powercfg

コントロールパネルの電源オプションはコマンドラインからだと powercfg というコマンドで設定できる。上の画像はデスクトップPCの電源オプションで、「次の時間が経過後休止状態にする」という項目が表示されているが、ノートPCだと表示されないことがある。

powercfg で設定状況をすべて表示するには以下のようにする。

powercfg /q

HIBERNATEIDLE

休止状態に入るまでの時間は HIBERNATEIDLEという項目に設定されている。

単位秒 0x12c (300) がDC電源だとデフォルトだった。AC電源だと0で、休止に入らない設定になっていた。

48時間に設定する

powercfg -setdcvalueindex  381b4222-f694-41f0-9685-ff5bb260df2e 238c9fa8-0aad-41ed-83f4-97be242c8f20 9d7815a6-7ee4-497e-8888-515a05f02364 172800

デフォルトに戻す場合 (5分で休止)

powercfg -setdcvalueindex  381b4222-f694-41f0-9685-ff5bb260df2e 238c9fa8-0aad-41ed-83f4-97be242c8f20 9d7815a6-7ee4-497e-8888-515a05f02364 300

この設定をしていても、バッテリー残量が規定量減ると別途休止に入る制御が入っているようだが、ここからは特に設定が見えないのでよくわからない。

1515 押し出し

A/B と H/C は端のM3タップの有無だけなので、セットのものはすべてタップが切ってあった。後述するけど、このタップがひどかった。

F/G は穴の有無だけなので同一のものが3つ入っていた。ベッドフレームだが、今回これらは使わない。

Kirigami mod

Kirigami mod というベッドのマウントをアルミ押し出しではなく板金にするmodがあるのだがこれも同時に注文した。鉄だと思ったが FORMBOT のものは磁石にくっつかず軽いのでアルミっぽい。

ベッドマウントがデフォルトのアルミ押し出しで何がダメか？

• 剛性が低い
  • 伸びている2本の押し出しは blind joint ネジで止めてるにすぎない
• ネジの増し締めがしにくい
  • 組立後にアクセスできない位置にネジがある
  • 3Dプリンタのねじはネジロックしない限り確実に緩むので厳しい

これらを解決するのが1枚板から折り曲げた Kirigami mod になる。

1515アルミ押し出しのタップ問題

端の穴にM3のタップが切ってある。トルクをかけなければ10mmのビスは最後まで入るので、一見問題なさそうだが、実はこの時点でかなりグラグラ。トルクをかけて締めることができなかった。下穴径がかなり大きいのだろう…… 不良品といえる。一応タップは切ってあるので、クレームいれてどうにかなるか面倒なため自分でなんとかすることにした。

Voron 2.4 の 2020 押し出しはクオリティ良かったが今回の 1515 は表面処理からして微妙な感じ。おそらく供給元が違うのだろう。Aliexpress で Voron 0.1 の 1515 だけのセットとかを見ていると「タップ穴がちゃんとしてます！」みたいな主張をしているショップがあるので「あるある」っぽい。

ということでこのネジ穴で「固定」することはできない。ほんの仮固定ぐらいが精々。

ネジ穴を埋めてタップを切りなおすとか、いろいろ考えてみたが強度的に安定させたかったので、アングルでスロットから固定することにした。追加のM3ナットを入れておく必要があったり、ほかのパーツと干渉しないか考える必要があるが、3D CAD を見ながら配置を決めた。

Z軸上側はA/Bドライブによってスロット同士も直角に固定されるが、下側は固定されないので、ここをサポートするアングルを追加。

あとは左右のフレームの上下前後四隅、及び全面フレームの下をアングルで固定した。右フレームの上の前側は Klicky をつけたかったため、Klicky のマウントとアングルを合体させたみたいなものをプリントした。

Mini Afterburner

なかなか組み立てが難しいツールヘッドみたいだし実際苦労した。組み立てが大変なのはともかく、エクストルーダー部分の設計がなんか微妙な感じがする。アイドラーのストッパ的なものがなくギアが全力で当たっていてよくない感じがする。

検索してみるとやはりエクストルーダー部分に不満がある人が結構いて、Mini-AfterSherpaというエクストルーダー部分をモジュール化する mod が出ていたりする。そしてこれの Kilicky 対応版まである。

