為什么要為 3D 打印機增加反饋？

主流的步進電機是“開環”控制（假定電機走一步，打印頭就移動一步）。但在高速打印或處理重型打印頭時，步進電機可能失步（Skipping Step），導致打印層錯位，成品報廢。

高端工業級 3D 打印機需要閉環控制來防止失步，確保每一層都完美對齊。

一、潛在的應用場景：高性能閉環控制

如果將 3D 打印機的運動系統升級為伺服電機或需要高精度反饋的步進電機（即步進伺服系統），齒輪轉速傳感器可以發揮作用：

1. 速度與位置雙重反饋（X/Y 軸）

• 實現高精度閉環： 將齒輪轉速傳感器安裝在驅動 X/Y 軸的滾珠絲杠或同步帶輪上，用以實時監測轉速。

• 消除失步： 如果打印頭在高速移動中遇到阻力，電機可能失步。傳感器會立即檢測到實際轉速與目標轉速不符，控制系統會快速調整電機電流或功率，強制電機恢復到正確位置，確保打印精度。

• 提高打印速度： 精確的反饋允許系統在不犧牲精度的情況下，將打印速度推向極限。

2. 平臺的精確定位（Z 軸）

• Z 軸升降控制： Z 軸的層高精度至關重要。傳感器可以監測 Z 軸驅動電機的轉速，通過積分計算 Z 軸平臺升降的絕對位移。

• 超高層高精度： 對于微米級的工業打印（如某些 DLP/SLA 打印機），精確的 Z 軸轉速和位置反饋能夠確保每一層的厚度誤差最小化。

二、為何傳統 3D 打印機少用它？（與主流技術的對比）

盡管齒輪轉速傳感器很精確，但它在桌面 3D 打印機中并不普及，原因如下：

• 成本考量： 齒輪轉速傳感器比步進電機本身或廉價的光電編碼器要昂貴，增加了入門級設備的成本。

• 更高精度的編碼器更常見： 對于需要極致定位精度的工業 3D 打印機，光電編碼器（特別是增量式或絕對式編碼器）通常能提供比齒輪傳感器更高的脈沖分辨率（PPR），因此在位置反饋上更為常見。

三、總結：未來高性能 3D 打印機的趨勢

齒輪轉速傳感器適用于需要堅固耐用、抗污漬環境和轉速監測的工業應用。在未來，如果 3D 打印機繼續向大型化、高速化和高負載化發展，對運動部件的實時速度和轉速監測需求增加，這種堅固的齒輪轉速傳感器將成為高性能閉環控制系統的一個有效選項。