Развитие проекта платы 32 бит и прошивки. Дисплеи DWIN, STOP и PAUSE в режиме реального времени, статистика, макросы.

В предыдущей публикации (ссылка), описан собирательный проект экспериментальной платы. Этот проект объединил собой как схемотехнические, так и программные решения, определяющие основные алгоритмы работы 3D принтера. Платы были заказаны, собраны и установлены на несколько 3D- принтеров. Сегодня я хочу рассказать о некоторых аспектах, возникших в ходе моих разработок.

Дисплеи DWIN.

Первоначально в качестве дисплея были выбраны HMI дисплеи Nextion. Однако, первый реализованный функционал по выбору файлов к печати вызвал у меня некоторые вопросы в плане графики и возможностей конструктора в построении меню. Основные минусы я для себя обозначил в трех пунктах:

• Передаваемые цвета матрицы не совсем те, что планировались в меню. Как следствие, мне приходилось подбирать и применять их для корректного отображения.
• Углы обзора очень малы.
• Отсутствие в модельном ряду Nextion дисплеев в промышленном исполнении

Несмотря на потраченное на внедрение в проект дисплеев Nextion время, я, все-таки, решился на поиск другого решения. Для управления принтером мне хотелось видеть дисплеи, не сильно выбивающиеся по качеству из огромного множества тех, что окружает нас в повседневной жизни- дисплеи смартфонов, компьютеров, телевизоров. После анализа и поиска, выбор пал на дисплей фирмы DWIN- DMG80480C043 с емкостным сенсором и диагональю 4.3 дюйма, который был приобретен.Характеристики дисплея:

• Тип матрицы: IPS, яркость 250 нит.
• Разрешение: 800*480.
• Отображаемые цвета: 16,7 млн цветов, 24 бита.
• Угол обзора: 85/85/85/85 (Л/П/В/Д).

Стоимость дисплея DMG80480C043 ниже, чем у Nextion, при этом, характеристики дисплея DWIN выше, чем у дисплея Nextion.

Первое включение подтвердило правильность выбора! DWIN оказался очень шустрым дисплеем с весьма качественной матрицей. В программе для построения меню я нашел для себя много любопытных инструментов, часть из них я уже изучил и внедрил в проект. Самым интересным оказался функционал переключения экранов дисплея свайпами (по аналогии со смартфоном). Т.е. мы имеем несколько рабочих столов, которые переключаются сдвигом влево или вправо. Наличие такого интересного функционала сподвигло меня на реализацию всего меню по типу смартфонного (несколько рабочих столов и иконки приложений). Такое построение меню видится мне наиболее интуитивно- понятным, так как каждый из нас постоянно сталкивается с подобным в смартфонах.

Для новичков я внедрил в меню отдельную ветку с обучением и справкой. При этом, стартовый экран с кнопками выбора действия можно отключить по галочке из меню и при загрузке принтер сразу перейдет в рабочее окно.

Видео работы меню с вертикальным расположениям дисплея.

При построении меню я старался обойтись минимальным количеством кнопок, но с условием наличия в каждом окне всей информации и всех элементов, необходимых для настройки и управления 3D принтером. (как пример в видео- преднагрев из раздела СЕРВИС). В следующей статье я более подробно опишу работу таких окон.

Три рабочих стола при включении принтера.

STOP и PAUSE в режиме реального времени.

В прошивке реализован функционал паузы и стопа, при этом, он работает с отдельно назначаемым ускорением останова и возобновления движения. Вызываются эти команды в любом месте на траектории движении при печати. Выбор на такой вариант решения пал по нескольким соображениям:

• Удобство при работе с принтером, нажал на кнопку– получил результат.
• Работа с различными датчиками контроля параметров печати (Часть датчиков я уже разработал). При получении сигналов от датчиков– принтер сразу же уходит в паузу или стоп, гарантированно сохранив результаты печати при нештатной ситуации.
• В принтерах с большим рабочим полем ожидать допечатывания линии для срабатывания паузы или стопа- чревато последствиями в пропуске печати, например, если сопло забилось.

В видео ниже, после выбора файла к печати, появляются три новых рабочих стола при печати, также показан функционал паузы и стопа при нажатии соответствующих кнопок.

Статистика.

В ролике, демонстрирующем паузу и стоп, показано новое окно, оно появляется в режиме печати, вместо окна СЕРВИС. Переходя в окно СТАТИСТИКА во время печати, можно будет детально посмотреть информацию о работе принтера, параметров экструдера и филамента и на основе этих данных более осознанно настраивать параметры печати и защиты. В этом окне размещены как стандартные данные в виде множителя потока пластика, высоты печати Z и множителя скорости печати, так и данные с датчиков, например с моего датчика филамента (ссылка). В примере я показываю макет, но и в нем не помещаются все те параметры что хотелось бы отображать, поэтому эта страница еще только формируется и в данный момент я работаю над ней.

Структура меню с окнами печати, СТАТИСТИКА и НАСТРОЙКА.

