Klipper

Klipper ist eine Firmware für 3D Drucker. Diese kann alternativ zu der Repetier-basierten Original-Firmware von Conrad oder der auf dieser Original-Firmware basierenden Community-Version auf den Druckern RF1000, RF2000 oder RF2000v2 verwendet werden. Die dafür nötige Konfiguration ist noch nicht vollständig. Ein Produktiveinsatz ist im Moment noch nicht empfohlen. Der genaue Zustand wird unten dokumentiert.

Einleitung

Klipper ist gut dokumentiert auf seiner Webseite, allerdings nur in Englisch: https://www.klipper3d.org

Das Grundprinzip weicht von der Repetier-basierten Firmware und anderen 3D-Drucker-Firmwares deutlich ab. Statt alle Berechnungen im Microcontroller (im Folgenden MCU genannt) des Druckers auszuführen, werden zeitintensive Berechnungen auf einem Host-System durchgeführt. Als Host-System eignet sich z.B. ein Raspberry Pi oder auch ein herkömmlicher Linux-PC. Auf dem selben Host-System kann (bzw. sollte) auch Octoprint o.ä. ausgeführt werden. Wer also bereits Octoprint etc. nutzt, benötigt keine weitere Hardware.

Da die zur Verfügung stehende Rechenpower so um Größenordnungen höher ist, können deutlich präzisere Berechnungen durchgeführt werden. Die Motoren laufen spürbar ruhiger, und höhere Schrittfrequenzen sind ebenfalls problemlos möglich. Außerdem ist eine höhere Flexibilität möglich. Auch ohne Programmierkenntnisse kann das Verhalten der Firmware über Konfigurations-Dateien beeinflusst werden, sogar neue G-Codes können so eingeführt werden. Die Firmware ist größtenteils in Python geschrieben und sehr modular gehalten, wodurch die Einstiegshürde für Entwickler sehr viel geringer ist.

Status

Was schon funktioniert:

• Natürlich alle Grundfunktionen, die jeder normale Drucker hat (Bewegen, Heizen, Lüfter etc.)
  • Dokumentation der unterstützten G-Codes: https://www.klipper3d.org/G-Codes.html
• Heizbett-Scan: heißt bei Klipper Bed Mesh Leveling
  • Es lassen sich beliebig viele benannte Meshes (entspricht den Matrizen) speichern
  • Es gibt kein Software-Limit wie groß die Werte im Mesh werden dürfen
  • Interpolation zwischen den Punkten des Meshes ist deutlich besser, daher sollten weniger Punkte ausreichen
• Z-Offset-Scan
  • Korrigiert nicht mehr die Matrix/das Mesh, sondern führt einen unabhängigen Offset ein.
  • Ebenfalls keinerlei Software-Limit auf den Wert des Offsets.
• Menü (im Original-Zustand von Klipper, daher noch etwas rudimentär vielleicht): die Bedienlogik ist etwas anders, daher hat die Nach-Rechts-Taste keine Funktion (wird einfach nicht gebraucht)
• Start-Taste wurde umfunktioniert in Not-Aus

Was fehlt:

• Konfigurationen für den RF2000 und RF2000v2
• Sense offset
• Die Tasten zum Bewegen des Heizbetts und des Extruders
• Pause-Taste
• Kanten antasten (Fräsen)
• Emergency Pause/Stop (bei zu hohem Druck auf die Wägezellen)
• Mehr Tests!
• Sagt ihr es mir!

Installation

Eine Ausführliche Installationsanleitung gibt es auf der Webseite: https://www.klipper3d.org/Installation.html

Da die nötigen Modifikationen und Beispielkonfigurationen noch nicht Teil der offiziellen Klipper-Firmware sind, muss der folgende Befehl:

git clone https://github.com/KevinOConnor/klipper

durch diesen ersetzt werden:

git clone https://github.com/RF1000community/Klipper

Außerdem gibt es bereits eine Konfigurations-Datei für den RF1000. Ich würde daher empfehlen, die Konfigurations-Datei printer.cfg mit folgendem Inhalt zu erstellen:

[include klipper/config/printer-rf1000.cfg]

[mcu]
serial: /dev/serial/by-id/usb-FTDI_FT232R_USB_UART_<hier_richtige_ID_einfügen>-port0

Dadurch wird der Inhalt von klipper/config/printer-rf1000.cfg benutzt, aber alle folgenden Einstellungen überschreiben ggf. bereits vorhandene Einstellungen aus der printer-rf1000.cfg Datei.

