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研究过3D打印机的朋友,都会用到G-code文件。要使用3D打印机打印东西要经过几个步骤: 1、创建3D模型 2、切片软件处理,生成3D打印机能识别的命令(保存在G-code文件中) 3、发送打印命令给3D打印机
Gcode文件中的每一行都是3D打印机固件所能理解的命令。而这些命令,也被称为G-code命令,是3D打印机和电脑之间最重要的命令交互界面。
既然所有3D打印机都使用G-code作为对外联系的唯一信息交互方式,那么这种“语言”的标准就很重要了。不幸的是,虽然所有的3D打印机,都使用G-code作为与计算机的交互语言,但实际上每种3D打印机使用的G-code,都多多少少有些不同。这也可以说,每种3D打印机都有自己的“方言”。我们要研究G-code,就要从一种最常见的“方言”,也可以说是“普通话”开始,先了解一种,然后再学习其他类似的语言,相互对比,就很容易了。
既然G-code是计算机指挥3D打印机干活用的一套语言,那么其中最重要的就是运动类的指令。
虽然从名字上看,G0叫做“快速直线移动”,而G1叫做“直线移动”,但实际上在Repetier-firmware里面,G0和G1指令是完全等价的,没有任何区别。移动是否快速,完全是靠参数F来决定的(下面会详细介绍)。这条指令的作用也很简单,就是将挤出头线性移动到一个特定的位置。这条指令带有不少参数,完整的形式是这样的:
G0 Xnnn Ynnn Znnn Ennn Fnnn Snnn
或者
G1 Xnnn Ynnn Znnn Ennn Fnnn Snnn
使用时,不需要所有的参数全部存在,但至少要有一个参数。其中,
Xnnn表示X轴的移动位置;
Ynnn表示Y轴的移动位置;
Znnn表示Z轴的移动位置;
Ennn表示E轴(挤出头步进电机)的移动位置;
Fnnn表示速度,单位是毫米/每分钟;
Snnn表示是否检查限位开关,S0不检查,S1检查,缺省值是S0;
举例来说,
G1F1500G1X50Y25.3E22.4
这样两行G-code,表示了首先将速度设置为1500mm/min,也就是25mm/s,然后将挤出头移动至x=50mm, y=25.3mm的位置上,z轴高度不变,并且将挤出头步进电机移动至22.4mm的位置上。这里,速度、xyz位置都比较好理解,但挤出头步进电机的位置怎么理解呢?移动至22.4mm处,代表着挤出了多少耗材呢?实际上,这里挤出头的具体动作,要根据之前挤出头步进电机所在的状态(也就是位置)而定。比如在这两条语句之前,挤出头步进电机已经处于20mm的位置处,那么这里挤出头步进电机只要再前进2.4mm就可以了。
仔细想想,其实挤出头步进电机的工作方式,与xyz轴完全一样。xyz轴之所以比较好理解,是因为我们清楚的知道原点(0, 0, 0)的位置在哪里。而对于e轴来说原点的位置也会在打印开始处被初始化到0的位置。知道了原点的位置,就可以正确理解挤出头步进电机的工作方式了。实际上,挤出头步进电机仍然是以原点为基础,只不过是在整个打印过程中持续增加的。(思考:切片器的挤出头回抽动作,对应了什么样的G-code代码?)
再举一例,
G1F1500G1X50Y25.3E22.4F3000
这个例子与上面的例子非常类似,唯一的区别,就是F参数了。而这两条语句的意义,除了对XYZE的移动之外,还会将打印速度,从语句执行开始时的1500mm/min,提高到语句执行结束时的3000mm/min。这里有两点需要注意。
第一点,F参数与XYZE参数一样,在语句执行的过程中线性插值;
第二点,在预先知道第一点的前提下,F参数使得计算机对3D打印机的控制更加深入和精准了。计算得当的情况下,切片器可以精确控制3D打印机的加速和减速过程,使得整个3D打印过程更加顺滑。
这两条命令中,G2是顺时针圆弧移动,G3是逆时针圆弧移动。命令的完整形式是:
G2 Xnnn Ynnn Innn Jnnn Rnnn Ennn Fnnn
或者
G3 Xnnn Ynnn Innn Jnnn Rnnn Ennn Fnnn
其中,
Xnnn表示移动目标点的X坐标;
Ynnn表示移动目标点的Y坐标;
Innn表示圆心位置,值是圆心距离当前位置的X分量;
Jnnn表示圆心位置,值是圆心距离当前位置的Y分量;
Rnnn表示圆形的半径长度;
Ennn表示E轴(挤出头步进电机)的移动位置;
Fnnn表示速度,单位是毫米/每分钟;
根据勾股定理,R2 = I2 + J2。因此,如果提供了圆心位置参数,就不需要提供半径参数了。反之,如果提供了半径参数,也可以根据当前点和目标点计算出圆心位置,就不需要提供I/J参数了。其他几个的参数用法,与G0/G1是完全一样的。
G2/G3命令面临的最尴尬的问题,是常用的上位机切片器软件,包括Slic3r以及Cura engine,并不会生成这两条指令。所有3D模型中的圆弧,在STL文件中已经被转化为使用大量小线段拟合而成的曲线。这样,切片器自然也不会把这些小线段当做圆弧处理。最终的G-code输出结果,也只会存在G0/G1指令,而不会存在G2/G3指令。当然,据小编所知,如果你使用的是比较小众的上位机软件,比如artCAM等,因为这些软件的输入并不是STL文件,因此它们的输出G-code是很有可能出现G2/G3命令的。
如果确定了你的3D打印机只会接收到G0/G1直线移动命令,那么我们完全可以在3D打印机固件配置中,定义
#defineARC_SUPPORT 0
这样,所有与G2/G3指令相关的代码,就都不会编译,也不会包含在最终的固件代码中了。可以节省一些固件的空间,同时并不会影响任何3D打印机的功能。
还有一个问题留给大家思考:在上位机切片软件输出G2/G3命令的情况下,相比于上位机切片软件输出G0/G1命令的情况,是否3D打印机打印圆形物体时会更圆呢?(答案是不会。)那么其中的原理是什么?
