Komplotuesi i daulles CNC: 13 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:19

Ky udhëzues përshkruan një komplot A4/A3 të bërë nga një pjesë e tubit plastik, dy motorë stepper BYJ-48 dhe një servo SG-90. Në thelb është një komplot me shtrat të sheshtë i mbështjellë në një daulle.

Një motor rrotullohet daulle ndërsa tjetri lëviz kokën e printimit. Servo përdoret për të ngritur dhe ulur stilolapsin.

Ky komplotues ka një numër përparësish mbi një komplotues tradicional të sheshtë:

• gjurmë dukshëm më të vogël
• kërkon vetëm një hekurudhë udhëzuese lineare
• e thjeshte per tu ndertuar
• i lirë

Një përkthyes në bord pranon daljen e gcode nga Inkscape.

Komunikimi me komplotuesin bëhet përmes një lidhje bluetooth.

Komploti është i pajtueshëm me Tabletin Grafik CNC të përshkruar në udhëzuesin tim

Ndërsa nuk është një instrument preciz, saktësia e këtij komploti është e kënaqshme për qëllimin e tij të synuar të transferimit të kontureve me bojëra uji në letër.

Hapi 1: Qarku

Qarku përfshin një mikrokontrollues Arduino UNO R3 dhe një mburojë të personalizuar mbi të cilën janë montuar përbërësit diskret. Fuqia aplikohet përmes një rregullatori të jashtëm 5 volt 1 amp. Rryma mesatare është rreth 500mA.

Motorët shkallëzues BYJ-48 janë bashkangjitur në PORTB (kunjat D8, D9, D10, D11) dhe PORTC (kunjat A0, A1, A2, A3). Servoja e ngritjes së stilolapsave SG-90 është e bashkangjitur në kunjin D3.

Rezistencat 560 ohm, të cilat mund të hiqen, sigurojnë një masë të mbrojtjes nga qarku i shkurtër në arduino nëse diçka nuk shkon mirë. Ata gjithashtu e bëjnë më të lehtë lidhjen e mburojës pasi veprojnë si "kërcyes" përgjatë shinave të furnizimit.

Rezistencat 1k2 dhe 2K2 parandalojnë dëmtimin e modulit bluetooth HC-06 [1] duke ulur daljen 5 volt nga arduino në 3.3 volt.

[1] Shkëputeni modulin bluetooth HC-06 kur ngarkoni kodin në arduino përmes portës USB. Kjo do të shmangë çdo konflikt serik portesh.

Hapi 2: Drejtimi Linear

Lëvizja lineare është bërë nga një gjatësi prej shufre alumini 3mm x 32mm, një rrip prej fletë alumini dhe katër rrotulla të vogla me top.

Alumini është në dispozicion në shumicën e dyqaneve të pajisjeve. Rrotullat e U624ZZ 4x13x7mm U-groove janë në dispozicion nga

Mjetet e thjeshta të dorës janë gjithçka që ju nevojitet. Pritini shiritin e aluminit që i përshtatet dimensioneve tuaja të komplotit.

Asambleja e motorit

Montoni motorin shkallor BJY-48 përmes shiritit në njërin skaj dhe lidhni një rrotull GT2 20, 5mm, rrotull në boshtin e motorit. Tani montoni një rrotull tjetër GT2 në skajin tjetër të shiritit tuaj në mënyrë që rrotulla të jetë në gjendje të rrotullohet lirshëm. Kam përdorur një ndarës tubi (radio) me diametër 5 mm dhe një rrufe në qiell 3 mm për ta arritur këtë.

Tani lidhni një gjatësi të rripit të kohës GT2 rreth rrotullave. Bashkoni skajet e rripit të kohës me anë të një kthesë gjysmë të tillë që dhëmbët të ndërhyjnë dhe të fiksohen me një lidhëse kabllo.

Së fundi, lidhni montimin e karrocës në rripin e kohës me një lidhëse kabllo.

Kuvendi i karrocave

Asambleja e karrocës është bërë nga një rrip prej fletë alumini [1], mbi të cilën janë ngjitur rrotullat U624ZZ. Nëse është e nevojshme, përdorni një rondele 4 mm për të larguar rrotullat nga fleta e aluminit.

