bakalářská práce

Data koncentrátor senzorů a přístrojů 3D tiskárny

Text práce 23.43 MB Příloha 1.01 MB

Autor práce: Bc. Samuel Vaculík

Ak. rok: 2023/2024

Vedoucí: doc. Ing. Jakub Arm, Ph.D.

Oponent: Ing. František Rusnák

Abstrakt:

Bakalářská práce se skládá z navržení a implementace systému pro sběr dat souvisejících s 3D tiskem. Cílem je definovat veličiny vhodné k měření, vybrat senzory pro daná měření a implementovat je na tiskárnu. Dalším bodem je návrh a realizace sběru dat z tiskového firmwaru Klipper pro shromažďování tiskových dat. Následně je úkolem realizovat software pro zpracování dat z jednotlivých měřicích zdrojů, včetně analýzy datových toků v systému.

Klíčová slova:

3D tisk, Zpracování dat, Klipper, Moonraker, Mainsail, Raspberry Pi, Arduino, Python, MQTT, Mosquitto

Termín obhajoby

11.06.2024

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Student obhájil bakalářskou práci. Komise neměla žádné námitky k řešené práci. V průběhu odborné rozpravy odpověděl na dotazy: Nezávisí vibrace a hlučnost na nastavení tisku? Bylo uvažováno o měření rezonančních frekvencích? Jaké byli využity sběrnice pro komunikaci se snímači? Jak byli využity Hallovy sondy? Jaký má význam měření šířky filamentu?

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Automatizační a měřicí technika (BPC-AMT)

Složení komise

doc. Ing. Petr Marcoň, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Fiedler, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Jakub Arm, Ph.D. (člen)
Ing. Peter Honec, Ph.D. (člen)
Ing. Stanislav Pikula, Ph.D. (člen)
Ing. Lukáš Pohl, Ph.D. (člen)

Posudek vedoucího
doc. Ing. Jakub Arm, Ph.D.

Pan Vaculík se při integraci IoT systému sběru dat do 3D tiskárny musel zorientovat v rozsáhlé problematice tvorby SW pro embedded aplikace s využitím komunikačních technologií. Náročnost vypracování se také zvyšuje tím, že musel vybrané senzory namontovat pomocí navržených úchytů.
I když student z části stavěl na předchozí práci, podařilo se mu systém povýšit a zprovoznit. Další přínos spatřuji v integraci sběru dat přímo z tiskové aplikace a provedení prvotní sady měření.
Student pracoval samostatně, přičemž využíval konzultací, když bylo potřeba nebo když jsem šel náhodou kolem.
Textová část věcně popisuje navržený systém, jeho realizaci a také konfiguraci. Obsahuje minimum překlepů a působí uceleným dojmem. Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 92

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Ing. František Rusnák

Pan Vaculík ve své práci navrhnul a implementoval systém pro sběr dat souvisejících s 3D tiskem.  Práce navazuje na předchozí projekt, zaměřený na revitalizaci 3D tiskárny. Autor se dále inspiroval druhou prací, která je zaměřena na sběr provozních dat 3D tisku. První kapitola je věnována popisu dosavadního řešení CoreXY kinematiky, řídicího hardwaru tiskárny a firmwaru tiskárny. Autor zhodnotil výhody tří možností firmwarů pro tiskárny a rozhodl se ponechat stávající firmware Klipper. Podstatná část práce je věnována návrhu a realizaci senzorů, které monitorují různé parametry tiskárny. Parametry teplotních senzorů jsou přehledně uváděny v tabulkách a autor diskutuje jejich vhodné použití a umístění. Pro vyhodnocení stavu tiskárny je diskutováno několik měřených veličin, jako okolní teplota, vlhkost, teplota krokových motorů a proud vinutími, teplota procesoru jednodeskového počítače, vibrace, zvuk, koncentrace oxidu uhličitého, který vzniká při tisku, hmotnost cívky filamentu i jeho průměr a vzdálený dohled díky použití kamer. Pro sběr dat je využita platforma Arduino Nano, které zajišťuje nízkorychlostní komunikaci s měřícími moduly čidel. Výkonná platforma Raspberry Pi zajišťuje komunikaci s mikrofonními moduly pomocí I2S sběrnice. Dále student v práci uvádí popis návrhu softwaru, který obsluhuje komunikaci pro příjem měřených dat a jejich následné uložení, komprimaci a odeslání na server. Student popisuje optimalizaci ukládání dat do souboru pomocí fronty a navíc oceňuji snahu o zabezpečení komunikace pomocí autorizačních údajů. Na závěr práce student diskutuje možná zlepšení dosavadní mechanické konstrukce 3D tiskárny. Přiloženy jsou grafy měřených veličin a reálné trajektorie tiskové hlavy pro testovací vzory. Pro zpřehlednění struktury softwaru slouží přiložené UML diagramy. Autor čerpal celkově z 36 zdrojů, přičemž mnohé odkazují na technické dokumentace součástek a internetové technické články. Rozsah práce je dostatečný a celkový technický popis je na velice dobré úrovni. Pouze zřídka se objevují méně formální věty. Práci proto hodnotím A 95 body. Otázky k obhajobě:
  1. V grafu D.1 a F.1 uvádíte vibrační a zvuková data. Zkuste nastínit metodu zpracování signálu, která by mohla být použita pro automatickou detekci opotřebení mechanismu tiskárny. Který datový vstup by byl spolehlivější?
  2. Jak systém reaguje při neúspěšném odesílání komprimovaných dat na server?
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 95

Známka navržená oponentem: A