[Idee] Automatische ABL-Kalibrierung

Hallo zusammen,

für das Auto Bed Leveling gibt es ja im Grunde genommen zwei populäre Möglichkeiten:

1. Mit einem FSR. Die Düse wird auf's Druckbett gedrückt, die FSR an den Druckbett-Befestigungen lösen dadurch aus und man ermittelt damit einen definierten Abstand zwischen Düse und Druckbett.
2. Mit einem Abstandssensor (Kapazitiv, Mechanisch, Induktiv). Dabei wird ein Sensor in die Nähe (außer beim mechanischen) des Druckbetts geführt und löst dann aus. Hier muss man jedoch den Abstand zwischen Düse und Auslösepunkt des Sensors konfigurieren.

Möglichkeit 1 möchte ich nicht umsetzen, da es so zu einer mechanischen Belastung und/oder einer Verschmutzung des Druckbetts kommt/kommen kann. Bleibt also nur Möglichkeit 2. Mechanisch möchte ich dabei nicht einsetzen.

Das "Problem" bei dieser Lösung ist nun, daß der Abstand zwischen Düse und Auslösepunkt des Sensors konfiguriert werden muss. Dieser Wert muss sehr genau sein und ist sehr kritisch für die korrekte Funktion des ABL. Ist der Wert falsch, so ist die Düse später zu hoch oder sie kracht ins Druckbett.

Setzt man ein Hotend-Schnellwechsel-System ein in der Art wie Skimmy es entwickelt hat, so hat man zwei Möglichkeiten:

1. Der Sensor wird am Teil mit dem Hotend befestigt.
2. Der Sensor wird am Träger für das Schnellwechsel-System befestigt.

Nachteil bei Möglichkeit 1 ist, daß man mehrere Sensoren und Steckverbinder benötigt. Für jeden Druckkopf einen halt. Und hier muss entweder bei jeder Sensor/Hotend-Kombination der exakt gleiche Sensor/Düsen-Abstand vorhanden sein, oder aber man muss bei einem Druckkopfwechsel das ABL umkonfigurieren. Das ist nicht wirklich praktikabel.

Bei Lösung zwei benötigt man zwar nur einen Sensor, aber das "Abstandsproblem" hat man trotzdem.

Ich habe mir daher eine Lösungen ausgedacht und würde diese gerne zur Diskussion stellen, bevor ich die tatsächlich umsetze. Vielleicht hat der ein oder andere ja noch eine Idee.

Am Rand des Druckbett (in einem vom Druckkopf anfahrbaren Bereich) wird eine kleine Metallplatte angebracht. Darunter wird ein FSR angebracht und über einen Endstopp-Anschluss mit dem Arduino verbunden. Vor dem ABL und nach jedem Druckkopf-Wechsel macht die (anzupassende Firmware) nur folgendes:

Der Druckkopf mit dem Sensor und der Düse wird über den ABL-Kalibrierungs-Sensor gefahren. Dieser wird nun langsam an den Druckkopf herangefahren. Dabei fragt die Firmware ständig den FSR und den kapazitiven/induktiven Sensor ab. Die Firmware speichert die aktuelle Position, sobald der kapazitive/induktive Sensor auslöst, fährt den Druckkopf aber noch weiter und zwar so lange, bis der FSR ebenfalls auslöst. Die beiden Position werden dann verglichen und die Differenz ist der exakte Offset zwischen Düsenspitze und Auslösepunkt des Sensors. Dieser Wert wird nun (bis zum nächsten Druckkopfwechsel) als Offset für das ABL verwendet.

Ein ABL kann man natürlich nicht machen, wenn der Druckkopf mittem im Druck gewechselt werden soll/muss, oder wenn man mehrere Druckköpfe verwenden möchte. Aber auch das ist kein Problem. Mit den vorhandenen Werten sollte es auch relativ einfach möglich sein den Offset zwischen den Düsenspitzen von zwei unterschiedlichen Druckköpfen zu ermitteln.

Was denk ihr darüber? Ist das sinnvoll und umsetzbar oder eher ein Hirngespinst?

