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使用鲁班猫0无线版替换树莓派作为3D打印机上位机0x00 说说要做啥五一假期的第一天,无所事事,还是折腾一下3D打印机吧,为我的Voron2.4换上鲁班猫做大脑。年前换配色拆了重装了一次,线基本已经走好了,不过现在只是能动起来的程度,还没好好调机。 先来看一下原来的布局和走线 现在我们的目标是把树莓派换成鲁班猫0,开干吧!!!(没有打标签的机器,手打标签,很难看有没有,还好我不是强迫症) 0x01 控制流程概述整个3D打印机就是一个简单的自动控制系统。 鲁班猫运行Linux系统,作为上位机,在系统中运行一些与3D打印控制相关的服务,如解算模型Gcode代码,振动补偿,压力补偿、温度调节等计算,同时提供web service接口,可以相关接口来对3D打印机的参数和状态进行设置和监控。还提供显示接口,通过接入的屏幕来直接设置打印参数。 在上位机中,我们首先要安装Moonraker 作为Klipper 的 API Web 服务器,然后还需要安装WEB客户端程序提供控制界面,如Mainsail、Fluidd、OctoPrint等,KlipperScree是一个触屏控制客户端,下面是他们的项目地址: Moonraker : https://github.com/Arksine/moonraker Mainsail: https://github.com/meteyou/mainsail Fluiddl: https://github.com/cadriel/fluidd KlipperScree: https://github.com/jordanruthe/KlipperScreen OctoPrint: https://github.com/OctoPrint/OctoPrint 下位机是一块使用STM32作为主控的3D打印机主板,提供24V电源输入输出,8个步进电机接口,可更换驱动芯片,一个热床控制接口,两个热端控制接口,以及数个风扇、LED接口,数个温度、调平、限位传感器接口,我们可以在主板上根据自己的需求去连接。下位机刷入Klipper固件,通过usb、串口或CAN与上位机通信,解析上位机指令。 Klipper是一个开源3D打印机固件,使用Python编写,不止支持众多的FDM3D打印机架构,还拥有很多高级特性,支持多个微控制器,支持热床高度补偿等功能。Klipper目前支持的微控制器包括STM32、Atmel sam、rp2040、n32g45x、hc32f460等,在DIY FDM 3D打印机中被广泛使用,也有部分厂商基于Klipper进行修改。 klipper的项目地址是: https://github.com/Klipper3d/klipper 0x02 鲁班猫镜像烧录并连接网络鲁班猫只能通过SD卡来运行系统,我们根据教程将镜像烧录到SD卡: https://doc.embedfire.com/linux/rk356x/quick_start/zh/latest/quick_start/flash_img/flash_img.html#sd 烧录的镜像是Ubuntu20.04的镜像,考虑到后面可能会加MIPI屏幕,所以刷了xfce桌面版。这里要注意,由于打印机基本上是24小时运行的,所以SD卡要用大品牌质量较好的,速度在C10及以上,容量8GB以上就可以。 注意保存资料,提醒了会蓝屏,真的会蓝屏!!!!!! 上一节直接没保存,脑壳痛 烧录完成把SD卡插入鲁班猫0就可以启动了。 突然发现家里没有usb转串口模块,鲁班猫0也不能插网线,这里我们直接将鲁班猫0的电源接口通过usb线连接电脑,由于鲁班猫有USB模拟以太网的功能,我们根据教程将电脑的网络共享到鲁班猫。 电脑USB共享网络-Windows : https://doc.embedfire.com/linux/rk356x/quick_start/zh/latest/quick_start/network/network2.html#usb-windows 有了网络以后就可以通过ssh连接鲁班猫了,我们通过hostname去连接鲁班猫。 目前这种网络连接方式只能连接电脑访问网络,要单独使用的话还需要连接无线网络,参考教程,使用nmtui连接无线网络。 