RAMPS1.4 3D打印控制板:软件下载\链接\安装\测试

RAMPS1.4 3D打印控制板:软件下载\链接\安装\测试

特别说明：

电源接反，电机驱动板接反将有可能烧毁芯片和电路，请再三确认后再进行通电。

如何使用：

1、须要用到的模块或器件：

Arduino Mega2560 主控板（该套件包含）：这是3d打印机的大脑，负责控制整个打印机来完成特定的动做，如打印特定的文件等；

RAMPS1.4 （该套件包含）：这是上面主控板的拓展板，有它是为了更好的与其它硬件进行链接和控制的，起到过渡桥梁的做用；

A4988步进电机驱动板（该套件包含）：这是用来链接步进电机的，从而实现主控板对步进电机的控制，实现XYZ及挤出机的动做；

4～5个步进电机（该套件不包含）：这是3d打印机的动力部分，由A4988驱动板控制，电机链接到RAMPS1.4板子上；

加热头（不包含）：加热头是用来熔化打印材料的（ABS、PLA等），通常加热头都有两个电气元件，一个电热丝通电后能够用来加热，相似于电热炉，另外一个是热敏电阻，用来获取加热头上当前温度是多少，从而实现更好的温度控制，因为固件(Marlin：https://github.com/ErikZalm/Marlin/tree/Marlin_v1)对温度获取成功后才容许进行不少操做，因此即便进行简单测试也须要链接两个热敏电阻（另外一个用来获取热床温度），须要另外加拍热敏电阻；

热床（heatbed）（不包含）：在打印ABS时，为了让其不变性且第一层容易黏到平台上，通常的解决办法是采用热床，热床一样包含两个部分，加热部分和热敏电阻，其中热敏电阻是必需的；

12V电源（不包含）：为了可以驱动电机及电路板，你须要本身配备一个12V 100W～200W左右的电源。

以上部分都是电路链接部分的必需部件，若是缺乏一个，将不能进行相应部分的测试。

其它非必需的主要包括12V风扇和至少3个限位开关（若是没有并不影响对电路板的测试，但会影响打印机的使用，若是你作整套打印机，这是必需的，尤为限位开关）。

2、准备工做：

在开始链接和测试以前，你须要些必要的软件：

Arduino IDE，用来将固件传输到主控板上的工具，下载地址：http://arduino.cc/en/Main/Software；

固件（Marlin），这是主控板上须要执行的程序，将其传输到主控板上，下载地址：https://github.com/ErikZalm/Marlin/tree/Marlin_v1，传输方法：打开arduino IDE，选择菜单Tools -> Board -> Arduino Mega 2560，而后选择串口Tools ->Serial Port ->相应的串口，点击编译并下载到板子上。参考固件里面的说明配置相应的参数，最主要的是配置板子类型为RAMPS1.4（找到Configuration.h文件中的这一行#define MOTHERBOARD 33【这里必须改成33】），其它能够暂时默认便可；

*上位机软件：printrun：http://koti.kapsi.fi/~kliment/printrun/ 下载对应版本并安装便可；

以上是须要用到的软件，第一个是你配置参数时须要常常用到的，若是参数肯定后，就不多再使用了，第三个是打印机控制软件，平时打印也会使用。

3、烧固件：

*编辑固件并上传到主控板中：

将主控板经过USB链接到电脑上，主控板的电源灯会亮。

用Arduino IDE打开下载的固件文件中的主文件（Marlin.pde），打开后，经过TAB选择到Configuration.h文件，并找到：

#ifndef MOTHERBOARD

#define MOTHERBOARD 某数字

#endif

修改成：

#ifndef MOTHERBOARD

#define MOTHERBOARD 33

#endif

暂时修改这些参数便可。而后选择菜单Tools -> Board -> Arduino Mega 2560，而且选择串口Tools ->Serial Port ->相应的串口（通常是倒数第一个，不对能够多试几回其它的），点击IDE上的向右箭头（→）图标，进行固件上传，若是安装上面步骤操做下来应该不会有错误。而且能够看到主控板上的另外一个LED灯会不停的闪，这说明正在上传中；等待完成便可。

4、链接其它电路板及测试：

断开USB数据线，将RAMPS1.4板子链接到主控班上，注意不要链接错误，RAMPS上背面的插针应该都链接到主控板上才对。

而后链接两个热敏电阻到板子相应位置，先下图，此时打开printrun软件（上面的第三个软件），选择串口（通常是最后一个），设置波特率（为250000）。点击链接若是正常，右侧会有链接成功的提示文字，而且下面的操做按钮将能够正常使用了。