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Microsoft MVP in den Kategorien DirectX/XNA * Visual C++ * Visual Studio and Development Technologies seit 2011

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• Cub44 (Selbstbau Dual Wire Gantry Derivat mit Zahnriemen und Linearschienen, RADDS 1.5 und DUE, Custom Hotend - E3D like, Compact Bowden Extruder)
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Andere Projekte: FSR Board (ABL-Sensor-Platine inkl. Firmware) * ThirtyTwo (32Bit RepRap-Firmware)

Das klingt echt gut.

Mich erinnert das ein bisschen an das automatische Einmessen von Fräsköpfen in CNC-Maschinen wobei die das über die Optik (Laser) machen. Bei einem CNC-Laser bei uns auf der Arbeit ist es mechanisch (wieder ein Beweis für die Genauigkeit mechanischer Sensoren, da beim Laser schon 0,001mm Abstand einen Unterschied ausmachen).

Soweit zu dem kleinen Ausschweifer

Aber der Sensor (induktiv, kapazitiv) muss doch trotzdem kalibriert werden, damit man den Abstand hat bei dem er durchschaltet. Wie Wärmeresistent ist der FSR-Sensor? Du müsstest ja im aufgeheizten Zustand messen und der Bereich surfen du das Hotend drücken möchtest wird der Wärme ja auch ausgesetzt sein oder?

Der induktive Sensor muss nur grob kalibriert werden. Er muss höher sitzen als die Düse, aber gleichzeitig so niedrig, daß er noch auslösen kann, wenn die Düse auf dem Bett aufsetzt. Bei meinem induktiven Sensor ist dieser Bereich 1-4mm. Bei meinem kapazitiven Sensor liegt der Bereich bei 2-10mm. Den genauen Abstand ermittelt dann dieses System.

Der FSR wird sicherlich nicht wärmeresistent sein. Ich hatte aber nicht genau erklärt, wie ich das System aufbauen wollte. An der metallischen Messplatte ist eine Art Stempel montiert (einfach eine Schraube). Diese Schraube druckt dann auf den FSR. Die Messplatte ist auf Federn gelagert, damit die Düse nicht beschädigt wird, wenn die auf die Platte drückt. Mit der Hitze sollte es kein Problem geben. Die Düse setzt ja nur wenige Sekunden auf die Metallplatte auf. Viel zu kurz um diese soweit zu erhitzen, daß sich die Schraube erhitzt und diese dann auch noch den FSR heiß macht.

Dieses optische Einmessen habe ich letztens bei einer Pick'n'Place-Maschine für SMD-Bauteile gesehen. Seitdem denke ich die ganze Zeit darüber nach, wie man sowas realisieren kann :-)

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Mit der Temperatur meine ich das Heizbett bzw. die DDP. Es wurde ja schon in einem anderen Thread mal geschrieben, dass beim ABL bzw. beim messen die Werte aufgenommen Werten sollten wenn die Platte aufgeheizt ist, da die thermische Ausdehnung wohl nicht zu vernachlässigen ist.
Vielleicht habe ich aber auch nur ein Brett vorm Kopf und kann es mir gerade nicht richtig vorstellen.
Deine Messplatte muss ja genau die Höhe der DDP haben.

Aber wie gesagt: die Idee ist super

Nein, die Messplatte muss nicht exakt die gleiche Höhe haben wie die DDP. Das "normale" ABL berechnet ja die Höhe der DDP mit dem induktiven Sensor. Der wird so lange runter gefahren, bis die DDP erkannt wird. Damit hat man diese Höhe erkannt. Auf diese Position wird nun noch der Düsen-Offset addiert (oder subtrahiert, je nachdem wie man den Offset angibt) und schon hat man die Düsenposition. Und genau um diesen Offset geht es mir. Wenn ich das Hotend und damit die Düse austausche, dann ist der Abstand zwischen Düse und Sensor ja ein anderer. Und damit kann ich nicht mehr richtig die Höhe der Z-Achse berechnen.

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Ahhh verstanden. Da war wohl ein Knoten in den Synapsen
Jetzt kann ich mir das auch viel besser vorstellen. Für den Offset Ist die Methode super. Und auf jede Düse anzuwenden. Klingt sehr praktisch, wenn man oft die Düse wechselt.

Das Problem, dass hier gelöst werden soll, existiert nicht.

