3D打印机折腾 - XYZPrinting da Vinci 1.0

前言¶

因为某种缘分，我上了一个库存3D打印机的车。买到的打印机是 XYZPrinting 出品的 da Vinci 系列，版本1.0，下面简称达芬奇。现在这个系列都加上了前缀“original”。

该打印机用的是私有协议，而我不喜欢被私有上位机控制的感觉（GNU/Linux上操作、配合其它软件时会很麻烦）。于是折腾了“一下下”。

幸运的是我拿到的版本比较老，可以更换电机驱动器。

机器上手¶

这个设备真的比想象的大不少……明明工作空间只有200*200*200的说……占地差不多 500*600，高度 500，单位都是毫米。

比较可惜的是，设备到我手上时已经因运输不当损坏了多个部件，例如柜门转轴、上翻盖转轴、热床支架、热床玻璃、Z轴底座等等。总之先尝试调平、打印了内置测试件，感觉还行。

可惜这个调平不是长久之计，网上搜索后没有找到合适的热床组件，找商家补发了一个备件。在此期间先研究一下通信协议、耗材限制吧。

在此先记录一下我对于3D打印机到手后的操作建议：

1. 检查机械结构
2. 上电检查状况
3. 检查是否校准并视情况调整（例如使用自动校准功能）
4. 装料
5. 打印测试

耗材锁与上位机协议¶

我机器随附光盘的程序没法正常运行……网上找到的官方程序也没法成功地在虚拟机里打印…… 可惜了 那正好，必须折腾起来。好在网友留下了大量研究资料^{1 2}（相关论坛资料主要发布于2016年前后，很久远，说明这机器年岁也很高）。

“简单”看了一下，就是用特定串口命令上传文件呗，用Py快速实现了一个小工具³。 第一次上传gcode时一个不小心让打印头撞了一下平台……这好像也给后面打印立方体测试时埋下了隐患，导致模型某个侧面疯狂突出。

用这个方法打印模型需要用USB连接串口。需要注意的是，没调整好的话床很容易撞喷头，具体我就不详细写了。

刷机 - Repetier 固件¶

工具写到一半发现有个现成的开源固件。刷机也很方便，直接短接、清除原固件后就可以直接用 Arduino IDE 或 PlatformIO IDE 上传。但是在使用过程中会遇到一些小问题。 中间虽然尝试了备份原固件，但发现JTAG接口并不能用=_=，算了反正原装固件是枷锁。

我的刷机过程如下，其它设备会略有不同，请参考固件说明。

1. 检查型号兼容性
2. 断电->短接JP1->上电->过几秒断电->断开JP1
3. Clone并打开项目文件夹，修改 src/ArduinoDUE/Repetier/Configuration.h 中的配置
4. PlatformIO IDE 编译、上传，随后进行设备校准与检测
5. 根据实际设备情况调整参数
6. 重新编译、上传，校准与检测
7. 终于测试通过了，正常使用

我的挤出头边上的探针（probe）长度与测试点位置的位置好像和程序预定义的有点不同，在使用过程中发现了一些问题。不得不修改了一下代码。

加装WiFi模块¶

ESP3D这个东西还是有点意思的。哦，装了这个玩意儿可能会让USB串口不正常。

以 ESP12F 为例，2.1.x 固件的使用注意点：

• 供电得足……
• 在 esp3d/config.h 中对你需要的功能进行调整
• 刷机前最好用esptool把模块的存储器擦除一遍，以清除所有会影响到的配置
• 刷机后上机工作不太正常是正常的，需要简单配置一下
  • 连接热点后上传index.html.gz，找不到可以fzf/find一下
  • 走一遍tour，配置工作模式
• 2.x成熟一点，指引直观易用；3.0更先进，但是不知道什么时候才有稳定版，没什么指引不太方便
• 打印机固件也要开启WiFi功能哦
• Repetier for davinci 最大波特率只有 500000，如果你调高了，ESP3D和打印机固件会自动将波特率降下来

硬件连接参考如下（达芬奇1.0 跳线JP1版），可以先看看原项目的示意图⁵。原项目建议串口加一对分压电阻把RX电平降下来。 该串口的波特率和 USB 串口的波特率（打印机设置的）一样。

