Auto bed leveling (kapazitiv) + E3D Hotend nachgerüstet (RepRapPro Mendel)

Was folgt ist eine Beschreibung meines Vorgehens um meinem RepRapPro Mendel Bed Auto Leveling beizubringen und ein E3D-Hotend nachzurüsten.
Ich beschreibe hier wie ich es gemacht habe. Ich übernehme keine Verantwortung für eventuelle Schäden beim Versuch selbiges zu tun.

-Video des Endergebnisses findet ihr am Ende dieses Posts-

Inspiriert von Auto bed leveling des Printrbot Simple Metal wollte ich meinem RRP Mendel auch diese Funktion verpassen.
Leider konnte ich niemanden finden der dies schon mal bei diesem Drucker mit Melzi Board gemacht hat.

Des weiteren war ich vom E3D-Hotend recht angetan.
Printrbot verwendet zum Leveln eine Induktiven Sensor, der sehr exakt ohne direkten kontakt den Abstand zu einer metallischen Oberfläche misst.
Dies funktioniert i.d.R. zwischen 2 – 5 mm. Allerdings drucke ich auf eine recht starke Glasplatte => wird vom Induktiven Sensor ignoriert.
Deshalb entschloss ich mich einen kapazitiven Sensor zu verwenden. Dieser reagiert außer auf Metall auf viele weitere Werkstoffe, z.B. Glas, Keramik, Kunststoff und sogar Flüssigkeiten.

Also orderte ich mir in der Bucht einen kapazitiven Sensor aus China (kostete ca 10 Euro).
Sensor: LJC18A3-H-Z/BX eBay

Nachdem ich mich noch nicht so ausführlich mit der Materie befasst hatte viel meine Wahl (leider) auf einen NPN Schließer.
Im Nachhinein würde ich wohl einen PNP Öffner kaufen, aber im Endeffekt ist das auch egal.
Außerdem besorgte ich mir noch einen E3D-Nachbau aus China (ca. 35 Euro all ink.).



Nächster Schritt:
Prusa i3 X-Carriage auf anderen Wellenabstand anpassen und halter für Hotend und Sensor Konstruieren


(STLs findet ihr im Anhang)


Das Hotend wir wie gewohnt verkabelt und der Kapazitive Sensor wird über eine zusätzliche Platine an den Z-Endstop angeschlossen.

Soweit so gut, jetzt gings an Eingemachte:
Der Sensor fuktioniert mit 12 V, deshalb habe ich ihn vom Drucker entkoppelt und die Firmware musste angepasst werden.
Da mein Sensor mit 12 V funktionierte und ich sicher gehen wollte, dass das Board keinen Schaden nimmt schaltete ich den Endstop über ein Optokopler.
Zu diesem zweck habe ich eine Platine geätzt, notfalls kann man auch die Komponenten direkt zusammen löten, für alle die es ätzen wollen findet ihr auch dazu die Daten (Schaltplan sowie Ätzvorlagen) im Anhang.




Die Sensoren haben in der Regel eine LED, an denen man sieht ob sie ausgelöst sind oder nicht.
Schon mit der Standart-Firmware kann man mittels M119 überprüfen ob das Signal richtig ankommt.
Bei einem Schließer wie meinem ist das Signal zunächst genau falsch herum und muss in der Firmware invertiert werden.

Nächste Baustelle: Firmware.

Die von RepRapPro auf ihrem Github Repository zur Verfügung gestellten Marlin-Version ist leider noch kein Bed Auto Leveling vorgesehen.
Deshalb blieb mir nur die Standart Marlin Version zu laden und anzupassen.
Dafür habe ich zunächst die Settings meines Druckers per M501 ausgelesen und in eine Textdatei kopiert.
Dann habe ich die RRP Marlin Version und Parallel die neue Marlin geöffnet und angeglichen (Steps/Unit aus M501 übernommen).
Das könnt ihr natürlich gerne selber vornehmen, ihr findet eine Kopie meiner Configuration.h aber auch im Anhang.

