3D打印機(jī)組裝與調(diào)試 課件 第13講 3D打印機(jī)的固件

3D打印機(jī)的固件授課教師：陳金英3D打印機(jī)組裝與調(diào)試3D打印機(jī)的軟件3D打印機(jī)的常用固件Marlin_v1固件固件上傳01020304思考題053D打印機(jī)組裝與調(diào)試3D打印機(jī)的軟件3D打印先通過(guò)CAD建模軟件進(jìn)行3D模型的建模建模軟件輸出成為.STL或.OBJ文件格式再進(jìn)行3D打印機(jī)的打印操作0102033D打印機(jī)需要的軟件分為三個(gè)部分控制板固件上位機(jī)控制軟件切片軟件3D打印機(jī)的軟件控制板固件01固件(Firmware)是寫(xiě)入EPROM或EEPROM中的程序。設(shè)備內(nèi)部保存的設(shè)備“驅(qū)動(dòng)程序”，通過(guò)固件操作系統(tǒng)才能按照標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)特定機(jī)器的運(yùn)行動(dòng)作，比如光驅(qū)、刻錄機(jī)等都有內(nèi)部固件。3D打印機(jī)中控制板固件的主要作用是分析并處理G代碼命令，控制3D打印機(jī)硬件執(zhí)行命令。發(fā)送“G1X0Y0Z0”命令，固件就會(huì)判斷X、Y、Z軸需要移動(dòng)到零點(diǎn)的位置，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)觸發(fā)限位開(kāi)關(guān)，使得X、Y、Z軸分別歸零位。如3D打印機(jī)的軟件上位機(jī)控制軟件023D打印機(jī)客戶端軟件把動(dòng)作指令傳送到硬件，根據(jù)控制板固件解釋執(zhí)行命令。切片軟件03切片軟件又稱G代碼生成器，使3D打印機(jī)按照G代碼進(jìn)行打印。切片軟件根據(jù)打印質(zhì)量要求，可以設(shè)置打印參數(shù)，如層高、壁厚、打印速度等。對(duì)3D模型文件(.STL)件生成打印路徑，得到G代碼，供打印設(shè)備使用。3D打印機(jī)的常用固件主流的固件有Sprinter、Grbl、Marlin、Smoothie等，而使用最多的是Sprinter和Marlin。固件Sprinter01固件Sprinter3在3D打印機(jī)中使用比較廣泛，早期的3D打印機(jī)很多固件是基于Sprinter的。Sprinter使用簡(jiǎn)單，兼容性好，性能高。支持的主控板有RAMPS、Sanguinololu、Teensylu。支持SD卡支持?jǐn)D出機(jī)、擠出機(jī)速度控制支持固定和指數(shù)加速度運(yùn)動(dòng)支持打印加熱床01020304特性3D打印機(jī)的常用固件如何在Sprinter固件里面加大3D打印機(jī)的行程。例在Arduino-0023內(nèi)打開(kāi)Sprinter_Melzi.pde，找到Configuration.h，在大概第8行找到#defineRP3D.COM_PANGU，或者其他的機(jī)型定義。在文件內(nèi)搜索RP3D.COM_PANGU或者i3機(jī)型就搜i3，define后面的那串字符即可。在第125行左右，其代碼如下：#ifdefRP3D.COM_PANGUconstintX_MAX_LENGTH=270;constintY_MAX_LENGTH=170;constintZ_MAX_LENGTH=150;#endif把X、Y、Z對(duì)應(yīng)的數(shù)字，修改成實(shí)際機(jī)型的數(shù)字，重新編譯，再upload即可。3D打印機(jī)的常用固件固件Grbl02低成本、高性能、高可靠數(shù)控銑床控制系統(tǒng)；不支持3D打印機(jī)擠出系統(tǒng)；需要根據(jù)3D打印機(jī)需求進(jìn)行改造。特點(diǎn)高效的CNC控制系統(tǒng)(不需要并口)可運(yùn)行在Arduino環(huán)境下代碼采用模塊化編程高達(dá)30kHz驅(qū)動(dòng)頻率驅(qū)動(dòng)電路純凈無(wú)抖動(dòng)具有加速度預(yù)處理功能可保持高速運(yùn)動(dòng)、無(wú)停頓01020304特性3D打印機(jī)的常用固件固件Marlin03結(jié)合了Grbl可靠的運(yùn)動(dòng)特性和Sprinter的成熟功能，使固件吐絲更平滑、打印過(guò)程更流暢等，應(yīng)用廣泛，兼容性好。特點(diǎn)RAMPSSanguinololuUltimaker'sElectronicsversion1.0-1.5Generation6ElectronicsGeneration7Electronics支持的主控板3D打印機(jī)的常用固件固件Marlin的特性具有預(yù)加速、預(yù)處理功能；支持打印弧線；具有溫度多倍采樣技術(shù)、溫度可變技術(shù)(可以隨著打印速度變化而變化)；具有EEPROM功能，可以存儲(chǔ)和修改打印機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)；支持液晶屏功能(圖形顯示屏，可定制菜單)；支持SD文件和文件夾打??；支持限位開(kāi)關(guān)狀態(tài)讀取。固件Marlin033D打印機(jī)的常用固件marlin文件夾固件界面marlin把參數(shù)集中在兩個(gè)文件中，以方便用戶修改，DIY普通打印機(jī)修改上面的參數(shù)即可。