经过printrun软件上的“check temp”（读取温度），能够获取两个热敏电阻的温度，由于热敏电阻是直接链接上的，因此读取的温度应该接近你所在的室温，若是读取的值为0，全部链接有误，请检查。

虽然没有链接加热头和热床，但能够进行简单测试，首先链接12V电源，而后设置加热床和加热头的温度分别为230和110度，此时板子上有两个红色LED会相继点亮，这说明这部分电路正常，关掉便可。而后再右下角输入命令：M106 S255点发送，来打开风扇控制，此时另外一盏红色LED会点亮，输入：M107点发送能够关掉。

断开电源，将A4988驱动板接入RAMPS板子，注意方向正确与否，不然有可能会烧坏板子，能够参考个人照片。应该至少有一个电机作测试，电机链接应该按照下图所示进行链接，通常的为红蓝绿黄的顺序进行链接，接好后，接通电源，经过printrun能够尝试让电机动起来，好比你将电机链接到了X轴上，电机X轴电机+10mm，电机会旋转，点击-10mm，电机会反转。一样的能够测试YZ两轴（更改电机时应该断掉电源）。挤出机电机当温度不达到时是不能测试的，你能够将其A4988驱动器安装到XY或Z轴上进行测试，以保证驱动器的正常。

若是上面的测试都没有问题，说明主要的电路就没有问题了，剩下的就是把你的3D打印机组装起来了。

链接检测方法:

1、准备工做
“工欲善其事，必先利其器”，在开始工做以前，你应该准备下面所说的工具（包括软件和硬件）。

一、须要下载的软件
1.1 固件上传工具——Arduino IDE
这是上传固件的必备工具，有了这个软件让上传固件变的容易不少，插上USB，就能够轻松上传。

下载地址：
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打印切片软件——Slic3r

这个软件是生产3d打印机可以识别的控制代码的必备工具。没有它，3d打印机将不能识别3d模型的格式。只有经过这个软件转化为G代码后，打印机才能够正常使用。而Slic3r是一个很是优秀的切片工具。

下载地址：
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

若是你想经过源代码本身编译，请参考：slic3r

1.3 3d打印机控制软件（上位机）——Printrun

reprap官方上位机，界面简单，操做方便，是新手不错的选择。它是3d打印机的控制中心，它会不停的读取计算机上的G代码文件（由上面的切片软件生成），而后经过usb线传输给3d打印机主控板（mega2560）从而实现对打印机的精确控制。

下载地址：
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
更多版本选择：Printrun

1.4 固件——Marlin

固件是安装在mega2560板子上的软件，功能强大的Marlin是不错的选择。

下载地址：https://github.com/ErikZalm/Marlin/archive/Marlin_v1.zip
下载后解压后，marlin文件夹里的全部文件就是固件的源代码，找到里面的pde或ino文件用IDE软件打开便可。

二、安装驱动

MAC和linux系统都不须要位mega 2560安装特定驱动，插上usb就可使用了，因为mega 2560板子其实是usb转串口，因此插上后若是正常，会多了一个串口出来。

2.1 windows操做系统安装驱动

当你安装好Arduino IDE后，来到IDE的目录，里面有一个
driver
文件夹，进去后找
mega2560 r3
字样的inf文件，若是找不到，这个目录下应该会有一个压缩文件，解压后就能够找到这个文件了，右键安装就能够了。这是插上mega2560板子，应该是可识别的设备了。