Allerdings müsst ihr je nach eigenem Setup den Punkt "Bed Auto Leveling" selber anpassen.
Ein sehr hilfreiches Video dazu findet ihr hier:

Makerfart Tutorial Part 2
Makerfart Tutorial Part 3

Um die Firmware zu übertragen müsst ihr den entsprechenden Jumper vom Melzi Board abziehen und per Arduino Software übertragen.

Eine Anleitung zum Firmware flashen findet ihr hier:
RepRapPro Mendel Maintenance


Dann den Drucker neu starten und erst per G28 homen und dann per G29 das Druckbett ausmessen.
(Solltet ihr nach dem Flashen der Firmware keine Verbindung aufbauen können, habt ihr evtl. vergessen die Boutrate auf eure alten Einstellungen anzupassen. Dann einfach noch mal mit geänderter Einstellung neu flashen)

Diese Homing-Prozedur müsst ihr dann natürlich auch in euren Slicer übernehmen.
Die Feinjustierung des Z-Offsets mache ich persönlich über Slic3r (Z-Offset), ist aber jedem selbst überlassen.


Eigentlich stehen alle benötigten Informationen in diesem Threat bzw. in den Links.
Solltet ihr Fragen habe helfe ich gerne weite. Allerdings möchte ich nochmal darauf hinweisen, dass dieses Upgrade nicht ganz trivial ist und nur für "Fortgeschrittene" zu empfehlen ist.
Ich übernehme keinerlei Verantwortung für die Richtigkeit und Vollständigkeit dieser Kurzanleitung, sowie für Schäden die ggf. auftreten.


Ich finde Bed Auto Leveling gehört zu einem modernen 3D-Drucker.
Leider fand ich die bisher übliche Lösung mit Servo und mechanischem Schalter wenig elegant.
Der von mir verwendete Endschalter kostete ink. Porto gerade mal 10 Euro (so viel wie ein günstiges Servo) und die Genauigkeit lässt keine Wünsche offen.

Wie versprochen Hier noch ein Video meines Druckers in Aktion:

Video des Druckers in Aktion


Ich hoffe ich konnte den ein oder anderen etwas Inspirieren und etwas zur Leveling Thematik beitragen.
Kritik, Fragen, Anregungen sind immer willkommen

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 29.07.14 13:48.

Quote
.xack.
und die Genauigkeit lässt keine Wünsche offen.

Kannst du mal einige Messungen (G30) machen und die Ergebnisse hier posten?
Mich würde mal interessieren wie die Wiederholgenauigkeit von diesen chinesischen Sensoren ist.
Hätte mir auch fast einen bestellt, weil ich nicht sicher war ob ein induktiver Sensor meine CFK Platte erkennt.

---

Grüße
Marco

Thingiverse

Hallo loco,

ein induktiver würde GFK in der tat nicht erkennen, es sei sie ist z.B. auf na Alu-Platte montiert

habs gerade 20x hintereinander probiert:




ich glaube kaum dass n mechanischer schalter an nem servo an die genauigkeit ran kommt

... ehrlich gesagt hat mich die genauigkeit auch ziemlich überrascht


Schöne Grüße

Max

2-mal bearbeitet. Zuletzt am 27.07.14 19:25.

Hallo Max,

sehr gute Dokumentation vom Umbau!!

Ich habe zufällig ziemlich genau das Gleiche vor ein paar Tagen an meinem >> Eigenbaudrucker << gemacht.

Ich habe auch erst die Version mit dem Servo und nem mechanischen Schalter gehabt. Nachdem ich aber wochenlang nur Ärger damit hatte, habe ich mich auch dazu entschieden einen induktiven Lagesensor einzubauen.

Ich habe mir diesen PNP Öffner für 10,80€ inkl. Versand aus Deutschland bestellt. -> [www.ebay.de]

Hier ist auch eine gute Anleitung wie man den Sensor mit Hilfe eines Optokopplers an die Elektronik anschließen kann: [my3dprinter.wordpress.com]

Auf dieser Seite ist dieses Schaltbild aufgeführt:


Ich habe das dann genommen und habe mir daraus einen einfachen Lochrasteraufbau gemacht:



Zusammengelötet schaut das dann so aus:



Im Drucker das erste mal angeschlossen...



