Меню

3d сенсорный датчик для 3d принтера

Датчик BLTouch для 3D принтера: все, что вам нужно знать

Автоматическая калибровка стола — довольно распространенная функция в настольных FDM 3D принтерах. Однако в большинстве 3D принтеров с автоматической калибровкой стола используется бесконтактный индуктивный датчик, который прост в установке, эксплуатации и настройке. Эти индуктивные датчики хорошо работают в связке металлическими столами 3D принтеров, но столы из других распространенных материалов, таких как стекло, практически невидимы для индуктивных датчиков.

Возможно, именно из-за этого недостатка индуктивных датчиков, у многих на слуху датчики BLTouch: если вам нужно использовать неметаллическое основание слота 3D принтера, но при этом необходима автоматическая калибровка, эти датчики — отличный вариант. Еще один плюс этих датчиков — его высокая точность. Исходные показания BLTouch имеют одно из самых низких стандартных отклонений среди всех типов датчиков для автоматизации калибровки стола 3D принтера.

В этой статье мы рассмотрим датчик BLTouch, его достоинства и как его использовать для 3D принтера (к слову, существует множество клонов датчиков BLTouch, но оригинальная конструкция принадлежит компании Antclabs из Южной Кореи).

Что такое датчик BLTouch?

Согласно данным от Antclabs, оригинальному производителю датчика, «BLTouch — это датчик для автоматической калибровки стола 3D принтеров, который может точно измерять угол наклона поверхности стола». Этот датчик работает на любом типе поверхности, будь то металл, стекло, дерево и другие.

Сам датчик уровня наклона стола 3D принтера имеет довольно сложную конструкцию. Он состоит из микроконтроллера, соленоидного переключателя и наконечника, который непосредственно соприкасается со столом. В оригинальном BLTouch для обеспечения высокой точности используется датчик Холла, и этот датчик в сочетании с физическим наконечником позволяет использовать его со многими типами столов.

В некотором смысле этот датчик эквивалентен микровыключателю, установленному на сервоприводе. Когда инструментальная головка опускается, чтобы «вернуть» сопло по оси Z, стол толкает наконечник немного вверх, срабатывает датчик Холла, после чего головка инструмента поднимается.

BLTouch — один из самых точных и надежных датчиков, поэтому неудивительно, что некоторые производители, такие как MakerGear и CraftBot, используют это устройство на своих высокопроизводительных 3D принтерах.

Теперь, когда мы точно знаем, с чем имеем дело, давайте сравним BLTouch с двумя другими типами датчиков.

Разные типы датчиков для автоматической калибровки стола 3D принтера

Индукционный датчик

Ключевое различие между индуктивным датчиком и BLTouch заключается в том, что датчик BLTouch физически касается стола в процессе калибровки. Индуктивный датчик использует токи, индуцированные магнитными полями, для обнаружения металлических предметов поблизости, благодаря чему непосредственного физического прикосновения к столу не происходит.

Но в этом и заключается проблема: индукционные датчики работают только с металлическими столами, поскольку срабатывают только при контакте с металлом. Так что если вы используете стекло, то такой тип датчиков вам не подойдет.

Микросвич (механический концевой выключатель)

Не стоит также сбрасывать со счетов старомодный физический микровыключатель. По сравнению с BLTouch этот датчик менее точен и, возможно, менее надежен в долгосрочной перспективе, поскольку измерение зависит от физических деталей, которые могут со временем изнашиваться.

Однако эти механические переключатели дадут фору другим вариантам, если вопрос касается стоимости и простоты настройки. Поскольку механические переключатели являются очень простыми в реализации, легко настраиваются и дешево стоят, они нашли довольно широкое применение.

Альтернативы

Pinda Probe

Pina Probe — это датчик, разработанный Prusa Research, который представляет собой индукционный сенсор с термистором для учета изменений температуры слоя. Зонд Pinda специально разработан для линейки 3D принтеров Prusa, на которых установлены специальные точки маркеры для калибровки на столе, которые помогают с выравниванием и коррекцией перекоса.

Читайте также:  Провод для датчиков абс ремонт провода

Считается, что это очень точный датчик для 3D принтеров, и, хотя цифр в интернете особенно нет, отзывы кажутся положительными. Так что стоит учесть, что это хороший вариант, если на вашем 3D принтере стол из металла.

Ezabl Pro

Ezabl Pro — это емкостной датчик, изготовленный. Он поставляется с соединительной платой, в которой используется оптический изолятор, чтобы предотвратить повреждение материнской платы высоким напряжением в случае ошибок подключения.

Что касается точности, то он может выполнять измерения с точностью до одной тысячной миллиметра, а это то, что нужно 3D принтерам. Ezabl Pro также имеет полезные функции, такие как двойное экранирование, которое предотвращает любые помехи от других сигналов.

Основным недостатком Ezabl Pro стоит отметиь стоимость, которая составляет около 65 долларов. Но зато этот датчик может работать со стеклянными столами.

