RAMPS1.4 3D打印控制板:軟件下載\鏈接\安裝\測試

RAMPS1.4 3D打印控制板:軟件下載\鏈接\安裝\測試

特別說明：

電源接反，電機驅動板接反將有可能燒燬芯片和電路，請再三確認後再進行通電。

如何使用：

1、須要用到的模塊或器件：

Arduino Mega2560 主控板（該套件包含）：這是3d打印機的大腦，負責控制整個打印機來完成特定的動做，如打印特定的文件等；

RAMPS1.4 （該套件包含）：這是上面主控板的拓展板，有它是爲了更好的與其它硬件進行鏈接和控制的，起到過渡橋樑的做用；

A4988步進電機驅動板（該套件包含）：這是用來鏈接步進電機的，從而實現主控板對步進電機的控制，實現XYZ及擠出機的動做；

4～5個步進電機（該套件不包含）：這是3d打印機的動力部分，由A4988驅動板控制，電機鏈接到RAMPS1.4板子上；

加熱頭（不包含）：加熱頭是用來熔化打印材料的（ABS、PLA等），通常加熱頭都有兩個電氣元件，一個電熱絲通電後能夠用來加熱，相似於電熱爐，另外一個是熱敏電阻，用來獲取加熱頭上當前溫度是多少，從而實現更好的溫度控制，因爲固件(Marlin：https://github.com/ErikZalm/Marlin/tree/Marlin_v1)對溫度獲取成功後才容許進行不少操做，因此即便進行簡單測試也須要鏈接兩個熱敏電阻（另外一個用來獲取熱牀溫度），須要另外加拍熱敏電阻；

熱牀（heatbed）（不包含）：在打印ABS時，爲了讓其不變性且第一層容易黏到平臺上，通常的解決辦法是採用熱牀，熱牀一樣包含兩個部分，加熱部分和熱敏電阻，其中熱敏電阻是必需的；

12V電源（不包含）：爲了可以驅動電機及電路板，你須要本身配備一個12V 100W～200W左右的電源。

以上部分都是電路鏈接部分的必需部件，若是缺乏一個，將不能進行相應部分的測試。

其它非必需的主要包括12V風扇和至少3個限位開關（若是沒有並不影響對電路板的測試，但會影響打印機的使用，若是你作整套打印機，這是必需的，尤爲限位開關）。

2、準備工做：

在開始鏈接和測試以前，你須要些必要的軟件：

Arduino IDE，用來將固件傳輸到主控板上的工具，下載地址：http://arduino.cc/en/Main/Software；

固件（Marlin），這是主控板上須要執行的程序，將其傳輸到主控板上，下載地址：https://github.com/ErikZalm/Marlin/tree/Marlin_v1，傳輸方法：打開arduino IDE，選擇菜單Tools -> Board -> Arduino Mega 2560，而後選擇串口Tools ->Serial Port ->相應的串口，點擊編譯並下載到板子上。參考固件裏面的說明配置相應的參數，最主要的是配置板子類型爲RAMPS1.4（找到Configuration.h文件中的這一行#define MOTHERBOARD 33【這裏必須改成33】），其它能夠暫時默認便可；

*上位機軟件：printrun：http://koti.kapsi.fi/~kliment/printrun/ 下載對應版本並安裝便可；

以上是須要用到的軟件，第一個是你配置參數時須要常常用到的，若是參數肯定後，就不多再使用了，第三個是打印機控制軟件，平時打印也會使用。

3、燒固件：

*編輯固件並上傳到主控板中：

將主控板經過USB鏈接到電腦上，主控板的電源燈會亮。

用Arduino IDE打開下載的固件文件中的主文件（Marlin.pde），打開後，經過TAB選擇到Configuration.h文件，並找到：

#ifndef MOTHERBOARD

#define MOTHERBOARD 某數字

#endif

修改成：

#ifndef MOTHERBOARD

#define MOTHERBOARD 33

#endif

暫時修改這些參數便可。而後選擇菜單Tools -> Board -> Arduino Mega 2560，而且選擇串口Tools ->Serial Port ->相應的串口（通常是倒數第一個，不對能夠多試幾回其它的），點擊IDE上的向右箭頭（→）圖標，進行固件上傳，若是安裝上面步驟操做下來應該不會有錯誤。而且能夠看到主控板上的另外一個LED燈會不停的閃，這說明正在上傳中；等待完成便可。

