【3D打印机使用教程】RepRap3D打印机G-code命令专家详解【第二节】【卓序科技】
第二节，Z轴高度测试与自动调平
三角洲类型的3D打印机，由于其打印速度更快，受到很多3D打印用户的欢迎。与XYZ式3D打印机最大的一个不同，在于三角洲类型3D打印机的运动计算更加复杂，很难依赖人工调平达到较好的打印效果。因此，对Z轴的自动高度测试，以及自动调平相关的功能，就显得更加重要了。以下G-code命令，是Repetier-firmware对这方面进行支持的一组命令。当然，这些功能并不仅限于三角洲类型的3D打印机。如果是包含了Z轴高度测试微动开关的XYZ式3D打印机，也同样可以使用这些功能。
G29 Z轴高度三点测试
这条命令测试打印平面上三个点的Z轴高度，并在串口上输出结果。参数包括：
Snnn测试结果的处理方式。S1表示更新内存中的Z轴高度值（重置系统会丢失），S2表示更新内存以及EEPROM中的Z轴高度值（重置系统不会丢失）。
无参数时，G29命令表示只从串口上输出结果，不更新内存或EEPROM中的Z轴高度值。
一般来说，只有使用高位限位开关（也就是说，Z轴的限位开关位于Z轴坐标最大处），且在挤出头上附带有Z轴高度测试微动开关的机型，适合使用G29命令测试Z轴高度。其他机械配置的机型，不适合使用G29命令。G29命令由固件配置
#define FEATURE_Z_PROBE 1
决定是否开启。如果这个配置项定义为0，则编译时会去除对G29命令的支持，节省内存的使用。
命令执行时，打印平面上的三个点，其XY坐标由以下固件配置参数决定：
#define Z_PROBE_X1 -52
#define Z_PROBE_Y1 -30
#define Z_PROBE_X2 52
#define Z_PROBE_Y2 -30
#define Z_PROBE_X3 0
#define Z_PROBE_Y3 60
命令执行的开始和结束，分别会执行一段预定义的G-code。缺省的固件配置定义为：
#define Z_PROBE_START_SCRIPT “G28”
#define Z_PROBE_FINISHED_SCRIPT “”
可以看出，在缺省状态下，开始执行G29时，系统会自动对挤出头进行复位（G28命令）。结束执行G29时，没有特殊的动作。
G29命令的Z轴高度测试，通常由一个微动开关控制触发。这个开关的端口号，由Z_PROBE_PIN单独指定。
G29命令的输出，格式为：
X:0.00 Y:0.00 Z:200.00 E:0.00
Z-probe:5.01 X:-52.00 Y:-30.00
Z-probe:13.04 X:52.00 Y:-30.00
Z-probe:12.77 X:0.00 Y:60.00
X:0.00 Y:60.00 Z:-98.48 E:0.00
从以上例子的输出可以看出，G29命令一共测试了三个坐标点，分别在(-52, -30), (53, 30)以及(0, 60)的位置，形成一个正三角形。三个点的Z轴高度相差比较悬殊，在第一个点正好是5mm的情况下，后两个点分别是13.04mm以及12.77mm。第一行和最后一行，是测试开始时以及测试结束时的挤出头坐标位置。
G30 Z轴高度单点测试（单步）
这条命令作为一个完整Z轴高度测试过程的一步，测试打印平面上一个点的Z轴高度，并在串口上输出结果。这个完整的Z轴高度测试过程，通常是由3D打印机控制软件连续发出的，通过参数控制G30的执行状态。因此在手动工作方式下，G30命令只适合不带参数运行（等价于G30 P3，见下面的参数说明）。
G30命令的参数包括：
Pnnn表示测试的状态，P1表示当前这步是整个Z轴高度测试过程的第一步；P2表示当前这步是整个Z轴高度测试过程的最后一步；P3表示当前这步是Z轴高度测试过程的唯一一步，也就是说既是第一步也是最后一步；P0表示当前这步是Z轴高度测试过程中的中间一步。无参数情况下，P的缺省值是3。
与G29命令类似，G30命令同样由固件配置
#define FEATURE_Z_PROBE 1
决定是否开启。
G30命令的输出，与上面的G29输出格式一致，但只有其中的一行，需要上位机软件多次发出G30命令，再综合处理所有的输出结果。
G31 输出Z轴高度测试微动开关状态
这条命令非常简单，没有参数。执行后会输出当前Z轴高度测试微动开关的当前状态：
Z-probe state:L
其中L表示微动开关没有触发。如果是处于触发状态，这里会输出H。