打開(kāi)marlin文件夾，用arduinoIDE打開(kāi)ino后綴文件，即可自動(dòng)打開(kāi)同目錄中的所有文件，marlin_main.cpp為主函數(shù)，configuration.h參數(shù)設(shè)置信息，Configuration_adv.h高級(jí)參數(shù)設(shè)置信息。3D打印機(jī)的常用固件固件Repetier04固件Repetier基于Sprinter的基礎(chǔ)上，繼承了Sprinter的優(yōu)點(diǎn)，打印速度更快。在編寫(xiě)Repetier時(shí)，開(kāi)發(fā)人員添加了大量的注釋和說(shuō)明文檔，更容易進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。特性支持多功能型液晶模塊；打印路徑提前規(guī)劃，打印速度快；圓弧運(yùn)動(dòng)平滑自然；16MHZ步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)頻率；連續(xù)監(jiān)測(cè)打印頭、加熱床溫度；融合了中斷程序，可使下一條命令執(zhí)行前提前準(zhǔn)備；具有模擬打印功能(打印機(jī)運(yùn)動(dòng)，不擠出耗材，節(jié)省材料)。Marlin_v1固件端口與溫度等配置101端口設(shè)置設(shè)置固件和上位機(jī)軟件通信的波特率，一般設(shè)置成115200或250000。高的波特率可以提高通信速率，但可能造成通信不穩(wěn)定。使用上位機(jī)軟件時(shí)，軟件中選擇的波特率需要與固件中設(shè)置的波特率一致。例如DefineBAUDRATE250000，代碼中的250000表示固件和上位機(jī)控制軟件的通信波特率為250000。02控制電路板選擇選擇使用的控制電路板，“＃defineMOTHERBOARD33”代表使用的是Ramps1.4控制電路板。Marlin_v1固件//34＝RAMPS13/14(Poweroutputs:Extruder0,Extruder1，Bed)//35＝RAMPS1.3/1.4(Poweroutputs:Extruder,Fan,Fan)//4＝Duemilanovew/ATMega328ppinassignment//5＝Gen6//51＝Gen6deluxe//6＝Sanquinololu＜1.2//62=Sanguinololu1.2andabove//63=Melzi//64＝STBV1.1//65＝AzteegX1//66＝MelziwithATmega1284(Makr3dversion)////Thefollowingdefineselectswhichelectronicsboardyouhave.Pleasechoosetheonethatmatchesyoursetup∥10＝Gen7custom（Aions3version）＂https：///Alfons3/Generation_7_Eectronics//11＝Gen7v1.1，v1.2＝11//12＝Gen7v1.3//13＝Gen7v1.4//2=Cheaptronicv1.0//20=Seth3D_1//3=MEGA/RAMPSupto1.2=3//33＝RAMPS13/14(Poweroutputs:Extruder,Fan,Bed)其代碼如下所示：//7＝Uitimaker//71＝Ultimaker(Olderelectronics，Pre1.5.4.Thisisrare)//72＝Ultimainboard2.x(UsesTEMP_SENSOR20)//77＝3DragController//67＝AzteegX3//68＝AzteegX3Pro//8＝Teensylu//80＝Rumba//81=Printrboard(AT90USB1286)//82=Brainwave(AT90USB646)//83=SAVMk-l(AT90USB1286)//84=Teensy++2.0(AT90USB1286Marlin_v1固件其代碼如下所示：//9＝Gen3+//70＝Megatronics//701＝Megatronicsv2.0//702＝Minitroncsv1.0//90=AlphaOMCAboard//91=FinalOMCAboard//301=Rambo//21=ElefuRaBoard(v3)//88=5DPrnintD8DriverBoard

#ifndefMOTHERBOARD#defineMOTHERBOARD33#endifMarlin_v1固件03溫度測(cè)量設(shè)置需要設(shè)置3D打印機(jī)熱敏電阻的類型和電阻串聯(lián)電阻的阻值大小(Melzi控制電路板使用1kQ電阻，Ramps1.4中使用的是4.7kQ電阻)。“#defineTEMP_SENSOR_05”代表3D打印機(jī)第一個(gè)擠出頭使用ATCSemitec104GT-2型號(hào)的熱敏電阻，并且使用4.7kQ的電阻(R2)與之串聯(lián)。“#defineTEMPSENSOR_15”“#defineTEMP_SENSOR_20”“#defineTEMP_SENSOR_BED5”

