La mia scheda 3D è il mio software di controllo

Finalmente è quasi pronta la prima versione della mia scheda 3D in grado di azionare una stampante 3D a 3 assi con un solo estrusore. Il microcontrollore utilizzato è in questa versione il famoso PIC 18F2550 uscito un pò dalla scena con l'avvento di arduino, in grado però di regalare ancora parecchie soddisfazioni. La scheda è stata progettata in tecnologia PHT, ovvero il classico montaggio a circuito stampato che richiede solamente un normale saldatore e una buona manualità.
Ecco le principali caratteristiche della scheda :

1. Connessione HID (Human Interface Device) con riconoscimento automatico del PC senza nessun driver
2. Velocita CPU 48 MHZ
3. Bus dati ad alta velocità USB 2
4. Controllo Temperatura estrusore a mosfet con fotoaccoppiatore
5. Controllo Temperatura piatto riscaldato a mosfet con fotoaccoppiatore
6. Alimentazione separata motori/estrusore da piatto riscaldato
7. Driver di potenza con connettore
8. Led segnalazione elementi riscaldanti a connettore (da piazzare in vista)
9. Gestione n° 1 ventola raffreddamento da GCode
10. Connessione di n° 2 ventole di raffreddamento dirette
11. Gestione di 3 endstop (XYZ) di partenza
12. Il firmware non necessita di configurazione di partenza
13. Riparabile in tutte le sue parti per sempre

La scheda è gestita dal software di controllo Kontrol3D per Windows ideato e scritto dal sottoscritto.
Una delle caratteristiche di base di questo software è la semplicità d'uso e l'immediatezza.
Elencare tutte le funzionalità in questa sede è praticamente impossibile per cui mi limiterò al momento alla pubblicazione di una foto della schermata principale.

Ciao Roberto, eccoci qua..... ma essendo che, come ti dicevo la nell'altro forum, di elettronica ne so il giusto.... spero che il Mago intervenga a breve con un suo parere.

Anche se vorrei fare un paio di appunti.
Credo che meno componentistica di così sia impossibile..... di fatto quindi credo che alcune "raffinatezze", che oramai fanno parte del corredo delle elettroniche di ultima generazione, tu le abbia "tralasciate".
E, a parte il chip, ricorda molto la "sanguino" [reprap.org] scheda altrettanto indistruttibile e riparabile ad oltranza (ho bruciato e sostituito 2 volte il chip Arduino e 1 volta il FT232RL prima di pensionarla... ma funziona ancora )

Quindi si, interessante, e non poco, in riferimento ad alcuni elementi quali i punti 1,3, 12 e 13.... ma magari vederne qualche elemento in più, oltre qualche risultato in stampa... ecco che ti ribadisco come ti dicevo nell'altro forum che ti conviene documentare un poco più approfonditamente se vuoi creare interesse in merito.

Comunque attendo i pareri "degli esperti"....

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Davide
Immagina e Crea
Progetto Flusso canalizzatore 4 vie
My Thingiverse

Hai pienamente ragione riguardo la documentazione. Purtroppo in questo periodo anche per il forte caldo, ho poco tempo a disposizione. Comunque sia, son riuscito a creare un video dimostrativo, che mostra il trio in azione : stampante, scheda e software.
Per meglio spiegare alcune caratteristiche che hai giustamente evidenziato nella tua risposta, è opportuno fare un paragone con i sistemi attuali.
Come riferimento userò l 'accoppiata 2560+ramps con repieter host.
Punto 1 : Connessione HID (Human Interface Device) con riconoscimento automatico del PC senza nessun driver
La scheda Arduino usa la USB come una virtual COM e nel momento in cui viene caricato il software di gestione (nel nostro esempio Repetier Host) l'utente dovrà premere un pulsante ed effettuare la connessione ad una velocità sempre configurata dall utente (nell esempio 250000 baud)
La mia scheda che d'ora in poi chiamerò K3D usa una USB pura, per cui nel momento in cui viene caricato il software di contrllo la connessione avverrà automaticamente.
Un mouse ottico USB è un dispositivo HID che appena collegato viene riconosciuto e funziona da subito.
Punto 3 : Bus dati ad alta velocità USB 2
La scheda arduino connessa ad una velocità di 250000 baud, sarà in grado di trasmettere o ricevere 25000 byte al secondo, tenendo conto che un byte seriale di solito è formato da 8 bit + uno di start e uno di stop. Facendo 2 calcoli, per traferire 64 byte ci vorrebbe un tempo di (1000000 microsecondi *64 byte)/25000 byte al secondo = 2560 microsecondi.
La scheda K3D che utilizza il protocollo USB 2 trasferisce circa 12000000 di bit al secondo ovvero 12000000/8=1500000 di byte al secondo. Per trasferire 64 byte occorrono appena 42 microsecondi.
Punto 12:Il firmware non necessita di configurazione di partenza
La scheda arduino prima di andare in stampa dovrà essere programmata, ovvero dovrà essere caricato il firmware pieno di settaggi da fare relativamente ai motori, alla scheda, ai sensori di temperatura ecc,ecc
Nella scheda K3D il firmware viene caricato la prima volta ed è subito operativa. Eventuali settaggi verranno fatti direttamente nel software di controllo Kontrol3D.

