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Studio Project

最近到了寒假待在家沒什麼事可以做，就想來找個專題做做，為我下學期的課程做準備，也讓自已的技能不要因為放假而退步了。但是因為我的印表機放在台北，所以寒假期間只能先用AutoCAD把模型設計好，等開學了才能繼續把成品作出來。 我這次選的專題是SuperSonic Radar Base Lamp，大致上就是一個會藉由感知周遭環境來自動控制LED檯燈的裝置，例如有天你回家後覺得很累不想再花力氣去開燈，這個裝置就會自動幫你做這件事，同樣的他也可以自動幫你開關電扇，自動開關冷氣，你只需要專注在生活就好，再也不用為了電器煩惱，且因為他可以記錄你的生活習慣，所以他可以再發展成為智慧管家，當你的生活習慣有重大改變，像是你家被入侵時，他就可以依照你設定的方式通知你。 106/02/02(FRI) 這塊嘛，對於自造塊我一直覺得是初學者，縱使已經在這個領域玩了3年，但每次只要遇到新的專題，我都會很想像初學者一樣把每個工具、軟體、模組都自已在了解一次。 這次我就自已做了，雷逹的視覺工具，製做LED矩陣資料的工具，兩種工具都需要在Arduino以及Processing中間做配合，常常會因為Arduino跟Processing用的語言不一樣，而有資料型別相衝的問題。例如Arduino的Serial Port輸出的資料是ASCII 0~ 255，而Processing 的Serial Read卻是吐int 出來，這就會造成一些問題。 107/08/20(MON) 時間馬上到了107年的暑假尾聲，這個專題之所以沒有再繼續，是因為跟我配合的人完全沒有程式撰寫的經驗，本來我還期望他可以幫我寫一些控制LED矩陣的程式當做練習，但他顯然幫不上忙，所以最後就在人員短缺的情況下結束了這一個專題。這個經驗告訴我們，如果想要做好一件事，首先就要找到最好的人。 107/10/09(TUE) 於是這個專又在那位先生要找作業的題目再度開始，我們分別負責不同的工作，我做控制系統，他做推進系統，我覺得這樣的分工可以讓他更有動力做下去。 這一次要介紹的是我的遙控系統。我在二年前曾經用RF24L01這個好便宜的模組，想要來土砲一臺遙控車，但是因為Arduino Uno的電源不夠力，再上那個時候的經驗還不夠，所以就於棄了RF24改用WiFi模組來做，相隔了一年，這次我準備了一堆強力的電源，還有一塊新的Ar...
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Quantum Espresso Hacking

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Quantum Espresso Hacking故名思義就是想要從一個駭客的角度，來理解Quantum Espresso這個軟體，會想要做這個題目的最大原因是讀博士班讀到一半，本來以為自己要畢業了，結果因為論文寫不出來和期刊寫不出來，等等理由，被老師多留下來半年。本來想著這半年就拿認真寫論文，但發現當初找的學位考試口委，有其中一個是純理論背景的，為了不要在口認的時候被問倒，所以現在想要靠著每天寫一天關於Quantum Espresso的文章，加減學習一下密度泛函理論的相關知識。 在之前的文章裡，我寫了一個Quantum Espresso的GPU版本的安裝方式，本來裝這個是為了要更快地算出某個材料的Raman光譜的，但後來發現需要有更大VRAM的GPU，才能支援我作到那個工作，而那會花我超多錢，所以現在就退而求其次，先解決其它問題，再來認真的做Quantum Espresso裡的GPU版本計算工作。 在Quantum Espresso裡的Raman 光譜計算工作，有一個對我來說很嚴重的問題，那就是他只支援LDA XC Potential，而我平常在Material Studio 的CASTEP模組裡，都是使用GGA PBE的組合，因此有可能造成計算結果無法再現的問題。 所以現階段的研究目標，或是說工作目標就是讓Quantum Espresso可以支援GGA PBE的Raman 光譜計算。在知道如何實作這個功能前，首先從一個操作面向來看看，怎麼用Quantum Espresso計算出一個材料的Raman光譜。一個我很想吐槽Quantum Espresso的點就是，比起CASTEP在一開始的設計的時候，就己經朝著虛擬實驗室的方向開發，所以全部有關於現實的實驗數據的運算，都被放在一個可以輕鬆找到的地方，Quantum Espresso就像是一個純粹為物理人寫的程式，很多東西如果沒有仔細地去研究，其實會不知道怎麼用。 舉Raman光譜計算的例子來說，在Quantum Espresso裡，或是一些量子力學教科書的內容裡，Raman光譜可以從聲子(Phonon Dispersion)的頻散(Dispersion)關係中得到，也就是Phonon Dispersion，而在Quantum Espresso中要計算得到Raman光譜，首先得用pw將系統進行幾何優化到最低能量，再利用ph...
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Quantum Espresso GPU版本安裝

