为3D打印机控制的下一代方式，3D打印机可以按需访问强大的算法，无需升级到功能强大的微控制器即可提高性能。
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