Sherpa Mini は Mini Afterburner とほぼ部品共通で作りやすいかな？3mm シャフトだけ追加で必要

とりあえずは Mini Afterburner を使うことにする。ただ、アイドラー圧だけ気になるので、M2 のビスをアイドラーにねじこみ、圧を調整できるようにはした。

M3 Tナット

https://github.com/VoronDesign/VoronUsers/tree/master/printer_mods/Zen3D/V0_1515_T-nut

M3 ナットをそのまま T スロットに入れると重力に従ってあっちこっちいってしまうので、このTナット化するモデルをプリントして使った。これは本当によかった。

ただナット幅が増えるため、ハンドルの受け側の磁石を埋めるパーツだけはうまく固定できず、1本のビスで止めることになる。特に力がかかるところではないので、あんまり問題ない。

ケーブルチェーン

7x7mmのケーブルチェーンにJST 2ピンコネクタは通らないので、先にケーブルを通してからコネクタをつけないといけない。(圧着端子自体はもちろん通るので、つけてしまったら、一旦ハウジングから外すということ)

ついてきたケーブルチェーンは若干長かったため、数個リンクを外す必要があった。前述の通り、コネクタはチェーンを通らないので、先に調整しなければならない。めんどくさかった。

SKR Mini E3 V3

SKR Mini E3 V3.0 Pin 回路図

0.1 のマニュアルのマザーボードは SKR Mini E3 V2 なので、V3 だと微妙にというか結構違うので気をつけて配線しないといけない。

• 24V入力端子は1つになっており入力方向が変わっている
• ファン端子が1つ増えている
• I/O 端子が増えている
• SPI ヘッダの端子が増えておりピンアウトが変わっている

など。

ref. SKR Mini E3 V2.0 Pin

設定

デフォルトの設定だとベッドの max_power は設定されていない。ヒーターは24V 60W。120x120mm だと 144cm^2 なので、Rule of thumb is 0.4 watts / cm^2 に従うなら57.6Wぐらいが適切。60W で温めてもいいということだろう。

A/B モータの接続がマニュアル通りだと逆だった。なんでかはよくわからない。

X/Y/Z エンドストップの物理的な調整と position_endstop の調整。120x120x120 の印刷範囲があるが、これはベッドのサイズであると同時に、ツールヘッドの移動可能範囲と一緒なのでギリギリの設定をしっかり詰めてしないと物理的なリミットにあたってステップが飛んでしまう。

X/Y はレバー式のマイクロスイッチなので、 position_endstop は 119 ぐらいにして1mmほど余計に押せるように調整しとくと良さそう。

Zは調整が難しい。kirigami のせいかマニュアルのビス長だと短くてエンドストップにあたらなかった。長いのに交換して調整した。が初回プリントで使っただけで、後述する Klicky による仮想Zエンドストップを使っており、もともとのZエンドストップは使っていない。

V0-Umbilical

https://github.com/VoronDesign/Voron-Hardware/tree/master/V0-Umbilical/Software

FORMBOT のキットにはツールヘッドPCB及びマザーボード側のPCBのセットが同梱されていた。chamber temp のサーミスタもついている。

ただ chamber temp 用の配線ケーブルは入ってなかったので、自分で用意する必要がある。前述の通りだが V2 と V3 で SPI ヘッダのピンアウトが変わっているので気をつけて配線する。MISO が 10kΩのプルアップなのは変わってないのでソフトウェアの設定はそのままでいい。

Klicky プローブ

Voron 0.1 のデフォルト設計ではプローブを組みこむようにできていない。しかしどう考えてもプローブはあったほうがよいので、最初から Klicky を組みこむことを前提に作りはじめていた。Mini Afterburner も Klicky をマウントをつけれるタイプを使った。

SKR Mini E3 では BLTouch 用のヘッダの端2ピンが Probe (PC14) になっている。XH コネクタ2ピンのロック部分を切り飛ばしてはしっこだけ入れている。というのもこのヘッダからホットエンドファンにも接続する必要があるため。

なおこのプローブを仮想Zエンドストップにしてる。

Klicky (というか Probe の) メリットとしては

• SCREWS_TILT_CALCULATE が使える。(紙を使う職人芸なしにベッドを水平にできる)
• Zエンドストップの変わりになる (調整・設定項目がすくなくなる)
  • 0.1 は 2.4 みたいにノズルで押すエンドストップじゃないので、Zエンドストップを使うメリットがない

