Premier démarrage du shield GRBL ESP32

Le moment tant attendu est enfin arrivé.
Toutefois, pour ne pas endommager votre machine ou votre shield lors du premier démarrage, il convient de prendre quelques précautions.

Réglage des drivers (à ne pas faire si vous avez acheté mon shield entièrement assemblé)

On va commencer par mettre la puissance des drivers à zéro pour éviter tout problème

Pour celà, il suffit de tourner les vis de réglage des drivers à fond dans le sens des aiguilles d’une montre.

Ensuite tourner d’un quart de tour dans le sens inverse des aiguilles d’une montre

Connexion du shield GRBL ESP32 à votre ordinateur

Connectez le câble USB de votre PC à votre ESP32

Ensuite, sous lightburn, cliquez sur l’onglet “Console” de la colonne de doite. Vous devriez voir quelque chose comme :

Cliquez maintenant avec le bouton droit de votre souris sur le bouton “Devices” dans la colonne de droite.
Ceci à pour effet de relancer la connexion USB/Série entre Lightburn et l’ESP32.
Vous devriez voir les indications semblables à celle ci-dessous sur la console :

Si c’est le cas, votre ordinateur et votre découpeuse laser sont bien connectées ensemble.

Dans le cas contraire, vérifiez bien :

• Que la vitesse de connexion USB est bien la bonne (Edit/Device Settings) : elle devrait être sur 115200 ou 921600 bauds
• Que le contrôle DTR est bien activé (Edit/Device Settings)

Il se peut également que le driver USB ne soit pas compatible de votre ESP32.
Il convient alors de télécharger et d’installer la bonne version en allant ici :
https://www.silabs.com/developers/usb-to-uart-bridge-vcp-drivers
et en choisissant la version CP210x Windows Drivers with Serial Enumerator

Si ça ne fonctionne toujours pas, il est possible que vous ayez plusieurs périphériques sur votre PC qui utilisent les ports COM.
Allez dans le gestionnaire de périphériques de votre ordinateur (touche Windows+R et entrez devmgmt.msc)
Cherchez les périphériques COM et LPT

Notez le numéro du port COM associé au driver Silicon Labs CP210x installé juste avant et vérifiez que Lightburn utilise bien le même port COM :

Premiers déplacements

Lors du premier démarrage, il est important de vérifier que tous les axes se comportent comme nous l’attendons et qu’un mouvement se produit bien dans le bon sens et sur la bonne distance.

Ne cliquez surtout pas à ce stade sur le bouton “HOME”

Placez à la main la tête de votre machine laser au centre de la zone de travail (il faut couper l’alimentation de la machine pour pouvoir déplacer la tête à la main)

Tant que le “HOME” n’a pas été fait, GRBL interdit les mouvements. Comme on ne peut pas faire de “HOME” encore à ce stade, on va entrer la commande suivante dans la console de Lightburn (onglet console de la colonne de droite) pour débloquer les mouvements des axes :

$x

Cliquez sur l’onglet “move” dans la colonne de droite de Lightburn
Vous devriez voir la fenêtre suivante :

Remplacez les valeurs de distance par 10mm et de vitesse par 10mm/s. Cela va nous permettre de vérifier le sens de déplacement.

Cliquez sur la flèche “droite” de l’interface de Lightburn

• Si le déplacement s’opère bien vers la droite -> tout va bien
• Si vous utilisez mon Shield pré-assemblé (option F) et que l’axe X est connecté via un câble nappe sur votre K40, le sens de déplacement est forcément correct. Si ce n’est pas le cas, merci de me contacter.
• Si votre machine n’a pas de câble ruban ou que vous avez programmé votre shield vous même et que le déplacement s’opère sur la gauche, il faut intervenir. Le plus simple est de retourner le connecteur de votre moteur pas à pas sur le Shield (cas où il n’y a pas de câble ruban) ou changer le paramétrage de votre machine dans GRBL via le menu Edit/Machine Settings (paramètre “X direction pin invert”)
• S’il n’y a pas de mouvement, si le moteur pas à pas rate des pas, ou si la machine vibre, allez au chapitre Troubleshooting ci-desous.

