【文章內(nèi)容簡介】 圖 29 Arduino Mega 2560 主控板 Arduino Mega 2560 主控板的微控制器為 atmega2560，工作電壓為 5V，數(shù)字 I/O 引腳為 54 個，模擬輸入引腳為 16 個，每個 I/O 引腳的直流電流為50 毫安，主控板是 3D 打印機(jī)的大腦，負(fù)責(zé)控制整個打印機(jī)來完成特定的動作，如打印特定的文件等。這里需要說明，拓展版給主控板供電的二級管不焊接，也就是需要單獨(dú)給 mega 2560 主控板供電，直接使用 USB 5V 或通過電源接頭供電。 Arduino 是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺， 包含硬件（各種型號的 Arduino 板）和軟件（ Arduino IDE)，它開放源代碼的電路圖設(shè)計(jì)，程序開發(fā)接口免費(fèi)下載，也可依個人需要修改，它 滿足 了不同人群 創(chuàng)新創(chuàng)意的需要 。 3D 打印機(jī)運(yùn)行前，需要在 Arduino IDE 中下載 Marlin 固件，根據(jù)需要修改固件中部分參數(shù)來滿足打印的要求。 b) Ramps 拓展版 拓展板 Ramps 插在主控板上，通過插針與主控板相連，有了它是為了更好的與其它硬件進(jìn)行連接和控制，起到過渡橋梁的作用。拓展板需要接兩個 12V 電源，其中一個為 11A，為加熱床供電，另一個為 5A，為擠出 14 機(jī)、各軸電機(jī)及風(fēng)扇等元件供電，由于作者未使用加熱床，只使用一個 12V、5A 電源即可。 Ramps 拓展板上還有風(fēng)扇輸出與加熱棒輸出指示的 LED，擠出機(jī)與各軸電機(jī)均通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動板 A4988 由主控板控制，由于作者采用單機(jī)頭打印機(jī)，擠出機(jī) 2 電機(jī)接口不用安裝 A4988，位于拓展 板右上角，有 X、 Y、 Z 方向的限位開關(guān)，可以控制打印機(jī)每次工作時的原點(diǎn)。拓展板的接線如圖 210 中所示。 圖 210 Ramps 拓展板 c) A4988 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動板 A4988 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動板是用來連接步進(jìn)電機(jī)的，從而實(shí)現(xiàn)主控板對步進(jìn)電機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn) XYZ 軸電機(jī)及擠出機(jī)的動作。 A4988 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動板的特點(diǎn)是，它只有簡單的步進(jìn)和方向控制接口，有 5 個不同的步進(jìn)模式：全、半、 1/ 1/8 和 1/16，可調(diào)電位器可以調(diào)節(jié)最大電流輸出，從而獲得更高的步進(jìn)率，有過熱關(guān)閉電路、欠壓鎖定、交叉電流保護(hù)的 功能，以及接地短路保護(hù)和加載短路保護(hù)的作用。如圖 211 所示，驅(qū)動板通過引腳接插到拓展板中對應(yīng)的接口上。 圖 211 A4988 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動板 15 軟件部分 前面作者已經(jīng)知道， 3D 打印機(jī)軟件部分包括上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件兩大部分，而每部分又有細(xì)分，通過軟件的運(yùn)行，作者才能實(shí)現(xiàn)主控板對打印參數(shù)的設(shè)置及控制。