...und der Sensor hat sofort porblemlos funktioniert (siehe LED oben am Sensor + Anzeige am LCD), da ich meinen mechanischen Schalter am Servo auch als Öffner verkabelt hatte.





Ich habe den Sensor ebenfalls neben einem E3D-Hotend am Drucker verbaut



Wie gesagt... ich bin auch absolut begeistert vom induktiven Sensor und kann nur jedem der Auto-Bedleveling verwendet zu diesem Umbau raten!
Das Löten der Lochrasterplatine ist total simpel und selbst für jemanden ohne große Ahnung kein Problem.
Die Kosten für den Sensor (10,80€) und ein paar Cent für den Optokoppler und die Wiederstände halten sich auch in Grenzen.
Die Wiederholgenauigkeit konnte ich bisher nochnicht ausreichend genug testen, da das Leveling mit Repetier nicht so der Hit ist... da werd ich auch auf Marlin umsteigen.
Aber genauer wie ein Servo (zumindest der Servo den ich verwendet habe) mit mechanischen Endschalter ist es allemal.
Und das Beste daran ist, dass man weniger bewegte und störungsanfällige Teile hat!

Quote
.xack.
habs gerade 20x hintereinander probiert:

[attachment 37370 Bildschirmfoto2014-07-28um00.55.39.png]


ich glaube kaum dass n mechanischer schalter an nem servo an die genauigkeit ran kommt

... ehrlich gesagt hat mich die genauigkeit auch ziemlich überrascht

Das muss ich auch mal bei meinem Drucker ausprobieren wie die Genauigkeit so ist...

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 27.07.14 19:41.

nice build

ich glaube auch, dass man das in Zukunft öfter sehen wird
wobei ich wie gesagt nicht ganz verstehe warum alle induktive Sensoren nehmen.
Vermutlich weil Printrbot damit angefangen hat, aber warum die das so gemacht haben kann ich auch nicht nachvollziehen, hat da jemand ne Idee?

Quote
.xack.
ein induktiver würde GFK in der tat nicht erkennen, es sei sie ist z.B. auf na Alu-Platte montiert

Doch doch, das funktioniert. Weil ich nicht warten wollte habe ich mir in Ebay für 8€ einen induktiven Sensor geholt und einfach mal ausprobiert.
[forums.reprap.org]
EDIT: CFK, nicht GFK

Quote

ich glaube kaum dass n mechanischer schalter an nem servo an die genauigkeit ran kommt

Nicht schlecht, das hätte ich nicht gedacht. Mit nem Servo und mechanischem Taster hatte ich etwa bis zu 5/100mm Differenz.

Die kapazitiven Sensoren gibts halt nur in China so günstig, hier fangen die billigsten bei 30-40€ an.

2-mal bearbeitet. Zuletzt am 28.07.14 01:42.

---

Grüße
Marco

Thingiverse

Wie reagiert der Sensor auf eine kalte und eine heiße (125°) Aluplatte?
Wie reagiert der Sensor, wenn das Hotend erhitzt wird?

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 28.07.14 01:50.

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Achim

@jsturm:
ob's beim aufgewärmten Hotend ne messbare Wärmeausdehnung nach unten gibt, glaub ich mal nicht,
eher, dass die abgestrahlte Wärme den Sensor auf Dauer zusetzen könnte.
Das Leveling an sich sollte m. M. sowieso nur im Betriebszustand, also geheizt, ausgeführt werden.

@.xack.
mach bitte paar Tests und lass uns wissen, wie sich's verhält.