プローブ側は Unklicky にした。ロングタイプの Unklicky はバネ用の磁石を別につけるのだが、これがツールヘッドの磁石とくっついてガタガタいうので鬱陶しかった。機能的には問題なかったものの、0.2mm のスチールシートを切って貼ったらいい感じになった。

まあでも普通のKlickyでよかったかな…… Unklickyはsafe zがどうしても高くなるのでコンパクト感がない。

サーボで出てくるブラシ

https://www.printables.com/model/181785-voron-v01-nozzle-brush これをつけることにした。MG90S を使う。似たような小型サーボがいくつかあるが微妙に寸法が違うので MG90S しかフィットしない。

NeoPixel ヘッダから電源および制御をとるようにと書いてあるが、自分はそこは使わず、SPI の 5V / GND と I/O の PD0 に接続するようにした。

ブラシだけではなくパージバケツも欲しかったのでモデリングして追加した。

フロントディスプレイ+エンコーダー

https://www.printables.com/model/341330-voron-01-front-skirt-with-display

手持ちの I2C OLED とロータリーエンコーダを全面に取り付けた。どちらも SKR E3 ではなく Raspberry Pi 側に接続している。

Raspberry Pi 側に接続することで、systemd の起動/終了時にOLEDに簡単な文字を出すような制御をすることができる。

ノズル高さの調整の覚書

Klicky + 仮想Zエンドストップの場合、Probe Offset のキャリブレーションになる (Z Endstop キャリブレーションではない)。

1. SCREWS_TILT_CALCULATE MAX_DEVIATION=0.025 でベッドのスクリューを調整して水平にする
   • 表示される hh:mm 表記は時計の時間表記でどのぐらい回せばいいかを表示している。00:10 なら10分にあたる角度を調整する。
   • CW/CCW はベッド上から見た方向
2. ベッド中央で PROBE_CALIBRATE して高さを決定する。ここは紙を使う

ベッドメッシュすべきか

このサイズでこの厚さのベッドだと、ベッドメッシュは不要なのだが、Zホーミングはプローブと違い複数回サンプルをとって外れ値を除外するということができないため、Z原点の精度が信頼できない。これを補正するためにベッドメッシュをしている。ベッドメッシュは最低でも3x3はしなければならない。

Probe して結果をそのまま Z_OFFSET にぶちこむようなコードを書けばすみそうだが面倒なのでベッドメッシュしているという感じ。

トップハットのパネル厚さが厚い

どうやら0.5mmほど設計よりも厚いパネルのようで、うまく組み立てられなかった。Lower Corner Clip を少し修正するといい感じになった。

トップハットは全体的に若干高さを上げつつヒンジを追加する変更を入れて使っている。https://www.printables.com/model/109713-voron-v01-tophat-spacer-with-hinges

エレクトロニクスファンの追加

https://www.printables.com/model/345341-voron-01-splitted-backpanel-with-fan

Voron 0.1 は Raspberry Pi やコントローラーボードの排熱が考慮されておらず、排熱の行き場がないためプリント中は室温25℃程度でも、Raspberry Pi で60℃以上になってしまう。同じスペースにA/Bモーターもあるので、夏場は耐えられないのではと思いエアフローをつくることにした。

SKR E3 のファン端子はFETのローサイドスイッチになっているので、別途電源を供給しつつ - 側だけ配線することで任意の電圧をスイッチできるようになっている。実際 Voron 0.1 の設計上のホットエンドファンは 5V であり、この方法で制御するようになっている。

なので 12V ファンに 5V を供給し、GND は FAN2 の GND に接続するようにした。電圧的に速度調整はできないが、オンオフはできる

感想

Voron 2.4 は割とすんなり組み立てられたが、Voron 0.1 はかなりいろいろ手を加える必要があった。

上に細かく書いてないがX/Yジョイントがいまいちで固定しようとするとスムーズに動かなくて苦労したりもした (シムを入れて解決)し、トップハットは印刷しなおしたりもしている。