这条命令让挤出机在当前位置停止一段时间。可能的参数包括:
Pnnn表示停止移动的时间,以毫秒为单位,1000毫秒等于1秒。
Snnn也表示停止移动的时间,以秒为单位。
因此,G4 P2000命令与G4 S2命令是完全等价的。
这两条命令使挤出头执行一个回抽(G10)或者相反的动作(G11)。所谓回抽,就是让E轴步进电机反转一小段。而反回抽则让E轴步进电机正转一小段。参数只有一个:
Snnn表示回抽的距离。
S1表示长回抽,S0表示短回抽。
实际上,目前的切片器并不太依赖于G10/G11指令执行回抽动作,而是利用G1 Ennn命令直接命令挤出头步进电机前进或倒退到某一个位置。因此,与G2/G3命令类似,G10/G11命令基本上是个摆设,除非未来有专门的切片器可以生成这两条指令,否则完全可以将这两条指令关闭,节省内存空间。在固件配置中,定义
#defineFEATURE_RETRACTION 0
可以关闭G10/G11功能,在编译期去除这段相关的代码。
G20/G21 设置距离单位
这两条命令非常简单,用于设置当前距离单位为英寸(G20)或者毫米(G21)。没有参数。
未设置时缺省值是毫米。
这条命令使3D打印机XYZ轴以及挤出头E轴归零。参数包括:
X表示使X轴归零
Y表示使Y轴归零
Z表示使Z轴归零
E表示重置E轴的位置为0,与XYZ轴不同的是,如果使用了E参数,E轴步进电机并不运动,而是将当前的E轴位置直接设置为0,这样下面对E轴的运动指令,都会解释为相对0点的运动。
如果使用时没有任何参数,直接使用G28,等价于G28 XYZ命令。这时并不会对E轴进行重置为0的操作。
XYZ轴归零的顺序,由固件配置HOMEING_ORDER决定,比如定义为
#defineHOMING_ORDER HOME_ORDER_XYZ
就代表着先归零X轴,然后是Y轴,最后是Z轴。
T 设置当前挤出头
对于拥有多个挤出头的3D打印机来说,需要使用T命令选择当前工作的挤出头。这条命令有一个无名参数,参数值直接跟在T后面。例如:
T0表示选择第一个挤出头;
T1表示选择第二个挤出头;
参数是T命令最特殊的一点。这与其他所有的G-code命令都不相同。
Z轴高度测试与自动调平
三角洲类型的3D打印机,由于其打印速度更快,受到很多3D打印用户的欢迎。与XYZ式3D打印机最大的一个不同,在于三角洲类型3D打印机的运动计算更加复杂,很难依赖人工调平达到较好的打印效果。因此,对Z轴的自动高度测试,以及自动调平相关的功能,就显得更加重要了。以下G-code命令,是Repetier-firmware对这方面进行支持的一组命令。当然,这些功能并不仅限于三角洲类型的3D打印机。如果是包含了Z轴高度测试微动开关的XYZ式3D打印机,也同样可以使用这些功能。
这条命令测试打印平面上三个点的Z轴高度,并在串口上输出结果。参数包括:
Snnn测试结果的处理方式。S1表示更新内存中的Z轴高度值(重置系统会丢失),S2表示更新内存以及EEPROM中的Z轴高度值(重置系统不会丢失)。
无参数时,G29命令表示只从串口上输出结果,不更新内存或EEPROM中的Z轴高度值。
一般来说,只有使用高位限位开关(也就是说,Z轴的限位开关位于Z轴坐标最大处),且在挤出头上附带有Z轴高度测试微动开关的机型,适合使用G29命令测试Z轴高度。其他机械配置的机型,不适合使用G29命令。G29命令由固件配置
#defineFEATURE_Z_PROBE 1
决定是否开启。如果这个配置项定义为0,则编译时会去除对G29命令的支持,节省内存的使用。
命令执行时,打印平面上的三个点,其XY坐标由以下固件配置参数决定:
#defineZ_PROBE_X1 -52#defineZ_PROBE_Y1 -30#defineZ_PROBE_X2 52#defineZ_PROBE_Y2 -30#defineZ_PROBE_X3 0#defineZ_PROBE_Y3 60
命令执行的开始和结束,分别会执行一段预定义的G-code。缺省的固件配置定义为:
#defineZ_PROBE_START_SCRIPT “G28”#defineZ_PROBE_FINISHED_SCRIPT “”
可以看出,在缺省状态下,开始执行G29时,系统会自动对挤出头进行复位(G28命令)。结束执行G29时,没有特殊的动作。
G29命令的Z轴高度测试,通常由一个微动开关控制触发。这个开关的端口号,由Z_PROBE_PIN单独指定。
G29命令的输出,格式为:
X:0.00Y:0.00Z:200.00E:0.00Z-probe:5.01X:-52.00Y:-30.00Z-probe:13.04X:52.00Y:-30.00Z-probe:12.77X:0.00Y:60.00X:0.00Y:60.00Z:-98.48E:0.00
从以上例子的输出可以看出,G29命令一共测试了三个坐标点,分别在(-52, -30), (53, 30)以及(0, 60)的位置,形成一个正三角形。三个点的Z轴高度相差比较悬殊,在第一个点正好是5mm的情况下,后两个点分别是13.04mm以及12.77mm。第一行和最后一行,是测试开始时以及测试结束时的挤出头坐标位置。
这条命令作为一个完整Z轴高度测试过程的一步,测试打印平面上一个点的Z轴高度,并在串口上输出结果。这个完整的Z轴高度测试过程,通常是由3D打印机控制软件连续发出的,通过参数控制G30的执行状态。因此在手动工作方式下,G30命令只适合不带参数运行(等价于G30 P3,见下面的参数说明)。