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  目次 1.     介紹 甲、 Quantum Espresso 乙、 Nvidia Cuda 丙、 Nvidia HPC toolkit 丁、 OpenMP 戊、 OpenMPI 2.     硬體 甲、 CPU 乙、 Memory 丙、 GPU 3.     軟體 4.     安裝教學 甲、 Nvidia Drivers 乙、 Nvidia HPC SDK, Cuda toolkit 丙、 Cuda-aware MPI - OpenMPI 丁、 Quantum Espresso                    i.            CPU 版本                   ii.            GPU 版本   介紹 1.     Quantum Espresso 隨著人類科技的進步，積體電路的微縮技術、積體電路的運算性能有了快速的突破，電腦運算性能的提升，讓許多電腦軟體得到實際的應用，量子力學計算在物理領域己經 發展許久 ，其理論可以計算結晶結構的電帶結構、拉曼光譜、聲子模式等物理性質，對材料研究有重大幫助，但因為量子力學計算所需要的運算資源太過於龐大，因此一直無法得到廣泛的應用。 Quantum Espresso 是一個由義大利團隊所開發的量子力學計算軟體，其善加利用了現代電腦強大的平行計算能力，包括多核心 CPU 、 GPU ...
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Micromake C1 加裝風扇導管

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107/08/15(WED) 接下來是 風扇導管 ，這個果西的主要目地就是把風導到噴頭下面剛擠出的塑膠，讓他們的溫度可以低一些，就算印到高度差很大的物件，整個列印件的溫度也可以一樣，不會因為溫度差而產生變形，以下是我做出的第一個導管，實際印出來後，他的強度不足以讓他固定在列印機上。所以在第二版我把與列印機連結的地方做了加強，也把本來在列印後會有暇恣的地方做了製程優化，還有這個半圓型的空氣噴嘴會跟擠出口產生干涉，所以也加大並改成圓型。 第一版，完全失敗，因為沒有考慮到厚度 第二版，有了基本的型狀，但因為機械性能不好，所以還是不能用 第二版，集大成之作，固定座做了加固，還修補了一些尺寸上的缺陷，並加大了出風口的尺寸 我對這個改裝品有以下幾個期待 減少Stringing現像 增加表面平滑度 減少Warping
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Micromake C1 加裝開關

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107/08/15(WED) 首先是 開關 , 這個東東聽起來很基本，但很奇怪的是Micromake原廠竟然沒有附，所以我只好自已去買一個開關然後自已做一個開關的支座。這個支座可以固定在我放列印機的鐵架子上，但我發現在一段時間後這個支架會自已鬆脫，不過不影響使用。多了一個開關就不用每次要用列印機還要到處找插座了。 我自已建模的開關支架 實際用起來方便很多，結構也很堅固，不會搖來搖去 實際安裝圖-開機前 實際安裝圖-開機後 然後Micromake C1來的時候沒有附任何的接頭，所以接線時我都只能直接用螺絲去壓，久了就容易斷線，為了可以長期抗戰，我這次也順便幫所有的線都上了電工接頭。 我還做了另一個不算改裝但是大大加強了列印機穏定性的調整，當我在把電源供應器拿下來要裝接頭時，發現了在電源供應器的電路板上面有一個110V-220V的二段式開關開，他被設定在220V的位置，但我的市電接的是110V，所以我就想是不是因為這個開關調在不正碓的位置才害我每次列印的時候都會有電源不足的現像。於是我就把電供拆開，並把那個開關調到110V。在我弄完接頭，插電試印時，整個機器變得好有力啊，原本要花3分鐘才能加熱到200度，調整完後大幅進步到1分鐘內可以加熱完成，而且在列印過程中也不再有Thermal Error。
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Micromake C1 加裝BuildTak 自黏平板

