[북리지의 삼디강좌] 내 프린터의 수직/수평 조립상태를 보게해주는 출력물 Skew

[북리지의 삼디강좌 - 내 프린터의 수직/수평 조립상태를 보게 해주는 출력물 Skew]

이번 내용은 Skew Calibration 을 해주는 출력물에 대한 내용입니다. 

marlin 펌웨어에 있는 기본 기능이지만 펌웨어 설정시 늘 무시하곤 했던 것인데요, 우연한 기회에 skew 상태를 확인하는 모델링을 출력하고 나서 제 프린터 상태가 정상이 아닌것을 알게 되는 계기가 되었습니다. 

skew 는 매우 단순한 출력물입니다. 아래와 같은 정사각형을 출력하고 나서 대각선을 버니어캘리퍼스로 측정만 하면 되는 것이지요. 만일 나의 프린터가 수직과 수평 조립상태가 정확하지 않다면 보라색 처럼 출력이 될 수 있고, 그렇게 되면 대각선의 길이가 서로 달라지게 됩니다. 그것을 원리로 측정도 하고 펌웨어에서 소프트웨어 적으로 보정도 하는 것이죠. 

그런데, X,Y,Z 의 세 방향의 skew 를 확인하기 때문에 위와 같은 평면 모델링은 3가지 방향으로 각각 출력을 해야 한다는 번거로움이 있어 아래와 같이 한방에 입체를 출력해서 skew 측정을 할 수 있도록 하는 모델링이 올라와 있습니다. 이게 더 편하겠죠? 

그런데, 제가 해본결과 skew 측정이 무척이나 어렵습니다. 버니아 캘리퍼스의 각도가 살짝만 틀어져도 1mm 가까이 측정 오차가 발생하는데 이건 제대로 된 측정이라 할 수 없을 정도이죠.  영상에서는 가능한 이런 부분을 제거하기 위해 신경을 써서 측정을 했지만 영상을 만들고 나서 생각해보니 skew 측정을 하고자 하시는 분들이 좀더 측정을 편하게 할 필요가 있을것 같아 측정면을 넓게 만든 다음의 모델링을 만들어 싱기버스에 올려두었습니다.  이게 훨씬 편하실 것입니다. 

일단 슬라이서에 가져온 상태로 슬라이싱해서 출력을 하고 각 대각선의 길이를 측정해주기만 하면 됩니다.  아래와 같이 말이죠.  별거 없죠? 

XZ 와 YZ 평면도 같은 방식으로 측정하기만 하면 됩니다. 

저는 YZ 평면의 skew 측정을 하고 정말 놀랬는데요. 다음과 같은 결과를 보았기 때문입니다. 

측정 오차도 있고 그렇지만 대략 0.5mm 정도의 오차가 난 것입니다. 이 결과를 놓고 보면 제 프린터는 수직 프레임이 앞으로 약간 치우쳐 있다는 것을 뜻하는데요.  조립을 신경써서 해줬다고 하지만 기울어져 있었던 것입니다.  보라색 선은 제가 기울어진 방향을 조금 과장되게 그려놓은 것입니다만, 실제로 약간 미세한 기울어짐이 있다는 것이 skew 출력물을 본 판단입니다. 

이렇게 skew calibration 모델링을 출력하고 나서는 3가지 Action 이 있을 수 있겠습니다. 

1. 그냥 무시하고 쓴다. 

; 그것도 좋은 방법입니다. 실제로 피규어 같은 것을 출력하시는 분들에게는 아주 미세한 기울어짐은 크게 티도 안나고 해서 무시해도 좋을 거라 봅니다. 그리고 1mm 미만의 차이로 인한 결합 오류는 디자인 공차를 좀더 넓게 주어 해결할 수도 있구요. 귀찮게 이것저것 만지지 않고 그냥 쓰는 것도 방법입니다. 

2. 하드웨어 조립을 다시 한다. 

; 조립식 프린터의 경우 볼트 하나 체결의 미묘한 차이에 의해서도 프레임의 각도가 달라지기도 합니다. 이전 Ender3 조립에 관한 영상에서도 언급한바가 있습니다. 그렇기 때문에 나의 skew 값을 확인하고 나면 어떤 축이 어느방향으로 틀어져 있는지를 확인해볼 수가 있고 하드웨어를 다시 정확히 조립할 수 있는 모니터링 기준이 될 수 있습니다.  

3. 펌웨어 skew 를 활용한다. 

; 하드웨어를 만지지 않고 소프트웨어적으로 이를 해결하는 것입니다. 저는 이 세번째 방법에 지금까지는 회의적으로 보았는데요. 하드웨어를 완벽히 조립해야지 소프트웨어로 이를 땜빵(?) 하는게 맞는가 하는 생각이었죠. 그런데 이번에 skew calibration 모델링을 출력하고 나서 생각이 바뀌었습니다.  과연 완벽하게 이상적인 수직과 수평이 되도록 하드웨어를 조립할 수 있는가? 라는 의문이었습니다. 실제 세상에 완벽한 원이나 완벽한 삼각형이 존재하지 않는것과 같이 완벽한 수직 수평의 Cartesian직교 프린터도 존재하지 않을 것이라고 봅니다. 하드웨어를 재조립해서 직각자등을 써서 수직 수평을 다시 맞춘다고 하더라도 작지만 차이가 발생할 수 있는데 이를 소프트웨어적으로 해결하는 것은 편법은 아닐 것입니다. 많은 사람의 사랑을 받고 있는 오리지널 프루사 MK3s 제품도 조립 후 초기 initial 시에 skew 캘리브레이션이 있는걸 보니 더욱 그렇더군요. 

저는 이번에 세번째 방법을 선택을 하였고, Marlin 에 있는 Skew correction 기능을 사용했습니다.  Prusa 프린터의 handbook 에 보면  Skew 에 대한 나름의 기준이 있어서 이를 그대로 적용해보기로 했습니다. 

제가 올려놓은 모델링은 50mm 길이기 때문에 0.22mm 를 넘어가는 차이를 심각정도로 보아야 한다는 것으로 이해했습니다. 아마 이게 대각선의 길이 차이를 말하진 않을텐데요. 제가 대략 계산해보니 대각 길이 차이의 0.7배 로 하면 될 것 같았습니다. 어차피 프루사에서 임의로 잡은 기준이기 때문에 꼭 맞출 필요는 없겠지만요.  그렇게 보더라도 제 YZ 평면의 skew (뒤틀림)은 심각한 수준이었다고 할 수 있습니다. 

그래서 marlin 의 skew 설정 이후 다시 측정한 결과는 다음과 같습니다. 

Marlin 펌웨어 수정까진 않하더라도 내 프린터의 수직/수평상태를 파악해보고자 하시는 분은 skew calibration 을 출력해보시길 권해드립니다. 

영상은 애교로 봐주시구요. 

오늘도 즐거운 프린팅 생활 되세요. ^^

김성민의 북리지 - 함께 성장하는 책 리더십 지혜