AutoBedLevel - Versuch einer Übersicht

Nachdem ich mich nun einige Zeit mit dem Thema AutoBedLevel beschäftigt habe, ist es an der Zeit zu versuchen, einen kleinen Überblick zu erstellen.

Ich bitte um Ergänzung / Berichtigungen.

Ziel des AutoBedLevel (ABL) ist im Wesentlichen der Ausgleich eines nicht genau ausgerichteten Druckbettes durch Software.



blaue Ebene - Druckfeld
rote Ebene - das eigentliche Druckbett

Unebene ("wellige") Druckbettoberflächen können damit nicht ausgegelichen werden.
Mesh Bed Leveling bei Marlin


Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Druckbettoberfläche "abzutasten".
Mechanische Schalter, induktive/kapazitive Sensoren, Infrarot und drucksensible Widerstände.

mechanische Schalter:
Ein mechanischer Schalter wird mittels (beispielsweise) eines Servo zur Auslösung gebracht
+ Funktioniert unabhängig vom verwendeten Druckbettmaterial
- mechanische Ungenauigkeit muss berücksichtigt werden

induktive Sensoren:
Änderung eines elektromagnetisches Feld
+ in der Regel sehr hohe Wiederholgenauigkeit
+ einfache zusätzliche Sensoraufnahme in Abhängigkeit des Druckers
- Funtioniert nur mit elektrisch leitfähigen Materialien (Druckbett selbst oder zusätzlich anzubringen)
- in der Regel nicht direkt an den 5V-Sensoranschlüssen zu betreiben

kapazitive Sensoren:
Änderung der Kapazität eines Kondensators
+ unabhängig vom verwendeten Druckbettmaterial
+ in der Regel sehr hohe Wiederholgenauigkeit
+ einfache zusätzliche Sensoraufnahme in Abhängigkeit des Druckers
- in der Regel nicht direkt an den 5V-Sensoranschlüssen zu betreiben
- keine zwei getrennte Spannungsversorgungen (Steuerelektronik / Heizbett) möglich

Infrarot basierende Sensoren:
Auf Infraroter Strahlung basierende Sensoren
+ einfache zusätzliche Sensoraufnahme in Abhängigkeit des Druckers
+ in der Regel hohe Wiederholgenauigkeit
- Funktioniert nicht mit allen Druckbettmaterialien
(z.Bsp. Buildtak überhaupt nicht, Carbon sehr eingeschränkt)

drucksensible Widerstände (FSR): FSR - Wikipedia
Beispiel: Ordbot Hadron Autoleveling - von chattermark
Änderung des Widerstandes durch Druckänderung
+ unabhängig vom verwendeten Druckbettmaterial
+ in der Regel sehr hohe Wiederholgenauigkeit
- höherer mechanischer Aufwand für die Sensoraufnahme

Laser-basierte Entfernungsmessung
wäre das möglich?


Die oben angeführten Sensoren messen in der Regel immer in der Nähe der Düse/Hotend auf das Druckbett.
Es gibt aber auch die Möglichkeit, über das Druckbett selbst zu messen: reprap.org - FSR


Generelles Schema zur Inbetriebnahme

Nachdem der Sensor korrekt plaziert und verkabelt ist, muss der Sensor über das Druckbett gefahren werden. Am Besten im Bereich der Mitte.
Dann wird mit G28 Z0 die Home-Position der Z-Achse angefahren. Wenn der Abstand des Sensors zum Druckbett richtig (mechanisch) eingestellt ist,
steht die Düse etwas über dem Druckbett. Durch G92 X0 Y0 Z0 wird die aktuelle Position als Home-Position für alle 3 Achsen festgelegt.
Am Besten ist es, den Punkt genau unter dem Sensor auf dem Druckbett zu markieren.
Jetzt wird die Düse genau auf diesen Punkt gefahren und auf ca. 0,1mm über dem Druckbett abgesenkt (ca. Papierblattstärke).
Durch den G-Code M114 werden die Abstände der 3 Achsen zur vorher festgelegten Home-Position ausgelesen.
Damit ist der Abstand von Sensor <-> Düse in allen 3 Achsen ermittelt.
Diese Werten werden dann bei den entsprechenden Offset-Einträgen in der Firmware eingetragen. Anschließend ist die Firmware einzuspielen.


