В какой-то момент количество 3-д принтеров в помещении увеличилось с двух до шести штук, после чего одному оператору стало сложно их обслуживать. Каждый принтер надо подготовить для печати, прогреть, нанести клей на зеркала, заправить пластик и т.д. Для решения задачи автоматизации производства были приняты некоторые шаги, речь о которых пойдёт ниже.
Шаг первый. Электроника.
Для того, чтобы объединить 3д-принтеры в сеть, понадобились мини ПК. Мы использовали одни из самых распространённых — Raspberry Pi 3. Они не настолько дороги поздних версий и отлично решают задачи сетевого управления принтеров. Но даже их оказалось на удивление сложно достать, ждать заказа пришлось месяц. Покупали в Росси.
Для малины мы распечатали корпус с возможность крепления вентилятора для охлаждения процессора. Временно закрепили на одном из принтеров. В дальнейшем у платы будет своё место на задней стороне стеллажа. Но этот проект ещё в разработке.
На фото выше видно, что на плате заняты все входы — 4 USB и 1 UTP-порт:
- USB-порты используются для подключения в сеть двух принтеров и двух WEB-камер.
- Через UTP-порт малина подключена к серверу. На практике это показало более надёжный результат в работе, нежели WiFi-соединение. Его мы тоже используем, но гораздо реже.
В малину так же вставлена карта памяти на 64 гигабайта. Это более чем достаточно для хранения прошивки, stl-файлов и записанного видео в режиме TimeLapse.
Сеть организована через коммутатор от фирмы TP-LINK. Остался от очередного проекта.
У него на борту 8 портов, при том четыре из них с POE-питанием, что позволило помимо малинок подключить к нему сетевую камеру (будет дальше в статье). На моём веку ни разу не было, чтобы что-то производства этой компании ломалось.
Шаг второй. Питание.
Для решения вопроса питания электроники, принтеров и остального были предприняты следующие шаги:
- Для бесперебойного питания мы использовали ИБП фирмы CyberPower. Всё оборудование подключается к нему через дополнительный разветвитель.
Мощность ИБП составляет 900W — этого вполне хватает для питания двух принтеров, малины, двух веб-камер и освещения. И ещё остается запас для подключения третьего принтера. Коммутатор также запитан от ИБП.
Резерв важен. Пробовали до этого ещё два разных ИБП с разной мощностью и работой под разной нагрузкой — случались обидные отказы. Поэтому остановили свой выбор на этом варианте.
- Для питания малины я нашёл мощные БП фирмы Baseus. Помимо питания самой платы частично энергия расходуется на принтеры и Web-камеры.
Мощность у этих блоков питания впечатляющая — 6 ампер на 2 USB-выхода. Стандартные зарядки от телефонов на 2 ампера не подошли, были отказы в процессе печати.
На сайте разработчика софта для сервера также указано, что малина очень чувствительна к мощности. Если она не получает уверенных 5V, то можно столкнуться с проблемами стабильности, такими как плохие сетевые соединения или температурные ошибки. Поэтому они рекомендуют использовать источник питания не менее 3A, и с выходом 5,1 В. Плюс ко всему дешевый usb-кабель с тонкими проводами может привести к потере напряжения.
- Следующее интересное решение в области питания — возможность удалённого отключения принтера (каждого в отдельности). Для этого в цепь питания был внедрён модуль умного дома Sonoff. Он настраивается на работу по Wi-Fi, после чего с авторизованного телефона его можно включить и выключить везде, где есть интернет.
Модуль необходим для возможности оставлять принтеры работать на ночь, не завися от часов рабочего дня. Порой время печати может достигать недели. Если будет какой-то критический сбой, есть возможность всё обесточить. Подобный модуль я использовал в проекте с шкафом-печкой для литья силиконов.
Шаг третий. Глаза и свет.
Для того чтобы видеть, что происходит в процессе печати, мы используем Web-камеры от компании Microsoft.
Используем именно эти камеры не потому что они как-то по особенному работают, просто остались с одного из проектов. И чтобы не лежали без дела, поставили их в качестве системы наблюдения. Качество видео вполне утраивает. Также с них можно делать TimeLaps-видео для оценки качества печати в динамике и просто красивых видеороликов.