一臺 3D 打印機(jī)所有軟件完整運(yùn)行的過程如下：首先，作者需要在電腦上的三維建模軟件中完成零件的建模，如 Solidworks、 UG、 3D Max 等三維軟件，創(chuàng)建完 3D 模型以后將文件另 存為 STL 格式，將 STL 文件在切片軟件 Slic3r 中打開，通過一系列的打印設(shè)置，進(jìn)行切片產(chǎn)生代碼，在另一上位機(jī)軟件 Pronterface 上將代碼打開，并連接主板，主板上的下位機(jī)軟件為 Marlin 固件，運(yùn)行前已提前進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，連接成功后，主板上的 LED 燈會閃爍，待打印機(jī)上加熱管加熱，溫度升至設(shè)定溫度后開始打印。下面具體介紹一下打印機(jī)的軟件部分。 a) 下位機(jī)軟件 Marlin 固件 Marlin 固件為 自由軟件 ，可以直接用來 做軟件開發(fā)，而 作者在 3D 打印機(jī)中 使用 Marlin 固件 時，只需要在 Arduino IDE 軟 件中下載完固件，找到Marlin 固件 中的 文件 ，可 根據(jù)自己的需 要 來修改相關(guān) 的代碼內(nèi)容 ，作者研制的打印機(jī)需要做如下修改。 找到 define BAUDRATE 250000 這項(xiàng) 代碼意義 為：電腦通過 USB 線鏈接打印機(jī)的通信波特率 ， 單位 為bps，在后面打開的 Pronterface 軟件中需將 波特率 也設(shè)置成 250000，才能成功連接主板。接著需要找到 define MOTHERBOARD 33 這項(xiàng) 代碼意義 為：電路板型號， 版本，對應(yīng)的配置應(yīng)該為33（單打印頭配置），和 34（雙打印頭配置），此處 作者 填寫為 33。其它參數(shù)暫時默認(rèn)即可。軟件運(yùn)行如圖 212 中所示。 16 圖 212 Marlin 固件 Marlin 固件是比較新的一個固件，并且很多使用對其進(jìn)行了改進(jìn)，它有如下一些特點(diǎn)：有預(yù)加速功能，使得打印機(jī)在打弧線時速度更快、更流暢；溫度測量更精確、讀數(shù)更準(zhǔn)確；自動調(diào)節(jié)的 PID 溫度控制；最早支持LCD 顯示，以及支持 SD 卡。 b) 上位機(jī)切片軟件 Slic3r Slic3r 為 3D 打印機(jī)的切片軟件，它的作用 是將三維模型的 STL 文件進(jìn)行切片分層，切片設(shè)置完成后，輸出 G 代碼，在 Pronterface 中打開 G 代碼。 圖 213 Slic3r 軟件設(shè)置 Slic3r 的設(shè)置參數(shù)比較多，圖 213 為對一長方體模型進(jìn)行切片設(shè)置，圖中可以看到， Slic3r 第一個 工具叫 Plater， 它允許在進(jìn)行切片前加載和安排一個或多個模型。 由三維軟件獲得 模型 的 STL 文件， 將它拖到 Plater（或者通過文件菜單打開）， plater 將會加載它 ， 并在距離模型幾毫米的周圍產(chǎn)生一 17 條 skirt 輪廓線 ， 模型也可以 在軟件中進(jìn)行 重新定位 。軟件界 面 右側(cè)則是 對加載 模型 的操作選項(xiàng) ，可以通過 選項(xiàng)對 模型 進(jìn)行調(diào)整，具體操作命令的意義如下。 ? More/Less 增加或減少模型數(shù)量 。 ? 45/Rotate 旋轉(zhuǎn) ， Z 軸 45 度旋轉(zhuǎn)，順時針 或 逆時針。 ? scale 比例，放大或縮小 。 ? split 分裂，把一個模型分裂成多個部分組成并允許每個單獨(dú)安排。 在文件列表的底部按鈕可以添加、刪除、自動安排和導(dǎo)出模型。 ? Add 添加模型 。 ? Delete/Delete All 刪除一個模型或所有模型 。 ? Autoarrange 自動安排最優(yōu)布局 。 ? Export Gcode 切片模 型并生成 Gcode。 ? Export STL 保存當(dāng)前設(shè)定的模型 。 Slic3r 后面的三個設(shè)置為打印設(shè)置，填充設(shè)置以及打印機(jī)的設(shè)置，根據(jù)需要逐步進(jìn)行設(shè)置，這里不再列出其具體的設(shè)置選項(xiàng)。根據(jù)作者對打印機(jī)最終的調(diào)試結(jié)果顯示， 打印第一層 的 重要性必須引起注意， 如果 第一層沒有處理好，將導(dǎo)致徹底失敗， 模型將 部分分離和扭曲。 下面是為提高第一層的打印精度，作者總結(jié)的一些注意事項(xiàng)。 第一層高度 ： 第一層作為粘接層需要更多的熱量以及擠出跟多耗材，一般設(shè)置為噴嘴直徑。例如 的噴嘴則設(shè)置第一層高度為 。 更寬的擠出寬 度 ： 材料接觸打印床越多越好，這個可以通過設(shè)置擠出第一層寬度設(shè)置，可以使用百分比和固定值兩種方式設(shè)置。 推薦大約 200%的設(shè)置，但是這個要結(jié)合第一層打印高度設(shè)置，例如第一層打印高度設(shè)置為 ，擠出寬度設(shè)置為 200%，那么實(shí)際得到的寬帶是 ,這個是小于噴嘴直徑的，這樣會導(dǎo)致擠出過少的熔絲打印失敗。 更高的打印溫度 ： 擠出機(jī) 加 熱端假如加熱了，可以設(shè)置第一層溫度更高點(diǎn)，這樣可以降低打印耗材的粘度，做為一個經(jīng)驗(yàn)值參考，推薦額外提高 5176。C。 打印床 位置 的水平 ： 有一個水平的床至關(guān)重要。噴嘴位置與打印床接觸過低 將會堵住噴嘴口并擦傷打印床，過高將導(dǎo)致打印絲不能粘在打印床上。 Slic3r 是一個比較實(shí)用的分層工具，軟件中的很多參數(shù)都是分層工具自己算出來的，用戶只需要填寫少量的配置參數(shù)，并且因?yàn)樗子谑褂茫謱铀俣瓤?，打印質(zhì)量高，如今是非常流行的分層工具。 18 c) 上位機(jī)打印控制軟件 Pronterface 通過 Slic3r 切片完成后保存的文件 Gcode，在 Pronterface 中打開，如圖 214 所示， 將打印機(jī) 主板 與電腦主機(jī)通過 USB 接口連接后，選擇與打印 圖 214 Pronterface 機(jī) 主控板 相同的端口 ， 點(diǎn)擊界面上的 Connect 按鈕，實(shí)現(xiàn)電腦與打印機(jī)的連接，此時，可以對打印機(jī)進(jìn)行直接操作。 Pronterface 中也可以對打印進(jìn)行設(shè)置，下面對 Pronterface 界面功能進(jìn)行介紹。 Port 選項(xiàng)用于連接端口的選擇，將打印機(jī)與電腦連接后，通常會自動轉(zhuǎn)變?yōu)楫?dāng)前對應(yīng)端口。如果沒有自動轉(zhuǎn)變，可重啟 Pronterface 軟件，或者手動選擇（通常為編號最后一個）。前面已經(jīng)說明，波特率應(yīng)與 Marlin 固件的波特率一致，改為 250000（只要固件與控制軟件設(shè)置的波特率一致即可）。 Connect/Disconnect 按鈕用于打印機(jī)與電腦的連接或斷開。 Reset 按鈕用于重置打印機(jī)設(shè)置。 Load file 按鈕用于載入打印模型的 G 代碼文件。Compose 用于 Pronteface 軟件在簡單模式和一般模式之間的選擇，建議使用一般模式，即默認(rèn)的視圖模式。 SD 卡按鈕用于裝備 SD 卡擴(kuò)展插槽的機(jī)型，可從事先準(zhǔn)備好的 SD 中提取相關(guān)模型的 G 代碼。 Print 是開始打印的命令按鈕。 Pause 是打印中途暫停按鈕，但打印過程中按此鍵有可能造成模型數(shù)據(jù)前后不一致，建議一次性打印完畢。 XY 軸、 Z 軸用于調(diào)整機(jī)器 X、 Y、Z 的最高運(yùn)行速度 ，可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整。 圖左側(cè)的 X、 Y、 Z 圓形區(qū)域版塊用于