Remettez la tête laser manuellement en position centrale (il faut couper l’alimentation de la machine pour pouvoir déplacer la tête à la main) et vérifiez une nouvelle fois que le mouvement sur l’axe X (flèche droite et gauche de l’interface lightburn) fonctionnent maintenant correctement

Cliquez sur la flèche “bas” de l’interface de Lightburn (celle représentant un chevron vers le bas)

• Si le déplacement s’opère bien vers le bas-> tout va bien
• Si le déplacement s’opère vers le haut, il faut intervenir. Le plus simple est de retourner le connecteur de votre moteur pas à pas sur le Shield ou changer le paramétrage de votre machine dans GRBL via le menu Edit/Machine Settings (paramètre “Y direction pin invert”)
• S’il n’y a pas de mouvement, si le moteur pas à pas rate des pas, ou si la machine vibre, allez au chapitre Troubleshooting ci-desous.

Remettez la tête laser manuellement en position centrale (il faut couper l’alimentation de la machine pour pouvoir déplacer la tête à la main) et vérifiez une nouvelle fois que le mouvement sur l’axe Y (flèche droite et gauche de l’interface lightburn) fonctionnent maintenant correctement

Cliquez sur la flèche “bas” de l’interface de Lightburn (celle représentant une flèche vers le bas avec un trait intermittent)

Nous attendons que le lit motorisé se déplace vers le … haut !! (cf explication plus haut dans cet article)

• Si le déplacement du lit s’opère bien vers le haut-> tout va bien
• Si le déplacement s’opère vers le bas, il faut intervenir. Le plus simple est de retourner le connecteur de votre moteur pas à pas sur le Shield ou changer le paramétrage de votre machine dans GRBL via le menu Edit/Machine Settings (paramètre “Z direction pin invert”)
• S’il n’y a pas de mouvement, si le moteur pas à pas rate des pas, ou si la machine vibre, allez au chapitre Troubleshooting ci-desous.

Remettez la tête laser manuellement en position centrale (il faut couper l’alimentation de la machine pour pouvoir déplacer la tête à la main) et vérifiez une nouvelle fois que le mouvement sur l’axe Y (flèche droite et gauche de l’interface lightburn) fonctionnent maintenant correctement

Réglage de l’axe Z

Si vous n’avez pas d’axe Z (pas de lit motorisé), vérifiez bien que GRBL n’est pas paramétré pour demander un homing de l’axe Z, sinon le homing ne se déroulera pas bien. Si pas de lit motorisé, entrez donc la commande suivante dans la console

$Homing/Cycle1=

Le réglage de l’axe Z (quand vous disposez d’un lit motorisé) peut être un peu … fastidieux.

Les étapes suivantes ne sont à réaliser qu’une seule fois. Ensuite, GRBL mémorise les informations en mémoire non volatile et ne les perdra pas.

• Vérifier que votre GRBL est bien configuré en mode coordonnées Workspace (paramètre $10 ou Lightburn/Edit/Machine Settings)
• Vérifier que votre axe Z n’est pas en mode relatif (Lightburn / Edit / Device Setting / Relative Z moves only doit être à 0
• Vérifier que votre lit fonctionne à l’envers 🙂 c’est à dire que si vous demandez un mouvement vers le bas via Lightburn / Move, le lit montera
• Réaliser un Homing, en cliquant sur le bouton Home de la fenêtre lightburn ou en tapant $H dans la console de lightburn
• Une fois le homing terminé, entrez la commande G10 L20 P0 X0Y0Z0 dans la console de lightburn qui aura pour effet de prendre la position actuelle et de considérer que c’est l’origine de tous vos axes
• Identifiez à peu près quelle est la valeur de votre focus (il faut à peu près 50.8mm entre la lentille et le matériau), donc si vous mesurez 60mm entre le haut de votre matériau et le bas de la tête laser, commencez par 60-51 = 9mm
• Entrez cette valeur dans la case Matérial (mm) – on se fiche de l’épaisseur réelle du matériau à ce stade

• Tracez une ligne avec lightburn sur votre matériau avec une puissance et une vitesse compatible d’une gravure (pas d’une coupe). Vérifiez au préalable dans les paramètres de la layer que l’offset est bien à 0 !

• Cherchez autour de cette valeur, en faisant varier la valeur de l’épaisseur du matériau dans lightburn quelle est la meilleure valeur, c’est à dire la valeur pour laquelle la ligne est la plus fine
• Une fois la bonne valeur trouvée, on va recaler le Z de GRBL avec la commande G10 L20 P0 X0Y0Zmonz où monz doit être remplacé par l’épaisseur de votre matériau. Ex, si mon contreplaqué fait 3,3mm d’épaisseur, j’entrerai G10 L20 P0 X0Y0Z3.3
• Mettre maintenant dans la case material (mm) de lightburn la vraie épaisseur de votre matériau
• Ca y est ! Votre Z est calibré !

