Записки программиста

При печати на PEI столе вы столкнетесь со сложностью получения идеального первого слоя. Для решения данной проблемы придумали датчики автоуровня. Эти устройства предлагаются разными производителями под именами BLTouch и 3D Touch. Было решено обзавестись таким датчиком и понять, действительно ли он помогает.

Напомню, что я использую Flying Bear Ghost 6, переведенный на Klipper. Все написанное далее будет в контексте данного 3D-принтера и данной прошивки.

Датчики автоуровня крепятся к голове 3D-принтера. На голове FBG6 его удобно расположить с задней стороны:

Конечно, сначала были опробованы готовые модели креплений (первая, вторая). Мне они не понравились хрупкими защелками и идеей врезать винты в пластик. В результате было спроектировано собственное крепление.

Исходники для OpenSCAD и файл STL доступны здесь. Модель параметрическая. Если в будущем захочется сменить хотенд на какой-нибудь Volcano, понадобится лишь подогнать значение vert_y. В крышке головы необходимо просверлить отверстия под два винта M3 с потайной головкой, а также укоротить внутренние ребра при помощи надфиля.

Заметьте, что ни датчик, ни винты нигде не выходят за периметр головы. Поэтому они не могут биться о корпус 3D-принтера, и площадь печати остается прежней.

Показанный на фотографии датчик обошелся мне в ~10$. Это самый дешевый датчик, какой я только смог найти. Было интересно, насколько он окажется хорош или плох. Забегая вперед, скажу, что датчик нормальный.

К датчику прилагаются провода с разъемами. Их распиновка такая (источник):

Цвета проводов могут отличаться. У меня все как на фото, но вместо коричневого провода зеленый. Если цвета не совпадают, можно прозвонить два GND провода и отсчитывать от них.

Прежде, чем устанавливать BLTouch на голову 3D-принтера, следует убедиться, что датчик рабочий. Подключение к плате MKS Nano4 v3.1 осуществляется так:

Разъем «3D_TOUCH» вы найдете в левом нижнем углу платы. Его плохо видно за изгибом корпуса. Разъем «Z+» находится правее, и он уже занят. В него воткнут кабель, подписанный, как «H». Это кабель неиспользуемого датчика возгорания. Кабель оставляем в разъеме, он пригодится для удлинения кабеля BLTouch. А вот датчик снимаем. Он находится над концевиком оси Z. Выглядит, как маленькая плата с потенциометром, компаратором LM393 и каким-то «черным светодиодом» (очевидно, излучающим тьму!).

Открываем printer.cfg во Fluidd и дописываем:

Нажимаем Save & Restart. Подробное описание всех доступных параметров вы найдете в документации Klipper.

Видим, как BLTouch проводит самотестирование. Щуп поднимается и опускается несколько раз. По окончании теста щуп втянут, горит красный светодиод (есть еще синий светодиод, он горит постоянно). Если результат отличается, то либо BLTouch неисправен, либо подключен неверно.

Во Fluidd открываем консоль и выполняем следующие команды:

Щуп опускается, красный светодиод гаснет.

Щуп поднимается, красный светодиод светится.

Должны увидеть:

Слегка нажимаем на кончик щупа. Он втягивается, красный светодиод мигает.

Выполняем:

Должны увидеть:

На данном этапе мы установили, что соединение правильное. Прошивка может управлять BLTouch и считывать его состояние.

Следующий тест — на поддержку touch_mode:

В консоли должны увидеть:

Если теперь слегка нажать на кончик щупа и повторить:

… то должны увидеть:

Мой датчик провалил данный тест, потому что я использую не оригинальный BLTouch, а совместимый клон. Klipper умеет работать и с клонами. Для этого в printer.cfg в секцию [bltouch] нужно дописать:

Далее устанавливаем BLTouch на голову, соединяем проводами по-нормальному. Перепроверяем соединения, как было описано выше.

Правим секцию [stepper_z] в printer.cfg:

Этим мы говорим использовать BLTouch вместо концевика оси Z.

Также добавляем секцию:

Она говорит использовать конкретные координаты (X,Y) головы при парковке стола. Без этого во время парковки щуп BLTouch может оказаться не над столом.