G29命令、G30命令、G31命令只进行Z轴的高度测试，并不进行自动调平。有些上位机3D打印机控制软件，会通过这一组命令配合自动跳屏算法实现（上位机）热床自动调平功能。如果希望不通过上位机，只由3D打印机自身完成自动调平功能，需要使用G32命令。
G32 热床自动调平
这条命令在G29命令的基础上，不仅测试打印平面上三个点的Z轴高度，而且还会根据测试的结果，对3D打印机的机械参数进行调整，实现热床自动调平。G32命令使用的参数与G29命令是一致的：
Snnn测试结果的处理方式。S1表示更新内存中的相关参数值（重置系统会丢失），S2表示更新内存以及EEPROM中的相关参数值（重置系统不会丢失）。
G32命令执行完成时，不仅Z轴高度参数发生了改变，而且还会根据3D打印机的硬件配置，对热床进行相应的调平处理。
如果热床本身是使用步进电机进行高度控制的，那么程序会自动调整步进电机的位置，使热床自动调整为平整的状态；如果热床本身不能移动（这个应该是更常见的情况），那么G32命令会在3D打印机内存中构建一个转换矩阵（Transformation matrix），让未来3D打印机所处理的所有三维空间位置，都先经过这个矩阵的变换，保证在Z=0的情况下，正好与热床平面完全吻合。由于这里涉及到高深的计算机图形学知识，我们就不详细介绍了。有修改这方面代码需求的朋友，可以直接与打印虎进行联系。
G32命令，由固件配置
#define FEATURE_AUTOLEVEL 1
决定是否开启。
G32命令的输出，格式与G29命令类似：
X:0.00 Y:0.00 Z:200.00 E:0.00
Z-probe:5.00 X:-52.00 Y:-30.00
Z-probe:12.97 X:52.00 Y:-30.00
Z-probe:12.76 X:0.00 Y:60.00
Info: 0.99709 -0.00319 -0.07628 0.00000 0.99912 -0.4191 0.07634 0.004179 0.99621
Info: Autoleveling enabled
X:7.32 Y:64.08 Z:-95.66 E:0.00
X:0.00 Y:0.00 Z:200.00 E:0.00
除了与G29命令相似的测量信息之外，G32命令还输出了计算得到的自动调平矩阵，并且打开了自动调平功能。需要注意的一点是，G32命令虽然生成了自动调平矩阵，但并没将其保存在EEPROM中，因此下次开机这个信息将会丢失。可以配合M320 S1命令，将自动调平矩阵保存在EEPROM中。
M251 将当前Z轴位置保存为Z轴高度值
这条命令可以将当前的Z轴位置保存为Z轴高度值，以使前面的Z轴高度手动/自动测量的结果起作用。通常，M251命令只工作在三角洲机型上，并且应该与G29命令联合使用（自动测量Z轴高度）。这条命令没有相关的参数。
当3D打印机打开EEPROM支持时，这条命令还会将Z轴高度值同时保存在EEPROM中。
只有当固件配置定义
#define Z_HOME_DIR -1
也就是Z轴向正方向归位，并且定义
#define MAX_HARDWARE_ENDSTOP_Z true
也就是存在硬件的Z轴高位限位开关时，M251命令才会在编译中包含相关的代码。
通常，只有三角洲类型的3D打印机才能满足这两个条件限制。
M320/M321 开启/关闭自动调平
开启(M320)或者关闭(M321)自动调平功能，使自动调平转换矩阵起作用或不起作用。命令参数为
Snnn表示是否保存于EEPROM，没有S参数或者S0表示不保存于EEPROM，S1表示保存于EEPROM，在关闭自动调平(M321)命令中S3表示将自动调平矩阵清零且保存于EEPROM中；
M320的输出结果为：
Info:Autoleveling enabled
表示自动调平已经打开。
M321的输出结果为：
Info:Autoleveling disabled
表示自动调平已经关闭。
M322 清零自动调平转换矩阵
清零(M322)自动调平转换矩阵。显然，清零这个动作的同时自动调平功能也关闭了。命令参数为
Snnn表示是否保存于EEPROM，S0表示不保存于EEPROM，S1表示保存于EEPROM；
也就是说，
M321 S3
命令等价于
M322 S1
命令，两者都是清零自动调平矩阵，关闭自动调平功能，并且将这个设置保存于EEPROM之中。
以上三条命令，与G32命令相同，由固件配置
#define FEATURE_AUTOLEVEL 1
决定是否开启。
M322的输出结果为：
Info:Autolevel matrix reset
表示自动调平转换矩阵已经被清零。