无线连接: https://doc.embedfire.com/linux/rk356x/quick_start/zh/latest/quick_start/network/network2.html#id6 无线网络连接完成以后就可以断开usb共享网络了 0x03 安装Klipper及其他软件因为想要让Klipper固件运行起来涉及很多开源项目,一个一个的安装很浪费精力,恰好有热心网友将这些项目做了整合,只要运行一个脚本,就可以完成相关内容的安装,处理好他们的依赖。 这个项目的地址是: https://github.com/th33xitus/kiauh 由于原项目是基于github的,对于一些无法魔法上网的同学,国内访问会很慢,这里我们使用国内开发者镜像到gitee的项目: https://gitee.com/miroky/kiauh,感谢同样热爱3D打印的国内开发者。 通过主页的介绍我们可以得知,KIAUH是一个脚本,可以帮助使用者在树莓派os上安装Klipper。虽然这个脚本在Raspberry Pi OS Lite 上测试,但也可用于基于Debian的其他发行版。 接下来我们进行安装
根据提示,选择1 Install 第一步:安装Klipper选择1,Klipper 选择Python版本,选择1 Python3 生成的klipper接口数,创建1个即可 下面就进入了正式的安装过程,检查依赖,拉取源码仓库 略过软件包安装过程和Python相关内容的安装过程,创建各种文件后提示是否加入一些用户组,选择Y 至此,klipper的安装就完成了。 第二步:安装Moonraker选择2 安装Moonraker 提示是否安装Moonraker,选择Y,在拉取源码前检测并安装相关依赖,略过安装过程 拉取源码,继续安装,继续略过安装过程 创建了部分文件并开启部分服务后安装完成 我们访问创建的接口,在浏览器中打开http://lubancat:7125 看到下面的页面,说明我们安装成功 第三步:安装Fluidd第三步就是安装web接口客户端,可以根据自己的喜好安装,这里以Fluidd为例,其他的安装方法都类似,同一个上位机也可以安装多个web接口客户端。 选择4,安装Fluidd 依旧是检查并安装依赖,拉取源码这一套,提示是否使用推荐的宏命令,选择Y 提示Fluidd配置为了80端口,安装完成 **在浏览器中打开 **http://lubancat 默认访问80端口,如果是其他端口可以根据提示添加 :端口号,如 http://lubancat:80 。看到下面的页面,说明我们安装成功,我们就可以通过这个界面来配置打印机相关参数了。 0x04 生成MCU的Klipper固件,并刷入3D打印机主板经过上面的步骤,我们还没有建立上位机与下位机的连接,还不能控制3D打印机,还需要给3D打印机主板生成并刷写固件。 我们来到Klipper源码的目录,通过menuconfig来对要生成的固件做一些配置
这里使用的是富源盛蜘蛛v1.1的主板,他的相关配置和烧录过程可以参考文档: https://github.com/FYSETC/FYSETC-SPIDER/blob/main/%E8%AF%B4%E6%98%8E%E6%96%87%E6%A1%A3_%E4%B8%AD%E6%96%87.md 其他型号的主板可以找对应的厂商寻找,或根据实际的情况自行设置。 **先使能 ** 富源盛官方配置了 然后是通信接口的配置,可选配置为USB、串口、CAN等方式。 我最先想到的就是配置为USB,由于鲁班猫0的供电接口同时也是一个USB-OTG接口,直接连接到主板,在供电的同时也可以进行USB通信,还可以通过USB口来烧录固件。但在研究一番后发现,主板的USB口不带电源输出,这样的话就需要单独的供电给到鲁班猫,要分别插电源线和USB线两条线。 还有就是选择串口方式通信,主板本身就有一个UART+5V电源的树莓派接口,只需使用一条主板附带的排线就可以。经过对比,主板的EXP3接口和鲁班猫是可以兼容的,可以将通信模式配置为UART,引脚为USART1 PA10/PA9,波特率默认。 确认并配置完成后,按ESC键退出,选择Y,保存配置文件。然后使用 等待编译完成,编译后的镜像保存在~/klipper/out/klipper.bin 完成这一步后我们给鲁班猫关机,将鲁班猫0与主板相连,除了连接电源线和串口线外,还需要连接USB接口,使用USB对主板上的STM32进行烧录 这里使用dfu-util镜像烧录,将系统的5V电源通过跳线帽接到DC5V,然后短接BT0和3.3V,给3D打印机上电,进入 DFU 模式 再次登录鲁班猫,使用dfu-util工具下载。