Grüße
seefew

Wo hast'n du das e3d her? Ich habe ein originales aber wenn es das auch so gibt würde ich nich nein sagen

Quote
jsturm
Wie reagiert der Sensor auf eine kalte und eine heiße (125°) Aluplatte?
Wie reagiert der Sensor, wenn das Hotend erhitzt wird?

hehe nachdem ich eigentlich ausschließlich PLA drucke war mein druckbett noch nie so heiß ^^ aber ich habs natürlich ausprobiert

Vorgehen: Kalte Platte => Messen => Platte aufheizen => Messen
Wie zu erwarten hat die wärmeausdehnung der Platte (bei mir Alu und darauf Glas) einen Einfluss auf das Ergebnis.
Relativ zur kalten Platte weicht das Ergebnis um 0,2 mm ab. Die wiederholbarkeit leidet allerdings nicht darunter.
Logischer Schluss => Platte erst aufheizen, dann messen und alles ist bestens

Allerdings sind eure Temperaturbedenken nicht ganz unberechtigt:
"Operating Temperature: -25°C to +65°C" (laut angaben des Verkäufers)
Das heißt allerdings nur, dass der Sensor selbst nicht heißer werden darf.
Bei meiner Konstruktion wird ein Teil der Kühlungsluft des Hotends zur Seite auf den Sensor geleitet und so vor überhitzung geschützt.

Wenn man den Drucker kapselt müsste man den Sensor ggf. extra kühlen.

Quote
mw2matze
Wo hast'n du das e3d her? Ich habe ein originales aber wenn es das auch so gibt würde ich nich nein sagen

Ehrlich gesagt habe ich eine Chinesische Freundin darauf angesetzt und mir von ihr mitbringen lassen als sie mal wieder in D war.
Aber du kannst es auch auf aliexpress finden. z.B. Hier
oder wenn du die Sicherheit von eBay vorziehst Hier

oftmals findest du sie nicht als E3D (nachdem das ja der "Markenname" ist) sondern als "all metal hotend"

Gruß
Max

[my3dprinter.files.wordpress.com]


So macht der Optokoppler aber wenig Sinn, da hätte auch ein einfacher Spannungsteiler gereicht...

Quote
Horstelin
[my3dprinter.files.wordpress.com]

So macht der Optokoppler aber wenig Sinn, da hätte auch ein einfacher Spannungsteiler gereicht...

da hast du recht meiner sieht auch anders aus

Interessant: Bei deinem Link wird ein "All Metal" angeboten, und dann wird nach "PTFE size" gefragt.
Kann das jemand aufklären?

---

Achim

Ich habe in meinem V5 auch eine andere "Schraube" drin:

[cgi.ebay.de]

Vielleicht ist das damit gemeint?

Wirds wahrscheinlich sein, damit ist das Hotend dann aber nicht für Drucktemperaturen um 300°C geeignet, weil das PTFE direkt mit der Hitze in Kontakt kommt.
Genau das macht ein "All Metal" Hotend aber aus.

Aber bei Geeetech gibts ja auch noch andere lustige Konstruktionen : [www.ebay.com]

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 28.07.14 10:46.

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Grüße
Marco

Thingiverse

"Does not ship to Germany"

...na so ein Glück!

Wenn du eine haben willst, bestell doch direkt bei GEETECH -> [www.geeetech.com]
Da bekommst du so ein "Spezial Teil"

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Achim

Ob dem Lüfter die 200 Grad schmecken werden...hmmmm..

Quote
.xack.
... ehrlich gesagt hat mich die genauigkeit auch ziemlich überrascht

naja da die dinger eigentlich für ihre hohe Wiederholgenauigkeit berühmt sind, überrascht das eigentlich wenig.

Quote
mantus

Quote
.xack.
... ehrlich gesagt hat mich die genauigkeit auch ziemlich überrascht

naja da die dinger eigentlich für ihre hohe Wiederholgenauigkeit berühmt sind, überrascht das eigentlich wenig.

jo aber jede Genaugkeit ist ab irgend na Nachkommastelle vorbei.
Wie sich aber zeigt ist diese Abweichung über die elektronik nicht erfassbar, bzw. liegter unterhalb von 0,005 mm

Hatte aber bisher auch keine Erfahrung mit den dingern


zu meinem Ebay Link: Sie nennens da auch Full metal J-Head...
wie gesagt hab meins direkt aus China bezogen, ist zum glück PTFE frei

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 28.07.14 14:00.