Пъезо датчики

Пьезоэлектрический датчик использует пьезоэлектрический эффект для улавливания изменений силы, давления или деформации и преобразования этих изменений в электрический импульс. Компания Precision Piezo из Великобритании — одна из немногих компаний, производящих пьезоэлектрические датчики для 3D принтеров. Они имеют точность, близкую к 7 микронам, что довольно точно для 3D принтера.

Преимущество пьезоэлектрического датчика заключается в том, что в качестве чувствительного элемента можно использовать сопло, не требуя установки дополнительных компонентов. Кроме того, пьезоэлектрический датчик можно разместить на печатающей головке или под платформой для измерения давления. Что касается цены, то она находится в том же диапазоне, что и BLTouch.

Основы настройки датчика BLTouch

Прежде чем приступить к модификации 3D принтера для BLTouch, вам необходимо проработать следующие моменты.

Монтаж датчика

Датчик BLTouch необходимо установить как можно ближе к печатающей головке. Вы можете найти множество конструкций, доступных для загрузки в интернете. Если вы хотите разработать конструкцию для монтажа самостоятельно, обязательно прочтите документацию BLTouch, чтобы учесть габаритные размеры датчика.

Некоторые пользователи сталкиваются с проблемой, когда сопло врезается в стол с одной стороны и идеально печатает с другой. Причина этого в том, что BLTouch установлен под углом по отношению к соплу. Поэтому при проектировании и установке оборудования убедитесь, что BLTouch установлен идеально под прямым углом и совмещен с соплом.

После установки датчика обязательно запишите расстояние между датчиком BLTouch и центром сопла как по оси X, так и по оси Y.

Конфигурация прошивки 3D принтера

Для запуска BLTouch, необходимо будет изменить прошивку 3D принтера в нескольких местах.

Мы использовали версию прошивки Marlin 1.1.9, которая была обновлена в марте 2020 года. Войдите в файл marlin.ino и перейдите на вкладку configuration.h.

Первый шаг — активировать датчик BLTouch, объявив его. Удалите две косые черты, чтобы раскомментировать оператор define:

Следующим шагом является установка смещения BLTouch с использованием расстояний X и Y, которые вы должны были измерить при установке датчика. Смещение по оси Z может показаться более сложной процедурой, так как датчик BLTouch выступает ниже сопла при непосредственных измерениях. Вам нужно будет найти расстояние между датчиком и концом сопла, когда датчик полностью выдвинут.

Кроме того, поскольку датчик опускается ниже сопла, смещение должно быть отрицательным. Мы рекомендуем установить его примерно на -2,5 для безопасных первых запусков, а затем отрегулировать. Вам нужно изменить значения следующих строк, чтобы они соответствовали вашим числам:

После того, как вы закончите со смещением, вам нужно будет выбрать тип выравнивания стола. Вы можете выбрать один из пяти различных методов компенсации, ниже мы приведем пример с использованием билинейного метода, поскольку с него легко начать.

Читайте также:  Датчики абс мицубиси л200

Чтобы выбрать подходящий вариант, раскомментируйте его, убрав косую черту. Обратите внимание, что только один вариант можно оставить без комментариев. Ваш код должен выглядеть примерно так:

Вы также можете установить количество точек сетки, на основании которых вы будете проводить калибровку. По умолчанию установлено 9 точек, которые формируют сетку 3 на 3 по осям X и Y. Количество точек можно увеличить для получения более точных результатов, но имейте в виду, что время зондирования также будет также пропорционально увеличиваться.

Тестирование

После настройки прошивки вам нужно будет проверить, работает ли BLTouch должным образом, выполнив базовый тест. Как только он будет завершен, вы можете приступить к настройке смещения Z. Есть отличное видео от 3DMakerNoob, которое шаг за шагом проведет вас через весь процесс.

Настройка слайсера

Обязательно добавьте команду G29 в свой G-код сразу после команды G28.

Возможные проблемы

Обнаружение проблем

Создатели оригинального BlTouch в Antclabs упомянули, что оригинальные датчики поставляются с QR-кодом, встроенным в печатную плату на задней стороне. Также известно, что другие китайские производители, называемые TL Touch и 3D Touch, производят продукцию более низкого качества, что приводит к ухудшению качества. При покупке в интернете обязательно приобретайте у одного из авторизованных реселлеров, которые опубликованы на сайте Antclabs.

Известные проблемы BLTouch датчика

В последней версии BLTouch V3 были проблемы с принтерами Creality, на которых он не работал должным образом. Разработчики прошивки Marlin тесно сотрудничали с Antclabs и определили, что в прошивку необходимо внести определенные изменения.

Отличное обучающее видео по исправлению этой проблемы было подготовлено компанией Teaching Tech. После внесения изменений многие пользователи, наконец, решили проблему.

Недостатки BLTouch

Хотя BLTouch является чрезвычайно точным датчиком уровня, у него также есть несколько недостатков.