Un appunto che vorrei fare io è il seguente :
per muovere una stampante 3D è necessario generare delle temporizzazioni che determineranno la velocità e lo spostamento dei motori e quindi degli assi. Queste temporizzazioni tra l'altro più o meno lente, saranno le stesse sia se vengono generate da processore a 8 bit, sia se viene usato un processore a 32 bit.
La stessa cosa vale per il clock. E' inutile usare un clock elevato se poi servono dei tempi lenti. Viceversa un clock elevato è importante quando è necessario eseguire una mole di calcoli elevata in un tempo breve (stampanti delta, o gestione di porte di rete ecc, ecc).
Se ti è possibile vorrei un esempio concreto delle 'raffinatezze' di cui parlavi prima se ti è possibile.
Per concludere vi invito a guardare il mio primo video dimostrativo, purtroppo girato in fretta e con il cellulare
[youtu.be]

Una cosa che ho dimenticato di dire e che i miei PC sono datati e molto lenti, ma il tutto funziona regolarmente, anzi in alcune occasioni ho persino navigato durante la stampa

Ciao molto bella la cosa... Però fammi capire è il software che hai che converte i dati per la delta in questo modo lasci al processore solo la parte di movimentazione dei motori? O no?

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Robe3D
Se ti è possibile vorrei un esempio concreto delle 'raffinatezze' di cui parlavi prima se ti è possibile.

Bè si, non ci vuole molto.... dalla gestione dei driver da firmware, alle uscite supplementari per la gestione di sensori vari, al supporto di driver un pochino più recenti vedi i TMC2100 o similari e relativi microstep... si insomma..... hai capito cosa intendo... fermo restando che immagino sia una prima release la tua, di conseguenza passibile di sviluppi...... da li alla scheda di ultima generazione però ancora ce n'è secondo me da lavorare....

Il discorso è invece sicuramente interessantissimo dal lato connessione col pc... idem il fattore firmware gestibile da software..... davvero interessanti come idee.... ma lascio al Mago che come vedi..... eccolo qua.....

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Davide
Immagina e Crea
Progetto Flusso canalizzatore 4 vie
My Thingiverse

Si, di fatto il software estrae la riga gcode, si occupa dei calcoli in virgola mobile e passa al microcontrollore i passi dei vari assi

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Bè si, non ci vuole molto.... dalla gestione dei driver da firmware, alle uscite supplementari per la gestione di sensori vari, al supporto di driver un pochino più recenti vedi i TMC2100 o similari e relativi microstep... si insomma..... hai capito cosa intendo... fermo restando che immagino sia una prima release la tua, di conseguenza passibile di sviluppi...... da li alla scheda di ultima generazione però ancora ce n'è secondo me da lavorare....