Hi .xack.,
hast du auch einen Link zu dem Sensor-Anbieter? Wenn der schon so gut ist ...

Danke, Stefan

Link für den Sensor bitte
Und eine genaue Typbezeichnung des Sensors bzw pdf


Ist das Ebay
Nr

190837575390 1-10mm Approach Sensor Cylindrical Capacitive Proximity Switch NPN NO DC 6-36V
oder

190837447591 DC 6-36V PNP NO 1-5mm Tubular Capacitive Proximity Sensor Switch LJC12A3-H-Z/BY

321226619540 1-25mm Cylindrical Capacitive Proximity Sensor Approach Switch DC 6-36V PNP NO


321058503115 DC 6-36V PNP NO 1-5mm Cylindrical Capacitive Proximity Sensor Approach Switch

321058503115 DC 6-36V PNP NO 1-5mm Cylindrical Capacitive Proximity Sensor Approach Switch

321226619540 1-25mm Cylindrical Capacitive Proximity Sensor Approach Switch DC 6-36V PNP NO

Da gibst es einiges an Unterschied manchen machen 1 bis 1,5 mm tiefe,
andere 1-5mm andere 1-10mm und der eine 1-25mm

Ich denke du hast den ersten den ich aufgeführt habe ( 190837575390 ) verbaut oder ? den gibt es aber nur in NPN NO
Müsste daher ein LJC18A3-H-Z/BX sein schau mal bitte nach was bei dir draufsteht

Gibt die in 12mm oder 18mm Durchmesser je grösser der Durchmesser je grösser kann der Messabstand sein
Gewicht find ich schon recht schwer fast 100g so nen Teil


Hier pdf,s von den Teilen

Kap Sensoren



Hardwarekiller

6-mal bearbeitet. Zuletzt am 28.07.14 23:25.

---

Seit 2011 und damit 13 Jahre EIGENER Erfahrung in 3 D Druck und nicht nur von andern nachgeplapperter
Mein Club Hackerspace Frankfurt-Main
Seit 2011 nun im 3D Druck-Treffen jeden Mitw 19.00 Uhr - openend
Hardwarekiller the real Hardware Freak
Vorserien/Serienentwicklung prof. automotiv, Elektronikentwicklung , Controllertechnik(8/16/32Bit
Entwicklung Reprapelektronik, Stepper/Servo und Sensortechnik, Software sowie Mechanik

Hardwarekiller,

du trägst deinen namen mit recht hast vollkommen recht es ist der LJC18A3-H-Z/BX
eBay Link

ich ergenz das gleich mal oben noch

Quote
.xack.
Hardwarekiller,

du trägst deinen namen mit recht hast vollkommen recht es ist der LJC18A3-H-Z/BX
eBay Link

ich ergenz das gleich mal oben noch

Dachte mir das schon

Hardwarekiller

---

Seit 2011 und damit 13 Jahre EIGENER Erfahrung in 3 D Druck und nicht nur von andern nachgeplapperter
Mein Club Hackerspace Frankfurt-Main
Seit 2011 nun im 3D Druck-Treffen jeden Mitw 19.00 Uhr - openend
Hardwarekiller the real Hardware Freak
Vorserien/Serienentwicklung prof. automotiv, Elektronikentwicklung , Controllertechnik(8/16/32Bit
Entwicklung Reprapelektronik, Stepper/Servo und Sensortechnik, Software sowie Mechanik

Hallo,

nachdem ich heute den ganzen Tag erfolglos auf Fehlersuche war, hoffe ich, dass Ihr mir helfen könnt.

Ich habe meinem Drucker auch das Auto Bed Leveling verpasst. Dabei habe ich das gleiche Prinzip verwendet, wie .xack. am Anfang dieses Threads beschrieben hat, also kapazitiver Geber statt Z-Stopp-Schalter und die Firmware angepasst. Als Firmware ist bei mir Marlin am Laufen. Die Anpassung ging problemlos.