分別代表3D打印機(jī)第二個(gè)擠出頭、第三個(gè)擠出頭、加熱床使用的溫度傳器類型。////Temperaturesensorsettings//-2isthermocouplewithMAX6675(onlyforsensor0)//-1isthermocouplewithAD595//0isnotused//1is100thermistor-bestchoiceforEPCOS100k(4.7kpullup)//2is200thermistor-ATCSemitec204GT-2(4.7kpullup)//3isMendel-partsthermistor(4.7kpullup)//4is10kthermistor!!donotuseitforahotend.Itgivesbadresolutionathightemp.!!//5is100kthermistor-ATCSemitec104GT-2(usedinParcan&J-head)(4.7kpullup)//6is100kEPCOS-Notasaccurateastable1(createdusingaflukethermocouple(4.7kpullup)//7is100kHoneywellthermistor135-104LAG-J01(4.7kpullup)//71is100kHoneywellthermistor135-104LAG-J01(4.7kpullup)//8is100K0603SMDVishayNTCS0603E3104FXT(4.7kpullup)//9is100kGESensingAl03006-58.2k-97-G1(4.7kpullup)Marlin_v1固件其代碼如下所示：//10is100kRSthermistor198-961(4.7kpullup)//11is100kbeta39501%thermistor(4.7kpullup)//12is100k0603SMDVishayNTCS0603E3104(4.7kpullup)(calibratedforMakiboxhotbed)//13is100kHisens39501%upto3000Cforhotend“SimpleONE”&“Hotend”AllInONE”//20isthePT100circuitfoundintheUltimainboardV2.x//60is100Maker’sToolWorksKaptonBadThermistorbeta=3950//1kohmpulluptables-thisisnotnormal.youwouldhavetohavechangedoutyou4.7kfor1k//(butgivesgreateraccuracyandmorestadiaPID)//51is100kthermistor-EPCOS(1kpullup)//52is200Kthermistor-ATCSemitec204GT-2(1kpullup)//55is100kthermistorATCSemitec104GT-2(UsedinParCan&J-head)(1kpullup)//1047isPt11000with4k7pullup//1010isPt1000with1kpullup(nonstandard)//147isPt100with4k7pullup//110isPt100with1kpullup(nonstandard)

#defineTEMP_SENSOR_05#defineTEMP_SENSOR_15#defineTEMP_SENSOR_20#defineTEMP_SENSOR_BED5Marlin_v1固件其代碼如下所示：Marlin_v1固件機(jī)械設(shè)置201設(shè)置限位開(kāi)關(guān)設(shè)置限位開(kāi)關(guān)的接線方式，選擇常開(kāi)或者常閉的接線方式。調(diào)試中限位開(kāi)關(guān)一直處于觸發(fā)狀態(tài)，只需把“true”變更為“false”即可。X_MIN、Y_MIN、ZMIN代表X、Y、Z軸最小的位置；X_MAX、Y_MAX、Z_MAX代表X、Y、Z軸最大的位置。constboolX_MINENDSTOPINVERTING=true;constboolY_MINENDSTOPINVERTING=true;constboolZ_MINENDSTOPINVERTING=true;constboolX_MAXENDSTOPINVERTING=true;constboolY_MAXENDSTOPINVERTING=true;constboolZ_MAXENDSTOPINVERTING=true;其代碼如下所示：Marlin_v1固件02設(shè)置步進(jìn)電動(dòng)機(jī)設(shè)置步進(jìn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的方向，若發(fā)現(xiàn)擠出機(jī)方向不正確，只需把“true”設(shè)置成“false”。03設(shè)置坐標(biāo)軸歸位方向可以設(shè)置X、Y、Z軸歸位方向，“-1”代表朝向最小位置移動(dòng)，“1”代表朝向最大位置移動(dòng)。#defineX_HOMEDIR-1#defineY_HOMEDIR-1#defineZ_HOMEDIR-1其代碼如下所示：#defineINVERT_X_DIRtrue#defineINVERT_Y_DIRfalse#defineINVERT_Z_DIRtrue#defineINVERT_E0_DIRfalse#defineINVERT_E1_DIRfalse#defineINVERT_E2_DIRfalse其代碼如下所示：Marlin_v1固件04設(shè)置坐標(biāo)軸行程05設(shè)置各軸的移動(dòng)速度距離#defineX_MAX_POS200#defineX_MIN_POS0#defineY_MAX_POS200#defineY_MIN_POS0#defineZ_MAX_POS200#defineZ_MIN_POS0其代碼如下所示：設(shè)置X、Y、Z軸運(yùn)動(dòng)的最大行程，“200”代表X、Y、Z軸最大行程為200mm?！