G30命令的参数包括:
Pnnn表示测试的状态,P1表示当前这步是整个Z轴高度测试过程的第一步;P2表示当前这步是整个Z轴高度测试过程的最后一步;P3表示当前这步是Z轴高度测试过程的唯一一步,也就是说既是第一步也是最后一步;P0表示当前这步是Z轴高度测试过程中的中间一步。无参数情况下,P的缺省值是3。
与G29命令类似,G30命令同样由固件配置
#defineFEATURE_Z_PROBE 1
决定是否开启。
G30命令的输出,与上面的G29输出格式一致,但只有其中的一行,需要上位机软件多次发出G30命令,再综合处理所有的输出结果。
这条命令非常简单,没有参数。执行后会输出当前Z轴高度测试微动开关的当前状态:
Z-probestate:L
其中L表示微动开关没有触发。如果是处于触发状态,这里会输出H。
G29命令、G30命令、G31命令只进行Z轴的高度测试,并不进行自动调平。有些上位机3D打印机控制软件,会通过这一组命令配合自动跳屏算法实现(上位机)热床自动调平功能。如果希望不通过上位机,只由3D打印机自身完成自动调平功能,需要使用G32命令。
这条命令在G29命令的基础上,不仅测试打印平面上三个点的Z轴高度,而且还会根据测试的结果,对3D打印机的机械参数进行调整,实现热床自动调平。G32命令使用的参数与G29命令是一致的:
Snnn测试结果的处理方式。S1表示更新内存中的相关参数值(重置系统会丢失),S2表示更新内存以及EEPROM中的相关参数值(重置系统不会丢失)。
G32命令执行完成时,不仅Z轴高度参数发生了改变,而且还会根据3D打印机的硬件配置,对热床进行相应的调平处理。
如果热床本身是使用步进电机进行高度控制的,那么程序会自动调整步进电机的位置,使热床自动调整为平整的状态;如果热床本身不能移动(这个应该是更常见的情况),那么G32命令会在3D打印机内存中构建一个转换矩阵(Transformation matrix),让未来3D打印机所处理的所有三维空间位置,都先经过这个矩阵的变换,保证在Z=0的情况下,正好与热床平面完全吻合。由于这里涉及到高深的计算机图形学知识,我们就不详细介绍了。有修改这方面代码需求的朋友,可以直接与小编进行联系。
G32命令,由固件配置
#defineFEATURE_AUTOLEVEL 1
决定是否开启。
G32命令的输出,格式与G29命令类似:
X:0.00Y:0.00Z:200.00E:0.00Z-probe:5.00X:-52.00Y:-30.00Z-probe:12.97X:52.00Y:-30.00Z-probe:12.76X:0.00Y:60.00Info: 0.99709-0.00319-0.076280.000000.99912-0.41910.076340.0041790.99621Info:AutolevelingenabledX:7.32Y:64.08Z:-95.66E:0.00X:0.00Y:0.00Z:200.00E:0.00
除了与G29命令相似的测量信息之外,G32命令还输出了计算得到的自动调平矩阵,并且打开了自动调平功能。需要注意的一点是,G32命令虽然生成了自动调平矩阵,但并没将其保存在EEPROM中,因此下次开机这个信息将会丢失。可以配合M320 S1命令,将自动调平矩阵保存在EEPROM中。
这条命令可以将当前的Z轴位置保存为Z轴高度值,以使前面的Z轴高度手动/自动测量的结果起作用。通常,M251命令只工作在三角洲机型上,并且应该与G29命令联合使用(自动测量Z轴高度)。这条命令没有相关的参数。
当3D打印机打开EEPROM支持时,这条命令还会将Z轴高度值同时保存在EEPROM中。
只有当固件配置定义
#defineZ_HOME_DIR -1
也就是Z轴向正方向归位,并且定义
#defineMAX_HARDWARE_ENDSTOP_Z true
也就是存在硬件的Z轴高位限位开关时,M251命令才会在编译中包含相关的代码。
通常,只有三角洲类型的3D打印机才能满足这两个条件限制。
开启(M320)或者关闭(M321)自动调平功能,使自动调平转换矩阵起作用或不起作用。命令参数为
Snnn表示是否保存于EEPROM,没有S参数或者S0表示不保存于EEPROM,S1表示保存于EEPROM,在关闭自动调平(M321)命令中S3表示将自动调平矩阵清零且保存于EEPROM中;
M320的输出结果为:
Info:Autolevelingenabled
表示自动调平已经打开。
M321的输出结果为:
Info:Autolevelingdisabled
表示自动调平已经关闭。
M322 清零自动调平转换矩阵
清零(M322)自动调平转换矩阵。显然,清零这个动作的同时自动调平功能也关闭了。命令参数为
Snnn表示是否保存于EEPROM,S0表示不保存于EEPROM,S1表示保存于EEPROM;
也就是说,
M321 S3
命令等价于
M322 S1
命令,两者都是清零自动调平矩阵,关闭自动调平功能,并且将这个设置保存于EEPROM之中。
以上三条命令,与G32命令相同,由固件配置
#defineFEATURE_AUTOLEVEL 1
决定是否开启。
M322的输出结果为:
Info:Autolevelmatrixreset
表示自动调平转换矩阵已经被清零。
这两条命令用于设置当前坐标模式为绝对坐标模式(G90)或者相对坐标模式(G91)。没有参数。
未设置时缺省值是绝对坐标模式。我们在这篇教程中,所有的例子也都是以绝对坐标模式给出的。