Описание некоторых параметров из окна статистика.

• Скорость общая и раздельная по группам 1 и 2. Общая скорость- это стандартный множитель скорости как во всех других прошивках. Скорость группы 1 и скорость группы 2– это множитель, который можно выставлять отдельно для определенных элементов, например, в первую группу можно добавить те скорости, которые уже оптимальные или максимальные (ретракты, скорость свободного перемещения, скорость печати заполнения). Во вторую группу автоматом добавится все то, что не выбрано в первой и, соответственно, появляется возможность изменять их отдельно, не затрагивая те скорости, которые не желательно изменять (определённые в группе 1).
• Температура двигателя экструдера. В связи с модой и полезностью использования более компактного и легкого двигателя для директ- экструдера, я реализовал функционал по переключению тока двигателя экструдера. При ретрактах и больших ускорениях двигателя ток выставлять больше, а при печати уменьшать его. Так как в таком переключении максимальные токи будут редки, то, соответственно, режим работы двигателя будет более щадящий. При ретрактах можно выставить повышенный ток, не опасаясь перегрева двигателя. Температура в статистике- для сигнализации и, возможно, автоподстройки тока двигателя. Пока вывел только сигнал на переключение при ретрактах, но, еще не решил каким способами буду управлять током драйвера (двигателя). По планам, такой функционал будет внедрен в следующей ревизии своей 32 битной платы управления.

Макросы.

Прошивка закрыта для редактирования и для настройки основных параметров (область печати, ускорения, джерки и т.д.) применяется текстовый файл Config1. Второй текстовый файл, открытый для редактирования пользователю с названием Config2, предназначен для тонкой настройки принтера.  Config2 — это набор макросов, где G кодами можно тонко прописать весь функционал работы принтера простыми и понятными командами, при этом, каждый из макросов вызывается программой при тех или иных сценариях. Практически все меню создано на основе применения таких макросов. Такая структура из двух текстовых файлов сильно упрощает настройку и программирование всего функционала принтера. Не требуются обширные знания в языках программирования и программ отладки, а также процедуры записи программ на плату, нужно лишь подредактировать текстовый файлы и закинуть их на USB флешку, плата их считает и запишет себе в память при включении питания.

Пример.  Две кнопки в меню СЕРВИС: «Отключить все» и «хоуминг». При нажатии на эти кнопки, вызывается соответствующий макрос. Хоуминг я прописал тремя командами так, чтобы он объезжал прищепку на стекле.

Это были простые примеры. Помимо них, так же внедрены последовательности макросов, например, при нажатии кнопки ПАУЗА печати, вызываются сразу три макроса:

Первый /PAUSE_0 – вызывается при нажатии кнопки ПАУЗА, в нем я прописал ретракт и последующее движение в координату X5.

Второй /PRINT_0– вызывается, если нажать на кнопку «ПРОДОЛЖИТЬ ПЕЧАТЬ», сейчас он пуст, поэтому не исполняется, но в нем, к примеру, можно прописать действия со шторкой, счищающей с кончика сопла пластик и т.д.

Третий /PRINT_00– после исполнения второго, принтер восстанавливает координаты и воспроизводит третий макрос, в нем я прописал обратный ретракт.

Более сложный алгоритм реализуется, если нажать на кнопку смены пластика во время печати. Воспроизводятся первый и третий макрос от паузы, но второй меняется на другой, адаптированный для пластика /PRINT_1. Так как при смене пластика, вызывается стандартная пауза и в первом макросе в паузе прописан ретракт, а в третьем обратный ретракт, и, так как при смене пластика кончик филамента упрется в сопло, то  применяется свой второй макрос при смене пластика, в котором еще раз прописывается ретракт.

Во время печати, при нажатии кнопки STOP, так же вызывается макрос.При срабатывании датчиков на те или иные (аварийные) ситуации, а также в паузе и стоп-е, макросы будут подменяться на те, в которых прописано отключение нагрева.

Также в макросы можно будет вписывать переключение цвета подсветки, или управление пинами для автоматизации процесса печати, использовать таймер. Весь функционал сильно зависит от G кодов, поэтому будет большая работа по их развитию и внедрению. Сами макросы пока записываются во флеш память микроконтроллера, но уже подготовлен код для внешней памяти NOR Flash, в ближайшее время она будет внедрена на плату, также эта память нужна и для другого разрабатываемого функционала.