埃efineHOMING_FEEDRATE{50*60,50*60,4*60,0}分別代表X、Y、Z、E軸擠出機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的速度，是設(shè)置各軸步進(jìn)電機(jī)歸位的速度的參數(shù)。步進(jìn)電機(jī)速度設(shè)置過(guò)高，容易造成步進(jìn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)，不能正常運(yùn)行；調(diào)試中若發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)歸位時(shí)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可以適當(dāng)降低此值大小。Marlin_v1固件06設(shè)置步進(jìn)電機(jī)行進(jìn)距離“#defineDEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT{78.7402,78.7402,200.0*8/3,760*1.1}”的參數(shù)決定了3D打印機(jī)運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性。3D打印機(jī)是通過(guò)發(fā)送脈沖數(shù)控制步進(jìn)電機(jī)的，每發(fā)送一個(gè)脈沖數(shù)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度。同步帶傳動(dòng)絲杠傳動(dòng)擠出齒輪直接驅(qū)動(dòng)010203X、Y、Z、E四軸三種傳動(dòng)模式Marlin_v1固件X、Y軸普遍使用同步帶傳動(dòng)，同步帶傳動(dòng)的公式:“步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)一圈的步數(shù)x細(xì)分?jǐn)?shù)/(同步帶輪齒數(shù)x同步帶齒距)”1.8°步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)一圈的步數(shù)為200(360°/1.8°＝200)，細(xì)分?jǐn)?shù)為16細(xì)分，其計(jì)算公式：轉(zhuǎn)一圈所使用的總脈沖數(shù)除去轉(zhuǎn)一圈同步帶行進(jìn)的距離。Z軸多使用絲杠傳動(dòng)，絲杠傳動(dòng)的計(jì)算公式：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)一圈的步數(shù)X細(xì)分?jǐn)?shù)/絲杠的導(dǎo)程其中，絲杠的導(dǎo)程為絲杠轉(zhuǎn)一圈螺母所行進(jìn)的距離。010203Marlin_v1固件E軸擠出機(jī)多直接驅(qū)動(dòng)擠出齒輪，擠出齒輪的計(jì)算公式：（步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)一圈的步數(shù)x細(xì)分?jǐn)?shù)減速比）/(有效擠出齒直徑xπ)。其中，無(wú)減速電機(jī)減速比為1，有效擠出齒直徑為擠絲處直徑，π取3.14。04#defineNUM_AXIS4#defineHOMING_FEEDRATE{50*60,50*60,4*60,0}#defineDEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT{78.7402,78.7402,200.0*8/3,760*1.1}#defineDEFAULT_MAX_FEEDRATE{500,500,5,25}#defineDEFAULT_MAX_ACCELERATION{9000,9000,100,10000}#defineDEFAULT_ACCELERATION3000#defineDEFAULT_RETRACT_ACCELERATION3000其代碼如下所示：Marlin_v1固件在參數(shù)中78.7402代表X、Y軸單位脈沖數(shù)；200.0*8/3代表Z軸單位脈沖數(shù)，760*1.1代表E軸擠出機(jī)單位脈沖數(shù)(數(shù)值可輸入計(jì)算公式，也可直接輸入結(jié)果，X、Y軸“78.7402”為直接輸入的結(jié)果，Z、E軸為輸入的公式)。05Marlin_v1固件07附加功能1）EEPROM設(shè)置EEPRON為機(jī)器參數(shù)，可在不上傳固件的情況下，調(diào)整機(jī)器的參數(shù)并永久保存。開(kāi)啟EEPRON功能，需去掉注釋“∥”即可

＃defineEEPRON_SETTINGS＃defineEEPRON_CHITCHAT其代碼如下所示：//definethistoenableEEPROMsupport//defineEEPROM_SETTINGS//todisableEEPROMSerialresponsesanddecreaseprogramspaceby~1700bytecommentthisout://pleasekeepturnedonifyoucan.//#defineEEPROM_CHITCHATMarlin_v1固件07附加功能2）液晶顯示屏設(shè)置開(kāi)啟液晶顯示屏功能，需找到對(duì)應(yīng)的類型，去掉注釋“∥”即可。如常用的ReprapDiscountSmartController類型液晶顯示屏，需修改成“#defineREPRAP_DISCOUNT_SMARTCONTROLLER＂。其代碼如下所示：//TheReprap