在相对坐标模式下,每次步进电机XYZE移动之后,当前位置都会重置为0。对于以下两条G-code命令
G0 X1
G0 X-1
如果3D打印机当前处于相对坐标模式下,那么X轴步进电机会先向正方向移动一个单位,再向反方向移动一个单位。第二条语句,实际移动距离是1个单位(向X轴反方向)。
而如果3D打印机当前处于绝对坐标模式下,那么X轴步进电机会先移动到X=1的位置处,再移动到X=-1的位置处。第二条语句,实际移动距离是2个单位(向X轴反方向)。
设置3D打印机内存中XYZE的位置值。不移动对应的步进电机。参数包括:
Xnnn表示X轴的位置值;
Ynnn表示Y轴的位置值;
Znnn表示Z轴的位置值;
Ennn表示E轴(挤出机步进电机)的位置值;
一些3D打印机的机械设计,会在XYZE四个步进电机轴之外,使用更多的辅助步进电机。Repetier-firmware提供了一套辅助步进电机指令,让用户(以及上位机软件)可以操作这些辅助步进电机。由于辅助步进电机的用途、参数各异,为了让这套指令更加通用,这些指令被设计为非常简单的形式。
将步进电机P的位置移动到X位置处。参数包括:
Pnnn表示第P个辅助步进电机;
Xnnn表示这个步进电机的目标位置;
这条命令与G1命令非常类似。
将X位置设置为步进电机P的当前位置。不实际移动步进电机。参数包括:
Pnnn表示第P个辅助步进电机;
Xnnn表示这个步进电机的当前位置;
这条命令与G92命令非常类似。
报告步进电机P的当前位置。参数包括:
Pnnn表示第P个辅助步进电机;
这条命令与M114命令非常类似。
G203 开启/关闭步进电机
用于开启/关闭步进电机P。参数包括:
Pnnn表示第P个辅助步进电机;
Snnn表示开闭标志,S0表示关闭步进电机,S1表示开启步进电机;
步进电机开启后,有两种可能的状态。一种是“运动”状态,也就是正在进行正向或反向的旋转。另一种是“保持位置”状态,也就是保持当前的位置不变。虽然步进电机关闭也不会主动移动位置,但“保持位置”状态与步进电机关闭状态仍有显著的区别。“保持位置”状态下,当步进电机受力时,会产生一个反向的力矩,使步进电机位置保持不变。
这条命令与“节能管理”一节中的M84命令有关。M84命令用于关闭XYZE步进电机,但不能打开这些步进电机。
显示SD卡所有目录内容。没有相关的参数。
M20命令的输出,格式为:
Begin filelista.gcodeTEST/TEST/c.gcodeb.gcodeEnd filelist
这个目录内容清单,说明了这张SD卡上目前有3个文件,分别是a.gcode,b.gcode以及c.gcode,其中,a.gcode和b.gcode都保存于根目录下,而c.gcode保存于一个名称为TEST的文件夹里面。
尝试加载SD卡,也就是执行Mount动作。没有相关的参数。
卸载SD卡,也就是执行Unmount动作。没有相关的参数。
选择一个SD卡上的文件。参数为
filename表示被选择的文件名(包含目录名,以/分隔);
文件选择之后,可以执行打印、删除等动作。例如命令
选定了SD卡TEST文件夹里面的c.gcode文件作为当前文件。
同时输出格式为:
Fileopened:c.gcodeSize:1127565Fileselected
表示文件已经顺利打开。
打印当前选定的SD卡文件。逐行读入SD卡文件内容G-code代码,并执行。没有相关参数。
暂停当前的SD卡打印。没有相关参数。
设置当前文件的当前位置。参数为
Snnn表示当前位置的字节数。
获取SD卡打印进度。没有相关参数。
M27命令的输出,格式为:
SD printingbyte11518/1127578
这条命令供上位机获取当前的3D打印进度信息,用于显示在电脑界面上。
写一个SD卡文件。参数为:
filename表示待写入的文件名(包含目录名,以/分隔);
从执行M28命令开始,所有3D打印机接收到的G-code,除了M29命令以外,都会保存至指定的SD卡文件中,而不会被实际执行。这条命令可以将一个G-code文件从上位机3D打印控制软件复制到3D打印机的SD卡上,以供未来执行。
结束以M28开始的“保存至SD卡文件”状态,将3D打印机恢复到正常状态。从此,所有接收到的G-code命令,都会被直接解释执行。没有相关参数。
删除一个SD卡中的文件。参数为:
filename表示待删除的文件名(包含目录名,以/分隔);
在SD卡上创建一个子目录。参数为:
filename表示待创建的子目录(包含目录名,以/分隔);
以上所有SD卡相关指令,都由固件配置
define SDSUPPORT 1
决定是否开启。如果固件不需要支持SD卡,关闭这项固件配置,可以节省不少内存空间。
节能管理
当3D打印机一段时间没有接收到步进电机运动指令之后,3D打印机(为了节能)会自动关闭步进电机。使用M84指令,可以设置这个自动关闭步进电机的时间。参数包括:
Snnn表示步进电机关闭的时间,以秒为单位。
如果使用M84时没有指定S参数,则步进电机会立即关闭。
M84命令的缺省值是360秒。在固件配置中,缺省值由
#defineSTEPPER_INACTIVE_TIME 360L
控制。
当3D打印机一段时间没有接收到指令之后,3D打印机(为了节能)会自动关闭步进电机以及挤出头、热床等设备。使用M85指令,可以设置这个自动关闭3D打印机的时间。参数包括:
Snnn表示在关闭步进电机之前步进电机没有活动的时间,以秒为单位。