4、鏈接其它電路板及測試：

斷開USB數據線，將RAMPS1.4板子鏈接到主控班上，注意不要鏈接錯誤，RAMPS上背面的插針應該都鏈接到主控板上纔對。

而後鏈接兩個熱敏電阻到板子相應位置，先下圖，此時打開printrun軟件（上面的第三個軟件），選擇串口（通常是最後一個），設置波特率（爲250000）。點擊鏈接若是正常，右側會有鏈接成功的提示文字，而且下面的操做按鈕將能夠正常使用了。

經過printrun軟件上的「check temp」（讀取溫度），能夠獲取兩個熱敏電阻的溫度，由於熱敏電阻是直接鏈接上的，因此讀取的溫度應該接近你所在的室溫，若是讀取的值爲0，全部鏈接有誤，請檢查。

雖然沒有鏈接加熱頭和熱牀，但能夠進行簡單測試，首先鏈接12V電源，而後設置加熱牀和加熱頭的溫度分別爲230和110度，此時板子上有兩個紅色LED會相繼點亮，這說明這部分電路正常，關掉便可。而後再右下角輸入命令：M106 S255點發送，來打開風扇控制，此時另外一盞紅色LED會點亮，輸入：M107點發送能夠關掉。

斷開電源，將A4988驅動板接入RAMPS板子，注意方向正確與否，不然有可能會燒壞板子，能夠參考個人照片。應該至少有一個電機作測試，電機鏈接應該按照下圖所示進行鏈接，通常的爲紅藍綠黃的順序進行鏈接，接好後，接通電源，經過printrun能夠嘗試讓電機動起來，好比你將電機鏈接到了X軸上，電機X軸電機+10mm，電機會旋轉，點擊-10mm，電機會反轉。一樣的能夠測試YZ兩軸（更改電機時應該斷掉電源）。擠出機電機當溫度不達到時是不能測試的，你能夠將其A4988驅動器安裝到XY或Z軸上進行測試，以保證驅動器的正常。

若是上面的測試都沒有問題，說明主要的電路就沒有問題了，剩下的就是把你的3D打印機組裝起來了。

鏈接檢測方法:

1、準備工做
「工欲善其事，必先利其器」，在開始工做以前，你應該準備下面所說的工具（包括軟件和硬件）。

一、須要下載的軟件
1.1 固件上傳工具——Arduino IDE
這是上傳固件的必備工具，有了這個軟件讓上傳固件變的容易不少，插上USB，就能夠輕鬆上傳。

下載地址：
windows版本：http://downloads.arduino.cc/arduino-1.5.5-windows.exe
MAC版本：http://downloads.arduino.cc/arduino-1.5.5-macosx.zip
linux 32位版本：http://downloads.arduino.cc/arduino-1.5.5-linux32.tgz
linux 64位版本：http://downloads.arduino.cc/arduino-1.5.5-linux64.tgz
其它版本：Arduino

1.2 3d打印切片軟件——Slic3r

這個軟件是生產3d打印機可以識別的控制代碼的必備工具。沒有它，3d打印機將不能識別3d模型的格式。只有經過這個軟件轉化爲G代碼後，打印機才能夠正常使用。而Slic3r是一個很是優秀的切片工具。

下載地址：
windows 32位版：http://dl.slic3r.org/win/slic3r-mswin-x86-0-9-10b.zip
windows 64位版：http://dl.slic3r.org/win/slic3r-mswin-x64-0-9-10b.zip
MAC版本：http://dl.slic3r.org/mac/slic3r-osx-uni-0-9-10b.dmg
linux 32位版本：http://dl.slic3r.org/linux/slic3r-linux-x86-0-9-10b.tar.gz
linux 64位版本：http://dl.slic3r.org/linux/slic3r-linux-x86_64-0-9-10b.tar.gz

若是你想經過源代碼本身編譯，請參考：slic3r

1.3 3d打印機控制軟件（上位機）——Printrun

reprap官方上位機，界面簡單，操做方便，是新手不錯的選擇。它是3d打印機的控制中心，它會不停的讀取計算機上的G代碼文件（由上面的切片軟件生成），而後經過usb線傳輸給3d打印機主控板（mega2560）從而實現對打印機的精確控制。