三、工具及配件

DIY 3d打印机没有必要的工具，几乎是不可能完成的，固然必要的配件也是必须的。

3.1 经常使用工具

在测试或安装3d打印机套件时，可能会用到的工具包括有，一字螺丝刀、剥线钳、压线钳、电烙铁、镊子、片口、尖嘴钳、高温胶带等等。
配套4

3.2 配件

一台完整的3d打印机是由几十个甚至上百个零件组合而成。若是想完成下面的测试或组成一台打印机，你应该有一下零件：
- 3d打印机主控套件：主要包含一个mega 2560主控板，一个RAMPS1.4拓展板和4个4988步进电机驱动板；
- 12V 200W开关电源：用于提供12V电压，可使用电脑上的ATX电源，但接线时须要注意；
- 2个100k ntc热敏电阻：为了实现控制板对加热头及加热床的温度控制，须要有两个温度传感器，最方便的莫过于ntc 热敏电阻，100k电阻是不错的选择（大部分固件直接支持）；
- 至少一个两相四线步进电机：若是你是简单测试，只须要一个步进电机就能够完成轮流测试，若是你要组成一台成品，你须要4～5台步进电机，Z轴根据机械结构的不一样有的采用两台电机驱动。电机型号须要根据你本身的状况选择，通常来讲普通42电机均可以胜任，须要注意的是4988最大支持的驱动电流是2A；
- 至少一个限位开关：限位开关是打印机用来肯定位置的重要传感器，要组成完整的打印机至少须要3个限位来帮助打印机肯定原点位置，限位开关种类不少，能够是机械式的、光电的、磁性的（霍尔）等；
- 12V加热管：若是你的机械是FDM（热溶式打印机），那么加热管几乎是必须的，用在加热头上面，能够选择12V 40W的加热管。若是你牢牢是测试主控板是否正常，能够不须要，由于ramps板子上有led指示灯，知道是否在通电；
- 12V风扇：用于散热的风扇，没有太多须要说明的，须要注意的是风扇正负极必须接对，不然不会转，也能够仅仅经过led指示来判断是否工做；
- 12V加热床PCB板：为了让打印材料更容易粘在打印平台上，以及防止冷却变形（主要是ABS材料），若是打印PLA材料，该板子能够不须要，若是测试也能够只经过led来指示；

四、准备开始

若是你已经把上面的软件硬件都准备好了，那么就能够进入下一个环节了。

2、配置固件并上传固件

mega 2560板子在3d打印机中至关于大脑，控制这全部的3d打印配件来完成复杂的打印工做，但mega2560不能直接使用，须要上传（upload）固件（firmware）才可使用。

一、下载固件——Marlin，因为Marlin固件的强大功能和简单易用，因此这里暂时只介绍Marlin固件。
二、配置固件参数

下面是须要配置的参数。没有提到的参数默认便可。
#define BAUDRATE 250000
这是配置串口波特率的，只有上位机波特率和固件波特率相同来能通信成功，必定须要注意。固然也不能随便改，常见的波特率为：2400，9600，19200，38400，57600，115200，250000。在3d打印机中经常使用的是后3个。
#define MOTHERBOARD 33
这个参数是配置板子类型的，3d打印机主控板类型很是多，每一个板子的io配置不尽相同，因此这个参数必需要跟你本身的板子类型相同，不然没法正常使用。个人板子是RAMPS1.4版本，对应的配置应该为33（单打印头配置），和34（双打印头配置）。若是你使用的是其它板子，请参考旁边的注释并选择合适的配置。
#define TEMP_SENSOR_0 3

#define TEMP_SENSOR_BED 3
这两个参数分别配置温度传感器的类型。这是读取温度是否正常的重要参数，若是读取的温度不正常将不能工做甚至有很大的潜在危险（烧毁器件等）。若是你使用了其它温度传感器须要根据状况自行更改。
#define EXTRUDE_MINTEMP 170
这个参数是为了防止温度未达到而进行挤出操做时带来的潜在风险，若是你作其它3d打印机，好比有朋友作巧克力打印机，挤出温度只须要45度，那么这个参数须要配置为较低数值，好比40度。
const bool X_ENDSTOPS_INVERTING = true;
const bool Y_ENDSTOPS_INVERTING = true;
const bool Z_ENDSTOPS_INVERTING = true;
这里的三个参数是配置3各轴的限位开关类型的，配置为true，限位开关默认状态输出为1，触发状态输出为0，也就是机械限位应该接常开段子。若是你接常闭段子，则将true改成false。
#define INVERT_X_DIR false
#define INVERT_Y_DIR true
这两个参数是比较容易错的。根据本身机械的类型不通，两个的配置不尽相同。可是原则就是要保证原点应该在打印平台的左下角（原点位置为[0,0]），或右上角（原点位置为[max,max]）。只有这样打印出来的模型才是正确的，不然会是某个轴的镜像而形成模型方位不对。
#define X_HOME_DIR -1
#define Y_HOME_DIR -1
#define Z_HOME_DIR -1
若是原点位置为最小值参数为-1，若是原点位置为最大值配置为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
这几个参数是配置打印尺寸的重要参数，参考上面的坐标系图来填写，这里须要说明的是坐标原点并非打印中心，真正的打印中心通常在[(x.max-x.min)/2,(y.max-y.min)/2]的位置。中心位置的坐标须要在后面的切片工具中使用到，打印中心坐标应该与这里的参数配置匹配，不然极可能会打印到平台之外。
#define HOMING_FEEDRATE {50*60, 50*60, 4*60, 0}
配置回原点的速率，单位为毫米每分钟，若是你使用的是xy轴同步带传动，z轴螺杆传动，这个参数可使用默认值。
#define DEFAULT_AXIS_STEPS_PER_UNIT {85.3333, 85.3333,2560,158.8308}
这个参数是打印机打印尺寸是否正确的最重要参数，参数含义为运行1mm各轴所须要的脉冲数，分别对应x,y,z,e四轴。多数状况下这个数字都须要本身计算才能够。能够参考http://calculator.josefprusa.cz/#steppers