Rrotullat, të cilat kanë një zakon 4 mm, shtrihen në pjesën e sipërme dhe të poshtme të shiritit të aluminit në mënyrë që të mos ketë lëvizje vertikale, por shiriti i aluminit lëviz lirshëm majtas dhe djathtas.

Për të siguruar që karroca të lëvizë lirshëm, së pari montoni dy rrotullat e sipërme pastaj, me rrotullat e ulura në shirit, shënoni pozicionet e dy rrotullave të poshtme. Vrimat për këto dy rrotulla tani mund të shpohen. Përdorni një stërvitje të vogël "pilot" së pari për të parandaluar që stërvitja më e madhe 4 mm të mos lëvizë.

Para se të përkulni shiritin e aluminit në një "U", shponi një vrimë sipër dhe poshtë që i përshtatet diametrit të stilolapsit tuaj. Tani plotësoni kthesat.

Lidhni rripin e kohës në montimin e karrocës me anë të një lidhëse kabllo dhe një rrufeje 3 mm midis dy rrotullave të sipërme.

Kuvendi i ngritjes së stilolapsit

Lidhni një servo SG-90 në krye të montimit të karrocës duke përdorur një ose dy lidhje kabllo.

Hidhni stilolapsin poshtë dy vrimave që keni hapur. Sigurohuni që stilolapsi të rrëshqasë lart e poshtë lirshëm.

Mbërtheni një "jakë" në stilolapsin tuaj në mënyrë që stilolapsi të jetë i pastër nga daulle kur servo është në pozicionin e stilolapsit.

[1] Alumini mund të pritet duke shënuar të dyja anët e fletës me një thikë të mprehtë (kuti-prerës) dhe pastaj duke e përkulur prerjen mbi skajin e një tryeze. Disa lëvizje dhe fleta do të thyhet duke lënë një pushim të drejtë. Ndryshe nga gërshetat e kallajit, kjo metodë nuk e prish aluminin.

Hapi 3: Daulle

Daulle përfshin një pjesë të tubit plastik me dy priza druri në fund [1].

Përdorni një busull, të vendosur në rrezen e brendshme të tubit tuaj, për të vizatuar skicat e prizës fundore. Tani prerë rreth secilës skicë duke përdorur një sharrë teh të hollë ("përballim", "shqetësim"), pastaj përshtateni me porosi çdo prizë fundore me ndihmën e një gripi druri. Mbërtheni prizat fundore duke përdorur vida të vogla kundër drurit të mbytura.

Një rrufe inxhinierike 6 mm përmes qendrës së secilës prizë fundore formon boshtin.

Dimensionet e daulles

Dimensionet e daulles përcaktohen nga madhësia e letrës tuaj. Një diametër daulle prej 100 mm mbështet portretin A4 dhe peizazhin A3. Një diametër daulle prej 80 mm do të mbështesë vetëm peizazhin A4. Përdorni një diametër sa më të vogël të daulles për të zvogëluar inercinë … motorët BYJ-48 janë vetëm të vegjël.

Një diametër daulle prej 90 mm është ideal për portretin A4 dhe letrën peizazhore A3, pasi skajet e kundërta, kur mbështillen rreth daulles, mbivendosen me afërsisht 10 mm, që do të thotë se ju keni vetëm një qepje për të ngjitur në vend.

Rrotullimi i daulles

Çdo bosht kalon nëpër një kllapa fundore prej alumini të tillë që daulle të jetë në gjendje të rrotullohet lirshëm. Notimi fundor parandalohet me anë të një dhëmbi GT-2, 20, 6mm, rrotull të lidhur në bosht në një fund. Një rrip kohor i vazhdueshëm GT-2 lidh motorin hapës të ingranazhuar BJY-48 me daullen. Motori kërkon një rrotull me një madhësi të vrimës 5 mm.

[1] Prizat plastike përfundimtare janë të disponueshme për shumicën e diametrave të tubave, por u refuzuan pasi përshtaten mbi tub dhe jo brenda dhe plastika tenton të përkulet. Ata ndoshta do të ishin në rregull nëse një bosht i vazhdueshëm do të përdorej në vend të bulonave … por atëherë ju keni nevojë për një metodë të fiksimit të boshtit në prizat përfundimtare.