Druckbetrieb
Im normalen Druckbetrieb kann dann mittels
G28 Z0 Home-Position der Z-Achse (notwendig unter Marlin)
G28 X0 Y0 die Home-Position der X- und Y-Achse angefahren werden.
G29 / G32 (Marlin / Repetier-Host) startet dann den ABL.

Will man anschließend wieder zurück zur X/Y-Home-Position, ist mit
G1 Z2 (Z-Achse 2mm anheben - optional)
G1 X0 Y0
diese zu erreichen.


Gruß
roe3d

_{Edit - Anpassungen}

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 30.03.15 19:02.

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roe3d
kapazitive Sensoren:
- keine zwei getrennte Spannungsversorgungen (Steuerelektronik / Heizbett) möglich

woher hast die info? bzw. wie kommst darauf?

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roe3d
drucksensible Widerstände (FSR): FSR - Wikipedia
- höherer mechanischer Aufwand für die Sensoraufnahme

und wieder .... wie kommst darauf? eigentlich braucht man sie nur unters druckbett legen und fertig.

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 30.03.15 17:46.

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mantus

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roe3d
kapazitive Sensoren:
- keine zwei getrennte Spannungsversorgungen (Steuerelektronik / Heizbett) möglich

woher hast die info? bzw. wie kommst darauf?

Eigene Erfahrung.

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mantus

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roe3d
drucksensible Widerstände (FSR): FSR - Wikipedia
- höherer mechanischer Aufwand für die Sensoraufnahme

und wieder .... wie kommst darauf? eigentlich braucht man sie nur unters druckbett legen und fertig.

Siehe das Beispiel. Die andere Möglichkeit, das Druckbett als "Auslöser" zu benutzen steht ja etwas tiefer.

Bei Marlin muss man auch die Z Achse homen vor einem G29!
Und Repetier nutzt G32 zum leveln.

Ein welliges Bett kann man jetzt bei Marlin mit dem neuen MeshBed ausgleichen.

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roe3d

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mantus

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roe3d
kapazitive Sensoren:
- keine zwei getrennte Spannungsversorgungen (Steuerelektronik / Heizbett) möglich

woher hast die info? bzw. wie kommst darauf?

Eigene Erfahrung.

skimmy hat dir in deinem Thread geschrieben wieso das passiert, und CopyRight hat dir auch geschrieben wie du das Löst dafür kann der sensor nix.

Sehr schöne Auflistung!

Interessant wäre auch noch zu wissen, ob es eine Rolle für die verschiedenen Sensoren spielt, wenn das Heizbett und/oder die Düse bei der Messung heizt. Stichwort Elektrisches Feld.
Und wie man bei der Inbetriebnahme verhindert, dass die Düse versehentlich ins Bett gerammt wird...

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 31.03.15 02:38.

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Der 3D-Druck ist tot, lang lebe der 3D-Druck!

Schreibt mich nicht mehr an, ich hab das drucken an den Nagel gehängt.

Ich nutze jetzt schon eine ganze weile einen induktiven Sensor auf meiner DDP und konnte keine signifikanten Unterschiede erkennen ob ich nun beim Heizen level oder wenn die Heizung aus ist, oder wenn diese am regeln ist. Einzig die Düse hat einen etwas anderen Abstand zum Bett wenn diese noch kalt ist. Bei meinem E3D ca. 1/10, vielleicht auch weniger.

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mantus
skimmy hat dir in deinem Thread geschrieben wieso das passiert, und CopyRight hat dir auch geschrieben wie du das Löst dafür kann der sensor nix.

Stimmt schon. Aber dadurch hab ich ja die beiden Netzteile miteinander verbunden, somit keine getrennten Netzteile mehr. Aktuell warte ich noch auf auf einen DC/DC-Wandler (24V -> 12V) vom China-Mann und nehme die 12V dann mit vom 24V-Netzteil; genug Leistung hat es. Alternativ wäre komplett auf 24V umzustellen oder ein Netzteil zu nehmen, welches 24V und 12V liefert.