Nach der Installation bitte unbedingt die Anleitung zum Prüfen der Konfiguration befolgen: https://www.klipper3d.org/Config_checks.html

Es ist ebenfalls empfehlenswert, die Konfiguration auf diese Weise nach jedem Update zu prüfen, weil durch das [include] Änderungen aus der Konfigurationsdatei automatisch übernommen werden.

Octoprint

Die Installationsanleitung geht von einer Octoprint Installation aus.

Repetierserver

Man kann auf einem normalen RasPi Installation zuerst Repetier-Server aufsetzen und dann erst Klipper. Die Verbindung von Repetier-Server zu Klipper funktioniert aber nicht, da die beiden Programme unter verschiedenen Benutzern arbeiten und die Standard Serial-Emulation das Problem nicht lösen kann.

Abhilfe: (Siehe [Repetier-Server Knowledgebase https://www.repetier-server.com/knowledgebase/klipper/])

sudo mkdir /var/lib/klipper
sudo chmod 777 /var/lib/klipper

Und dann die Änderung in den Einstellungen von Klipper bekannt machen

sudo nano /etc/defaults/klipper

dort die Zeile am Ende zu

KLIPPY_ARGS="/home/pi/klipper/klippy/klippy.py /home/pi/printer.cfg -l /tmp/klippy.log -I /var/lib/klipper/connect"

ergänzen. Anschliessend das Service von Klipper neu starten. Damit kann man sich in Repetier-Server mit Gerät/Port /var/lib/klipper/connect verbinden.

Bei den Befehlen muss man ein Raute Zeichen # voranstellen, damit es richtig von Repetier-Server weitergegeben wird.

Klipper Befehle

Klipper unterstützt natürlich alle gängigen G-Code-Befehle, die die Slicer erzeugen. Es wird allgemein empfohlen, den Slicer auf "Marlin" oder "Smoothieware" zu stellen (sofern keine direkte Unterstützung für Klipper vorhanden ist).

Für erweiterte G-Code-Befehle verfolgt Klipper eine etwas andere Philosophie als andere Firmwares: Statt kryptische M-Befehle zu erdenken, werden sprechende Namen benutzt. Gleiches gilt für die Parameter, die üblicherweise die Form "NAME=Wert" haben. Groß- und Kleinschreibung spielt keine Rolle.

Es ist möglich, mittels Macros eigene G-Code-Befehle zu definieren. Das funktioniert über die Konfiguration und ist in example-extras.cfg im Abschnitt "[gcode_macro my_cmd]" dokumentiert. Dadurch könnte man sich z.B. seinen Start-Code statt im Slicer in der Konfiguration definieren (und so auch leichter ändern, ohne neu slicen zu müssen), oder Befehle, die von Klipper nicht unterstützt aber durch den Slicer erzeugt werden, implementieren.

Original-Dokumentation: https://www.klipper3d.org/G-Codes.html

Hinweis: Einige der dort beschriebenen Befehle sind nur aktiv, wenn bestimmte Module geladen sind. Daher gehen manche Befehle nicht, es sei denn, das Modul wird über die Konfiguration eingeschaltet.

Reset

Einen Reset von Klipper, das auch die Firmware zurücksetzt führt man mit dem Kommando

FIRMWARE_RESTART

durch. Dabei wird auch die printer.cfg neu eingelesen. Bei Problemen in der printer.cfg kann es sein, das ein Klipper: Disconnect erscheint. Dann läuft Klipper nicht und man darf den Fehler suchen.

Mit dem GCode M112 wird Klipper einfach heruntergefahren und man muss sich neu verbinden.

Möchte man nur die printer.cfg neu laden, genügt der Befehl

RESTART

PID durchführen

Für den Hotend 1

PID_CALIBRATE HEATER=extruder TARGET=210

Für das Heizbett

PID_CALIBRATE HEATER=heater_bed TARGET=60

Die Daten werden mit SAVE_CONFIG abgespeichert.