下載地址：
MAC版本：http://koti.kapsi.fi/~kliment/printrun/Printrun-Mac-12July2013.zip
windows版本：http://koti.kapsi.fi/~kliment/printrun/Printrun-Win-Slic3r-12July2013.zip
更多版本選擇：Printrun

1.4 固件——Marlin

固件是安裝在mega2560板子上的軟件，功能強大的Marlin是不錯的選擇。

下載地址：https://github.com/ErikZalm/Marlin/archive/Marlin_v1.zip
下載後解壓後，marlin文件夾裏的全部文件就是固件的源代碼，找到裏面的pde或ino文件用IDE軟件打開便可。

二、安裝驅動

MAC和linux系統都不須要位mega 2560安裝特定驅動，插上usb就可使用了，因爲mega 2560板子其實是usb轉串口，因此插上後若是正常，會多了一個串口出來。

2.1 windows操做系統安裝驅動

當你安裝好Arduino IDE後，來到IDE的目錄，裏面有一個
driver
文件夾，進去後找
mega2560 r3
字樣的inf文件，若是找不到，這個目錄下應該會有一個壓縮文件，解壓後就能夠找到這個文件了，右鍵安裝就能夠了。這是插上mega2560板子，應該是可識別的設備了。

三、工具及配件

DIY 3d打印機沒有必要的工具，幾乎是不可能完成的，固然必要的配件也是必須的。

3.1 經常使用工具

在測試或安裝3d打印機套件時，可能會用到的工具包括有，一字螺絲刀、剝線鉗、壓線鉗、電烙鐵、鑷子、片口、尖嘴鉗、高溫膠帶等等。
配套4

3.2 配件

一臺完整的3d打印機是由幾十個甚至上百個零件組合而成。若是想完成下面的測試或組成一臺打印機，你應該有一下零件：
- 3d打印機主控套件：主要包含一個mega 2560主控板，一個RAMPS1.4拓展板和4個4988步進電機驅動板；
- 12V 200W開關電源：用於提供12V電壓，可使用電腦上的ATX電源，但接線時須要注意；
- 2個100k ntc熱敏電阻：爲了實現控制板對加熱頭及加熱牀的溫度控制，須要有兩個溫度傳感器，最方便的莫過於ntc 熱敏電阻，100k電阻是不錯的選擇（大部分固件直接支持）；
- 至少一個兩相四線步進電機：若是你是簡單測試，只須要一個步進電機就能夠完成輪流測試，若是你要組成一臺成品，你須要4～5臺步進電機，Z軸根據機械結構的不一樣有的採用兩臺電機驅動。電機型號須要根據你本身的狀況選擇，通常來講普通42電機均可以勝任，須要注意的是4988最大支持的驅動電流是2A；
- 至少一個限位開關：限位開關是打印機用來肯定位置的重要傳感器，要組成完整的打印機至少須要3個限位來幫助打印機肯定原點位置，限位開關種類不少，能夠是機械式的、光電的、磁性的（霍爾）等；
- 12V加熱管：若是你的機械是FDM（熱溶式打印機），那麼加熱管幾乎是必須的，用在加熱頭上面，能夠選擇12V 40W的加熱管。若是你牢牢是測試主控板是否正常，能夠不須要，由於ramps板子上有led指示燈，知道是否在通電；
- 12V風扇：用於散熱的風扇，沒有太多須要說明的，須要注意的是風扇正負極必須接對，不然不會轉，也能夠僅僅經過led指示來判斷是否工做；
- 12V加熱牀PCB板：爲了讓打印材料更容易粘在打印平臺上，以及防止冷卻變形（主要是ABS材料），若是打印PLA材料，該板子能夠不須要，若是測試也能夠只經過led來指示；

四、準備開始

若是你已經把上面的軟件硬件都準備好了，那麼就能夠進入下一個環節了。

2、配置固件並上傳固件

mega 2560板子在3d打印機中至關於大腦，控制這全部的3d打印配件來完成複雜的打印工做，但mega2560不能直接使用，須要上傳（upload）固件（firmware）纔可使用。