Для удобства добавим следующий макрос, он пригодится нам далее:

Save & Restart. Паркуем стол. Видим, как голова перемещается в центр стола, стол паркуется при помощи BLTouch, после чего голова возвращается в ближний левый угол.

Проверяем точность датчика. Сначала на холодном столе:

Согласно документации, разброс значений должен быть меньше 0.025 мм, иначе датчик можно выбросить. Повторяем на столе, разогретым до 70°C. Здесь и далее после нагрева стола нужно подождать несколько минут. Дело в том, что датчик температуры стола стоит не на его поверхности. Когда прошивка думает, что стол уже нагрет, в действительности стол может еще прогреваться. Разброс значений на горячем столе должен быть таким же, каким он был на холодном. Делаем вывод, что хотя щуп и сделан из пластика, который потенциально может липнуть к PEI столу, это не влияет на точность BLTouch.

Также предсказуемым образом видим разницу высоты ~0.2 мм между горячим столом и холодным. Отсюда делаем вывод, что стол нужно парковать перед началом печати, когда он горячий. Это можно сделать либо на стороне Klipper через макрос START_PRINT, либо в слайсере. По историческим причинам стартовый G-code у меня указан в OrcaSlicer. Открываем свойства принтера, Machine G-code → Machine start G-code. Находим место, где код ждет нагрева стола и сопла (команды M190 и M109), и после них добавляем парковку:

Будет не лишним проверить, что G-code дожидается нагрева стола и только потом начинает греть сопло. Этим мы увеличим точность парковки, поскольку стол прогреется за время, которое разогревается сопло. Также снизится нагрузка на блок питания.

Теперь нам предстоит настроить Z offset. Это расстояние между соплом и столом в момент срабатывания датчика.

Стол разогреваем до 70°C, в консоли выполняем:

Во Fluidd открывается симпатичный диалог с регулировкой координаты по оси Z. Задача состоит в том, чтобы подобрать положение сопла по трению бумажки, т.е. как при ручной калибровке уровня стола, но в одной точке. После нажатия Accept в консоли видим найденный Z offset. Открываем конфиг и обновляем z_offset.

Оптимальным является Z offset где-то от 1 до 2 мм. Если получилось меньше, то нужно перепечатать крепление датчика с большим vert_y. Если получилось больше, то нужно либо уменьшить vert_y, либо укоротить щуп при помощи надфиля. Учтите, что найденный Z offset является примерным. Окончательное значение определяется экспериментально, чем мы займемся далее по тексту.

Технически, на данном этапе принтер уже рабочий. Можно напечатать что-нибудь небольшое. Теперь нам предстоит построить карту высот.

В конфиг дописываем:

Save & Restart. Стол разогреваем до 70°C. Выполняем:

Наблюдаем, как голова прощупывает стол. По завершении процесса смотрим карту высот во Fluidd, во вкладке Tune:

Как ни странно, кривизна в 0.4 мм — это неплохой результат. Не так уж редки случаи, когда кривизна стола составляет 1 мм. В обычных 3D-принтерах алюминиевая пластина в столе не подвергается прецизионной фрезерной обработке, поэтому это лотерея. И к этому добавляется кривизна PEI стола.

Сохраняем карту высот:

В Klipper можно сохранять несколько карт высот с присвоением им уникальных имен. Например, можно построить разные карты для разных температур стола. Раньше карта высот с именем default загружалась автоматически. Но в новых версиях Klipper для этого нужно явно дописать в конфиг:

Конечно, можно просто постоянно заходить во кладку Tune и вручную выбирать нужную карту высот, но это неудобно.

Финальная настройка. Печатаем монослой, смотрим на результат, подгоняем Z offset. Если сопло слишком высоко от стола, увеличиваем Z offset на ~0.1 мм, иначе уменьшаем. Повторяем до получения приемлемого результата.

Когда процесс сошелся, печатаем калибровочный кубик. Убеждаемся, что кубик надежно держится на столе и не имеет «слоновьей ноги». Можно еще напечатать башню откатов из OrcaSlicer. Если все сделано правильно, то тонкое основание модели будет легко отлипать, не оставляя ошметков на PEI столе.

Метки: 3D печать.