Послесловие

• Функционал макросов я описал довольно сжато, но выкладывать все- не имеет смысла, так как макросов довольно много. Пока их максимальное количество ограничено значением 128, по 100 строчек в каждом макросе. С целью полноценного описания макросов я готовлю документ, первую версию которого планирую опубликовать в ближайшее время.
• В следующей статье я планирую более подробно описать некоторые пункты из меню СЕРВИС.
• В этой статье я описал первое, базовое меню с привязкой к экспериментальной плате. Главное отличие моего проекта от других Open Source-систем, заключается в том, что создается не плата и не прошивка, а комплекс из плат, устройств, датчиков и различных механических решений. При подключении тех или иных датчиков или устройств, в меню будут появляться скрытые кнопки- как пример, при подключении платы климатического контроля, в меню СЕРВИС появится дополнительное ответвление с настройками и управлением для сушки пластика (тумбочка камера под принтером). С внедрением дисплеев DWIN, макросов и т.д. подготовительная часть всего комплекса была завершена. В дальнейшем я предполагаю лишь развитие, выпуск новых плат, разработанных датчиков, переход к двух и мульти экструдерной печати.
• Работы пока идут в плане удобства использования, настройки. В меню еще нужно доделать пару моментов и частично перейдем на программные решения для обеспечения качества печати – устранение резонанса и т.д.
• По меню. Я делаю сразу два варианта, с вертикальным и горизонтальным расположением экрана, в горизонтальном варианте дизайн получился строже. Планирую еще вариант «темной темы» и «плиточный цветной»- эти два варианта также будут с горизонтальным и вертикальным вариантом ориентации. Новые варианты меню будет легко реализовать, так как для их изготовления нужно будет лишь перерисовать картинки.

Видео меню с горизонтальным расположением дисплея.

Отдельно хотелось бы еще раз поднять тему с дисплеями DWIN, но уже со стороны разработчика электроники. Очень понравились! Готовых элементов в виде фонов и кнопок у них нет, все приходится создавать самому на основе собственных картинок, но для меня это большой плюс, так как если все делаешь сам, то дизайн получается более гармоничней. Были большие сложности снять работу этих дисплеев на видео, пробовал на фотоаппарат, но в итоге на телефон получилось лучше. Но все равно в живую выглядит гораздо четче и красивее, мелкий шрифт читается хорошо.

У DWIN широкая линейка дисплеев, при этом, в их модельном ряду есть все типоразмеры диагоналей вплоть до 21 дюйм. Для себя отметил несколько вариантов нестандартных дисплеев, в 3D принтерах будет смотреться необычно и притягивающе.

Круглый дисплей, модель DMG48480C021 с диагональю 2.1 дюйма- область отображения диаметром 53 мм, разрешение экрана 480*480, в мини принтерах будет смотреться интересно, функционал меню будет урезан.Продолговатый дисплей. Для себя отметил два варианта:

1. DMG19480C088, диагональ 8.8 дюйма– область отображения 218,88 мм (Ш) × 54,72 мм (В).

2. DMG12480C068, диагональ 6,8 дюйма- область отображения 160,59 мм (Ш) × 59,72 мм (В).

Однако, для этих дисплеев существующее меню (то, что уже сделано для 4.3 дюйма), придется дополнять свободное пространство другими элементами, как пример добавить органы управления климатической камерой сразу на главной странице – вообщем, наверное, такие дисплеи стоить применять с дополнительным оборудованием, как и стандартные дисплеи с диагональю от 7 дюймов и выше.

Теперь о минусах. Как известно, без них- никуда... Я любитель крылатой фразы "Некрасивые самолеты не летают". Шрифты отображаются не совсем корректно, но для себя эту проблему решил подбором различных вариантов шрифтов для наиболее читаемого варианта.

В статье фигурирует дисплей коммерческого класса DMG80480C043. Так как основной ориентир моего проекта— принтеры для промышленности, при выборе дисплеев был критерий по наличию моделей с промышленным классом. Таковые имеются. Внешние отличие заключается в меньшем количестве отображаемых цветов из-за другой ЖКИ панели, что сразу заметно при включении. В то же время, промышленные дисплеи имеют стойкую матрицу к УФ излучению и предполагают длительную работу на открытом воздухе. Также промышленные дисплеи DWIN имеют защиту от статических разрядов довольно высокого уровня: ±6 кВ при контактном разряде, ±8 кВ при воздушном разряде. Ввиду того, что при сертификационных испытаниях (технический регламент Таможенного союза ТП ТС 020/2011 «Электромагнитная совместимость технических средств») предполагается контактный и воздушный высоковольтный разряд в дисплей и все порты на внешней панели, то на этот параметр я пристально обращал внимание при выборе типов применяемых дисплеев.

Еще одним плюсом дисплеев DWIN является то, что имеется представитель в РФ. Выражаю огромную признательность и благодарность в вопросах освоения дисплеев Владимиру Радченко (ссылка на VK страницу, ссылка на VK группу дисплеев DWIN). По его урокам были сделаны первые шаги с меню. Кроме того, я очень благодарен инженерам- разработчикам завода с Китая, которые помогли мне по некоторым вопросам разработки. Также из приятного, после заполнения соответствующей формы фирма DWIN предоставила мне бесплатный образец дисплея COF, 7 дюймов с HD разрешением, за что ей- огромное спасибо!

Спасибо за внимание! Вопросы и предложения можно адресовать мне и в VK (ссылка на мой профиль ВКонтакте).

Фото экспериментальной платы на моем тестовом 3D принтере.