Ti riferisci a tutte quelle funzioni che non incidono per quanto riguarda la stampa vera e propria da quel che leggo. Tieni conto che il chip usato ha poche risorse, anche se qualche porta libera è rimasta.Cmq vedremo più in la cosa uscirà fuori

Mentre per il software sono un po' dubbioso, si vede il passato sulle cnc, ma ho dei dubbi sulla qualità effettiva del prodotto (in termini di resa finale sul pezzo), e attendo di essere smentito ovviamente, per la scheda non posso che farti i complimenti. Più per le soluzioni adottate che per il resto, però sono sicuro che ne uscirà qualcosa di buono

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Andrea Lillia
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Ovviamente per stampare un buon pezzo ci vuole anche una buona meccanica della stampante, oltre ad un buon estrusore. Però una cosa posso dire, anche con un certo orgoglio personale e cioè che a parità di stampante usata, e a parità di parametri usati (e mi riferisco al valore di step * mm) lo stesso file gcode è stato stampato più preciso al progetto CAD rispetto al kit 2560 + ramps sopratutto per quanto riguarda i vuoti verticali.

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Robe3D
Ti riferisci a tutte quelle funzioni che non incidono per quanto riguarda la stampa vera e propria da quel che leggo. Tieni conto che il chip usato ha poche risorse, anche se qualche porta libera è rimasta.Cmq vedremo più in la cosa uscirà fuori

Ci sarebbe da discuterne.... soprattutto sui driver... ma non era mia intenzione porre dubbi per "smontare" la cosa..... anzi..... credevo fosse di stimolo..... non per nulla ti ho mostrato per primo interesse e invitato a dare altre info.

Una cosa però sarebbe da tenere in conto, premetto che non me ne intendo più di tanto però.......... quel pic che hai usato è "datatuccio" e c'è della robina che usa le stesse piattaforme un bel pò più performante a 32/64 bit ..... ecco... te la metto in domanda... perchè non hai pensato da subito ad un chip più "aggiornato", visto quello che riesci a fare con l'8 bit?

Potresti pensare alla gestione dei motori CC con encoder e tanta altra bella robina..... vista la tua esperienza non dovresti avere grosse difficoltà ad "andare oltre".... e sarebbe davvero un "salto di qualità"... e a quel punto rilasciando il software può diventare un bel filone di sviluppo......

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Davide
Immagina e Crea
Progetto Flusso canalizzatore 4 vie
My Thingiverse

Premetto che anche io ho i miei limiti. Diciamo che il mio scopo era quello di realizzare inizialmente una scheda per una stampante 3D semplice ma funzionale, e magari facile da montare anche per chi non ha molta dimestichezza con i circuiti elettronici.
Come ti dicevo ho analizzato le cose da fare e ho ritenuto valido l'utilizzo di questo chip, e del suo fratellone, il PIC 18F4550 con molte più porte a disposizione.
I chip a cui ti riferisci cominciano ad essere più complessi e in tecnologia smd, che necessita di attrezzature particolari di cui non dispongo.
Inoltre considera che con questa scheda ho ancora in mente alcune novità che sono in lavorazione, e che verranno discusse in questo forum più avanti, quando pronte.

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Mentre per il software sono un po' dubbioso, si vede il passato sulle cnc, ma ho dei dubbi sulla qualità effettiva del prodotto (in termini di resa finale sul pezzo), e attendo di essere smentito ovviamente

Si è vero, si parte da una CNC (tipico il listato delle istruzioni), ma mi piacerebbe capire ed eventualmente chiarire i tuoi dubbi

Come detto, interessante..... però, non prenderla sempre come "dubbio", il mio scopo è il contrario... voglio solo "ben comprendere"... e possibilmente "far comprendere".

Vista la potenza del chip e la tua risposta al Mago ho capito che praticamente hai completamente "stravolto" il rapporto tra host, firmware e software, demandando al chip i "soli" movimenti in sequenza senza alcun "calcolo a bordo", liberando quindi completamente la scheda madre dal firmware, che così diventa parte integrante del software.

Ma in questo modo, come detto, il sistema viene completamente demandato "al pc".... e quindi sarebbe impensabile "non" usare un pc come lcd (host/slicer) ..... ho capito bene?

Edited 1 time(s). Last edit at 07/02/2017 02:25PM by immaginaecrea.