+---------+        +---------------+
|     GND |___  ___|1 to RX        |
|         |   \/   |               |
|     TXD |_  /\  _|2 to VCC(3.3V) |
| ESP     | \/  \/ |               |
|     RXD |_/\  /\_|3 to GND       |
|         |   \/   |               |
|     VCC |___/\___|4 to TX        |
+---------+        +---------------+

测试的时候要同时面对好几个疑问真的头疼死了……总之装上去了！

换电机驱动¶

想用TMS2209换掉原来的A4988。达芬奇的电机驱动板排针间距大概7个单位距离，比常见的5个单位距离宽一些（1单位距离为2.54mm，排针间距），需要改造。 目前想到的办法有魔改双层转接器和自制转接板。结果咧，转接器（双层排母但是两层一样）都做好了，但是怕操作失误把板子弄坏，还是放弃了（网友称其‘fragile’）。 以后有机会用自制转接板改吧，感觉稳妥些。 事实证明 直接直连转接的话需要改一下电机插头线序 只是方向相反而已，另外做的转接板线接错了直接报废。 另外说一句，我搞不太懂这些步进电机的1A2B什么的编号，好像有两种标准很坑人（一种字母对应线圈/相、数字对应正负，另一种反过来）。 只要知道接对了电机会动，接错了电机会原地抖动，估计就没啥问题了。

嘉立创免费打样了一组转接板，配合长排针，把原来的母座改了，同时兼容原版和常见的TMC2209 总之就是直接报废。电机驱动根据soliforum的网友提供的信息⁶来看， 驱动电流不应该超过1A，大概在0.8A左右合适。100mΩ的情况下调整电压差不多1V应该就行了。

提前预留了活动空间并测试了一下电机驱动方向，发现恰好相反，那么稍微修改一下固件把它矫正过来～

// 需要修改的内容如下，给出的是使用TMC2209时的值
#define INVERT_X_DIR false
#define INVERT_Y_DIR true
#define INVERT_Z_DIR false

继续用原来的长排针，发现单位移动距离好像对，可能是微步设置出现问题，不管三七二十一先重新做了“可靠的”转换器，又实验了好几次，非常不稳定，中间还不小心插反了一个模块（-11CNY (ಥ_ಥ)），只剩3个可用了…… 一筹莫展之际，想到了板子MS1、MS2、MS3是没有隔离的，而且TMC2209的MS3是个TX（输出模式的IO），说不定影响到了微步设置？嗯，咱把对应的引脚剪掉吧！还好只是剪转接器的引脚。oh，还真的是这样！一切终于正常了。

用TMC2209替换A4988的感受嘛，声音确实小了很多，还是挺明显的。在打印精度上基本没有多少提升=_=。总体上确实有提升就是啦。

关于校准¶

平台平衡校准，配合纸片手动调平比根据自动测量数据调整要靠谱得多（说明自动测量是废物/当然也不完全是）。

我建议的校准流程：

• 平台校准
  1. 清理平台和打印头，这一步在手动校准程序启动时会有个选项；
  2. 手动校准（Manual leveling），如果觉得不放心可以多来两次练练手（按照固件提示操作走完流程就行）;
  3. 重新检测Zmin（Zmin evaluation）；
  4. 打印测试件验证校准状况。
• 挤出机校准
  1. 在耗材上做好长度标记，然后按程序挤出一段耗材（比如100mm），测量实际挤出长度；
  2. 然后嘛就是一个比例计算， \(S_{new} = S_{old} \frac{E_{program}}{E_{actual}}\)；
  3. 也可以参考一下网上资料 ⁷。

挤出头与热端更换¶

目前看到有网友换了 MK8 或 E3D 的热端^{8 9}。以后我得尝试一下。热端拆解得在网上找视频了。看起来以后可以直接换MK8热端。

温度传感器更换¶

参考开源固件讨论区¹⁰，有两种做法：一是改主板并更换传感器从而能用既有的通用数据，二是自己测对应的温度数据。

其他人的改造¶

发现有人直接把主板换掉魔改了一番¹¹。我暂时没这个动力……先好好用用看吧，要换也先换热端和电机驱动了。