Prusa-Firmware 中Z轴在卸载耗材时自动抬升问题的分析与优化

问题背景

在Prusa 3D打印机固件中，用户报告了一个关于"卸载耗材"功能的异常行为：当执行卸载耗材操作时，打印头Z轴会自动抬升50mm。这一设计在某些特定使用场景下会带来不便，特别是在打印机重启后或打印完成时。

技术分析

原设计意图

固件开发团队最初设计Z轴抬升功能主要基于以下考虑：

1. 安全因素：防止高温打印头长时间停留在打印件附近，可能造成打印件变形或损坏
2. 操作便利性：为耗材卸载过程提供更好的操作空间
3. 防滴料措施：在重新加载耗材前，可以收集可能渗出的熔融材料

问题场景

在实际使用中，这一设计在以下情况下会产生问题：

1. 打印机重启后：当打印机在较高Z位置(如170mm)关机后重启，由于传感器less homing机制，打印机无法识别当前Z轴位置，执行卸载操作时会尝试继续抬升
2. 封闭式打印机箱：在有限空间内，不必要的Z轴抬升增加了操作难度
3. Z轴极限位置：当打印头已接近Z轴上限时，继续抬升可能导致机械故障

解决方案

开发团队经过讨论后实施了以下优化：

1. 降低抬升高度：将默认抬升高度从50mm减少到20mm，平衡安全性和操作便利性
2. 状态感知：优化固件逻辑，在打印机空闲状态下减少或不执行Z轴抬升
3. 位置保护：增强固件对Z轴位置的判断能力，防止在极限位置继续抬升

技术实现考量

在固件优化过程中，开发团队面临以下技术挑战：

1. 代码空间限制：3D打印机固件对代码体积有严格限制，需要谨慎评估新增功能的必要性
2. 状态判断逻辑：准确识别打印机状态(打印中/空闲/重启后)需要额外的逻辑处理
3. 兼容性保证：修改需要确保不影响现有打印流程和其他功能的正常运作

用户建议

对于使用Prusa打印机的用户，建议：

1. 在执行卸载操作前，确保打印机已完成Z轴归位
2. 在封闭式打印机箱中使用时，可考虑手动控制Z轴位置后再执行卸载
3. 定期更新固件以获取最新优化功能

这一优化体现了Prusa开发团队对用户体验的持续关注，在保证打印质量和设备安全的前提下，不断优化操作流程，使3D打印更加便捷可靠。