Quote
Skimmy
Interessant wäre auch noch zu wissen, ob es eine Rolle für die verschiedenen Sensoren spielt, wenn das Heizbett und/oder die Düse bei der Messung heizt. Stichwort Elektrisches Feld.
Und wie man bei der Inbetriebnahme verhindert, dass die Düse versehentlich ins Bett gerammt wird...

Bei Carbon (induktiver Sensor) hatte ich unterschiedliche Abstände.

Bei der Inbetriebnahme bin ich bisher immer so vorgegangen:
Sensor an-/einbauen
Sensor über das Bett fahren
Druckkopf (und somit Sensor) manuell runterfahren - je nach Abstand zum Bett in mm- oder 0,1mm-Schritten
Dabei schaue ich , ob und wann der Sensor auslöst.
Sollte der Sensor zu hoch sitzen, also die Düse schon Kontakt mit dem Bett hat bevor der Sensor auslöst, die Einstellung des Sensor's mechanisch verändern (oder elektrisch, wenn der Sensor diese Möglichkeit hat).
Zu tief (mechanisch) sollte der Sensor aber auch nicht eingestellt werden, denn je nach Bett-Temperatur kann dem Sensorkopf ja eventuell zu warm werden...
Ich versuche immer den Sensor so einzustellen, dass ein größtmöglicher Abstand zum Druckbett gegeben ist. Die Düse aber immer einige 0,1mm über dem Druckbett steht.

Quote
roe3d
Stimmt schon. Aber dadurch hab ich ja die beiden Netzteile miteinander verbunden, somit keine getrennten Netzteile mehr.

ernsthaft das ist für dich

Quote
roe3d
- keine zwei getrennte Spannungsversorgungen (Steuerelektronik / Heizbett) möglich

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 31.03.15 09:03.

Das dein induktiver Sensor überhaupt bei Carbon funktioniert verwundert mich. Normal braucht man da ja nen Metall-Bett. Oder irre ich mich jetzt?!?

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[en.wikipedia.org]
alles was den magnetischen Fluss stark genug beeinflusst reicht aus.

Also alles was den Schwingkreis verstimmt, leitend muss es dafür nicht sein, aber es hilft

Quote
mantus
[en.wikipedia.org]
alles was den magnetischen Fluss stark genug beeinflusst reicht aus.

Also alles was den Schwingkreis verstimmt, leitend muss es dafür nicht sein, aber es hilft

Moin moin aus HU.
das Medium muss leitent sein. Kein Strom, keine Magnetfeldinduktion.

Wiki:
Kohlenstofffasern sind elektrisch und thermisch sehr gut leitfähig. Sie haben in Längsrichtung einen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Bei Erwärmung werden sie deswegen anfangs kürzer und dicker.

Spezifische Wärmekapazität: 710 J/(kg·K)
Wärmeleitzahl: 17 W/(m·K)
Wärmeausdehnungskoeffizient: -0,1·10−6/K
Spezifischer elektrischer Widerstand: 1,6·10−5 Ohm·m[1] (= 16 Ω · mm2/m)

Gruß

Frithjof

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Liebe Grüße aus Kaltenkirchen.
Frithjof
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Fridi
das Medium muss leitent sein. Kein Strom, keine Magnetfeldinduktion.

das sag mal dem Dauermagneten (btw was ist eine magnetfeld induktion?)
und natürlich ist ALLES leitend, die Frage ist nur wie gut
Weiters .... das Magnetfeld wird vom Sensor erzeugt . Du willst den magnetischen Fluss des Sensors ändern, um den Schwingkreis zu verstimmen

3-mal bearbeitet. Zuletzt am 31.03.15 15:26.

Quote
mantus
Weiters .... das Magnetfeld wird vom Sensor erzeugt . Du willst den magnetischen Fluss des Sensors ändern, um den Schwingkreis zu verstimmen

Damit hast Du doch schon die Antwort gegeben.Keine Leitfähigkeit, keine Verstimmung. Versuche das doch mal mit Glas.

