Servicio de monitorización y control remoto de una impresora 3D con integración de tecnologías diversas

Abstract

Este proyecto busca asociar una impresora 3D FDM (Modelado por deposición fundida, que fabrica una figura a partir de capas apiladas de filamentos) a un sistema de monitorización y gestión remota, integrando tecnologías open-source y actuando en base a los distintos sensores ubicados en el entorno, optimizando el uso y capacidad de la misma. Este sistema consistirá en 4 elementos fundamentales: la impresora a controlar y vigilar, el servidor conectado a ésta que aloje el programa principal, el conjunto de sensores cuya lectura definirá las acciones a tomar, y el terminador de túneles que permita el acceso al servidor desde fuera de la red local de una forma segura. La base de todo el sistema será el software Octoprint, sobre el cual se profundizará más adelante, alojado en una Raspeberry Pi y conectando a la impresa y a los sensores mencionados anteriormente. Aprovechando que Octoprint es de código abierto, se han realizado varias modificaciones al programa original para que pueda automatizar ciertas acciones y añadir ciertas funcionalidades que suponían una mejor experiencia para el usuario. Adicionalmente, una menor cantidad de estas funcionalidades se han implantado directamente en el firmware de la impresora, que en este proyecto se planteaba cambiar a uno de código libre y cuya modificación e instalación se describirán en siguientes capítulos. Este sistema reducirá la carga de trabajo del propietario de una impresora, que habitualmente no debería dejarla desatendida y debería realizar periódicamente ciertas labores más tediosas, como el calibrado de la cama o la comprobación de que el filamento se encuentra en buen estado y que hay suficiente para el siguiente objeto a fabricar. Gracias a esta libertad adquirida, el usuario podrá dejar la impresora trabajando mientras está fuera del domicilio y comprobar remotamente su correcto funcionamiento, observando el estado de los sensores para verificar que no sucede ningún evento anormal visualizando a través de streaming o posteriormente en vídeo el proceso de elaboración de la pieza, y recibiendo alertas con los cambios de estado relevantes de la impresora. Abstract: This project's purpose is linking a certain FDM printer (Fused Deposition Modeling, which manufactures objects out of piled filament layers) and a remote managing and monitoring system together, integrating open-source technologies and taking action based on several sensors located in the created environment, enhancing its usage and capacity. The system shall be composed out of four parts: the printer subject to control and analysis, the server connected to it which shall host the main program, the set of sensors whose reading shall determine the course of action, and the VPN terminator allowing secure external access to the network. The system's core will be the OctoPrint software, futher explained in upcoming chapters, hosted in a Raspberry Pi, connected to both the printer and the set of sensors previously mentioned. Taking advantage of OctoPrint's code being public, several modifications have been made to the original program in order to automate certain tasks and add some functionalities that improved user experience. Additionally, a few other functionalities were directly implemented into the printer's firmware, which this project aimed to change into a non-proprietary one and whose modification and instalation will be detailed later on. The final result will offload the printer owner's work, who normally should under no circumstances leave a working printer unattended, plus should peridocally callibrate the bed and do filament checks, among others. This newly acquired freedom will allow he user to leave the working printer unsupervised while out of residence or at their job, still able to remotely verify that no abnormal situation is taking place, being capable of watching either a real-time streaming or a timelapse of the fabrication process, all the while receiving notifications with relevant state changes regarding the printer.