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Davide
Immagina e Crea
Progetto Flusso canalizzatore 4 vie
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Per gestire un lcd ci sarebbero due soluzioni
La prima è quella di scrivere tutto il codice a bordo del microcontrollore, ma in questo caso andrebbe usato un chip più grande come memoria programma, e da verificare per quanto riguarda le prestazioni in velocità.
La seconda è quella di creare una scheda lcd con il suo microcontrollore con all interno la gestione della sd card. Una sorta di minipc che si connette in modalita seriale alla sezione di potenza.

Comunque si, è vero che con un lcd la stampante diventa autonoma, ma è anche vero che con un pc si possono fare tante cose come ad esempio il controllo remoto, cosa che faccio spesso usando teamviewer e il mio cellulare

Per un piccolo errore ho dovuto rimuovere il video
Ecco il nuovo link [youtu.be]

Davvero non te la prendere... ti contesto solo un'affermazione perchè ho proprio una discussione "privata" in corso con un altro utente sullo stesso argomento......

Sinceramente, "in genere", il controllo remoto delle stampanti 3D mi lascia ancora "perplesso", semplicemente perchè, fino a che non hai un sistema robotizzato che ti fa da "logistica delle stampe", gestendo le stampe finite e ripristinando alle migliori condizioni il piano.... ecco che devi "fisicamente" andare alla stampante per i succitati motivi..... a quel punto un controllo remoto o un lcd con lettore sd li vedo più o meno equivalenti..... l'unico vantaggio lo puoi avere per un "monitoraggio della stampa" che però, se non coadiuvato da una telecamera, perde decisamente utilità..... ma la telecamera puoi tranquillamente gestirla indipendentemente dal sistema "remoto" della stampante mentre se devi intervenire anche solo per verificare una home ecco che va in vantaggio l'lcd rispetto al pc "remoto".

Come detto, non voglio che pensi siano "contrapposizioni", voglio solo fare appunti per poi capire "dove può portare" quel tipo di "struttura hw/sw.

Già per esempio i "mini pc" presenti in mille forme potrebbero aiutare e semplificare.... non ti dico con i pc "di recupero"..... ma in quest'ultimo modo porteresti il tutto verso "il bricolage" puro.... invece penso che la tua idea valga decisamente di più di ciò..... basta dargli il senso..... e già mi sembra che qualche spunto ce l'abbia..... e magari, come ti dicevo, prendere il "coraggio a 4 mani" e vedere se si può "evolvere l'idea"..... pensaci..... può valerne la pena... d'altronde la potenza dei pc è innumerevoli volte superiore a qualsiasi "scheda madre" ora utilizzata nelle stampanti RepRap....

Dimenticavo anche un'altra cosa.... importante.... molto importante....... a vantaggio del tuo sistema e probabilmente causa del vantaggio "sulle tolleranze"

Il software di slicing compie delle approsimazioni, inevitabilmente.... puoi usare quanti decimali ti pare ma arrivi sempre a valori "approssimati"..... nel tuo caso una sola volta.... durante il calcolo col tuo "software/firmware/host", unico componente che calcola i movimenti del sistema.....

Nei sistemi tradizionali ciò avviene 2 volte.... la prima nel software di slicing, la seconda nel firmware.... e ciò non può che contribuire all'aumento delle percentuali di errore o di approssimazione...... e anche questo non mi sembrerebbe proprio un vantaggio da poco......

Ma il software di slicing l'hai sviluppato "integralmente" o sei partito da un progetto esistente?

Edited 2 time(s). Last edit at 07/02/2017 05:56PM by immaginaecrea.

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Davide
Immagina e Crea
Progetto Flusso canalizzatore 4 vie
My Thingiverse

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Davvero non te la prendere... ti contesto solo un'affermazione perchè ho proprio una discussione "privata" in corso con un altro utente sullo stesso argomento...... grinning smiley

Tranquillo, il forum è fatto per avere uno scambio di opinioni che possono essere uguali, simili o totalmente diverse...