Gruß

Frithjof

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Quote
Fridi
Keine Leitfähigkeit, keine Verstimmung. Versuche das doch mal mit Glas.

[de.wikipedia.org]

Fridi hat aber Recht. Mit Kohlefaser funktioniert das, weil die hoch leitend ist. Bitte nicht verwechseln mit Glasfaser...

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Der 3D-Druck ist tot, lang lebe der 3D-Druck!

Schreibt mich nicht mehr an, ich hab das drucken an den Nagel gehängt.

ja Glasfaser geht nicht bei diesen sensoren die hier verwendet werden.
deswegen hat Fridi trotzdem nur in dem Punkt recht das es mit carbonfaser geht das macht aber den Rest seiner Aussagen nicht richtiger .... ich meine alleine das Wort "Magnetfeldinduktion" da wird mir schon .....
Aber lassen wir das führt eh zu nichts

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 31.03.15 17:45.

Tolle Diskussion, das Thema beschäftigt mich derzeit auch gerade und würde gerne einige Informationen hieraus "verwerten".
Abgesehen davon:
Ich habe mich früher beruflich mit SMD Bestückunsgmaschinen beschäftigt und ich entsinne mich noch gut, wie es in den 90er Jahren einen Wechsel von mechanischen zu den optischen Messverfahren gab.
Hierbei spreche ich aber nicht von Lasermessungen (die sind imho heutzutage bei den kurzen Distanzen und sich den daraus ergebenden Echtzeitanforderungen für die Messung) nicht wirtschaftlich für 3D Drucker machbar - wenn überhaupt.
Bilderkennung/Echtzeitbildverarbeitung sollte/müsste aber möglich sein und wäre eine ideale Alternative da berührungslos, schnell, präzise und heutzutage auch aufgrund der Microcontrollerleistung und gut verfügbaren HD Kameras auch bezahlbar.
Da ich selbst keine Fähigkeiten auf diesem Gebiet habe, aber weiß dass dies ein sehr spezielles anspruchsvolles Thema ist, meine Anregung in dieser Richtung mal zu schauen ob es nicht Nerds auf dem Gebiet gibt, die sich erweichen lassen könnten so eine Lösung für die RepRap Community vorzuschlagen. Vorstellen könnte man sich auch ein Meßverfahren wie es bei 3D Scannern zum Kalibrieren verwendet wird. Dann bräuchte man ein Druckbett mit Kalibriermuster, eine Cam sowie - und das wäre wohl das kniffligste eine Software die ein Oberflächenprofil aus der Aufnahme erstellt die dann mit dem o.g. Mesh korreliert wird.

Aber vielleicht hat das Thema ja schon mal ein Fachmann geprüft und als ungeeignet abgehakt?

---

Blogs:
Meine 3D Druck Abenteuer
[3dptb.blogspot.de]
FLSUN Delta Drucker für Deutschland
[flsun-deutschland.blogspot.com]
Books on 3D patents:
[goo.gl] (english)
[www.amazon.de] (deutsch)

Hallo,
ich finde dieses Thema hier recht interessant. Ich möchte nun an meinem Delta gerne mit einem kapazitiven Sensor das Mesh Bed Leveling umsetzten. Nun bin ich mir aber nicht ganz sicher was ich in der Configuartion.h für Werte eintragen muss damit ich das ganze zum laufen bekommen. Welche Werte muss ich in der Configuration.h (Bild im Anhang) eintragen bzw. wie Messe ich die Werte aus?
Gruß Nico

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Wir erschaffen fotorealistische 3D-Figuren von Ihnen und ihre. Liebsten. Wir besitzen einen modernen 3D-Full-Body-Scanner.
Wir können euch auch die Daten liefern damit ihr euch auf euren Druckern einfarbig selber Ausdrucken könnt und somit Figuren von euch selbst produzieren. Unser 3D-Studio befindet sich in 72270 Baiersbronn
Unsere Webseite: www.guenther3dstudio.com
Delta Drucker, Hotend: E3D V6, Bowden Extruder, Ramp 1.4, Firmware: Marlin, Slicer: Cura

Aus Marlin

MESH_BED_LEVELING does not yet support DELTA printers.