如果使用M85时没有指定S参数,或者使用了S0参数,则代表取消3D打印机自动关闭功能,挤出头、热床等在工作完成之后,一直会处于当前状态,而不会被自动关闭。
M85命令的缺省值是0(不自动关闭)。在固件配置中,缺省值由
#defineMAX_INACTIVE_TIME 0L
控制。
温度管理
设置挤出头的目标温度。执行这条命令后,不需要等待达到这个温度,立即开始执行下一条G-code语句。相关参数包括:
Snnn表示目标温度;
Tnnn表示对应的挤出头;
P表示要等待前面的指令完成之后,再开始设置挤出头温度;
Fnnn表示到达目标温度之后,是否触发蜂鸣器。F1表示要触发;
如果执行命令时没有带T参数,则针对当前挤出头设置目标温度。
M140 设置热床目标温度
设置热床的目标温度。执行这条命令后,不需要等待达到这个温度,立即开始执行下一条G-code语句。相关参数包括:
Snnn表示目标温度;
Fnnn表示到达目标温度之后,是否触发蜂鸣器。F1表示要触发;
获取当前温度值,包括挤出头和热床的温度。相关参数包括:
X表示输出AD转换输入的原始值;
M105命令的输出,格式为:
T:18.97 /0 B:18.75 /0 B@:0 @:0
可以看到,T:之后的部分,代表挤出头的当前温度/目标温度;B:之后的部分代表热床的当前温度/目标温度。
在PID温度控制模式下,B@:后面的数字代表热床当前的输出强度,是一个0255的值,@:后面的数字,代表挤出头当前的输出强度,也是一个0255的值。例子中,挤出头、热床都处于关闭状态,所以这个位置的值都是0。
设置挤出头的目标温度,并等待达到这个温度。相关参数包括:
Snnn表示目标温度;
Tnnn表示对应的挤出头;
Fnnn表示到达目标温度之后,是否触发蜂鸣器。F1表示要触发;
如果执行命令时没有带T参数,则针对当前挤出头设置目标温度。
设置热床的目标温度,并等待达到这个温度。相关参数包括:
Snnn表示目标温度;
Fnnn表示到达目标温度之后,是否触发蜂鸣器。F1表示要触发;
等待所有挤出头/热床到达由之前的M104/M140指令所指定的目标温度。没有相关参数。
其他常用指令
设置3D打印机内存中XYZE步进电机的分辨率。参数包括:
Xnnn表示X轴的分辨率;
Ynnn表示Y轴的分辨率;
Znnn表示Z轴的分辨率;
Ennn表示E轴(挤出机步进电机)的分辨率;
这两条命令用于打开(M106)或关闭(M107)风扇。相关的参数包括:
Snnn表示打开风扇时风扇的转速,取值范围在0~255之间;
P表示要等待前面的指令完成之后,再开始调整风扇转速;
在固件配置中,定义
#defineFEATURE_FAN_CONTROL 1
表示支持风扇控制功能,在编译中会包含相关的代码。
输出挤出头当前位置。没有相关的参数。
M114命令的输出,格式为:
X:20.00Y:30.00Z:10.000E:0.0000
输出3D打印机信息。没有相关的参数。
M115命令的输出,格式为:
FIRMWARE_NAME:Repetier_0.92.3FIRMWARE_URL:…Printedfilament:0.00mPrintingtime:0days0hours0minSpeedMultiply:100FlowMultiply:100
第一行是固件的版本信息,很长,我没有列完整。第二行是已经打印了多少米耗材,打印时间是几天几小时几分钟。第三行是速度系数,参考M220命令。第四行是流率系数,参考M221命令。
将当前限位开关状态输出。没有相关的参数。
M119命令的输出,格式为:
endstopshit:x_min:Ly_min:Lz_min:L
列出了XYZ三个轴的低位限位开关的当前状态。L代表限位开关没有触发。H代表限位开关被触发了。
这两条命令设置打印加速度。包括挤出头工作时(打印中)的运动加速度(M201),以及挤出头不工作时(移动中)的运动加速度(M202)。参数为
Xnnn表示X轴的加速度;
Ynnn表示Y轴的加速度;
Znnn表示Z轴的加速度;
Ennn表示E轴的加速度;
在固件配置中,定义
#defineRAMP_ACCELERATION 1
表示支持加速度功能,在编译中会包含相关的代码。
使用串口输出监控3D打印机的温度。参数为
Snnn表示是否监控,S0关闭监控,S1打开监控;
当监控处于打开状态,可以从串口定时获取当前的温度信息。
监控输出格式与M105命令的输出结果完全一致。
设置挤出头温度控制的PID参数,命令参数为
Snnn表示对应的挤出头,无S参数表示使用当前挤出头;
Xnnn表示P参数;
Ynnn表示I参数;
Znnn表示D参数;
修改当前的最大抖动值。命令参数为
Xnnn表示XY轴的最大抖动值;
Znnn表示Z轴的最大抖动值;
Ennn表示E轴的最大抖动值;
XY轴抖动指的是3D打印机同时在X轴和Y轴上移动时,产生的和速度最大值。比如,3D打印机加热头正在向X轴正方向全速移动,下一条指令变为向Y轴正方向移动。如果同时在X轴和Y轴上改变速度,那么实际产生的速度是X方向的速度和Y方向的速度的向量和,这个比较大的速度变化值,会对3D打印机的机械部件产生不利的影响,而且会造成比较大的噪音。这里的设置,就限制了这个XY轴上和速度的最大值。当然这个值也不能设置的太小,太小的话,首先打印速度会变得很慢,而且打印会产生更多的瑕疵。
Z轴抖动与XY轴抖动意义类似,不同点是Z-Jerk是Z轴方向不为0的抖动速度值。因为这项涉及到Z轴的运动,因此最大速度就低多了。