Der Befehl G29 startet den Abtastvorgang und misst auch schön die unterschiedlichen Abstände aus. Soweit so gut.

Danach startet der Druck korrekt, aber es erfolgen keine Korrekturen des Abstands der Düse zum Druckbett

Ich habe das Druckbett dann mal extra schön "schief" eingstellt, mit runde 2mm Differenz zwischen max und min Abstand, um eine Korrektur auch wirklich erkennen zu können, aber nichts passiert. Die Z-Achse macht beim ersten Layer keine Bewegung, um den Abstand zu korrigieren. Während die Düse bspw. vorne fast ins Bett reinfährt, ist hinten zwischen Bett und Düse viel zu viel Abstand und der Layer hält dann natürlich nicht.

Im Moment weiß ich mir keinen Rat mehr.

Ich Slice mit Cura 14.07. Dort gibt es ja einen Start-Script. Da hatte ich meine Hoffnung gesetzt, dort die Ursache zu finden und die unterschiedlichsten Varianten versucht, allesamt erfolglos


Mein derzeigies Cura-Start-Script sieht so aus:

---------------------------------------------------------------
M190 S55 ;Uncomment to add your own bed temperature line
G21 ;metric values
G28 ; Homing
G29 ; Auto Bed Leveling
G28 X0 Y0 ;move X/Y to min endstops
M107 ;start with the fan off
M109 S200 ;Uncomment to add your own temperature line
G92 E0 ;zero the extruded length
G1 F200 E15 ;extrude 15mm of feed stock
G92 E0 ;zero the extruded length again
G1 F{travel_speed}
---------------------------------------------------------------

Auch wenn es fürs Problem vielleicht nicht unbedingt wichtig ist, noch ein paar Infos:
Mein Drucker ist ein K8200. Ich drucke derzeit ausschließlich nur PLA. Die Merlin-Firmware für den K8200 habe ich mir von Github geladen, meine Parameter eingetragen und das Auto Bed Leveling wie im Video beschrieben entsprechend konfiguriert. Wie gesagt, alles funktioniert, nur das Wichtigste, die Korrektur, geht nicht...

Woran kann es liegen, dass die Z-Korrektur beim Druck nicht funktioniert?

Danke und Gruß
Thomas (Ratlos)

Le-Seaw meinte mal niemals nie nicht G28 nach nem G29

Danke Wurstnase für die schnelle Antwort.

Das wird es sein. Allerdings sieht der Drucker dann den letzten Messpunkt als Nullpunkt des Druckbetts an und beginnt sozusagen an dieser Stelle mit dem Druck. Das ist bei mir ungefähr bei X 150, Y 185.

Diese Koordinaten stimmen natürlich nicht, um dort mit dem Druck zu beginnen. Deswegen hatte ich den Befehl G28 X0 Y0 nach dem G29 dringelassen.

Gibt es da noch irgendeinen anderen Befehl, den man einfügen müsste, damit die Druckkoordinaten von X0, Y0 aus richtig berechnet werden?

Gruß Thomas

Hi,
mach halt den G28 vor dem G29 (hast du ja sowieso schon) und dann anschließend G1 X0 Y0.

Gruß,
Stefan

Edith: nee - sorry ist Quatsch... aber probieren würd ichs trotzdem mal testweise.

2-mal bearbeitet. Zuletzt am 10.08.14 17:46.

Moin,

ich mhabe es bei meinem Drucker auch so gelöst:
G28 X0 Y0 Z0
G29
und dann mit G1 X0 Y0 Z0 wohin auch immer man möchte.

Klappt perfekt.

Grüße

Sascha

Danke an Alle, ich habe das jetzt so gelöst, wie Sascha es beschreibt. Klappt wunderbar.

Mitunter sind die Dinge so einfach, aber wie das so ist, manchmal sieht man den Wald vor Bäumen nicht. So war es anscheinend gestern bei mir.

Jetzt bin ich happy.

Gruß Thomas