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Oke danke schade, dass habe ich nicht gesehen
Gruß Nico

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Nico95
Oke danke schade, dass habe ich nicht gesehen
Gruß Nico

Das ist auch so nicht sichtbar. Aber die ganzen levelsachen beim Delta sind halt nicht so einfach wie bei nem kartesischen Drucker umzusetzen.

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Ja der Grund warum ich Mesh Bed Leveling einbringen wollte ist, dass ich und ein Kumpel Probleme haben das die Abstände nicht überall gleich ist vom Bett zur Düse. Habe zwar die Abstände an den Towern über die Veränderung der endstops eingestellt, aber das ist halt auch nicht zu 100% genau. Trotz einstellen der Werte in der Software damit der Drucker nicht absinkt zur Mitte hin, passt das ganze halt noch immer noch nicht zu 100% was man halt gerade bei ABS merkt mit der Haftung und man sieht auch beim Drucken des ersten Layers das die Abstände nicht gleich sind. Nun meine Frage was kann man dort machen damit die Abstände zum Druckbett passen. Ist da autobedleveling eine Lösung oder was können wir sonst noch versuchen?
Gruß Nico

Die Mechanik genauer untersuchen.
Bsp. In einem anderen Forum hat sich jemand einen Luxusdelta gebaut. Alle Teile auf einer 5 Achs Fräse gefertigt.
Erster Probelauf ohne irgendwas einstellen zu müssen war nahezu perfekt. Das Ergebnis konnte locker mit jedem Sparkcube oder Ultimaker mithalten.
Jetzt kommen bei dem die Feinheiten.
Ich kenne deinen Drucker nicht...aber da würde ich anfangen zu suchen....

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Power is nothing.....without control!

Zumindest für meinen Vorschlag ist es völlig unerheblich, welche Temperatur das Heizbett bzw. das Hotend während der Messung haben. Im Sinne optimaler Genauigkeit ist eine Messung in "eingeschwungenem" Betriebstemperaturzustand sicher sinnvoll, der TK der beteiligten Materialien ist ja durchaus nennenswert.
Ein "Einrammen" in die Trägerplatte ist bei meinem "Klappscharnier"-Vorschlag weniger wahrscheinlich. Überenthusiastische Vorsichtsbeauftragte könnten noch eine Art Endschalterbegrenzung an der oberen mechanischen Begrenzung des hochklappenden Hotendträgers vorsehen. Im Übrigen lösen sich bei zuviel Druck von unten die Magnetkupplungen und lassen die Hotend-Trägerplatte weiter nach ober ausweichen. Dann setzt allerdings irgendwann das Chassis des X-Wagens auf der Platte auf. Wenn es soweit gekommen ist, hat man aber eh ein ganz anderes Problem.

Kritischer ist eher, das gilt aber für alle Sensor-gefußten Methoden, was passiert, wenn Z sich mit der Düse oder dem Schaltsensor außerhalb der Bauplatte absenkt. Das ist mir durch dusseligkeitsbedingte Blockade der X-Achse mal passiert. Gut, hier haben nur die Z-Schrittmotoren geknurrt, aber das ist ein, wenn auch sehr kleiner, dennoch beachtenswerter Risikozonenbereichsstreifen.

Generell gilt: Irgendwas ist immer.

2-mal bearbeitet. Zuletzt am 15.08.15 18:14.

Aus aktuellem Anlaß (und ja, ich bin Supporter!): Heute abend endet die Kickstarter-Kampagne für den neuen E3D-Drucker BigBox, übrigens ein OpenSource-Projekt!

Bestandteil des Druckers ist angesichts des unerwarteten Erfolges ein IR-Sensor für das Autoleveling. Auf meine Nachfrage teilte der Projektinitiator mit, daß das einzige Material, das bislang mit dem IR-Sensor ein kleines Problem macht, Spiegelglas als Druckbett ist. Mehr in der Diskussion hier:

Wie gesagt: Zum Zeitpunkt des Verfassens dieses Beitrags noch 7 Stunden Zeit, Zeit genug, ggf. auch eine Menge Geld zu sparen.