M207命令的输出,格式为:
Jerk:20.00ZJerk:0.30
这个输出意义很简单,表示XY轴抖动速度为20mm/s,Z轴抖动速度为0.3mm/s。
设置3D打印机运行速度系数。命令参数为
Snnn表示系数,是一个百分数,如果S参数不存在,则使用缺省值100;
3D打印机运行速度系数,是一个在25%到500%范围内变化的值。这个系数值在3D打印机运行过程中,与切片器给出的3D打印机运动速度基础值相乘,得到最终的3D打印机实际运动速度值。
M220命令的输出,格式为:
SpeedMultiply:100
设置3D打印机的流率系数(Flow rate)。命令参数为
Snnn表示系数,是一个百分数,如果S参数不存在,则使用缺省值100;
3D打印机流率系数,是在上位机切片软件通过耗材直径、喷头直径、层高以及3D打印速度等因素综合计算得到的E轴运动速度的基础上,叠加的一个E轴运动速度系数。简单地说,就是控制挤出头耗材挤出量的多少。这个系数可以在25%到500%范围内变化。
M221命令的输出,格式为:
FlowMultiply:100
为了保护3D打印机的挤出头,通常设置下,E轴的运动必须在挤出头加热到一定温度之后才被允许。在挤出头冷却的情况下,所有的E轴运动命令是被3D打印机固件忽略的。但有些情况下我们需要在挤出头冷却的情况下运动E轴,这时可以通过M302命令进行设置。命令参数为
Snnn表示是否允许冷挤出,S0表示不允许,S1表示允许,没有S参数缺省表示允许;
M302命令的输出,为当前是否允许冷挤出。允许时会输出:
Cold extrusion allowed
不允许时会输出:
Code extrusion disallowed
较不常用指令
这些指令实在无法归类了,只能以“较不常用指令”为名字,放在了一起。
此命令直接读/写一个Arduino端口,为3D打印控制软件上位机扩展程序功能提供基础。参数包括:
Pnnn表示Arduino的输入/输出端口;输出时固件程序会同时输出到数字端口和模拟端口;输入时固件程序会从数字端口输入;
Snnn表示写入输出端口的值,0到255之间是合法的数字;当S参数不存在的时候,M42指令起输入作用;
Repetier-firmware固件中预先定义了一个表格,称为“敏感端口表格”,所有位于这个表格内的端口,也就是当前已经被步进电机、限位开关以及热敏电阻占用的端口,都不能被M42命令影响。其他当前未占用的端口,可以由这条命令进行IO操作。
与G90/G91命令类似,这两条命令用于设置挤出头当前坐标模式为绝对坐标模式(M82)或者相对坐标模式(M83)。没有参数。
未设置时缺省值是绝对坐标模式。
需要注意的是,G90/G91设置的坐标模式,同时对XYZE四个轴起作用,但M82/M83设置的坐标模式,只对E轴(挤出头步进电机)起作用。
M99命令可以暂时关闭XYZ轴步进电机一段时间。命令参数包括:
Snnn表示所需暂时关闭步进电机的时间,以秒为单位;
X表示暂时关闭X轴步进电机;
Y表示暂时关闭Y轴步进电机;
Z表示暂时关闭Z轴步进电机;
如果S参数没有指定,则暂时关闭10秒钟时间。暂时关闭时间到达之后,重新打开相应轴的步进电机。
运行时调试标志是一组布尔值,一共有6个不同的标志,使用位域(Bit Field)的表示方式。用户可以利用M111指令修改这些标志的值。相关参数包括:
Snnn表示直接将调试标志设置为S值;
Pnnn表示以位操作的方式,将P值与当前调试标志做某种操作。如果P值是正数,则进行按位或操作(增加P参数所带的标志位);如果P值是负数,则忽略P的符号,进行取反后按位与操作(去除P参数所带的标志位);
调试标志的位域,由以下6个布尔值组成:
第1位,值为1,表示是否回显(Echo)由上位机发送至下位机的命令;
第2位,值为2,表示是否输出信息(Info),实际在固件代码中并未使用;
第3位,值为4,表示是否输出错误(Error),在固件出错时会将出错信息发送回上位机;
第4位,值为8,表示是否进入模拟执行模式(Dry run),在模拟执行模式下,3D打印机不实际执行上位机发送的命令,只修改3D打印机的内存状态;
第5位,值为16,表示是否进入调试通讯模式(Communication),实际在固件代码中似乎并未使用;
第6位,值为32,表示是否进入禁止移动模式(No Move),在这个模式下,所有对步进电机的移动命令,都会被忽略;
将一条详细发送至LCD屏幕,显示为当前状态信息。参数为
message表示待显示在LCD屏幕上的文本;
使蜂鸣器发出蜂鸣声。参数为
Snnn表示发出声音/不发出声音的时间,以毫秒为单位;
Pnnn表示重复的次数;
如果3D打印机有蜂鸣器,而且是无源蜂鸣器,那么通过S参数和P参数的组合,可以得到不同频率的声音。比如
可以得到一个较长的蜂鸣声。如果3D打印机的蜂鸣器是有源蜂鸣器,那么M120指令只能控制蜂鸣时间,不能控制蜂鸣器的声音频率。
将3D打印机设置为“体积挤出模式”,同时设定挤出头直径参数。相关参数包括
Tnnn表示对应的挤出头,无T参数表示使用当前挤出头;
Dnnn表示挤出头的实际直径,无D参数表示关闭体积挤出模式;
体积挤出模式,是相对于缺省的“长度挤出模式”而言的另一种挤出模式。在常见的“长度挤出模式”下,G-code中的使E轴运动的G0/G1命令,其参数都是以长度单位mm作为单位的。这样确实比较简单,但问题是我们在切片的时候,就必须知道要使用的喷头直径,否则无法计算出耗材前进的实际长度。