一、下載固件——Marlin，因爲Marlin固件的強大功能和簡單易用，因此這裏暫時只介紹Marlin固件。
二、配置固件參數

下面是須要配置的參數。沒有提到的參數默認便可。
#define BAUDRATE 250000
這是配置串口波特率的，只有上位機波特率和固件波特率相同來能通信成功，必定須要注意。固然也不能隨便改，常見的波特率爲：2400，9600，19200，38400，57600，115200，250000。在3d打印機中經常使用的是後3個。
#define MOTHERBOARD 33
這個參數是配置板子類型的，3d打印機主控板類型很是多，每一個板子的io配置不盡相同，因此這個參數必需要跟你本身的板子類型相同，不然沒法正常使用。個人板子是RAMPS1.4版本，對應的配置應該爲33（單打印頭配置），和34（雙打印頭配置）。若是你使用的是其它板子，請參考旁邊的註釋並選擇合適的配置。
#define TEMP_SENSOR_0 3

#define TEMP_SENSOR_BED 3
這兩個參數分別配置溫度傳感器的類型。這是讀取溫度是否正常的重要參數，若是讀取的溫度不正常將不能工做甚至有很大的潛在危險（燒燬器件等）。若是你使用了其它溫度傳感器須要根據狀況自行更改。
#define EXTRUDE_MINTEMP 170
這個參數是爲了防止溫度未達到而進行擠出操做時帶來的潛在風險，若是你作其它3d打印機，好比有朋友作巧克力打印機，擠出溫度只須要45度，那麼這個參數須要配置爲較低數值，好比40度。
const bool X_ENDSTOPS_INVERTING = true;
const bool Y_ENDSTOPS_INVERTING = true;
const bool Z_ENDSTOPS_INVERTING = true;
這裏的三個參數是配置3各軸的限位開關類型的，配置爲true，限位開關默認狀態輸出爲1，觸發狀態輸出爲0，也就是機械限位應該接常開段子。若是你接常閉段子，則將true改成false。
#define INVERT_X_DIR false
#define INVERT_Y_DIR true
這兩個參數是比較容易錯的。根據本身機械的類型不通，兩個的配置不盡相同。可是原則就是要保證原點應該在打印平臺的左下角（原點位置爲[0,0]），或右上角（原點位置爲[max,max]）。只有這樣打印出來的模型纔是正確的，不然會是某個軸的鏡像而形成模型方位不對。
#define X_HOME_DIR -1
#define Y_HOME_DIR -1
#define Z_HOME_DIR -1
若是原點位置爲最小值參數爲-1，若是原點位置爲最大值配置爲1.
#define X_MAX_POS 205
#define X_MIN_POS 0
#define Y_MAX_POS 205
#define Y_MIN_POS 0
#define Z_MAX_POS 200
#define Z_MIN_POS 0
這幾個參數是配置打印尺寸的重要參數，參考上面的座標系圖來填寫，這裏須要說明的是座標原點並非打印中心，真正的打印中心通常在[(x.max-x.min)/2,(y.max-y.min)/2]的位置。中心位置的座標須要在後面的切片工具中使用到，打印中心座標應該與這裏的參數配置匹配，不然極可能會打印到平臺之外。
#define HOMING_FEEDRATE {50*60, 50*60, 4*60, 0}
配置回原點的速率，單位爲毫米每分鐘，若是你使用的是xy軸同步帶傳動，z軸螺桿傳動，這個參數可使用默認值。
#define DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT {85.3333, 85.3333,2560,158.8308}
這個參數是打印機打印尺寸是否正確的最重要參數，參數含義爲運行1mm各軸所須要的脈衝數，分別對應x,y,z,e四軸。多數狀況下這個數字都須要本身計算才能夠。能夠參考http://calculator.josefprusa.cz/#steppers

至此，最經常使用的參數都已經配置完成，能夠開始使用了。 另外若是2004lcd板子還須要改
//#define REPRAP_DISCOUNT_SMART_CONTROLLER
將前面的
//
刪除掉才能夠正常使用。