至此，最经常使用的参数都已经配置完成，能够开始使用了。 另外若是2004lcd板子还须要改
//#define REPRAP_DISCOUNT_SMART_CONTROLLER
将前面的
//
删除掉才能够正常使用。

三、上传固件

上传以前，windows用户须要提早安装驱动。 配置板子类型：Tools > Board > Arduino Mega 2560 or Mega ADK，如图

配置串口： Tools > Serial Port > 你的mega板子对应串口号通常是最后一个。如图

点击对号按钮来检查是否有错误，再点击向右的箭头按钮来上传固件，如图

上传过程当中，2560板子上的TX RX 和L对应的三个led灯都会闪。若是不闪了，说明上传完成

上传完成提示

若是上传成功，你就能够进入下一个步骤了，若是上传中出现问题而没法上传，请查看IDE下方的提示框，确认是什么问题后进行进行解决再上传，常见错误板子类型选择错误，串口选择错误等。

3、RAMPS1.4 接线
         RAMPS1.4做为mega2560的拓展板插在mega板子上面。从而让mega板子能够控制3d打印机的工做。ramps上的接线相当重要，接错不只不能打印，甚至还会烧坏器件和板子。请必定注意。
RAMPS1.4板子的功能分布,请参考示意图，为了防止接错，请再三确认如下几个方面后再通电，
* 电源正负极是否正确？
* RAMPS电源只接12V，没有5V接入。
* 4988驱动板确保没有插错位和颠倒（若是链接错误，通电就会烧板子）,请细看A4988驱动板的接线图。

最后，将ramps1.4插在mega2560板子上，注意不要接错位。在通电以前你应该仔细检查一下，省得有疏忽。接错了会致使后面的工做没法正常进行。若是都没问题了，能够接上USB线，和12V电源了。

4、链接上位机并作简单手动控制

若是以前的操做都顺利，如今就能够插上USB线，打开printrun上位机软件了。mega2560刚刚接通电源时，RAMPS板子上的LED1（绿色）会闪几下。这说明mega2560板子中的固件正在启动。

一、经过上位机链接板子

如上图，打开软件，选择正确的串口，设置正确的波特率（须要跟你固件中配置一致），点击connect。若是链接正常，右侧的提示区，会有相似下面的提示：

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，左侧的图形操做区变为能够操做的颜色。勾上温度曲线旁边的watch选项，能够实时获取温度状况，以下图。

二、查看温度是否正确（只接5V便可）

若是上面的操做都正确，你能够看到如今两个温度传感器的温度，而且温度应该为室温，手捏在上面能够看到温度的变化。若是你的温度读取到的为0度，请确保链接正确，依然有问题应检查固件中的相关参数。

三、测试三个输出端（需接12V）

接上12V电源，点击下图中标红位置的按钮，两个设置温度的按钮，一个风扇按钮（若是没有风扇打开按钮，能够在右侧输入M106 命令来实现）。如图：

若是这时RAMPS1.4上亮起了三个红色LED，那说明输出端测试成功。

四、测试电机及驱动（需接12V）

链接步进电机的4跟线到X轴电机输出端，若是你的电机导线颜色是标准颜色，能够用红-蓝-绿-黑的顺序链接，若是你的线颜色不标准或没有颜色区分，你须要经过电机说明书找到4跟线属于哪一相及哪一极，而后安装相B负-相B正-相A正-相A负的顺序链接（还有其它接线方式，请了解一下步进电机的原理）。