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107/08/15(WED) 再來是 BuildTak的自黏平板 ，一般來說要把印件固定在印機上有幾種方式，第一個是用遮蓋膠帶第二個是用口紅膠，遮蓋膠帶的黏性很好，但是要把他從列印件上拿下來很困難，口紅膠雖然很好移除，但是他的黏性依照各個廠家都不太一樣，要挑到很適合3D列印的口紅膠很重人品，還好現在有了BuildTak這個東西，裝了BuildTak之後，在列印之前只要把BuildTak放上列印平台就可以開始列印，BuildTak會自動把第一層黏到上面去，他的黏性比口紅膠還要強，絕對可以把列印件牢牢地黏在平板上，但是要拿下來的時候又輕鬆地只要稍微一撕就可以拿下來。BuildTak長得就像這樣，印的時候只要溫度夠高，塑膠就會自已黏到BuildTak上面，這裡就給了我一些疑問，像是如果我裝了噴頭的散熱風扇，BuildTak是否還有足夠的黏性。 BuildTak自黏平板 107/08/19(SUN) 今天趁著有空就把之前買來的BuildTak裝了上去，會多裝是因為Micromake C1的列印平板比較大，超過了一個BuildTak的尺寸，所以我多買了二塊，自已裁自已貼到平板上，其實如果沒有強迫症的話，這個BuildTak還算好剪，貼上去後也可以牢牢黏住，但就是剪不好的話會在平台上面留下一些缺口，不過我印到目前還沒有因為這些缺口而影響了列印品質。 實際安裝上去就像這樣 用了BuildTak後就要好好住意列印平台的校準，目前的因為平台調的不好已經在BuildTak上留下了兩個傷痕，看來這個BuildTak就跟一般的塑膠一樣不耐熱。 108/04/01(MON) 在經過一陣子的使用之後,我發現這個BuildTak的黏著力不是很好,猶其是在印比較大的物件的時候,會非常容易脫落,或是有邊角翹曲的問題,所以我目前還是用回了原本的玻璃板+口紅膠,雖然比較難脫離,但至少能夠確定印的正確性.
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Micromake C1 改裝升級記錄

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106/08/31(THU)    組裝完之後問題一個一個冒出來，第一個最明顯的問題就是Z軸橫樑的上下移動，列印時只要有X軸有短而頻繁的移動，Z軸橫梁就會開始甩來甩去，根據我的假設，應該是廠商附的鋁擠型長度公差太大，上下橫梁的長度公差太大，在中間的Z軸橫梁就會有一個間隙，上下移動還好，只要有左右移動，Z軸橫梁就會被皮帶拉來扯去，列印出的成品精度也跟著不好，還會出現錯層，如圖所示: 如圖，當Z軸衡量左右擺動時，X軸的移動軌跡就不再是水平線，列印出的X軸也就偏向一邊。 要消除這個問題，最直觀的方法就是把上下橫梁的長度調成一樣，再把Z軸橫梁緊緊的貼在直立粱上，理論上應該就可以解決80%的問題。 以下就是在縮小完Z軸公差後的結果，錯層沒了，精度的確提升了不少。不過如果靠近一點看，還是能發現表面有微起伏，這點我想就是不能太吹毛求疵了，畢竟這是一台6500元的3D列印機，加工精度是不能跟高級的數控加工機比的，能夠有這樣的效果，我已滿足。 用肉眼已經看不出錯層，除非靠很近看。 牽絲還是很嚴重 把牽絲清掉後，就是一個標準的圓柱 真圓度跟調整前沒什兩樣，兩側一樣有些扁扁的，大概就是這台機器的極限了 跟調整之前的比較，精度有顯著的改善，且不再錯層 對我來說，最理想的3D列印機狀態就是印出來後，不用再加工就能直接使用，不過理想跟現實有一大段差異，目前破壞表面精度最嚴重的干擾源莫過於"牽絲"，這很像擠沐浴乳，當一堆塑膠被擠出噴頭時需要時間加熱與移動，如果噴頭在溶融塑膠還沒完全到達列印件冷卻凝固前就移動，那就像被手拉著走的沐浴乳一樣會牽來牽去。解決牽絲有很多辦法，像降低擠出頭溫度或加裝噴頭散熱風扇，讓冷卻速度快一些；也可以增加回抽，把來不及到達的熔融塑膠提前收回擠出頭，減少懸空的塑膠量，也可以減緩牽絲；但以上兩種方法都不太適合我的印表機，Micromake C1 採用Bowden Extruder ，外置式擠出機距離熱端較遠，雖然可以減少Z軸負荷，但是因為距離太遠，回抽時塑膠的拉伸量比較大，所以回抽量要跟著變大也不好掌握。 在這裡我雙管齊下，再噴頭設置散熱風扇，回抽量也調得大一些，希望能夠解決問題。 106/09/02(SAT) 趁著休假，今天修改完昨天印失敗的魔術方塊支架，立馬再給他一印。 理想圖...
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