Камеры закреплены на кронштейны (тоже с предыдущих проектов). На подставке камеры есть штатное дюймовое резьбовое отверстие для крепления, это несомненный плюс.
Дополнительно к Web-камерам в помещении с принтерами установлена сетевая камера общего наблюдения (360 градусов). Крутится, зуммирует и оценивает общую картину происходящего.
При необходимости можно настроить передачу снимка в определённый временной период на почту.
Свет для работы был выбран светодиодный, он не даёт мерцаний. Форма светильников позволяет легко закрепить их на используемых стеллажах.
Светильники куплены в Леруа, стоят недорого. Одного светильника для двух принтеров вполне хватает. Всё видно и электричество потребляет немного. Не выключались с момента установки. Если бы мы поставили люминесцентные лампы, они бы грелись, за год теряли бы до 10% мощности светового потока и быстрее выходили из строя. В принципе раньше так и было.
Шаг четвертый. Софт.
Мой выбор остановился на программном обеспечении Repetier-Server, благо для пробы у них есть бесплатный вариант на 14 дней. Сервером можно пользоваться через браузер, но практика показала, что проще использовать отдельную программу Repetier-Server Monitor.
Каждый принтер пронумерован в системе, от MARK1 до MARK4. Оставшиеся два принтера (MARK5 и MARK6) в очереди на подключение.
Процесс установки подробно описан на сайте компании.
Софт позволяет делать всё, что необходимо, ниже приведён список наиболее важных для меня функций:
- Заливать на печать STL-файлы. Хранить их на сервере.
- Управлять принтером. Двигать моторами и изменять температуру.
- В процессе печати менять скорость, температуру и количество подачи материала.
- Показывать через видео-источники происходящее.
Помимо этого программа позволяет настроить разные уровни доступа к серверу и PUSH-уведомления о событиях.
В статье специально не уделяется достаточное внимание по настройке сервера и его эксплуатации. Статья и так вышла немаленькой. При достаточном интересе напишу об этом.
Вдоволь наигравшись с бесплатной версией, мы приобрели платную. Оплатить можно с карточки. Высылают лицензию на подключение, если не ошибаюсь, пяти серверов. Мы пока использовали два (каждый сервер — два принтера).
Что ещё?
Помимо вышеперечисленных шагов каждый принтер подвергнулся модернизации как со стороны электроники, так и со стороны софта:
- Были заменены бутерброды Arduino Mega/RAMPS 1.4 на более стабильные MKS GEN v1.4. Это конечно те же яйца, только в профиль. Но пока показывают себя лучше бутерброда. Дополнительно везде поменяли простенькие драйвера шаговиков A4988 на более мажористые TMC 2208.
- На всех принтерах были установлены датчики автоуровня BL Touch (в настройке помог ютуб). Так же распечатали крепёж для Titan Aero, позволивший закрепить одновременно и датчик и обдув-турбину.
Датчик существенно уменьшил время на калибровку принтера, он сам делает сетку стола на наличие неровностей по 16 точкам. Остается только выставить правильный Z-offset.
- Установили датчики окончания филамента (нити пластика). Сам по себе датчик простой, сделан на основе концевика от оси и пары распечатанных деталей. Но своё дело делает на отлично.
Все эти изменения были прошиты в плату принтера, откалиброваны и успешно протестированы в штатном режиме.
Так же в G-код было добавлено звуковое оповещение о начале/окончании печати и ситуации с окончанием филамента.
Итог
Таким образом процесс печати удалось существенно автоматизировать и улучшить безотказность системы, качество изделий и время на подготовку к печати. Как говорится, из любого уголка мира можно запустить на печать и управлять принтерами с телефона. Ну или просто не вставая с рабочего места.
P.S.
Является личным опытом. На оригинальность не претендую. Сайт ведётся без оглядки на других авторов и в своём стиле, каком есть. Любые похожие статьи означают, что я не такой уж и уникальный, не более. Пальцы, комментарии и подписи приветствуются.
