3D打印機的固件授課教師：陳金英3D打印機組裝與調試3D打印機的軟件3D打印機的常用固件Marlin_v1固件固件上傳01020304思考題053D打印機組裝與調試3D打印機的軟件3D打印先通過CAD建模軟件進行3D模型的建模建模軟件輸出成為.STL或.OBJ文件格式再進行3D打印機的打印操作0102033D打印機需要的軟件分為三個部分控制板固件上位機控制軟件切片軟件3D打印機的軟件控制板固件01固件(Firmware)是寫入EPROM或EEPROM中的程序。設備內部保存的設備“驅動程序”，通過固件操作系統才能按照標準的設備驅動實現特定機器的運行動作，比如光驅、刻錄機等都有內部固件。3D打印機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打印機硬件執行命令。發送“G1X0Y0Z0”命令，固件就會判斷X、Y、Z軸需要移動到零點的位置，步進電動機運動觸發限位開關，使得X、Y、Z軸分別歸零位。如3D打印機的軟件上位機控制軟件023D打印機客戶端軟件把動作指令傳送到硬件，根據控制板固件解釋執行命令。切片軟件03切片軟件又稱G代碼生成器，使3D打印機按照G代碼進行打印。切片軟件根據打印質量要求，可以設置打印參數，如層高、壁厚、打印速度等。對3D模型文件(.STL)件生成打印路徑，得到G代碼，供打印設備使用。3D打印機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打印機中使用比較廣泛，早期的3D打印機很多固件是基于Sprinter的。Sprinter使用簡單，兼容性好，性能高。支持的主控板有RAMPS、Sanguinololu、Teensylu。支持SD卡支持擠出機、擠出機速度控制支持固定和指數加速度運動支持打印加熱床01020304特性3D打印機的常用固件如何在Sprinter固件里面加大3D打印機的行程。例在Arduino-0023內打開Sprinter_Melzi.pde，找到Configuration.h，在大概第8行找到#defineRP3D.COM_PANGU，或者其他的機型定義。在文件內搜索RP3D.COM_PANGU或者i3機型就搜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對應的數字，修改成實際機型的數字，重新編譯，再upload即可。3D打印機的常用固件固件Grbl02低成本、高性能、高可靠數控銑床控制系統；不支持3D打印機擠出系統；需要根據3D打印機需求進行改造。特點高效的CNC控制系統(不需要并口)可運行在Arduino環境下代碼采用模塊化編程高達30kHz驅動頻率驅動電路純凈無抖動具有加速度預處理功能可保持高速運動、無停頓01020304特性3D打印機的常用固件固件Marlin03結合了Grbl可靠的運動特性和Sprinter的成熟功能，使固件吐絲更平滑、打印過程更流暢等，應用廣泛，兼容性好。特點RAMPSSanguinololuUltimaker'sElectronicsversion1.0-1.5Generation6ElectronicsGeneration7Electronics支持的主控板3D打印機的常用固件固件Marlin的特性具有預加速、預處理功能；支持打印弧線；具有溫度多倍采樣技術、溫度可變技術(可以隨著打印速度變化而變化)；具有EEPROM功能，可以存儲和修改打印機的各項參數；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?。恢С窒尬婚_關狀態讀取。固件Marlin033D打印機的常用固件marlin文件夾固件界面marlin把參數集中在兩個文件中，以方便用戶修改，DIY普通打印機修改上面的參數即可。打開marlin文件夾，用arduinoIDE打開ino后綴文件，即可自動打開同目錄中的所有文件，marlin_main.cpp為主函數，configuration.h參數設置信息，Configuration_adv.h高級參數設置信息。3D打印機的常用固件固件Repetier04固件Repetier基于Sprinter的基礎上，繼承了Sprinter的優點，打印速度更快。在編寫Repetier時，開發人員添加了大量的注釋和說明文檔，更容易進行二次開發。特性支持多功能型液晶模塊；打印路徑提前規劃，打印速度快；圓弧運動平滑自然；16MHZ步進電動機驅動頻率；連續監測打印頭、加熱床溫度；融合了中斷程序，可使下一條命令執行前提前準備；具有模擬打印功能(打印機運動，不擠出耗材，節省材料)。Marlin_v1固件端口與溫度等配置101端口設置設置固件和上位機軟件通信的波特率，一般設置成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定。使用上位機軟件時，軟件中選擇的波特率需要與固件中設置的波特率一致。例如DefineBAUDRATE250000，代碼中的250000表示固件和上位機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溫度測量設置需要設置3D打印機熱敏電阻的類型和電阻串聯電阻的阻值大小(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打印機第一個擠出頭使用ATCSemitec104GT-2型號的熱敏電阻，并且使用4.7kQ的電阻(R2)與之串聯?！?defineTEMPSENSOR_15”“#defineTEMP_SENSOR_20”“#defineTEMP_SENSOR_BED5”

分別代表3D打印機第二個擠出頭、第三個擠出頭、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固件機械設置201設置限位開關設置限位開關的接線方式，選擇常開或者常閉的接線方式。調試中限位開關一直處于觸發狀態，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設置步進電動機設置步進電動機運轉的方向，若發現擠出機方向不正確，只需把“true”設置成“false”。03設置坐標軸歸位方向可以設置X、Y、Z軸歸位方向，“-1”代表朝向最小位置移動，“1”代表朝向最大位置移動。#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設置坐標軸行程05設置各軸的移動速度距離#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：設置X、Y、Z軸運動的最大行程，“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軸擠出機步進電動機的速度，是設置各軸步進電機歸位的速度的參數。步進電機速度設置過高，容易造成步進電機堵轉，不能正常運行；調試中若發現步進電機歸位時不能正常運轉，可以適當降低此值大小。Marlin_v1固件06設置步進電機行進距離“#defineDEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT{78.7402,78.7402,200.0*8/3,760*1.1}”的參數決定了3D打印機運動的準確性。3D打印機是通過發送脈沖數控制步進電機的，每發送一個脈沖數，步進電動機就轉動一定的角度。同步帶傳動絲杠傳動擠出齒輪直接驅動010203X、Y、Z、E四軸三種傳動模式Marlin_v1固件X、Y軸普遍使用同步帶傳動，同步帶傳動的公式:“步進電動機轉一圈的步數x細分數/(同步帶輪齒數x同步帶齒距)”1.8°步進電動機轉一圈的步數為200(360°/1.8°＝200)，細分數為16細分，其計算公式：轉一圈所使用的總脈沖數除去轉一圈同步帶行進的距離。Z軸多使用絲杠傳動，絲杠傳動的計算公式：步進電動機轉一圈的步數X細分數/絲杠的導程其中，絲杠的導程為絲杠轉一圈螺母所行進的距離。010203Marlin_v1固件E軸擠出機多直接驅動擠出齒輪，擠出齒輪的計算公式：（步進電動機轉一圈的步數x細分數減速比）/(有效擠出齒直徑xπ)。其中，無減速電機減速比為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固件在參數中78.7402代表X、Y軸單位脈沖數；200.0*8/3代表Z軸單位脈沖數，760*1.1代表E軸擠出機單位脈沖數(數值可輸入計算公式，也可直接輸入結果，X、Y軸“78.7402”為直接輸入的結果，Z、E軸為輸入的公式)。05Marlin_v1固件07附加功能1）EEPROM設置EEPRON為機器參數，可在不上傳固件的情況下，調整機器的參數并永久保存。開啟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）液晶顯示屏設置開啟液晶顯示屏功能，需找到對應的類型，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