三、上傳固件

上傳以前，windows用戶須要提早安裝驅動。 配置板子類型：Tools > Board > Arduino Mega 2560 or Mega ADK，如圖

配置串口： Tools > Serial Port > 你的mega板子對應串口號通常是最後一個。如圖

點擊對號按鈕來檢查是否有錯誤，再點擊向右的箭頭按鈕來上傳固件，如圖

上傳過程當中，2560板子上的TX RX 和L對應的三個led燈都會閃。若是不閃了，說明上傳完成

上傳完成提示

若是上傳成功，你就能夠進入下一個步驟了，若是上傳中出現問題而沒法上傳，請查看IDE下方的提示框，確認是什麼問題後進行進行解決再上傳，常見錯誤板子類型選擇錯誤，串口選擇錯誤等。

3、RAMPS1.4 接線
         RAMPS1.4做爲mega2560的拓展板插在mega板子上面。從而讓mega板子能夠控制3d打印機的工做。ramps上的接線相當重要，接錯不只不能打印，甚至還會燒壞器件和板子。請必定注意。
RAMPS1.4板子的功能分佈,請參考示意圖，爲了防止接錯，請再三確認如下幾個方面後再通電，
* 電源正負極是否正確？
* RAMPS電源只接12V，沒有5V接入。
* 4988驅動板確保沒有插錯位和顛倒（若是鏈接錯誤，通電就會燒板子）,請細看A4988驅動板的接線圖。

最後，將ramps1.4插在mega2560板子上，注意不要接錯位。在通電以前你應該仔細檢查一下，省得有疏忽。接錯了會致使後面的工做沒法正常進行。若是都沒問題了，能夠接上USB線，和12V電源了。

4、鏈接上位機並作簡單手動控制

若是以前的操做都順利，如今就能夠插上USB線，打開printrun上位機軟件了。mega2560剛剛接通電源時，RAMPS板子上的LED1（綠色）會閃幾下。這說明mega2560板子中的固件正在啓動。

一、經過上位機鏈接板子

如上圖，打開軟件，選擇正確的串口，設置正確的波特率（須要跟你固件中配置一致），點擊connect。若是鏈接正常，右側的提示區，會有相似下面的提示：

Connecting... 
start 
Printer is now online. 
echo: External Reset 
Marlin 1.0.0 
echo: Last Updated: Sep 8 2013 15:04:20 | Author: (MakerLab, default config) 
Compiled: Sep 8 2013 
echo: Free Memory: 4260 PlannerBufferBytes: 1232 
echo:Hardcoded Default Settings Loaded

而且，左側的圖形操做區變爲能夠操做的顏色。勾上溫度曲線旁邊的watch選項，能夠實時獲取溫度狀況，以下圖。

二、查看溫度是否正確（只接5V便可）

若是上面的操做都正確，你能夠看到如今兩個溫度傳感器的溫度，而且溫度應該爲室溫，手捏在上面能夠看到溫度的變化。若是你的溫度讀取到的爲0度，請確保鏈接正確，依然有問題應檢查固件中的相關參數。

三、測試三個輸出端（需接12V）

接上12V電源，點擊下圖中標紅位置的按鈕，兩個設置溫度的按鈕，一個風扇按鈕（若是沒有風扇打開按鈕，能夠在右側輸入M106 命令來實現）。如圖：

若是這時RAMPS1.4上亮起了三個紅色LED，那說明輸出端測試成功。

四、測試電機及驅動（需接12V）

鏈接步進電機的4跟線到X軸電機輸出端，若是你的電機導線顏色是標準顏色，能夠用紅-藍-綠-黑的順序鏈接，若是你的線顏色不標準或沒有顏色區分，你須要經過電機說明書找到4跟線屬於哪一相及哪一極，而後安裝相B負-相B正-相A正-相A負的順序鏈接（還有其它接線方式，請了解一下步進電機的原理）。

4.1 xyz三軸電機測試

點擊上位機左側的手動操做區域，進行對xyz三軸的測試。若是隻有一個電機測試完應該軸後，再插到另外一個軸上。

測試流程：
先電機某個軸的加+方向操做，電機應該往正方向運轉； 再電機對應軸的負-方向操做，電機應該反轉； 重複幾回上面的操做。
須要注意的是，固件爲了防止打印機撞車，小於最小位置和大於最大位置後電機就會中止運動。也就是說並不會一直加或減下去，電機都會轉。