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

Kannst du das vielleicht auch begründen?

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Man kann jedem Hotend separat seinen eigenen Offset eintragen. Beim Wechsel wird der entsprechende Offset "mitgenommen".

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Und wo trage ich den Offset je Hotend ein und wo kann ich dem Drucker mitteilen, daß ich gerade ein anderes Hotend montiert habe? Und wie mache ich die Erstmessung bei einem neuen Hotend?

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- Im Slicer
- auch im Slicer
- Da du ja nicht täglich oder wöchentlich ein neues Hotend kaufen wirst, wird sich die Anzahl der "Erstmessungen" im Rahmen halten

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Ich glaube, du hast da etwas falsch verstanden. Ich möchte nicht den Offset der Extruder auf der X- oder Y-Achse messen. Ich möchte den Offset der Düsenspitze zum Sensor-Auslösepunkt auf der Z-Achse messen. Ich finde zumindest im Slic3r dafür keine Einstellung in den Extruder Einstellungen. Anders ausgedrückt: Ich möchte nicht die Z_PROBE_X_OFFSET und Z_PROBE_Y_OFFSET automatisch einstellen, sondern Z_PROBE_HEIGHT und Z_PROBE_GAP, wenn man mal von der Repetier Firmware ausgeht. Und mit diesen Parametern hat der Slicer so ziemlich nichts zu tun. Das braucht die Firmware um Z=0 festlegen zu können.

Nach meinem Verständnis macht diese Messung nach jedem Wechsel der Düse Sinn und wenn man das Hotend ohne den Sensor austauscht. Momentan muss man genau zu diesem Zeitpunkt ein recht aufwendige Messung durchführen und die beiden Parameter Z_PROBE_HEIGHT und Z_PROBE_GAP anpassen. Und da sich dort alles ziemlich quetsch und eng zugeht ist es recht schwierig (finde ich zumindest) dort auf den Zehntel Millimeter genau den Abstand zwischen dem Sensor und der Düsenspitze zu messen. Und wenn man diese Messung mit einer heißen Düse durchführt, dann ist das auch noch schlecht für Finger und Messgerät.

Der Vorteil von der FSR-Variante ist ja gerade, daß man diese Werte nicht braucht und diese Messung nicht durchführen muss. Daher ist diese Lösung ja so exakt, die Düse drückt auf die Druckplatte und der Sensor löst aus. Damit hat man den perfekten Nullpunkt. Der Nachteil ist halt, daß die Düse auf die Platte drückt und wenn der Sensor aus irgendeinem Grund nicht auslöst, dann mit einer ziemlichen Kraft.

Kleiner Nachtrag noch: Hier ein Screenshot von den Optionen bei mir im Slicer (der ist auf meinem Entwickler-Rechner und daher nicht korrekt konfiguriert):



1-mal bearbeitet. Zuletzt am 11.08.15 14:49.

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Und wie bringe ich diesen Wert jetzt mit der Auto Bed Leveling-Funktion von z.B. Repetier zusammen? Das wird doch einfach nur auf jede Z-Koordinate addiert, aber das ABL...

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Gar nicht. Der Drucker weiß nicht, dass du 2 verschiedene Hotends benutzt. Du hast beim slicen einfach nur für jedes Hotend ein eigenes Preset. ABL funktioniert unabhängig davon.

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Vermutlich kann man mit diesem Parameter tatsächlich richtig drucken, aber das ist in Verbindung mit dem ABL doch alles andere als intuitiv und einfach zu benutzen. Ich werde da mal ein paar Tests mit machen, kannte den bisher noch nicht.

Trotzdem finde ich die von mir erdachte Lösung immer noch gut, da einfach und günstig umzusetzen (die Hardware dafür kostet keine 15€ und braucht vielleicht 2cm² Platz; der Rest ist Software). Ist halt "idiotensicher": Man sendet den G92 mit einem neuen Parameter und vielleicht 10-20s später ist die Z-Achse perfekt kalibriert, ohne das man etwas mit der Hand messen müsste und einen Offset berechnen muss. Ein Frage weniger halt, die ein Anfänger vielleicht stellen muss :-)

Gibt's noch andere Meinungen zu der Idee?