ただ小さくて可愛いし、高加速度設定にできるし、小さいぶんウォームアップタイプも早いので、小さいパーツを作るには良い感じがしている。

ブリム

• 原則 5mm のブリム

ブリムの効果は絶大で、5mm 程度でほぼ剥れてこなくなる。1layer目に追加の出力をするだけなので追加のコストは最低限といえる。欠点は外すのが面倒くさく、うまくやらないと後が汚くなってしまうところと、印刷可能最大サイズが減るところ。

原則的に ABS はブリム必須と考えたほうが良い。長辺10mm以下だったりある程度までの大きさの円形なら例外的にブリム不要にできるが特殊な例になる。

複数オブジェクトある場合、ブリムが重なるように、3mm 程度の間隔で配置する。

ただし非常に大きいオブジェクトの場合、ブリムをつけても負けて剥れてくることがある。なので

• 長辺 150mm以上の場合ブリム10mm

とする。

反り

ブリムをつけても印刷中に剥れてこなくなるというだけで、反り自体は起こる。アスペクト比が極端だと外したあとに盛大に変形することがある。どうしようもない。

Klicky

https://github.com/jlas1/Klicky-Probe

Klicky はプローブ(ベッドの高さを測るセンサ)の実装の1つで、誘導プローブを置き換えて使えるような設計になっている。

誘導プローブの変わりにマイクロスイッチを使うのが基本形。誘導プローブは運用温度が案外狭く、温度の影響をうけて不安定になる。ノズルはかなり高温になり、測定対象も高温のベッドとなるので、誘導プローブが溶けたりする問題もある。

ということで物理的な接触スイッチのほうがプローブとして都合が良いが、ノズルよりも下にスイッチがこなければベッドにノズルがあたってしまうという物理的な問題がある。ということでプローブ自体を取り外し可能にしたり、サーボで一時的にスイッチを展開したりしてがんばるほうに発展しているが、そのひとつが Klicky になる。

メリットは温度にあまり関係なくなりプローブが安定することろ。デメリットは設定が難しいところ。

スマートフィラメントセンサーってなんなのか？

マイクロスイッチとかで単純にフィラメントの有無を検出する方法もあり、こちらのほうがよりシンプルである。ただフィラメントの有無の検知だけなので「フィラメント切れ」は検知できるがより「フィラメントの停止」は検知できない。

スマートフィラメントセンサーはフィラメントの動きを検知する。このため「フィラメントの停止」も検知できる。例えば

• フィラメントの絡まり
• エクストルーダの不良（モーターのオーバーヒートやギアのゴミなど）

これらは単純なフィラメント切れよりも重大なトラブルなので、はやめに検知して止められるのはありがたい。

設定

BTT Smart Filament Sensor は Klipper 的には filament_motion_sensor になる。以下のように設定する。

[filament_motion_sensor filament_sensor]
detection_length: 7.0
extruder: extruder
switch_pin: PG12
event_delay: 3.0
pause_delay: 0.5
pause_on_runout: False
runout_gcode:
    {action_respond_info("RUNOUT: Filament runout")}
    {% if printer.idle_timeout.state == "Printing" %}
    PAUSE
    {% endif %}
insert_gcode:
    {action_respond_info("RUNOUT: Filament inserted")}

filament_motion_sensor はフィラメントが動いている場合、該当のピンをon/offするという伝えかたをする。ソフトウェア的には以下のように処理している。

• extrude しているのに、想定される信号がこなかった場合 runout
  • 具体的には detection_length [mm] 分 extrude しても信号がない場合
• runout している状態で信号がくれば inserted

filament_switch_sensor と違って、フィラメントが実際にセンサー部分にあるかどうかは判断しないので注意がいる。つまり extrude して runout 状態にならなければ実際にフィラメントを入れても insert_gcode は実行されないし、フィラメントを抜いても extrude されなければ runout_gcode は実行されない。

apt

https://blog.turai.work/entry/20191005/1570271926

systemctl stop apt-daily.timer
systemctl disable apt-daily.timer
systemctl stop apt-daily.service
systemctl disable apt-daily.service

/etc/apt/apt.conf.d/02periodicに以下

APT::Periodic::Enable "0";

man-db

raspi で man 見ない

sudo chmod ugo-x /etc/cron.daily/man-db
sudo chmod ugo-x  /etc/cron.weekly/man-db
systemctl stop man-db.timer
systemctl disable man-db.timer

bsdmainutils

calendar -a が動いているが使わない。

sudo chmod ugo-x /etc/cron.daily/bsdmainutils

ADXL345 用の SPI コネクタを外だし

ADXL345 は SPI 接続するため、Raspberry Pi の SPI (SPI0) をパネルに出してくるような配線をした。Qi コネクタ 3x2 ピンを使うことにした。

