Marlin固件中BL-Touch传感器Z轴偏移问题分析与解决

问题背景

在使用Marlin 2.1.2.4固件配置BL-Touch自动调平系统时，用户遇到了一个典型的Z轴偏移设置无效的问题。具体表现为：虽然BL-Touch物理探测功能正常，且Z轴偏移值(-5.4mm)能够保存，但在实际调平过程中，该偏移值似乎被系统忽略，导致喷嘴在Z=0位置时仍高悬于打印床上方约5mm处。

问题现象详细描述

1. 自动调平过程完成后，Z轴显示位置为5.0mm
2. 手动将Z轴降至0位置时，喷嘴实际高度仍高于打印床约5mm
3. 已设置的Z偏移(-5.4mm)在LCD上显示正确，但调平过程中未被应用
4. 保存设置后重新调平，问题依旧存在

技术分析

这个问题涉及到Marlin固件中几个关键机制的交互：

1. Z轴限位配置：原配置中启用了USE_ZMIN_PLUG定义，这表示系统同时使用机械限位开关和BL-Touch作为Z轴限位。这种双重配置会导致位置计算冲突。

2. 自动调平流程：BL-Touch探测完成后，固件会根据探测数据计算床面高度图，并应用Z偏移值来补偿喷嘴与探测点之间的物理距离差。

3. 位置反馈机制：观察到的15.4mm位置显示(实际应为10.4mm)表明系统存在位置计算错误，这通常源于限位配置不当导致的参考点混乱。

解决方案

经过深入排查，发现问题根源在于Z轴限位配置冲突。正确的解决方法是：

1. 在Configuration.h文件中注释掉#define USE_ZMIN_PLUG定义
2. 确保只使用BL-Touch作为Z轴限位传感器
3. 修改后的配置应为：//#define USE_ZMIN_PLUG

这一修改之所以有效，是因为：

• 消除了机械限位和BL-Touch之间的信号冲突
• 确保Z轴位置计算基于单一、明确的参考点
• 允许Z偏移值被正确应用于所有位置计算

实施步骤

1. 使用文本编辑器打开Marlin固件的Configuration.h文件
2. 搜索USE_ZMIN_PLUG定义
3. 在该行前添加注释符"//"
4. 保存文件并重新编译固件
5. 将新固件刷入主板
6. 重新进行自动调平和Z偏移校准

验证方法

修改配置后，可通过以下步骤验证问题是否解决：

1. 执行自动调平(G28)
2. 移动Z轴至0位置(G0 Z0)
3. 检查喷嘴与床面的实际距离
4. 使用纸张测试法微调Z偏移
5. 保存设置(M500)并重启验证持久性

经验总结

这个案例揭示了3D打印机固件配置中几个重要原则：

1. 传感器配置单一性：当使用高级传感器如BL-Touch时，应禁用原有的机械限位配置，避免信号冲突。

2. 位置计算一致性：所有位置计算应基于同一参考系，混合使用不同参考点会导致位置错误。

3. 固件更新注意事项：虽然Marlin固件持续改进，但配置选项的含义和默认值可能随版本变化，升级后应重新验证关键配置。

对于遇到类似问题的用户，建议首先检查所有与Z轴限位相关的配置选项，确保没有冲突或冗余定义。同时，理解各配置选项的实际作用，而不仅仅是复制他人的配置文件，这样才能从根本上解决问题。