**如果在make menuconfig 的时候如果选择了 ** 烧录完成后拔下BT0和3.3V的跳线帽,然后移除主板和鲁班猫之间的USB线。 0x05 根据3D打印机参数,修改Klipper配置文件在前一节中,已经用过跳线将鲁班猫和主板的串口引脚进行了连接,但是还没有开启鲁班猫0的串口,通过fire-config工具来启用UART8_M0,设置完成后重启,对应的接口是/dev/ttyS8 完成了这些设置以后,就可以根据3D打印机参数,修改Klipper配置文件了。 **网页登录 **http://lubancat 打开printer.cfg,将之前树莓派中的配置文件复制过来,由于我自己的Voron2.4修改一些步进电机驱动器的定义,无法通用,仅供参考。 如果有需要可以参考富源盛提供的配置文件: https://github.com/FYSETC/FYSETC-SPIDER/blob/main/firmware/Klipper/printer.cfg
这里着重讲一下主要修改的配置,其他配置可以根据配置文件中的注释修改: mcu对主控制器的配置,主要是对通信接口做配置,这里设置/dev/ttyS8作为通信接口,默认波特率为250000 Fluidd设置为Fluidd提供一些控制端口,virtual_sdcard的path可以设置Gcode存放的位置 printer设置打印机的基本参数 步进电机配置这里根据实际的情况进行配置 [stepper_x] 标志这是x轴步进电机的配置项 **[tmc2208 stepper_x] 标志这是x轴步进电机驱动器的配置项。驱动器的型号为tmc2208 ** 其他轴的配置类似,根据实际情况设置 [include klicky-probe.cfg]Klicky 探针是一个微动开关调平传感器项目,klicky-probe.cfg配套Klicky 探针的配置文件,项目位置是https://github.com/jlas1/Klicky-Probe 把 [include klicky-probe.cfg] 添加到printer.cfg配置文件以后,还需要拉取对应的配置文件。操作如下: 通过ssh连接鲁班猫,执行以下命令。
打开klicky-probe.cfg文件进行修改。Voron2.4打开以下几个配置文件 打开klicky-variables.cfg文件进行修改,修改的内容如下:
**完成以上配置,我们点击 **SAVE & RESTART 选项,重启服务。 重启完成以后,来到主页,可以看到已经能正常与mcu通信了,可以获取到热端和热床的温度了。 先不急着开始打印,先来完成一些额外的准备工作。 在settings中设置语言为中文 在配置文件中添加以下内容,实现对mcu和鲁班猫温度的监测 保存并重启以后可以看到mcu的温度34摄氏度,鲁班猫0的温度为39摄氏度。 0x06 基础调试配置文件修改完成以后就要实际的控制3D打印机了,但是也不要急着打印,要先完成下面的操作 回原点回原点的作用是建立坐标系的原点,之后的操作都在此坐标系中进行 4Z调平由于Voron2.4采用了4Z抬升xy轴龙门架的机构,无法去调整热床的高度,所以要调节4Z轴,使xy轴所在的平面与热床平面平行。 网床补偿由于热床表面并不是绝对的平整,导致在打印过程中热端喷头与热床之间的距离不能稳定在一个定值,导致首层打印质量差。为了解决这一问题,通过对热床多点探测来生成一张热床相对于坐标零点的高度图,在后续的打印过程中,根据高度图对喷头的高度进行补偿,就在一定程度上使热床和喷头的距离固定,提升首层打印效果。 0x07 小试牛刀现在的鲁班猫还没有一个合适的支架固定到打印机上, 根据网盘中的3D模型,给鲁班猫画一个支架,来当测试模型,这个支架可以直接卡在DIN电气导轨上固定。 画完支架后,将实体导出为网格,然后再导入切片软件 配置参数,完成切片,将生成的Gcode文件上传,然后打印。 在打印时鲁班猫0的温度只有38度,都不用加散热了。 再看一下负载和内存占用,毫无压力 0x08 总结经过好几天的折腾,终于顺利的将voron上的树莓派替换成了鲁班猫,这主要得益于鲁班猫完善的资料。 好了,让我们愉快的开始打印吧。 ! 视频地址:https://www.bilibili.com/video/BV1zg4y1V7LA |
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