ピン配列は AVR ISP に似たような感じにした。

ケーブル配線

1m のフラットなLANケーブルを切って配線した。以下のペアになるように配線。8P8Cだと1ペア余る。

GND+MISO
3.3V+MOSI
SCLK+CS

Stealthburner への取り付け

Stealthburner は最初から ADXL345 をとりつける治具と場所が用意されているのでそれに従うだけ。

測定

MEASURE_AXES_NOISE からはじめる。全体的に若干ノイズが多いが、特に z 方向のノイズが多い。

Axes noise for xy-axis accelerometer: 138.329734 (x), 93.558179 (y), 339.566789 (z)
Axes noise for xy-axis accelerometer: 138.329734 (x), 93.558179 (y), 339.566789 (z)
Axes noise for xy-axis accelerometer: 109.878052 (x), 98.976760 (y), 286.407229 (z)

で手順通りやってグラフ化したのが以下 (結果 csv を手元にダウンロードして、klipper/scripts/calibrate_shaper.py は手元で実行した)

TUNING_TOWER による共振周波数測定だと、

shaper_freq_x: 53
shaper_freq_y: 72
shaper_type: mzv

だったが、ADXL345 で測定した結果は

shaper_freq_x: 54.8
shaper_type_x: mzv
shaper_freq_y: 41.8
shaper_type_y: mzv

だった。X の周波数は結構近くだったが y がだいぶずれていた (yは複数共振が見られたので TUNING_TOWER だと測定が難しかった)

max_accel は 5100 未満と、あまり高くできなそう。

正攻法

IPv6 の Link local アドレスならデフォルトで許可しやすいので、mDNS でこのアドレスをひければ一番良いが、avahi でそのような設定を行うことは不可能なようだ (mDNS の仕様的にできないっぽい？)。

または自分と同じ IPv6 prefix を持つなら許可するみたいな動的なアクセス制御を行うようにすればいいがこれは実装が必要になる。

あるいは明示的に現在持っている IPv6 prefix を許可するようにする。が prefix がいつ変化するかよくわからないのでやりたくない。

IPv6 を無効にする

あまりやりたくはないが mDNS 時に利便性が悪 すぎるので、今回は該当機の IPv6 を無効にすることにした。

以下を /etc/sysctl.conf に書く。

net.ipv6.conf.all.disable_ipv6 = 1
net.ipv6.conf.default.disable_ipv6 = 1

これで aaaa が解決できなくなる。

dig aaaa voron2.local

スライサの設定

スライサ側の設定「オブジェクトに名前をつける」をオンにし、G-code の生成後に preprocess_cancellationを通すようにする。

preprocess_cancellation 自体は moonraker (mainsail のバックエンド) へ enable_object_processing を設定することでも同様のことができるが、この設定はかなり重いようなので手元で処理してしまったほうが良さそう。G-code からオブジェクトの領域を算出しているようで、ちゃんとした CPU の手元でやってももそこそこ遅い。

どうなるか

キャンセルボタンが拡張され、一部のオブジェクトだけキャンセルできるようなUIが追加される。

ステッピングモータの熱

スペック上130℃の絶縁階級(B種)となっている。これは絶対最大定格にあたるので内部がこれを超えることがあってはいけない。

だいたい目安としてはケースで100℃ぐらいまで。触れないレベルで熱いのは危険。

ref. https://docs.vorondesign.com/community/howto/120decibell/calculating_driver_current.html

Raspberry Pi 上で

以下のように見える。22312 は1000倍した℃なのでこの場合は22.3℃

$ ls /sys/bus/w1/devices/
28-03039794629e  28-0306979425a5  28-030f979445fd  w1_bus_master1

$ cat /sys/bus/w1/devices/28-03039794629e/w1_slave
65 01 55 05 7f a5 a5 66 c5 : crc=c5 YES
65 01 55 05 7f a5 a5 66 c5 t=22312