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Sinceramente, "in genere", il controllo remoto delle stampanti 3D mi lascia ancora "perplesso", semplicemente perchè, fino a che non hai un sistema robotizzato che ti fa da "logistica delle stampe", gestendo le stampe finite e ripristinando alle migliori condizioni il piano.... ecco che devi "fisicamente" andare alla stampante per i succitati motivi..... a quel punto un controllo remoto o un lcd con lettore sd li vedo più o meno equivalenti..... l'unico vantaggio lo puoi avere per un "monitoraggio della stampa" che però, se non coadiuvato da una telecamera, perde decisamente utilità..... ma la telecamera puoi tranquillamente gestirla indipendentemente dal sistema "remoto" della stampante mentre se devi intervenire anche solo per verificare una home ecco che va in vantaggio l'lcd rispetto al pc "remoto".

Uso il controllo remoto solo quando devo realizzare stampe lunghe e sono impossibilitato al controllo nel tempo. Ad esempio mi capita di mancare per 5 o sei ore e di sfruttarle per fare la stampa per poi ritrovarmi il pezzo pronto. Quindi avvio la stampa, punto una normalissima webcam sul pezzo in stampa e dopo essermi accertato della buona adesione dei primi layer vado via. In qualsiasi momento mi collego al mio PC da remoto (anche da cellulare) e posso controllare visivamente che tutto vada bene ed eventualmente fermare la stampa qualora vi sia qualche problema. A fine lavorazione spengo il PC che alimenta anche la scheda. Ultimamente ho aggiunto la possibilità che il software spenga automaticamente il PC a fine stampa. Rimane attivo solo il gruppetto di continuità (che devo dire mi ha salvato molte stampe), ma questo è un problema che penso di affrontare in un secondo momento.
Prossimamente ho in mente di avviare il PC direttamente da remoto, quindi provare a stampare direttamente monitorando il tutto con più telecamere piazzate in più punti.

Per ultimo devo fare una precisazione e cioè che io non ho mai parlato di slicing. Infatti per fare lo slicing di un pezzo uso attualmente slic3r sià perchè è un prodotto italiano, sia perchè ho provato Cura che a causa dei miei PC lenti o non dotati di supporto grafico adeguato, va in crash.
Dopo aver generato lo slicing tramite il mio software carico quindi il file Gcode generato e lo stampo.

Bravo è dire poco!

Per Cura, so che la nuova versione ti permette di evitare lo slicing in tempo reale (per ogni modifica che fai). Forse ti può aiutare.

Come hai implementato Slic3r?

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---- "Let me make my move" ----

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Bravo è dire poco!
Grazie...!

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Come hai implementato Slic3r?
Quando ho cominciato a sviluppare il software di controllo mi sono appoggiato a Slic3r come slicer perchè avevo la necessità di generare il file Gcode da gestire.
In realtà non ho speso molto del mio tempo a conoscere i vari slicer anche perchè con slic3r mi sono trovato molto bene sin dall'inizio.
In una versione più vecchia avevo già realizzato la possibilità di aprire direttamente il file stl, di richiamare slic3r per realizzare il file Gcode, e di avere il file pronto per la stampa.
L'esigenza di terminare lo sviluppo della scheda e del suo firmware,( anche perchè questa scheda è di fatto una base di partenza che avrà degli sviluppi futuri) ha rallentato l'adattamento dello slicer nel software principale, per cui al momento lo slicer non è gestito nella versione ultima di Kontrol3D.
Per fare il file Gcode del pezzo da stampare uso slic3r come programma esterno, quindi carico il file Gcode in Kontrol3D e proseguo con la stampa.

Ciao Robe,
complementi per il progetto! Era da un po' che non leggevo qualcosa di così interesssante...Sembra quasi di tornare alle origini del progetto RepRap...

Trovo molto interessante la connessione HID, mi chiedo perchè non sia già stata utilizzata con Arduino Due [ ulteriori info ]...sarebbe quel passo in avanti guardando il passato

Invece il fatto che il firmware non necessiti di configurazione di partenza mi sembra proprio un passo indietro, se non sbaglio GRBL (che è stata la base di molti altri firmware) usa già questo metodo. Forse la via di mezzo che ho trovato migliore è stata quella "di fortuna" adottata per la EEPROM per la Ultratronics. Io valuterei bene i pro e i contro di questa scelta, guardando soprattutto gli obbiettivi che ti sei prefissato con questo progetto.