为了使G-code在生成之后适用于多种不同喷头直径的3D打印机机型,我们可以在上位机切片时,将E轴参数变为以体积单位mm3作为单位,然后在下位机固件中,再设定正在使用的喷头直径,以达到最终正确输出的目的。为了以体积单位mm3作为E轴的参数单位,上位机需要将喷头直径设定为1.128mm(这样,耗材每前进1mm,会喷出1mmπ(1.128mm/2)2约等于1mm3的耗材。)同时,下位机要使用下面的语句:
M200T0D0.4
将实际的挤出头喷头直径设置为0.4mm。同时在上位机和下位机进行这样的操作之后,3D打印机可以在E轴参数单位为mm3的情况下,正确完成打印操作。
开启/关闭自动回抽功能。命令参数为
Snnn表示是否开启自动回抽功能,1表示开启,0表示关闭;
通常上位机切片器负责在合适的位置处加入回抽指令。如果你的切片器功能比较弱,不能加入合适的回抽指令,那么可以打开这个特性,由固件自动回抽。
在固件配置中,定义
#defineFEATURE_RETRACTION 1
表示支持自动回抽功能,在编译中会包含相关的代码。
有些特殊配置的3D打印机,允许2~4个挤出头同时工作,并且这些挤出头动作完全一致,同时打印出多件完全一样的打印件,这种工作模式叫做多头重复打印模式(Ditto mode)。M280命令对这个模式进行设置。命令参数为
Snnn表示这个模式下的挤出头个数;S0表示关闭多头重复打印模式;S1S3表示工作在多头重复打印模式下,并且3D打印机拥有额外的13个挤出头。
在固件配置中,定义
#defineFEATURE_DITTO_PRINTING 1
表示支持多头重复打印模式功能,在编译中会包含相关的代码。
这条命令用于测试CPU硬件中的看门狗功能。实际上,就是造成一个死循环,不再执行“喂狗”动作,从而触发CPU硬件看门狗,最终(故意地)造成3D打印机重启。这条命令只是用于3D打印机固件开发测试。
自动测试PID参数值。命令参数为
Pnnn表示待测试的挤出头编号,从0开始,P<挤出头个数>代表待测试的是热床;
Snnn表示打印温度;
Rnnn代表重复测试次数;
X代表是否保存于EEPROM中;
由于加热、散热需要较多时间,这条命令执行时间很长。
测试(无源)蜂鸣器,产生一个特定频率的声音。命令参数为
Snnn表示声音的频率;
Pnnn表示声音持续的时间,以毫秒为单位;
如果命令没有包含S参数或者P参数,则会使用缺省值S1以及P1000。
保存与恢复当前位置
M400 等待当前所有移动指令完成
等待在3D打印机内存中待处理的移动命令执行完成。没有相关的参数。
执行这条语句之后,可以保证在下一条G-code命令执行时,所有步进电机都不处于运动状态中。
将当前位置,包括XYZE步进电机,保存于内存的一组专用变量中。未来可以用M402命令恢复这组位置。没有相关的参数。
恢复之前由M401命令保存的位置值。命令参数为
X表示恢复X位置;
Y表示恢复Y位置;
Z表示恢复Z位置;
E表示恢复E位置;
Fnnn表示使用参数给定的速度,无F参数时使用当前速度值;
暂停与更换耗材
M600 更换耗材
在拥有显示屏的3D打印机上,启动更换耗材向导界面。没有相关的参数。
通常,这个向导界面是从显示屏界面上触发的。M600命令提供一个接口,使更换耗材向导界面可以从上位机软件触发。
暂停或者恢复挤出头。命令参数为
Snnn表示暂停或者恢复,S1表示暂停挤出头,S0表示恢复挤出头工作;
暂停挤出头包括停止挤出头加温以及停止挤出头步进电机工作。恢复则相反,加热挤出头到原来的温度。
固件的设置,是一个比较有趣的话题,很多玩3D打印机的朋友,在遇到设置相关的问题时都会犯迷糊。实际上,对于某一项特定的设置,比如说X轴的步进电机分辨率,在3D打印机主板上,有三个不同的位置(也是三种不同的存储器)保存了这项内容,而它们的值还有可能不同。让我们先来了解一下这些保存设置内容的位置,以方便大家的理解。
首先,是固件配置文件(configuration.h)中的设置值。配置文件中的值,会跟随固件一起编译,之后在刷机过程中,保存在了3D打印机的静态存储区(Flash ROM)中。除了刷机之外,静态存储区的内容不会发生变动,可以认为是只读的。每次开机的时候,都是一样的值在等待着我们。
第二份设置值,保存在电可擦写静态存储区(EEPROM)。EEPROM的读写代价,比静态存储区要小。因此,3D打印机允许在刷机之后,修改设置值,而这些修改之后的设置值,就存储在EEPROM之中。每次开机,程序会先检查EEPROM,如果EEPROM中是空白的,则将静态存储区的第一份设置值复制到EEPROM之中。而如果EEPROM中已经有保存好的设置值,则程序会直接使用EEPROM中的值。有些朋友在玩3D打印机过程中可能会有这样的经验,就是明明修改了固件配置文件中的设置值,但刷机之后竟然没有发生变化。这种情况,往往就是EEPROM在捣鬼了。我们完全可以使用G-code M502 M500两条指令(指令的具体含义可以参考下面),重写EEPROM,解决这样的问题。
第三份设置,保存在内存(RAM)中。实际用户使用的值,就是内存中的值。由于内存只在加电情况下能够保持其中的内容,因此每次开机时,3D打印机会根据上面描述的逻辑,重建内存中的设置值。如果某条指令修改的是内存中的设置值,那么这也代表着这次修改是一个临时修改,下次开机这个值就会消失了。
总的来说,三份固件设置,使用的优先级是
但设置的持久性,就要反过来了。明确了解了这些,特别有助于我们解决一些与设置相关的问题,自然,看下面这些命令描述的时候,也就不会迷糊了。