Troubleshooting

Lors du premier démarrage, il est nécessaire de régler la puissance maximale autorisée par les drivers de moteur pas à pas.

Normalement, si vous avez opté pour l’option F lors de l’achat de votre Shield, les drivers ont déjà été réglés.

Cependant, les frottements, moteurs, axes, … étant différents d’une machine à une autre, il est sans doute nécessaire d’ajuster les réglages.

Si votre axe ne bouge pas, ou s’il rate des pas, ou s’il est bruyant ou encore qu’il vibre, n’hésitez pas à regarder des vidéos sur youtube pour apprendre à régler vos drivers.

De mon côté, j’applique la méthode suivante :

• Je tourne la vis de réglage du driver incriminé jusqu’au blocage en tournant dans le sens des aiguilles d’une montre (sur un DRV8825) – celà met la puissance au minimum.
• Mettez votre tête laser manuellement au milieu de la zone de travail
• Régler un mouvement long sur l’axe incriminé : 100mm pour l’axe X, 80mm pour l’axe Y, 10mm pour l’axe Z
• Régler une vitesse lente de déplacement : 10mm/s quelque soit l’axe que vous réglez
• Lancez un mouvement sur l’axe concerné via lightburn
• Pendant le mouvement, tournez très doucement la vis de réglage du driver dans le sens contraire des aiguilles d’une montre. Le mouvement devrait démarrer
• Cherchez le meilleur compromis pour le pas rater de pas et éviter bruit/vibrations (en tournant en sens inverse des aiguilles d’une montre), tout en restant au réglage minimum (en tournant dans le sens des aiguilles d’une montre)

Si malgré cela votre moteur pas à pas continue à refuser de bouger ou qu’il vibre énormément, vous avez sans doute un problème de câblage (mauvaise connexion d’un des 4 fils du moteur pas à pas) ou mauvais branchement dans l’ordre des fils du moteur pas à pas.

Vérification des butées de fin de course

Nous allons vérifier les 3 fins de course de la machine

Pour cela, mettre la tête laser au centre du lit à la main (il faut couper l’alimentation de la machine pour pouvoir déplacer la tête à la main)
Entrez la commande “?” dans la console de lightburn

La réponse devrait être du style : <Idle|WPos:0.000,0.000,7.700|Bf:31,127|FS:0,0>
Cela signifie qu’aucun des capteurs de fin de course n’est détecté

Si au contraire vous obtenez quelque chose du style : <Idle|WPos:0.000,0.000,7.700|Bf:31,127|FS:0,0|Pn:XYZ|WCO
Cela signifie que vos fins de course sont inversées.
Il faudra les changer dans la configuration de GRBL
Dans l’exemple ci-dessous, Pn:XYZ signifie que les 3 fins de courses sont détectées -> il faut que j’intervertisse les 3 fins de courses.
Malheureusement, cela ne peut être changé que dans le fichier de paramétrage de GBRL (votre fichier NomMachine.h) et vous devez recompiler GRBL puis le recharger dans votre ESP32 (voir article installation de GRBL ESP32)
Pour mémoire, il est impossible de charge le SW via arduino IDE dans l’ESP32 s’il est monté sur le shield, en revanche, il est possible de faire la mise à jour via l’interface web de GRBL ESP32 (menu ESP3D, et icone nuage jaune)
Exemple sur ma K40 pour inverser les fins de course des axes X et Y.

#define INVERT_LIMIT_PIN_MASK 					(bit(X_AXIS)|bit(Y_AXIS))

Une fois que vous obtenez bien une réponse du style <Idle|WPos:0.000,0.000,7.700|Bf:31,127|FS:0,0> (c’est à dire sans la mention Pn:….), vos capteurs de fin de course sont correctement configurés.

On va maintenant vérifier qu’ils fonctionnent bien …

Mettez la tête laser au centre de l’axe X, et en butée haute de l’axe Y à déplaçant la tête à la main (il faut couper l’alimentation de la machine pour pouvoir déplacer la tête à la main).
Vérifiez que vous obtenez une réponse du type : <Idle|WPos:0.000,0.000,7.700|Bf:31,127|FS:0,0|Pn:Y|WCO> à la commande “?”
Seule l’information Pn:Y doit être présente.
Si ce n’est pas le cas, vous avez un problème de câblage, vérifiez tout !

