【打印虎】RepRap Prusa i3 3D打印机Melzi专用LCD控制器使用指南

对于Prusa i3 3D打印机的玩家来说,有一个比较常见的问题,就是3D打印机本身没有可供用户交互的界面,必须通过USB连接,使用PC上的Repetier-host或同类的3D打印机控制软件,才能对3D打印机进行有效的控制。这对于起步阶段的玩家,打印一些小玩意是没什么问题的。但是,当你需要打印高精度、大尺寸的3D打印作品时,问题就来了。不论是提高精度,还是加大3D打印对象的尺寸,都意味着打印时间的大幅增加。这样你的PC机就必须长时间开机。如果你用的是笔记本电脑,你的电脑也不能移动了,要一直保持USB的连接状态。而且,万一因为USB线的质量不佳导致传输出现问题(对于大型作品,在长达几十个小时的打印时间里,还是很可能出现的),你的作品就会功亏一篑,令人抓狂。

想解决这样的问题也不难,只要给3D打印机增加一个LCD液晶显示屏模块,就可以解决在3D打印机上直接人机交互的问题。再配合上SD卡,我们就不再需要使用USB连接,完全可以依靠3D打印机自身完成所有的工作。同时,3D打印的稳定性也会上一个台阶。市面上已经有一些这样的模块,不过打印虎针对Melzi主板做了一个更完善的方案:

  1. 可以与Melzi主板完美配合使用;
  2. 使用了大尺寸显示屏,同屏可以显示更多的信息;
  3. 基于Repetier-firmware 0.91固件,稳定可靠;
  4. 完整的、容易理解的全中文用户界面。

从以上几点可以看出,打印虎的Melzi LCD控制器方案还是有些特色的。下面我们先来看看这个模块的外观,然后给大家详细讲解用户界面的使用方法:

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可以看出,这个模块的主体,是一块很大的LCD显示屏。下面有几个按钮,可以用来操作。模块侧面有一个小开关(图中被挡住了)用来控制LCD背光,允许用户在夜间使用时把蓝色灯光关闭。

在Melzi启动过程中,LCD上会显示出版权信息。在下方,有一个紧急停止(STOP)小按键,这个按键的作用,是当3D打印机出现问题的时候,立即停止目前的动作,以便人工干预。旁边的圆柱形元件,是一个蜂鸣器。当用户在界面上操作的时候,会以蜂鸣声提示用户动作已经被响应。最右边的大旋转按钮,可以发出三个动作,分别是左旋、右旋和点击。虽然只有三个简单的动作,但配以合理的菜单交互,可以允许用户在这个界面上进行很多常用的操作。下面我们会主要讲解如何操作这个界面。

第一节,主界面与主菜单

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进入主界面之后,我们可以看到上图所示的内容。首先,左上角的格子里,是挤出头和热床的当前温度、目标温度。向下的箭头图标代表挤出头,长方形图标代表热床。第二个格子里面,是XYZ三个轴的当前位置。右上角的格子里面,是挤出头风扇的转速。这个转速以一个百分比的形式显示在垂直的矩形条上。

这其中,挤出头、热床以及风扇,如果在工作中,这里还会有对应的动画效果出现。大家使用时可以观察到。

下面的速度,是控制3D打印机XYZ轴运行速度的百分比。基础速度还是由PC端的控制软件决定,但我们可以从LCD界面上随时设置这个速度的比例,可以是一个小于100%的数值,代表降速,也可以是一个大于100%的数值,代表提速。

最下面一行,有两项信息。左侧是当前3D打印机的状态指示。可以看出,目前的状态,是“打印机就绪”。如果3D打印机发现问题,也会在这里进行提示。右侧的“缓存: 0”,代表着目前有多少条指令在等待执行。

在这个界面下,旋转输入按钮(这里左旋右旋都可以),可以得到第二个信息输出界面:

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这个界面的内容就很简单了,一共有两项统计信息。一项是打印时间,另一项是消耗耗材。这些信息是从上一次用户清除EEPROM开始计算的。

再次旋转输入按钮,就会回到主界面。在主界面上按下输入按钮,可以进入菜单系统。第一级菜单项超过了一屏最多能够显示的5行,因此当用户旋转输入按钮时,会滚动显示出更多的项目。如下图所示:

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可见,菜单项一共有八项。包括“返回”、 “快速设置”、 “步进电机位置”、 “挤出机”、 “风扇速度”、 “SD卡”、 “调试”以及“配置”。