输出EEPROM的当前设置值表格。没有相关的参数。
M205命令的输出,格式为:
EPR:275 115200BaudrateEPR:3129 0.000Filamentprinted[m]EPR:2125 0Printeractive[s]…
这是一个很长的输出,我们这里只截取了前三行。每行中,EPR:后面的第一个数字,是这个设置项值的类型。0代表8bit整数类型,1代表16bit整数类型,2代表32bit整数类型,3代表32bit浮点类型。第二个数字,是设置项值的位置(即EEPROM中的地址)。第三个数字,是设置项的值。最后,是设置项的意义。
以第一行为例,第一行设置的是通讯波特率(Baudrate),当前值是115200。波特率设置项,在EEPROM中的位置(地址)是75,这个值是一个32bit整数类型,因此占据了从位置75开始的连续4个字节(也就是位置75, 76, 77, 78)。
修改EEPROM中的某个值。命令参数为
Pnnn表示待修改的值的位置(即EEPROM中的地址);
Tnnn表示值的类型,0代表8bit整数类型,1代表16bit整数类型,2代表32bit整数类型,3代表32bit浮点类型;
Snnn表示值,只能带整数,用于T为0, 1, 2的情况;
Xnnn表示值,只能带浮点数,用于T为3的情况;
可以看出,M206指令的使用是很复杂的,需要了解EEPROM中数值的存储位置以及数值类型,才能进行有效的修改。因此小编建议除非你完全理解M206指令的含义,否则不要使用这个指令。
输出固件配置信息。没有相关参数。
M360命令的输出,格式为:
Config:Baudrate:115200Config:InputBuffer:127Config:NumExtruder:1…
这是一个很长的输出,我们这里只截取了前三行。每行中,都有一项配置信息的名称,以及对应的值。
M500 保存内存中的设置值到EEPROM
将3D打印机内存中的设置值保存到EEPROM中。没有相关的参数。
M501 读取EEPROM的设置值到内存
将EEPROM中的设置值读取到3D打印机内存中。没有相关的参数。
M502 将内存中的设置值重置
将内存中的设置值重置为固件配置(configuration.h)中的值。没有相关的参数。
由于每次系统掉电后,内存中的值都会消失,重新启动时从EEPROM中读取,因此单独使用M502命令将只对3D打印机掉电重启之前起作用。如果想起长期作用,需要配合M500,将设置值保存到EEPROM中。
步进电机参考电压调节
目前市面上支持软件设置步进电机参考电压的3D打印机主板很少。大部分3D打印机主板只能通过调整微调电位器来控制步进电机参考电压。在这些3D打印机上,这一组命令是无效的。
M907 设置步进电机参考电压(百分比值)
设置步进电机参考电压。命令参数为
Snnn表示对所有步进电机进行统一设置;
Xnnn表示对X轴步进电机进行设置;
Ynnn表示对Y轴步进电机进行设置;
Znnn表示对Z轴步进电机进行设置;
Ennn表示对E轴步进电机进行设置;
所有的参数值,都是一个0~100之间的百分比数值。
M908 设置步进电机参考电压
与M907命令类似,设置步进电机参考电压。命令参数为
Pnnn表示步进电机编号;
Snnn表示步进电机参考电压设置值,要求为0~255之间的一个数值;
这个命令与M907命令类似,同样要求3D打印机主板支持。在不支持软件调整参考电压的3D打印机主板上,M908命令无效。
M909 输出步进电机参考电压值
输出当前的步进电机参考电压值。没有相关的参数。
M910 将步进电机参考电压值保存至EEPROM
将M907/M908命令设置的步进电机参考电压值保存至EEPROM。没有相关的参数。
需要辅助硬件支持的指令
M80/M81 打开/关闭ATX电源
在配置了ATX电源的3D打印机上,打开(M80)或者关闭(M81)ATX电源。没有相关的参数。
M340 伺服电机控制
伺服电机控制功能。命令参数为
Pnnn表示伺服电机编号,从0开始,最大为3,可以控制4个伺服电机;
Snnn为控制时间,单位为毫秒,应该是一个500到2500之间的数值;
Rnnn为自动关闭时间,单位为毫秒;
M350 设置步进电机细分数
在支持细分数设置的3D打印机主板上(这类主板很少见),设置步进电机细分数。命令参数为
Snnn表示将细分数的每一位(bit)都设置为相同的值,S0表示所有都设置为0,S1表示所有都设置为1;
Xnnn表示设置细分数第0位;
Ynnn表示设置细分数第1位;
Znnn表示设置细分数第2位;
Ennn表示设置细分数第3位;
Pnnn表示设置细分数第4位;
需要注意的是,在大多数3D打印机主板上,细分数设置是主板硬件设计时就固定的,不能通过软件调整。这种情况下,M350命令无效。
M355 设置照明灯开关
设置照明灯的开关。命令参数为
Snnn表示照明灯的开关状态,S0表示关闭照明灯,S1表示打开照明灯;
无参数时输出当前照明灯的状态。
在固件配置中,定义
#defineCASE_LIGHTS_PIN -1
表示照明灯的电路硬件连接pin值,-1代表照明灯未连接。
M355命令的输出,为当前是否打开了照明灯。打开时会输出:
Caselights on
关闭时会输出:
Caselights off
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