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Delta Fluo --> Stampante Custom tipo Delta - IeC v4.0 0.4 - Ultratronics - MK4due 4.3.1 (dev)

Ciao probabilmente mi sono espresso male...
La configurazione si setta direttamente da pc, non deve essere caricata nel firmware come fa arduino. Da software si inserirà il valore 80 se si usa un microstepping a 16, si deciderà la logica positiva o negativa degli endstop, ecc ecc.
Per quanto riguarda arduino 2 probabilmente il firmware dovrà essere reinscritto....

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Robe3D
La configurazione si setta direttamente da pc, non deve essere caricata nel firmware come fa arduino. Da software si inserirà il valore 80 se si usa un microstepping a 16, si deciderà la logica positiva o negativa degli endstop, ecc ecc.

Quello che intendevo io...anche GRBL è da configurare tramite host [ ulteriori info ].
Ma è da fare ad ogni accensione?

Mentre per Arduino Due penso sia più un problema di host e adattabilità...tutti usano la seriale da sempre ed oramai è lo standard, difficile soverchiare standard così affermati.

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Delta Fluo --> Stampante Custom tipo Delta - IeC v4.0 0.4 - Ultratronics - MK4due 4.3.1 (dev)

bravo e complimenti

bella storia!

Diciamo che il styp è già fatto se si usano i valori più usati. In ogni caso si farebbero solo la prima volta e quando serve. Ad esempio vuoi cambiare la velocita di finecorsa asse x, apri la finestra di setup, inserisci il nuovo valore e te lo ritroverai sempre. Di fatto molto più semplice di quello che si possa pensare

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Robe3D
Diciamo che il styp è già fatto se si usano i valori più usati. In ogni caso si farebbero solo la prima volta e quando serve. Ad esempio vuoi cambiare la velocita di finecorsa asse x, apri la finestra di setup, inserisci il nuovo valore e te lo ritroverai sempre. Di fatto molto più semplice di quello che si possa pensare

Ma il nuovo setup quindi è salvato sull'Host e non sulla board, giusto? In questo caso cambiando PC devi rifare il setup?

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Delta Fluo --> Stampante Custom tipo Delta - IeC v4.0 0.4 - Ultratronics - MK4due 4.3.1 (dev)

Molto probabilmente sarà un file ini (old style) o un xml, o un piccolo db mysql
Se lo sviluppo è stato fatto in dot.net sarà possibile copiare la cartella completa.
Giusto appunto il software in cosa è scritto? Hai creato una lib e un'interfaccia o è tutto un unico programmone?
Sviluppo in c# per lavoro e mi ha sempre affascinato l'idea di crearmi il mio sw di controllo, ma i bimbi mi rubano tutto il tempo libero!

cmq grande lavoro complimenti

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Ma il nuovo setup quindi è salvato sull'Host e non sulla board, giusto? In questo caso cambiando PC devi rifare il setup?
Il file di configurazione è salvato nel PC ma e relativo alla scheda e ad una determinata stampante quindi cambiando PC basterà portarsi dietro lacartella del software. Ipotizziamo di avere tre diverse stampanti. Sarà possibile realizzare una configurazione per ogni stampante e addirittura diverse configurazioni per una singola stampante.

Il software è scritto in pascal ed è molto veloce. Uno dei miei Pc è un amd da 1 ghz con 1 mega di ram. Con questo pc molto vecchio ho stampato con repetier host e arduino 2560 con ramps 1.4. Però se facevo altro in alcuni casi la stampante rallentava e si fermava. Con il mio software ho stampato, azionato una cnc in contemporanea e ho provato a navigare anche se lentamente.in ogni caso la stampante non ha dato nessun problema

Complimenti per l'idea (e la realizzazione)....è da tanto che volevo intraprendere questa strada ma per tempo e pigrizia non l'ho mai portata avanti.
Usare un PC per fare tutto il lavoro sporco e sulla stampante montare solamente quella poca elettronica coordinata dall'interfaccia USB.
Non ho capito se lo slicing lo fai prima o in diretta.
La decodifica delle istruzioni gcode in movimento degli assi l'hai scritta tu?

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Claudio M.

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