[www.kickstarter.com]

Beste Grüße, und einen entscheidungsfreudigen Restsonntag!

2-mal bearbeitet. Zuletzt am 16.08.15 07:23.

Bei Deltas funktioniert die "safe homing" Funktion wohl nicht, da ja negative Koordinaten zum Einsatz kommen.
-Olaf

//If you have enabled the Bed Auto Leveling and are using the same Z Probe for Z Homing,
//it is highly recommended you let this Z_SAFE_HOMING enabled!!!

  #define Z_SAFE_HOMING   // This feature is meant to avoid Z homing with probe outside the bed area.
                          // When defined, it will:
                          // - Allow Z homing only after X and Y homing AND stepper drivers still enabled
                          // - If stepper drivers timeout, it will need X and Y homing again before Z homing
                          // - Position the probe in a defined XY point before Z Homing when homing all axis (G28)
                          // - Block Z homing only when the probe is outside bed area.

  #if ENABLED(Z_SAFE_HOMING)

    #define Z_SAFE_HOMING_X_POINT ((X_MIN_POS + X_MAX_POS) / 2)    // X point for Z homing when homing all axis (G28)
    #define Z_SAFE_HOMING_Y_POINT ((Y_MIN_POS + Y_MAX_POS) / 2)    // Y point for Z homing when homing all axis (G28)

  #endif

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 17.08.15 04:10.

So, dann hier aus aktuellem Anlass noch eine Vorgehensweise-Rückfrage:

Es ist doch so, dass ich:

1. den Sensor für das ABL absichtlich "zu nah" an das Druckbett und nur grob justiere, also so, dass er schon auslöst, obwohl die Düse noch gar nicht in genau in Position ist (also z.B. Düse noch ±1mm über "Z=0").
2. dann mit der ABL Routine das Druckbett möglichst waagerecht ausrichte, damit die Z-Achse beim Drucken nicht total viel arbeiten muss.
3. Düse und Bett auf Betriebstemperatur heizen und halten
4. anschließend auf z=0 irgendwo überm Druckbett fahre und mit nem M-Befehl (müsste ich jetzt raussuchen, welcher das war, mach das hier grad aus dem Kopf) dem Drucker sage, er ist nicht mehr z=0 sondern z.B. z=5mm.
5. jetzt in 0,1mm (oder kleiner) -Schritten Richtung Druckbett fahre, bis mein Blatt Papier oder die Fühlerleere, oder was auch immer wie üblich zwischen Düse und Papier passt
6. dann lese ich ab (wieder M-Befehl, den ich jetzt aus dem Kopf nicht weiß, oder ich hab mir gemerkt) wieviel ich tiefer gefahren bin und trage diesen Wert (+0,1mm für Papier oder Fühlerleeren-Dicke) als Z-Offset zwischen Sensor und Hotend in der Firmware ein

Funktioniert das so?

Ich will absichtlich mit Offset arbeiten, weil ich NICHT den Sensor penibel nach Düse ausrichten will.

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 29.08.15 08:29.

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Der 3D-Druck ist tot, lang lebe der 3D-Druck!

Schreibt mich nicht mehr an, ich hab das drucken an den Nagel gehängt.

Ich habe gleiches Problem aber durch eine schlechte Rubrikwahl, werde ich fast ignoriert.

Hier [forums.reprap.org]

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Einen Sparkcube 1.1XL für größere Objekte, einen Qidi Tech Q1 Pro, einen Trinus3D im Gehäuse und einen Tantillus R im Bau.
Sparkcube: Komplett auf 24V - DDP 8mm + 1,5mm Carbonplatte - Octopus max EZ - BTT Pi2 - EZ2209 - Nema 17/1,7A 0,9 Grad - Eddy USB - Filamentsensor - BIQU H2 V2S REVO Extruder - Klipper/Mainsail - HDMI 7 V1.2 Touchscreen - Simplify3D

@Skimmy, genau so und nicht anders mache ich es.

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