【玄铁杯第三届RISC-V应用创新大赛】基于licheepi 4A的3D打印机上位机

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基于licheepi 4A的3D打印机上位机

作者：bzhou830

1. 项目背景（100-200字）

目前是市面上的3D打印机所用的固件基本上Marlin和Klipper这两种。他们都是开源的3D打印机固件。

Marlin是一个广泛使用的3D打印机固件，它支持多种硬件平台和传感器，具有丰富的功能和可扩展性。Marlin提供了广泛的配置选项，可以根据用户的需求进行调整和优化，支持温度传感器、限位开关、挤出机驱动器和其他常见的3D打印机传感器，具有断电续打功能，可以在断电后自动恢复打印任务，减少打印失败的风险。Marlin支持G代码指令、自动校准、缩放、移动轴等功能，使用户可以更好地控制打印过程和结果。但是Marlin固件也存在一定的缺陷，因为所有的运动控制算法都是在打印机主板上进行的，然而打印机主板通常是mcu作为运算核心，因此很难运行复杂的运动控制算法，也就很难提供高速打印以及高精度的要求。相比之下Klipper使用分布式处理架构，将计算任务分配给主机电脑和微控制器，可以提高打印速度和精度。Klipper支持用Python编写的配置文件，用户可以轻松地进行配置和调整，而无需重新编译固件。正是因为Klipper采用了分离式的结构，那么主从之前的传输稳定性就显得非常重要。一旦通信出现故障，那就意味着打印就出现故障了。

本项目基于Marlin固件主板, 使用licheepi 4A作为上位机。licheepi 4A负责将G代码指令发送给Marlin固件的主板，主板来执行具体的动作任务。这种方式下，保有了Marlin固件稳定的特性，同时因为licheepi4A拥有强大的处理核心，可以扩展实现更多有实际意义的功能。

2. 作品简介（100-200字）

本项目基于Marlin固件主板, 使用licheepi 4A作为上位机。上位机端使用python编程实现，易于扩展和维护。上位机和3D打印机主板之间使用串口线进行连接通信。上位机端使用Python+Flask设计一个web端的页面，可以方便的在远程发送要打印的G代码文件，并在远程网页端对打印机进行控制，和运行状态的检测。搭配内网穿透，本项目即实现了任何可访问网页的位置均可对3D打印机进行远程的操控。

与此同时，本项目还实现了基于pyqt5的本地化上位机界面，可将licheepi 4A作为主机，在本地对3D打印机进行控制和检测。

3. 系统框图（图文结合）

如下图所示：本项目中实现的上位机为浅蓝色部分。分为Flask上位机和pyqt5上位机两个部分，两部分独立运行。Flask上位机用于在远程端可方便的控制和检测打印机状态，而pyqt5则是用于在本地化操作。

4. 各部分功能说明（图文结合）

本项目有两部分上位机构成，分别叙述如下：

4.1 pyqt5本地化上位机

pyqt5本地化上位机的界面基于的是RepRaptor上位机界面。RepRaptor 是用 Qt5编写的的。 RepRaptor是一个可用于支持GCode指令3D打印上位机，它是用QT5 C++来编写的。之所以使用QT5来编写，这是因为开发者希望它能够任何硬件上运行。因此，RepRaptor也可以用于控制RepRap 来实现3D模型的打印。因为RepRaptor v0.3.8以后就没有再进行继续更新了，且考虑简便易用，这里我们就使用pyqt5来实现repraptor的界面，界面在开发机器上运行出来是这样的:

从图中可以看到有多个控件。这个界面上的各个控件实际上就是对应了向3D打印主板发送的各个指令。

4.2 Flask远程上位机

flask端属于远程访问控制端，运行流程如下, 首次登录会要求注册一个账号：

登录到web端之后注册账户:

使用注册的账户登录到系统中:

随即会进行系统，上传g-code界面:

选择要上传的文件，并点击上传，文件上传完毕显示如下界面，界面中有一个打印的按钮，点击这个按钮后后端程序就会读取g-code文件，并向3D打印机主板发送逐行发送g-code中的串口数据。

5. 视频演示（视频简介+链接）

6. 项目源码

项目源码将打包放在云盘中:
链接：https://pan.baidu.com/s/1PYxagwCWU1nHrxUNi4XwpA
提取码：1234

7.发布的博文（附上标题和平头哥发布链接）

8. 项目总结（对作品完成度、技术探索、创新点等方面进行总结）

这个项目可扩张性非常的强。目前是将整个流程运行通过，验证了设想的可行性。

bzhou830

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演示视频