Übrigens könnte man die Lösung sogar ohne den (mit ca. 10€ in Deutschland relativ teuren FSR) auch einfach mit einem "normalen Endstop" (Microschalter, Lichtschranke oder sogar ein Hall) unter der Metallplatte lösen. Bei einem einfachen Microschalter kann man die Kosten der Lösung sicherlich deutlich unter 5€ drücken.

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Die Idee ist gut. Ich würde mir aber überlegen den ganzen Tastaufbau auf den carrier zu verfrachten. Skimmys Halter schreit ja richtig danach gefedert gelagert zu werden. Damit schlägst du quasi 3 Fliegen mit einer Klappe.
1.) Du hast bei 3 getrennten Spindeln die möglichkeit das Bett per software auszurichten
2.) Ist das erledigt, brauchst du nur mehr beim hotend Wechseln das System als einfachen one point Taster verwenden
und 3. ein Punkt der imho unterschätzt wird:
Wenn beim Druck etwas schief läuft hast du auch gleich einen Überlastschutz. Bei den meisten Bett Lösungen bis jetzt ist ja das Druckbett gefedert gelagert. Wenn es wo eine Ecke hochzieht und das hotend knallt dagegen wird das Bett nach unten weggedrückt. Beim FSR-ABL über das Bett ist das aber schwer umzusetzen und du wirst bei einer quasi starren Montage des Bettes landen. In dem Fall müssen es sich das hotend und die Achsen untereinander ausmachen wer zuerst nachgibt. Richtig dimensioniert könnte man sogar während dem Druck den FSR abfragen. Wird das hotend während dem Druck sagen wir einmal 2mm nach oben gedrückt, löst der FSR aus und der Druck bricht ab oder geht auf Pause.

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 11.08.15 22:55.

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LG
Siegfried

My things

OK, klingt interessant. Ganz einfach ausgedrückt also: Die Düse wird als Tastkopf verwendet und am Hotend ist ein Schalter verbaut als Sensor?

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Jein.

Von unten nach oben:
Hotend - Träger - FSR - Feder

Der FSR wird dadurch leicht vorgespannt. Für das ABL reicht dann ein leichter Druckanstieg. Für den Druckabbruch ein dementsprechnd höherer. Man bräuchte dann aber einen Treiber mit zwei einstellbaren Schaltschwellen. Der Referenzschalter für die Differenzberechnung könnte weiter außen angebracht werden. Eventuell könnte man das aber auch gleich über einen ADC Eingang abfragen.

War jetzt aber nur ein schneller Gedankengang.

2-mal bearbeitet. Zuletzt am 12.08.15 00:17.

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LG
Siegfried

My things

Ok, verstanden. Der Gedankengang ist durchaus interessant, vor allem finde ich gut, daß man einen "Headcrash" erkennen kann.

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Was haltet ihr denn davon wenn man eine ca 20x20 mm große Metallplatte neben dasDruckbett baut, so das das Hotend und der Induktive Schalter dort hin kommen. Dann den Signalpin vom Board an die Metallplatte und Plus ans Hotend. Dann ist das Hotend selbst der Schalter. Das Hotend muss natürlich heiß sein damit kein Fillamentrest isoliert. Danach wird dann mit dem Induktiv Sensor auf die Metallplatte gefahren.

..., 'ne Kalibrierung für 'ne Kalibrierung ?!? Ihr müßt echt Langeweile haben.
Druckst du schon oder kalibrierst du noch?

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Gruß Jürgen

Alles wird jut
Yet another Core XY 'YacXY'
Triffid_Hunter's_Calibration_Guide/de

@Gianelli: Ich finde die Idee gut, aber keine Ahnung ob das realisierbar ist. Hat da jemand Ahnung von?

@Jürgen: Naja... Ich hab mir eben den Sensorhalter abgebrochen (hab noch kein Hotend montiert), weil ich Skimmy's Z-Offset-Tipp ausprobieren wollte und prompt das falsche Vorzeichen eingetragen habe. Das Druckbett ist gegen den Sensor gefahren, der Notaus von Repetier-Host reagiert beim ABL bei mir nicht und den Netzschalter habe ich zu spät erwischt. Und genau das ist einer der Fehler, die ich gerne vermeiden würde...