Bed Mesh Kalibration durchführen

BED_MESH_CALIBRATE

startet den Bed Mesh Scan entsprechend den Einstellungen in der Konfiguration. Konfigurations-Parameter können auch einfach als Argumente dem Befehl angefügt werden, so führt z.B. der folgende Befehl:

BED_MESH_CALIBRATE probe_count=3,3

einen schnelleren und gröberen Scan mit nur 3x3 Punkten aus. Die vollständige Dokumentation aller möglichen Parameter findet sich hier (sollte die Zeilennummer nicht mehr stimmen, einfach nach "[bed_mesh]" suchen):

https://github.com/KevinOConnor/klipper/blob/master/config/example-extras.cfg#L41

BED_MESH_OUTPUT

gibt das aktuelle Mesh aus.

BED_MESH_CLEAR

setzt alle Werte des aktuellen Meshes auf 0.

BED_MESH_PROFILE LOAD=<name> SAVE=<name> REMOVE=<name>

erlaut das Mesh zu speichern, zu laden, oder ein gespeichertes Mesh zu löschen.

Übrigens kann das Mesh mit OctoPrint visualisiert werden, wenn man sich das Bed Visualizer Plugin installiert.

PROBE_ACCURACY

Das führt dann an der aktuellen XY Position 10 mal einen Z-Scan durch und bestimmt Mittelwert und Standardabweichung etc. Standardabweichung ist also in unteren bis mitteleren einstelligen Mikrometerbereich, der "Maximalfehler" (range) besser als 1/100mm. Mehr Info zu PROBE_ACCURACY siehe Post Nr 62

Z Offset

Mit dem mKommando wird an der aktuellen Stelle ein Z Offset Scan durchgeführt. Man sollte daher zuerst auf die gewünschte Stelle hinfahren. Dann mit dem Kommando

Z_OFFSET_SCAN

Den Scan durchführen und anschließend die Config speichern.

Speichern der Configuration

Mit dem Kommando save_config kann man die Änderungen, die durch die Abgleichfunktionen (PID, HBS, Z-Offset,...) ermittelt wurden, in der Konfigurationsdatei abspeichern

SAVE_CONFIG

Konfigurationsdatei

Basiskonfigurationen

Im Verzeichnis von Klipper stehen unter /config die verschiedenen Konfigurationsdateien für Klipper. Aktuell ist für den RF1000 und den RF2000V2 mit Single Extruder eine Konfigurationsdatei vorhanden. Diese Konfigurationsdateien sollte man dort belassen und auch nicht ändern.

Eigene printer.cfg

In der printer.cfg steht am Anfang normalerseise immer der Basisdrucker, von dem die aktuelle Konfiguration abgeleitet wird. Wie alle Parametergruppen wird das ganze von eckigen Klammern [] umschlossen.

[include klipper/config/printer-rf2000v2-single.cfg]

Dannach kann man dann seine geänderten oder neue Parameter hinzufügen. Das folgende ist aus einer Konfiguration für den RF2000V2 single. Zuerst wird der maximale Fahrweg in X und Y anders definiert und anschliessend für Z die Werte angepasst. Dannach kommt die Konfiguration für den HBS.

[stepper_x]
position_max: 210

[stepper_y]
position_max: 290

[stepper_z]
position_min: -2.0
position_max: 185

[bed_mesh]
speed: 30
horizontal_move_z: 2
mesh_min: 10,50
mesh_max: 200,230
algorithm:lagrange
probe_count: 5,5
fade_start: 1.0
fade_end: 10.0

Nach den Parametern kann man sich auch Makros definieren. In dem Beispiel ein Markro zum Auswurf des Objektes, das man einfach mit OUTPUT_OBJECT aufrufen kann.

[gcode_macro OUTPUT_OBJECT]
gcode:
	G90
	#G1 Z180	F540
	G1 Z80	F540
	G1 Y245 F4800

Als letzte Abschnitt kommen die gespeicherten - durch SAVE_CONFIG - Parameter und Werte. Diese NICHT selbst verändern, sondern immer nur durch das Programm.

#*# <---------------------- SAVE_CONFIG ---------------------->
#*# DO NOT EDIT THIS BLOCK OR BELOW. The contents are auto-generated.
#*#
#*# [extruder]
#*# control = pid
#*# pid_kp = 33.373
#*# pid_ki = 2.060
#*# pid_kd = 135.160
#*#