4.1 xyz三轴电机测试

点击上位机左侧的手动操做区域，进行对xyz三轴的测试。若是只有一个电机测试完应该轴后，再插到另外一个轴上。

测试流程：
先电机某个轴的加+方向操做，电机应该往正方向运转； 再电机对应轴的负-方向操做，电机应该反转； 重复几回上面的操做。
须要注意的是，固件为了防止打印机撞车，小于最小位置和大于最大位置后电机就会中止运动。也就是说并不会一直加或减下去，电机都会转。

4.2 挤出机电机测试

因为固件不容许温度为达到最小挤出温度（固件中的参数）时执行挤出动做。因此若是你链接了真正的挤出机，而且有物料在里面，请不要在温度未达到230(abs)和185(pla)时进行挤出机测试。

测试方法：
一、将温度加热到物料对应的挤出温度，PLA：185度，ABS：230度，再进行测试，电机Extrude为挤出动做，Reverse为后退动做。若是所须要的方向跟实际方向相反，直接把全部的4跟电机导线反向便可。

二、若是你没有接挤出机，或挤出机中没有物料，能够不须要进行加热来测试。须要在右侧命令输入框中输入M302来容许冷挤出操做。这样就能够跟上面同样进行Extrude和Reverse测试了。

五、限位开关测试

RAMPS1.4最多共支持6个限位开关，分别是X-min，X-max，Y-min，Y-max，Z-min，Z-max。其中至少须要用到3个来肯定打印机的原点，能够是一个轴的min或max位置的限位（由固件中作配置）。限位开关根据不一样的形式接线方式也不一样，机械式的限位开关只须要链接两个段子便可（负和信号），光电、霍尔式开关通常须要链接三个段子（正、负和信号）。
我这里测试用3个轴的min位置来作原点的配置方式。测试限位开关应该接在各轴的min位置上。而后电机测试轴的home按键，对应轴的电机应该开始转动，而后按下对应轴的限位开关两下（为了提升精度，碰到一次后返回几毫米再碰到才是真正的原点），此时电机应该中止转动。以上操做重复在其它轴上进行测试。

六、测试完成

若是上面的测试顺利完成，说明你能够开始把全部的东西安装在机构架子上了。须要注意各轴和各限位开关的对应关系。

5、测试修改并从新上传固件
若是你的固件有问题，强烈建议你再过一遍固件配置部分。
比较容易出错的地方是：限位开关的配置，每毫米脉冲数等。

6、切片软件配置

切片软件是生产打印机主控板能够识别的代码（Gcode）的工具，没有这个软件的帮忙，打印机不能识别3d模型文件。这里暂时只介绍Slic3r这个切片软件。简单好用功能强大。

一、打开expert模式

Slic3r默认是简单模式，可是我建议直接打开expert（专家）模式，从而可以对打印机进行更好的控制。我这里以mac版本为例子，其它版本作类似操做。

如上图设置后，从新启动后就会进入专家模式。

二、print settings

打印配置，跟打印相关的配置会在这个栏目下。有些相同的打印机会对不一样的模型打印时用不一样的打印配置，从而实现各自最好的效果。

2.1 Layers and perimeters 层和边缘配置

Layer height:为打印每层的层高度，0.4mm打印头推荐层高0.3如下，层高越小，打印精度也高，一样模型打印时间也就越长。 我设置的是0.3mm。
First layer height:第一层通常为了更好的粘在平台上，都会比其它层高要小一些，好比50%左右，我这里设置的是0.2mm。
Perimeters：是指每层的边缘部位须要打印的圈数。默认为3层。无特殊需求保持默认便可。
Solid layers：底层和顶层各须要多少层进行彻底填充，默认各3层就能够。
其它参数默认。

2.2 Infill 填充配置

Fill density:填充比例，最大1(100%)，最小0，越大理论强度越高，固然耗费的时间和物料也就越多。通常状况30%的填充率已经能够知足大部分的打印需求了。
Fill pattern：填充时的图案是什么样的，能够保持默认，也能够找到本身喜欢的模式。 Infill every ? layers：每多少层进行填充，默认每层都进行填充。
其它配置能够默认。

2.3 Speed 打印速度配置

2.4 Skirt and brim 轮廓打印

Skirt：是指在正式打印以前，在模型周围作一个轮廓打印的动做，来保障挤出机出丝正常，以及给你时间及时发现问题，好比平台不平，平台高度有问题，挤出头等等。

7、开始打印 若是你顺利完成了上述的全部步骤，你的打印机应该能够开始工做了。