4.2 擠出機電機測試

因爲固件不容許溫度爲達到最小擠出溫度（固件中的參數）時執行擠出動做。因此若是你鏈接了真正的擠出機，而且有物料在裏面，請不要在溫度未達到230(abs)和185(pla)時進行擠出機測試。

測試方法：
一、將溫度加熱到物料對應的擠出溫度，PLA：185度，ABS：230度，再進行測試，電機Extrude爲擠出動做，Reverse爲後退動做。若是所須要的方向跟實際方向相反，直接把全部的4跟電機導線反向便可。

二、若是你沒有接擠出機，或擠出機中沒有物料，能夠不須要進行加熱來測試。須要在右側命令輸入框中輸入M302來容許冷擠出操做。這樣就能夠跟上面同樣進行Extrude和Reverse測試了。

五、限位開關測試

RAMPS1.4最多共支持6個限位開關，分別是X-min，X-max，Y-min，Y-max，Z-min，Z-max。其中至少須要用到3個來肯定打印機的原點，能夠是一個軸的min或max位置的限位（由固件中作配置）。限位開關根據不一樣的形式接線方式也不一樣，機械式的限位開關只須要鏈接兩個段子便可（負和信號），光電、霍爾式開關通常須要鏈接三個段子（正、負和信號）。
我這裏測試用3個軸的min位置來作原點的配置方式。測試限位開關應該接在各軸的min位置上。而後電機測試軸的home按鍵，對應軸的電機應該開始轉動，而後按下對應軸的限位開關兩下（爲了提升精度，碰到一次後返回幾毫米再碰到纔是真正的原點），此時電機應該中止轉動。以上操做重複在其它軸上進行測試。

六、測試完成

若是上面的測試順利完成，說明你能夠開始把全部的東西安裝在機構架子上了。須要注意各軸和各限位開關的對應關係。

5、測試修改並從新上傳固件
若是你的固件有問題，強烈建議你再過一遍固件配置部分。
比較容易出錯的地方是：限位開關的配置，每毫米脈衝數等。

6、切片軟件配置

切片軟件是生產打印機主控板能夠識別的代碼（Gcode）的工具，沒有這個軟件的幫忙，打印機不能識別3d模型文件。這裏暫時只介紹Slic3r這個切片軟件。簡單好用功能強大。

一、打開expert模式

Slic3r默認是簡單模式，可是我建議直接打開expert（專家）模式，從而可以對打印機進行更好的控制。我這裏以mac版本爲例子，其它版本作類似操做。

如上圖設置後，從新啓動後就會進入專家模式。

二、print settings

打印配置，跟打印相關的配置會在這個欄目下。有些相同的打印機會對不一樣的模型打印時用不一樣的打印配置，從而實現各自最好的效果。

2.1 Layers and perimeters 層和邊緣配置

Layer height:爲打印每層的層高度，0.4mm打印頭推薦層高0.3如下，層高越小，打印精度也高，一樣模型打印時間也就越長。 我設置的是0.3mm。
First layer height:第一層通常爲了更好的粘在平臺上，都會比其它層高要小一些，好比50%左右，我這裏設置的是0.2mm。
Perimeters：是指每層的邊緣部位須要打印的圈數。默認爲3層。無特殊需求保持默認便可。
Solid layers：底層和頂層各須要多少層進行徹底填充，默認各3層就能夠。
其它參數默認。

2.2 Infill 填充配置

Fill density:填充比例，最大1(100%)，最小0，越大理論強度越高，固然耗費的時間和物料也就越多。通常狀況30%的填充率已經能夠知足大部分的打印需求了。
Fill pattern：填充時的圖案是什麼樣的，能夠保持默認，也能夠找到本身喜歡的模式。 Infill every ? layers：每多少層進行填充，默認每層都進行填充。
其它配置能夠默認。

2.3 Speed 打印速度配置

2.4 Skirt and brim 輪廓打印

Skirt：是指在正式打印以前，在模型周圍作一個輪廓打印的動做，來保障擠出機出絲正常，以及給你時間及時發現問題，好比平臺不平，平臺高度有問題，擠出頭等等。

7、開始打印 若是你順利完成了上述的全部步驟，你的打印機應該能夠開始工做了。