第一个菜单项非常简单,再次点击就会返回到主界面上。这就不用多说了。

当一个菜单项下面还有子菜单的时候,屏幕的最右侧会显示出一个向右的箭头。可以看到,在主菜单中,除了返回功能之外,所有的菜单项都有下一级的子菜单。也就是说每个菜单项都对应着一个功能组,而不是一个具体的功能。我们下面会逐一了解这些菜单项对应的内容和用法。

第二节,快速设置

进入快速设置菜单,可以看到其中是一组可以快速使用的功能或者设置项。

第一项,XYZ归零功能,非常简单实用。按下按钮之后,三个步进电机轴分别归零。这项就不用过多解释了。

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第二项是设置速度系数。这里的设置会直接反映在主界面上。缺省是100%速度,按下按钮之后,左侧的空心三角,会变化为实心三角,代表着当前处于调整数值的状态。在这个状态下,旋钮的左右旋转分别代表了减少或者增加数值。按下旋钮代表确定当前值,并且退出调整数值状态。下图所示,就是正在调整数值状态的显示效果:

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速度系数这个数值,代表着XYZ三个轴的步进电机,在当前基础上的运行速度的百分比。比如,当这里设置为90%时,XYZ三个轴都会以PC端发出指令的90%的速度实际运行。这个系数也可以设置为超过100%的数字,这时就意味着我们希望3D打印机提速运行。当我们希望临时增加或者降低3D打印机的运行速度的时候,这个功能就很有用了。

第三项是流率系数。这个系数与上面的速度系数类似,但是作用对象不同。这个参数作用于挤出头步进电机,可以让挤出头在原始设置的基础上,以一个更慢或者更快的百分比速度运行。当我们发现挤出头挤出量过多或者不足的时候,就可以临时调整这个值,以获得更好的打印效果。

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下面三项,第四项、第五项和第六项是一组功能。分别是使用预设数值预热PLA、ABS以及冷却。预设值在配置固件,刷入Melzi之前就确定了。打印虎使用的预设值就是我们正在销售的高质量耗材所需温度值,PLA设置在热床60℃,挤出头215℃;ABS设置在热床98℃,挤出头247℃。当然如果你需要使用不同的值,完全可以自己在配置固件的时候修改。这里对应的固件设置项是以下4项,可以在configuration.h中找到。

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最后的第七项,是关闭步进电机。这项很简单,应该被视为是一项节能选项。打印虎固件在超过一定时间没有操作的情况下,也会自动关闭步进电机。

第三节,步进电机位置

步进电机位置菜单,其中的内容比较多,但都很简单易用。首先一组,是关于XYZ轴归零的功能。这就不用细讲了,大家一试便知。

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第二组功能,是调整XYZ轴的位置。这组功能一共六项,分别用来调整X位置、Y位置以及Z位置,同时为了兼顾微调和快速调整的需要,每一个轴又分为快速和慢速两个版本。如下图所示:

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因为每屏最多显示5行,因此下面还有一行(Z位置)没有显示出来。进入Z位置(快)尝试一下这个功能:

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在这个界面上,旋钮向右旋转一次,会增加Z轴高度1mm。向左旋转就降低1mm。同时显示的还有低位限位开关和高位限位开关的状态。当然,对于Prusa i3设计来说,只有低位限位开关,高位限位开关就不存在了。

限位开关如果处于“开”的状态,代表当前被触发了。如果处于“关”的状态,则没有被触发。

步进电机位置的最后一项,是挤出机位置。

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点击进入挤出机位置菜单项,可以看到这样的一个界面:

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在这个界面上,用户可以使用旋转按钮的左、右旋转,控制挤出机步进电机,每旋转一格,代表挤出机向前或者向后运行1mm。按下旋转按钮退出这个功能。

需要特别注意的是,这个功能一定要在挤出头加热之后再使用。否则挤出头中的塑料处于固体状态,强行使挤出头步进电机转动,很容易造成挤出头的损坏。

第四节,挤出机

挤出机菜单里面是一组关于挤出机以及热床的选项。

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第一项是热床温度。这里可以直接设置热床的温度,而不是类似于快速设置中采用一个预设值的方式设置热床温度。可以通过旋转按钮,设置一个精确的温度值。0℃代表热床关闭。

第二项是挤出机温度。与上面的热床温度相似,这里可以直接设置挤出机的温度。

第三项是挤出机关闭。这项可以直接关闭挤出机加热。

第四项是挤出机位置。这个菜单项与步进电机位置中的挤出机位置菜单项完全一样,用于控制挤出机步进电机的前进、后退。注意不要在挤出机没有加热的情况下操作这个功能。

第五项是“当前位置设为原点”。点击确定后,上一个功能菜单(挤出机位置)中的当前位置数值会被重置为0。虎哥我认为,这个功能主要是用于挤出头校准的过程中。平时应该很少需要用到。