Klipper での設定

以下のように設定する。

[temperature_sensor temp1]
sensor_type: DS18B20
serial_no: 28-03039794629e
sensor_mcu: host_mcu
min_temp: 0
max_temp: 100

ただし、以下のように host_mcu が定義されていないとエラーになる。

Unknown config object 'mcu host_mcu'

rpi 自身をセカンダリーmcuとしてセットアップする必要がある。

上記ページの指示に従って host_mcu のサービスを起動する。そして printer.cfg に設定を追加する

[mcu host_mcu]
serial: /tmp/klipper_host_mcu

これで動くようになる

1-wire

しょうがないけど 1-wire は遅い。

OS起動直後、なんらかの原因で一部の 1-wire デバイスと通信できずに serial_no が認識されないと Klipper が起動に失敗する。

また 1-wire の通信に失敗すると Kilipper がエラーを吐いて止まることがある (1度あった)。のであまり大量に繋げたりしないほうが安全そう。念のためフェライトコアを噛ませている。

Klipper batch モード

klippy.py に -i で gcode 入力ファイルを渡すとそのファイルだけ実行して終了してくれる。これをバッチモードという。

mcu のファームウェアを make したときにできる out/klipper.dict が必要になる。これは形式的にはJSONファイルで、mcu との通信プロトコルの規約が入っている。

以下のように cfg と gcode と dict を渡すと gcode の実行をして終了する。

/home/pi/klippy-env/bin/python /home/pi/klipper/klippy/klippy.py /home/pi/klipper_config/bootstrap.cfg -i /home/pi/klipper_config/bootstrap.gcode -d /home/pi/klipper/out/mcu_klipper.dict

systemd のサービス化

以下のようにする。なるはやで起動してさっさと終了してほしい意図がある。もっといい方法があるかもだけどとりあえずうまくいっている。

$ cat /etc/systemd/system/klipper_bootstrap.service
#Systemd Klipper Service

[Unit]
Description=Bootstrap klipper
Before=klipper.service
Wants=udev.target

[Install]
WantedBy=multi-user.target

[Service]
Type=oneshot
User=pi
RemainAfterExit=yes
ExecStart= /home/pi/klippy-env/bin/python /home/pi/klipper/klippy/klippy.py /home/pi/klipper_config/bootstrap.cfg -i /home/pi/klipper_config/bootstrap.gcode -d /home/pi/klipper/out/mcu_klipper.dict

systemctl enable klipper_bootstrap.service

備考

shutdown 時も同様のことをしたいが、batch モードではない klipper が終了するときに mcu を shutdown 状態 (estop) にしてしまいうまくいかない。batch モードではこの shutdown 状態を解除する方法がおそらくない (FIRMWARE_RESTART する前にエラーで死んでしまう)

良い方法

一番良いのは Klipper を経由せずに (Rapsberry Pi の GPIO で) 起動状態を示す LED などを外出しすること。

ハードウェア

3Dプリントパーツ以外をセットにして売ってるところがいくつかある。今回は FORMBOT の Aliexpress から買ってみた。UPS で結構届くのがはやかった。

Voron 2.4 はデフォルトでは Afterburner という名前がついたエクストルーダだが、実は Stealthburner という新しいバージョンがでており、新規で作るならこちらを作ったほうがよい。パーツに一部非互換があるので別途部品を買う必要がある。

ソフトウェア

vs Original Prusa i3 2.5

Voron 2.4 のいいところ

• 筐体剛性と重さのせいか振動が少なくて全体的に静か
• めちゃくちゃキビキビ動く (加速度が高い？)
• スカートのファンが割とうるさい (60x20mm * 2)
• ベッドの安定感がすごい。first layer がとても安定している。
  • mesh bed leveling がいらない
• カスタマイズ性
• 早くて綺麗

Voron 2.4 のよくはないところ

• Gantry の調整が難しい
• 重い (250mm でもかなり重いので 350mm とかムキムキじゃないと無理だと思う)
• スタートアップタイムが長い
  • Raspberry Pi が起動するまで使えない。最適化すればそこそこ早い
• 電源切るタイミングがわかりにくい
  • Raspberry Pi をシャットダウンしたか確認する方法がない
  • overlayfs 化するほうがいいかもだけど、ログが結構でるので難しいかも……
• Linux、Python、G-code にある程度慣れてないと設定でつまづくかもしれない