Mettez la tête laser au centre de l’axe Y, et en butée gauche de l’axe X à déplaçant la tête à la main (il faut couper l’alimentation de la machine pour pouvoir déplacer la tête à la main).
Vérifiez que vous obtenez une réponse du type : <Idle|WPos:0.000,0.000,7.700|Bf:31,127|FS:0,0|Pn:X|WCO> à la commande “?”
Seule l’information Pn:X doit être présente.
Si ce n’est pas le cas, vous avez un problème de câblage, vérifiez tout !

Remettez la tête au centre de la zone de travail en la déplaçant à la main (il faut couper l’alimentation de la machine pour pouvoir déplacer la tête à la main) .
Avec un moyen type tournevis fin, appuyez sur la fin de course de votre lit motorisé. Pendant que vous appuyez, vérifier que que vous obtenez une réponse du type : <Idle|WPos:0.000,0.000,7.700|Bf:31,127|FS:0,0|Pn:Z|WCO> à la commande “?”
Seule l’information Pn:Z doit être présente.
Si ce n’est pas le cas, vous avez un problème de câblage, vérifiez tout !

A ce stade, vos butées de fin de course doivent fonctionner correctement

Premier Homing

Soyez alerte car le mouvement sera sans doute assez rapide.
En cas de problème, vous appuierez immédiatement sur le bouton arrêt d’urgence de votre machine pour éviter un crash des axes.

Appuyez sur le bouton “Home” de l’interface de Lightburn
Si vous avez suivi mon paramétrage dans l’article d’installation de GRBL, les axes X et Y commencent leur homing et une fois qu’ils ont terminé, l’axe Z réalise son homing.

Si un déplacement ne s’effectue pas dans le bon sens, arrêtez immédiatement la machine avec le bouton d’arrêt d’urgence. Attention, le bouton “Stop” de l’interface Lightburn n’a aucun effet sur une manœuvre de Homing !

Modifiez dans le menu “edit/machine settings” les paramètres “X homing direction invert” et/ou “Y homing direction invert” et/ou “Z homing direction invert” en fonction des réactions que vous avez observées lors du premier homing.

Retestez le bouton “home” et ajustez le sens de homing de l’axe Z si nécessaire.

Si vous arrivez à ce stade, vous devriez avoir une machine en mesure de réaliser une opération de Homing

Vérification des distances parcourues

Si vous utilisez mes paramètres et que vous avez une K40, il ne devrait pas y avoir de problème.

Lancez une gravure d’un carré de 100mm x 100mm via lightburn

Mesurez le carré réalisé, en cas d’écart, vous pouvez utiliser la fonction du menu Edit/machine settings/Calibrate axis pour modifier les réglages.

Pour rappel pour les axes X et Y :

Une K40 utilise des poulies et courroies MXL. Le nombre de micropas pour un mm est de 78,74 si vous utilisez ma préco de 8 micropas pour un pas (réglage du driver de moteur pas à pas via jumper).

Une machine plus standard utilisera des courroies et poulies BT2. Le nombre de micropas pour un mm sera alors de 80 si votre réglage est de 8 micropas pour un pas (réglage du driver de moteur pas à pas via jumper).

Pour l’axe Z :

Si vous utilisez le design de JP. Civade pour le lit motorisé, vous avez sans doute utilisé une courroie BT2 et 8 micropas pour un pas. Les tiges filetées ont un pas de 0,8mm par tour de vis.
Le réglage pour l’axe Z est donc de 1000 micropas pour 1mm

Tests laser

Si vous avez une machine avec le nouveau panneau digital, il est complètement débranché et son bouton test laser ne fonctionne plus

Si vous avez une ancienne machine avec le potentiomètre, ce dernier est normalement débranché ainsi que le bouton de test laser

Pour effectuer les essais, il faut donc passer par lightburn.

Dans Lightburn / Edit / Device settings, vérifiez que l’option “enable fire laser button” est activée

Dans l’onglet move de lightburn, vous pouvez désormais faire des tests de tir laser.
Mettez 14% en puissance et cliquez sur le bouton Fire. Attention, pour arrêter le tir laser, il faut appuyer à nouveau sur ce bouton

Si tout c’est bien passé, vous pouvez tenter une découpe.

Avec le shield v2, il faut compter 45%-50% de puissance pour avoir 10mA dans le tube
Avec le shield v3, il faut compter 30% pour avoir 10mA dans le tube
Pour ma part, je ne vais jamais au dessus de 11mA dans mon tube pour éviter de l’endommager

Bravo !!

Bravo, à ce stade vous avez une K40 avec une toute nouvelle électronique en mesure de fonctionner avec Lightburn, un lit motorisé et plein de nouvelles fonctionnalités !

Il vous reste à apprendre à utiliser Lightburn en détail : lien vers le manuel