При использовании BLTouch важно, чтобы на поверхности кровати не было мусора. Механический датчик определяет поверхность стола и любое повреждение или мусор на поверхности приведет к неточным показаниям.

Также известно, что BLTouch страдает от помех от токов в проводах нагревателя хот энда. Эти помехи приводят к неправильным показаниям BLTouch. В прошивке Marlin есть специальная строка кода, которая поможет вам выключить обогреватели, пока срабатывает датчик. Чтобы активировать его, найдите и раскомментируйте следующее:

Источник

Устройства для автокалибровки стола 3d принтера

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Качество печати 3D принтеров, работающих по технологии FDM,наиболее распространенной и доступной на сегодняшний день, зависит от многих факторов (материала печати, режимов работы нагревательного стола, экструдера, температуры внутри принтера и т.д.

Кроме вышеперечисленных факторов большое значение имеет печать первого слоя, формируемого на печатном столе. Ведь от того, насколько качественно он напечатан, зависит как адгезия пластика к печатному, так и качество конечной модели в целом. В этой связи большое значение приобретает автокалибровка печатного стола.

В сущности, суть ее заключается в том, что 3D принтер посредством специального устройства (щупа, зонда, или иного устройства) проверяет плоскостность печатного стола при касании в нескольких точках (задаваемых программно в прошивке) после чего выстраивает «свою горизонтальную» плоскость. Понятно, что это плоскость может и вообще не совпадать с реальной горизонтальной плоскостью. Просто 3d принтер строит свою новую систему декартовых координат, внося в алгоритм перемещения необходимую «дельту»

Читайте также:  Датчик корпуса термостата 406

Следующее видео наиболее наглядно показывает, как это происходит, видео на английском визуально все понятно.

Существует несколько основных механизмов определения «горизонтальности» печатной плоскости 3D принтера:

1. Зонд (контактного датчика)

В интернете описано много схем и способов для изготовления контактных устройств.

Есть схемы с использованием обычных контактных датчиков (как на видео выше), есть схемы, в которых пользователи сами делают систему с контактным зондом (щупом). Принцип основан на замыкании электрического контакта в щупе при подходе сопла экструдера к поверхности печатного стола.

У этого типа конструкций есть недостаток. Во-первых, необходимо каким-то образом организовать подъем щупа после калибровки, во-вторых, датчики контактного типа имеют свойство несколько «расшатываться» после некоторого количества циклов срабатывания. Ну и необходимо калибровать уровень срабатывания датчика и уровня сопла.

Принцип работы данного варианта заключается в следующем: под поверхностью печатного стола 3D принтера размещается несколько датчиков давления (тонкопленочные FSR сенсоры), таких как эти:

Как только носик сопла экструдера касается поверхности печатного стола 3D принтера, он производит давление, которое определяет датчик давления и формирует сигнал.

Таким образом, сопло экструдера является самим щупом в системе нос экструдера – датчик давления. Далее представлено видео, где подробно отображен данный процесс:

В данном варианте реализации автокалибровки стола 3D принтера используется пьезоэлектрический эффект – эффект возникновения разности потенциалов на поверхности диэлектриков при механическом воздействии на них.

Этот эффект бывает как прямой, так и обратный. Суть применяемого здесь метода в следующем: при касании сопла экструдера по поверхности стола происходит генерация звука (удар), затем акустические вибрации формируют механические, тем самым в пьезокерамическом излучателе формируется сигнал, который и преобразуется в конечном итоге в результат столкновения стола и экструдера. И далее по общей схеме формируется набор точек, по которым и строится «горизонт» плоскости печати.

Данный тип автокалибровки был реализован, как показано на видео ниже:

Честно говоря, идея не опробована, идея не моя, а друга, но есть некоторые предпосылки для ее реализации.

Итак, начнем с теории. Датчик приближения используется во многих устройствах, в том числе и на мобильных, планшетах, смартфонах и т.д. Его основная задача – снижение энергопотребления мобильного устройства и увеличение срока работы на одной зарядке.

В таких устройствах чаще всего используются емкостные датчики приближения.

Чаще всего применяют емкостные бесконтактные датчики. Принцип работы таких датчиков следующий.

Датчик с системой коммутации расположен под специальным защитным слоем. Два проводящих элемента, находящиеся в непосредственной близости друг к другу, имеют некоторую емкость. Это емкость (в пФ) возникает между проводящим слоем заземления и контактной площадкой самого датчика.

Когда к датчику начинает приближаться некий предмет, происходит изменение общей емкости системы.

Основные плюсы таких датчиков:

1. Малый габаритный размер

2. Высокая точность измерений (достигается при калибровке)

3. Большая зона обнаружения

4. Долговечность и надежность

5. Относительно невысокая цена;

Однако есть и небольшие ограничения: объект, приближающийся к датчику, должен быть токопроводящий.

В любом случае, мы будем двигаться в направлении реализации установки данного вида датчиков на наши дельта 3D принтеры с целью упрощения автокалибровки печатного стола.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Источник

Adblock
detector