RepRap Prusa i3 平台自動補正

平台校正不但費時，而且經常失敗，時在是很令人洩氣！期盼了好一陣子，Marlin終於將平台自動補正的功能加進來了！！這個功能將原本Z軸的Endstop，改裝到擠出頭的旁邊，讓Endstop直接接觸列印平台，讓Marlin值接測量到平台的實際位置。不但如此，Marlin會測量平台上三個不同位置，然後計算出整個平台傾斜的狀況，並依此補正列印空間的水平方向，讓列印做品跟著平台一起傾斜，作品本身的三維維持垂直。如此一來，就不必每次列印前，都要耗費時間跟精神，手動做平台校正工作。

硬體

伺服馬達我選用SG-90，比較輕巧，耗電也不多，可以直接使用RAMPS的5V電源而不至於讓RAMPS當機。
i3用的伺服馬達支架，以及探針腳，我放在這邊：
http://www.thingiverse.com/thing:182889

探針的微動開關，直接使用用Z軸的EndStop。不過走線比較長，要重新佈線。
探針的最低點，要比噴頭的最低點還低，但不要低過一公分，避免探測過程中發生碰撞。

伺服馬達接線如下圖所示：

韌體設定步驟

預先燒錄

• 將configuration.h中以下這幾行的註解符號刪去(行首的 "//" 刪掉)

#define ENABLE_AUTO_BED_LEVELING // Delete the comment to enable (remove // at the start of the line)
#define NUM_SERVOS 3 // Servo index starts with 0 for M280 command
#define SERVO_ENDSTOPS {-1, -1, 0} // Servo index for X, Y, Z. Disable with -1
#define SERVO_ENDSTOP_ANGLES {0,0, 0,0, 165,60} // X,Y,Z Axis Extend and Retract angles

• 將 NUM_SERVOS 改為1

#define NUM_SERVOS 1 // Servo index starts with 0 for M280 command

• 將 Marlin 燒入 RAMPS
• 燒錄完畢後，伺服馬達會移動到60的位置。
• 使用M code "M280 P0 S{angle}"可以控制伺服馬達轉動到指定的位置(例如M280 P0 S60)，找出探測時應該要在幾度，收起探針應該要幾度。假設找出來的度數分別是165度跟60度。
• 將找出來的度數填回"SERVO_ENDSTOP_ANGLES"。然後重新燒錄Marlin。

測量探針與擠出頭的相對位置

• 在列印台中央做個小記號，然後移動擠出頭的位置，讓擠出頭正好碰觸記號。
• 用G code "G92 X0 Y0 Z0"讓 Marlin 把現在位置當作原點。
• 用G code "G1 Z30" 把Z軸抬高。
• 用M code "M401"，讓伺服馬達移動到探測的位置。
• 用控制軟體移動XY軸，讓探針接觸點在記號的正上方(這個步驟不必非常精確，位置大概對就好)。
• 用控制軟體，讓Z軸每次下降0.1mm，並檢查探針是否被觸發。可以用M code "M119"來確認是否觸發。這個步驟必須非常精確，要測量到探針剛好被觸發時Z軸的高度。
• 觸發後，使用M code "M114"讀回目前XYZ座標。(如果有LCD，可以直接參考LCD上的數據。控制軟體上的XYZ座標會有錯誤，請不要參考。)
• 讀出來的座標，乘以負一之後填入設定檔。假設M114讀回來的座標是 X:24.3 Y:-31.4 Z:5.1，則在設定檔中，找到以下這三行，並且把數值如下填好。

#define X_PROBE_OFFSET_FROM_EXTRUDER -24.3
#define Y_PROBE_OFFSET_FROM_EXTRUDER 31.4
#define Z_PROBE_OFFSET_FROM_EXTRUDER -5.1

設定測量位置

• 這四個參數用來設定測量面的邊界，請依照機器XY工作範圍的邊界做縮減後，填入設定檔。如果手邊的機器是 Prusa i3，可以直接使用以下的數據。

#define LEFT_PROBE_BED_POSITION 30
#define RIGHT_PROBE_BED_POSITION 140
#define BACK_PROBE_BED_POSITION 140
#define FRONT_PROBE_BED_POSITION 30

• 測量過程中XY軸移動的速度，單位是mm/min，建議用預設值就好。

#define XY_TRAVEL_SPEED 6000

• 探測前抬高Z軸，避免探測腳與平台相撞。可以先設到50mm。如果有把握不會撞到，再回來改。

#define Z_RAISE_BEFORE_PROBING 10

• 探測過程中抬高Z軸。如果平台沒有傾斜得很厲害，探測過程中應該是不會撞到平台的。用預設值就很安全了。

#define Z_RAISE_BETWEEN_PROBINGS 10

最後燒錄

• 相關設定都完成了，再燒錄一次Marlin，機器就具備平台自動補正的功能了！

G-code Prefix修改

機器只會照著Gcode的指令工作，一般切片軟體產生出來的G code，並不會通知機器要做平台自動補正。如果沒有加上自動補正的命令稿在 G code Prefix裡面，那就沒辦法享受到自動補正的功能，甚至還會造成機器的傷害。千萬要小心、耐心做好以下的步驟。

KISSlicer

M104 S<TEMP>; 開始加熱擠出頭
G92 Z0;  目前的Z位置設為原點
G1 Z10;  Z向上移10mm，避免探針放下時發生碰撞。
G28 Y;   Y軸歸零
G28 X;   X軸歸零
G1 X100 Y100 F6000;  擠出頭位移到平台中心
M401;  放下探針
G28 z;  Z軸歸零
G29;  平台補正偵測
G1 Z5 F3000 ; 抬高Z軸
M109 S<TEMP>;  等待溫度到達工作溫度
M82;   E軸使用絕對座標

Slic3r

M104 S[first_layer_temperature]; 開始加熱擠出頭
G92 Z0;  目前的Z位置設為原點
G1 Z10;  Z向上移10mm，避免探針放下時發生碰撞。
G28 Y;   Y軸歸零
G28 X;   X軸歸零
G1 X100 Y100 F6000;  擠出頭位移到平台中心
M401;  放下探針
G28 z;  Z軸歸零
G29;  平台補正偵測
G1 Z5 F3000 ; 抬高Z軸
M109 S[first_layer_temperature];  等待溫度到達工作溫度
M82;   E軸使用絕對座標

修改好之後重新做切片，就可以開始測試平台自動補正的功能了。
實際使用時Z軸高度可能還是會有些誤差，需要回頭微調 Marlin 中的 Z_PROBE_OFFSET_FROM_EXTRUDER 參數。

參考資料

https://github.com/ErikZalm/Marlin

http://reprap.org/wiki/RAMPS_1.4

http://kisslicer.com/

http://slic3r.org/