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Moin moin aus HU.
Die Düse als Schalter halte ich für ungeiegnet. Wenn ich mir meine Düse so anschaue, ist da so viel Kruste drauf. Das isoliert und der Effekt ist hin.

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Liebe Grüße aus Kaltenkirchen.
Frithjof
Meine Seite
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Also ich stelle mir die ganze FSR Geschichte zur Blockadeerkennung unter dem Druckbett ziemlich störanfällig vor.
ich könnte mir aber vorstellen, dass man das Druckbett entkoppelt und Seiten des Druckbettes mittels FSR überwacht. So könnte man jeden Klemmer sofort erfassen und die Elektronik reagieren lassen.

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 12.08.15 05:16.

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Einen Sparkcube 1.1XL für größere Objekte, einen Trinus3D im Gehäuse und einen Tantillus R im Bau und einen Qidi Tech Q1 Pro im Zulauf.
Sparkcube: Komplett auf 24V - DDP 8mm + 1,5mm Carbonplatte - RADDS 1.5 + Erweiterungsplatine + RAPS128 - Nema 17/1,7A 0,9 Grad - ind. Sensor für Z-Probe (kein ABL) - FTS - Titan Booster Hotend - Sparklab Extruder - Firmware Repetier mit @ Glatzemanns G33 - Repetier Server pro - Simplify3D

@Fridi

Meine Düse ist unten an der Fläche wo das Filament mit gebügelt wird recht sauber. Ich hatte mal ein ABL auf einer unbeschichteten Alu Platte am laufen. Das Hotend musste nur heiß sein und die Prüfgeschwindigkeit muss recht langsam sein.

Hallo Glazeman..
ich beschäftige mich nun seit längeren mit diesem Thema und ich verfolge da 2 Varianten.

1. Variante
Hallsensor Analog messen über Analogeingang (Filamentdiameter) Z_Probe auf Sensor, bis Servo-Z Auslöst, dann messen von Sensorfläche(Düse) zu Sensor(Z-Probe) Null = Offset

2. Variante
Sensorfläche mit Z-Probe ausmessen, dann Düse auf Sensorfläche bis Kontakt auslöst Differenz Höhe 1 minus Höhe 2 = Offset

Das Set Gehäuse+Tastpunkt+Magnetplatte ist Variante 1 (Noch ohne Grundplatte soll aus Alu werden) und Werkzeuglängernsensor V1 ist Variante 2. An der Der Software bin ich noch dran gcod M53 Offsets löschen M54 Offset_1 ... bis M59 Offset_6.

Wie weit bist du schon mit der Kallibrierung gekommen?

Also wenn Du da schon eine Platte drunter legst, dann kannst Du auch einen ganz normalen elektrischen Kontakt Düse <-> Platte nehmen und die beiden als Endstop schalten. Dann ist Dein Offset genau die Dicke der Platte. Antasten geht dann mit G28.

So mache ich das mit der Platinenfräse, das ist sehr genau (ca. 0,02 mm) und recht schnell (Annäherungsgeschwindigkeit ca. 400 mm/min). Bei der Teacup Firmware habe ich ENDSTOP_CLEARANCE_Z auf 100 [um] gesetzt, trotzdem gibt es mit der scharfen Fräserspitze keine Macke.

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Generation 7 Electronics	Teacup Firmware	RepRap DIY

Der Vorteil bei deiner Fräse ist, dass da kein Kunststoff zum isolieren raus kommt, was vielleicht Probleme machen könnte?! Müsste man mal bissl testen.

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Triffid Hunter's Calibration Guide

--> X <-- Drill for new Monitor

Most important Gcode.

Hallo Traumflug...

in meiner Variante 2 sind es 2 Kontaktplatten. Ich wollte es eben in einem Zug messen. (so muss ich erst den Z-Probe messen lassen und dann den Kontakt, Im Anschluss wird die Differenz berechnet und als Offset in die Firmware eingetragen.) Da ich beim fräsen wie beim drucken jetzt beginnen möchte mit mehreren Tools oder Düsen zu arbeiten, sollte des Toolweise in die Firmware eingetragen werden.

Übrigens die Erweiterung Filament RunOut von Wurstnase ist spitze , funktioniert sogar mit Farbwechsel perfekt.