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第五节,风扇速度

这一组功能非常简单明了。首先,是直接控制风扇速度的菜单项。如果当前风扇速度不是0,下面还会出现“关闭风扇”这个选项。

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再下面,是一组预设值设置。可以快速调整风扇的速度,到达25%、50%、75%或者全速。

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当风扇处于运行状态的时候,主界面上的风扇图标会以一个动画效果表示风扇正在运行。

第六节,SD卡

如果3D打印机开机的时候,并未插入SD卡,那么进入SD菜单项时,界面将如下图所示:

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此时,可以插入SD卡,并点击“挂载SD卡”选项。挂载完成后,界面将产生一些变化。SD卡菜单项内部变为这样:

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在这里,就可以打印SD卡上的文件了。另外还附加了删除文件的功能(感觉上这功能有点鸡肋啊)。同时,顶级菜单上也同时附加了打印文件菜单项,方面用户操作。再有一个变化,就是在主界面上,增加了一个SD卡的显示区,提示用户已经有SD卡挂载了。

进入打印文件或者删除文件功能,就会显示出SD卡上的文件列表。使用旋转按钮,就可以轻松选择文件,点击文件后,就会对文件执行相应的操作了(打印,或者删除操作)。

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有几点需要注意一下。首先是建议大家把gcode文件,放在SD卡的根目录。这样选择起来比较容易。当然在子目录内的g-code文件也是可以用的。

另外,建议所有的文件名,使用英文命名。中文文件名是没办法正确显示的。特殊符号也尽量避免。

还有一点就是建议使用比较短的文件名。虽然界面提供了长文件名的滚动显示,但效果还不尽人意,不如干脆使用短名字更方便些。

打印开始之后,SD卡菜单还会发生进一步的变化:

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从图中可以看到,3D打印机工作时,菜单中出现了暂停打印和停止打印功能。这两个功能很简单,大家需要的时候直接使用就可以了。

第七节,调试

调试菜单下面的选项很简单,一共有四项,每项都是开或者关两种状态:

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回显指的是在串行口(COM口)上,PC端给3D打印机端发送的命令,是否会被3D打印机回显(Echo)回PC端。打开时,可以确认一条指令是否确实被3D打印机端所接收到了。

信息、错误两项指的是3D打印机是否把运行信息或是错误信息发送传回给PC端。

空运行,是指3D打印机不实际执行PC端所发送过来的指令,但内部数值状态会随之发生改变。当3D打印机发现严重错误时,比如启动时发现热敏电阻报告的值在可能范围之外,则自动进入空运行状态。

所有这些选项,都是用来对3D打印机进行调试时使用的。平时正常使用状态下,用到的机会不多。

最后需要提及的是,在Repetier-host PC端3D打印控制软件中,手动控制面板中有一个大家比较少用到的功能区,就是下图红色方框中的按钮,这四个按钮的作用,与我们这里讲解的调试菜单中的四个选项,是一一对应的,功能完全相同。大家完全可以选择自己方便的方式来使用这一组功能。

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第八节,配置

最后一个菜单项“配置”,是最复杂的一个菜单项。很多原来需要在刷入固件时确定的参数,现在都可以在这里进行配置工作了。这一方面方便了用户,但另一方面也造成了一定的麻烦,有些用户不清楚的数值,如果发生了改动,有可能会造成3D打印机工作不正常。因此,如果你需要修改这里面的参数设置,请尽量先搞明白它的意义。

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第一项是常规配置。这不是一个选项,而是一组选项。点击进入之后,是下一级菜单项。其中主要包含了波特率、步进电机节能和3D打印机节能3项。

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波特率是3D打印机固件和PC端控制软件比如Repetier-host之间进行连接的重要参数。这个参数最好保持在缺省的115200不要修改。

步进电机节能选项,点击进入之后,是这样的界面:

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左右旋转旋钮,可以调整步进电机在无动作多少秒之后被自动关闭。缺省是360秒,也就是6分钟的时间。

3D打印机节能与步进电机节能是类似的,但关闭硬件的范围更广,不仅包括了步进电机,而且也包括了热床、挤出头这些耗能大户。但毕竟这样会造成使用不便,因此缺省情况下的设置是0,也就是常开不关闭。

回到上一级,在配置菜单中,第二项是“加速度”。这一选项,点击进入之后,是这样的菜单选项:

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这里面又分为几组。第一组,是打印时(也就是挤出头正在挤出耗材时)的加速度设置(不要急,下面还有速度设置)。这里的单位都是mm/s^2(毫米每二次方秒)。

第二组,是移动时的加速度设置。同样,单位也都是mm/s^2(毫米每二次方秒)。

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第三组,是抖动(Jerk)设置。这个又分为XY轴方向的抖动,以及Z轴方向的抖动。所谓抖动,实际上是当3D打印机挤出头运行方向改变的时候,所产生的速度改变量。如果在方向改变的时候所产生的速度改变量过高,就会产生一个冲击,甚至会造成步进电机失效。因此这个值必须保持在一个可以接受的范围之内。如果还想知道关于Jerk更多的细节,可以参考Repetier的官方文档

再回到上一级。在配置菜单中,第三项是“速度”。这一项事实上比上面的加速度选项更加常用。其中又分成两组功能,一组是最大速度:

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这一组数字的单位,都是mm/s(毫米每秒)。

下面一组,是归零速度:

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因为涉及到触发限位开关,因此归零速度要慢一些。

所有这些速度值,都可以通过旋转按钮进行调整。调整方法与前面介绍的其他值的调整方法完全一致,就不再讲解了。

回到上一级。在配置菜单中,第四项是“挤出机”。挤出机相关的配置参数比较多。第一屏是这样的:

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步进数/MM,意思是步进电机前进多少步,对应了耗材前进1mm。关于步进数本身,是一个比较大的话题。我们曾经专门写过一篇文章,讲解如何计算步进数的问题。如果有需要,大家可以参考【打印虎原创】RepRap_Prusa_i3_3D打印机步进电机设置图解。当然,对于挤出头来说,步进数还有一定的校准空间,具体可以参考【打印虎原创】RepRap_Prusa_i3_3D打印机校准图解教程系列之二。我们这里就不详细介绍步进数的设置问题了。

下面,是挤出头步进电机的起始速度、最大速度以及加速度设置。这些实际上与XYZ轴步进电机是类似的,我也就不再重复了。

挤出机菜单的第二屏,是这样的:

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温度稳定时间,是指在多少秒之内,温度一直处在某一个值的范围内,就认为温度已经达到标准了。缺省值是1,代表1秒。

预热回抽长度,是预热阶段回抽耗材的毫米数。缺省值是0,也就是不回抽。

预热回抽温度,是达到这个温度之后进行回抽动作。如果不回抽的话,这里的值就无所谓了。我这里是缺省的150℃,大家如果需要启动这个功能的话,请把这里设置为一个合适的温度值。

下面一组选项,都是与温度控制相关的内容。一共有7项,包括了挤出机菜单第二屏的最后两项,以及第三屏的所有内容。先给出第三屏的内容:

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在这一组选项中,最重要的是温控模式的选择。温控模式一共有四种,通过旋转按钮可以在这四种选项之中进行切换。这四种选项,分别是“简单模式”、“PID模式”、“慢速简单”、“空载时间”。按照虎哥我的使用经验,实际上这些模式时间的差别不算太大,使用任何一种都基本上可以满足你的需求。如果你特别想了解这些温度控制模式之间的异同,可以参考【打印虎原创】Repetier-firmware深度配置图解教程这篇文章。这篇文章其中有一段,比较详细的解释了这四种温度控制模式。

下面的具体参数,主要是为了PID模式所使用。如果你选择了简单模式,那下面这些参数应该都是不起作用的。如果希望使用PID模式,那么请大家参考具体的PID控制资料,相关的参数应该都可以找到对应的解释了。

下面返回到配置菜单中,最后两项如下图所示:

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所有这里可以调整的参数,实际上都是3D打印机启动时,从EEPROM中读取出来的。如果你希望把最新的设置保存下来,那么选择保存至EEPROM就可以了。这时,LCD上会显示出配置已经保存的信息:

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如果你感觉自己把配置调整乱了,那么也很简单,只要选择从EEPROM载入,就可以舍弃当前的数值,重新从EEPROM中读取所有的数值,恢复到启动时的状态。

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第九节,结束语

好了,到此为止,我们已经详细讲解了所有关于LCD液晶显示屏模块的功能和用法。大家可以看到,有了这个模块的帮助,你的3D打印机将更容易使用。特别是,以后完全可以在没有PC机的情况下,使用3D打印机了。3D打印机方面,不论是方便程度,还是可靠性,都得到了有效的增强。如果你正在使用以Melzi为主板的3D打印机,而且对它感兴趣,可以直接点击这个链接进入打印虎淘宝小店选购

最后,祝大家玩机愉快,每天都有好心情。有任何相关的问题,请

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