Kalibracja Ekstrudera PID

Kalibracja ekstrudera, PID głowicy

We wpisie tym zostanie opisana kalibracja regulatora PID głowicy drukarki 3D z użyciem komend G-CODE.

Kalibracja ekstrudera to prosty zabieg który pozwoli dostosować regulator proporcjonalno-całkująco-różniczkujący w skrócie PID. Pozwala on na utrzymanie temperatury głowicy drukarki 3D na stałym poziomie, regulując jej wahania. Dla osób bardziej dociekliwych więcej o regulatorach PID można przeczytać np. tutaj.

Do czego przydaje się kalibracja głowicy drukującej a dokładniej regulatora PID? Ano po złożeniu drukarki 3D (lub kupnie gotowego urządzenia) właściwie i bez tego można otrzymać całkiem zadowalające wydruki. Jednak większość drukarzy z pewnością po jakimś czasie będzie czuło niedosyt i zacznie poszukiwanie rozwiązań poprawiających jakość wydruku. Wbrew pozorom jednostajna temperatura ekstrudera a dokładniej głowicy drukarki 3D ma całkiem spory wpływ na wydruk.

Jest to sprawa związana z gęstością materiału jakim jest filament i różnicą lepkości w różnych temperaturach. Przy niższej temperaturze lepkość filamentu może być odrobinę większa, przy wyższej zaś filament do drukarki 3D może być nieco bardziej płynny. Przy warstwach rzędu 0.1-0.2 mm i niewielkich głowicach np. 0.3 może to mieć jakiś wpływ. Badań nie przeprowadzaliśmy, ale skoro mamy jakiś regulator, to warto go “podregulować”.

Zatem do pracy.

Są dwie metody regulacji, obie w miarę proste. W pierwszej z nich wartości PID podajemy bezpośrednio G-code’m do firmware’u, w drugiej przepisujemy te dane po prostu do pliku configuration.h w środowisku Arduino. Aby kalibracja ekstrudera została przeprowadzona należycie najpierw musimy te wartości znaleźć.

Krok 1. Na zimnej głowicy w dowolnym oprogramowaniu (np. Pronterface – Printrun download) musimy uruchomić tzw. Autotuning PID za pomocą komendy M303.

Używamy jej w ten sposób: M303 S220 C6

gdzie: S230 – oznacza temperaturę w ºC

oraz: C6 – oznacza ilość powtórzeń cyklu

 

Jeżeli drukujemy najczęściej jednym typem materiału, warto rozważyć autokalibrację PID dla temperatur zbliżonych do temp. roboczych konkretnego filamentu. Dla PLA lepiej ustawić bliższą temu filamentowi temperaturę w granicach 200-220 ºC, dla ABS np. ok. 240-260 ºC.

Po 6 cyklu (może ich być mniej lecz dokładność raczej spadnie) w oknie programu pojawi się wyliczona wartość PID która zostanie oznaczona Kp, Ki, Kd.

I teraz 2 możliwości:

Krok 2a. Wpisujemy wartości Kp, Ki, Kd komendą M301.

Komendę M301 stosujemy w następujący sposób:

M301 P1 I2 D3

gdzie:

1 – Kp, 2 – Ki, 3 – Kd.

Czyli M301 P56.78 I1.34 D72.12

Krok 2b. Lub wpisujemy Kp, Ki, Kd bezpośrednio w pliku konfiguracyjnym (configuration.h)

Odszukujemy linijki:

#define DEFAULT_Kp 18.89
#define DEFAULT_Ki 1.15
#define DEFAULT_Kd 77.53

i podstawiamy wyliczone wartości.

Krok 3. Zatwierdzamy konfigurację.

W przypadku zapisywania konfiguracji G-Codem zapamiętujemy ustawienia za pomocą komendy M500. Twój firmware musi mieć włączoną obsługę EEPROM. Można jeszcze sprawdzić czy się wszystko zapamiętało za pomocą komendy M503.

Wybierając drugą metodę, po edycji pliku konfiguracyjnego wgrywamy po prostu nowe ustawienia do sterownika.

Drukarki 3D z serii Printo H3 proces autokalibracji PID mają mocno uproszczony. Wystarczy uruchomić funkcję z menu drukarki i poczekać na wynik. Całość zapisuje się automatycznie w pamięci EEPROM i po 2 minutach sprawa jest załatwiona.

I to by było wszystko w tym temacie. Jak widać kalibracja ekstrudera i regulatora PID nie jest aż taka trudna. Warto jeszcze pamiętać, że wszelkie zmiany i zabiegi przy głowicy takie jak owinięcie taśmą kaptonową, wymiany termistora czy grzałki, zamontowanie dodatkowego chłodzenia i tym podobne mogące mieć wpływ na temperaturę należy zakończyć ponowną regulacją.