Hapi 4: Këshilla për ndërtimin

Sigurohuni që stilolapsi të udhëtojë përgjatë qendrës së daulles. Kjo mund të arrihet duke prerë qoshet nga mbështetëset prej druri. Nëse stilolapsi është jashtë qendrës, ai do të tentojë të rrëshqasë poshtë anës së daulles.

Shpimi i saktë i dy vrimave të stilolapsit është i rëndësishëm. Çdo lëkundje në udhëzuesin e stilolapsit ose montimin e karrocës do të shkaktojë lëkundje përgjatë boshtit X.

Mos i shtrëngoni shumë rripat e kohës GT-2… ata thjesht duhet të jenë të tendosur. Motorët me hapa BYJ-48 nuk kanë shumë çift rrotullues.

Motorët me hapa BJY-48 shpesh shfaqin sasi të vogla të reagimit, i cili është i parëndësishëm përgjatë boshtit X, por është shqetësues kur bëhet fjalë për boshtin Y. Arsyeja për këtë është se një rrotullim i motorit të boshtit Y barazohet me një rrotullim të daulles, ndërsa karroca e stilolapsit kërkon shumë kthesa të motorit të boshtit X për të përshkuar gjatësinë e daulles. Çdo reagim i boshtit Y mund të eliminohet duke mbajtur një çift rrotullues konstant në daulle. Një metodë e thjeshtë është lidhja e një peshe të vogël në një kordon najloni të mbështjellë rreth daulles.

Hapi 5: Algoritmi i vizatimit të vijës së Bresenham

Ky komplotues përdor një version të optimizuar [1] të algoritmit të vizatimit të vijës së Bresenham. Fatkeqësisht, ky algoritëm është i vlefshëm vetëm për pjerrësitë e vijave më të vogla ose të barabarta me 45 gradë (domethënë një oktant të një rrethi).

Për të kapërcyer këtë kufizim, unë "hartoj" të gjitha hyrjet XY në "oktantin" e parë, pastaj i "heq hartën" kur është koha për të komplotuar. Funksionet e hartës hyrëse dhe dalëse për ta arritur këtë janë treguar në diagramin e mësipërm.

Derivimi

Pjesa e mbetur e këtij hapi mund të hiqet nëse jeni njohur me algoritmin e Bresenham.

Le të tërheqim një vijë nga (0, 0) në (x1, y1) ku:

• x1 = 8 = distancë horizontale
• y1 = 6 = distanca vertikale

Ekuacioni për një vijë të drejtë që kalon nëpër origjinën (0, 0) jepet nga ekuacioni y = m*x ku:

m = y1/x1 = 6/8 = 0.75 = pjerrësi

Algoritëm i thjeshtë

Një algoritëm i thjeshtë për hartimin e kësaj linje është:

• int x1 = 8;
• int y1 = 6;
• noton m = y1/x1;
• komplot (0, 0);
• për (int x = 1; x <= x1; x ++) {
• int y = rrumbullak (m*x);
• komplot (x, y);
• }

Tabela 1: Algoritëm i thjeshtë

x	m	m*x	y
0	0.75	0	0
1	0.75	0.75	1
2	0.75	1.5	2
3	0.75	2.25	2
4	0.75	3	3
5	0.75	3.75	4
6	0.75	4.5	5
7	0.75	5.25	5
8	0.75	6	6

Ka dy probleme me këtë algoritëm të thjeshtë:

• lak kryesor përmban një shumëzim i cili është i ngadalshëm
• ai përdor numrat e pikave lundruese i cili është gjithashtu i ngadalshëm

Një grafik i y kundrejt x për këtë linjë është treguar më lart.

Algoritmi i Bresenham

Bresenham prezantoi konceptin e një termi gabimi 'e' i cili inicializohet në zero. Ai e kuptoi se vlerat m*x të paraqitura në tabelën 1 mund të merren me shtimin e njëpasnjëshëm të 'm' në 'e'. Ai më tej kuptoi se y shtohet vetëm nëse pjesa thyese e m*x është më e madhe se 0.5. Për ta mbajtur krahasimin e tij brenda intervalit 0 <= 0.5 <= 1 ai heq 1 nga 'e' sa herë që y është rritur.

• int x1 = 8;
• int y1 = 6;
• noton m = y1/x1;
• int y = 0;
• noton e = 0;
• komplot (0, 0);
• për (int x = 1; x <= x1; x ++) {
• e+= m;
• nëse (e> = 0.5) {
• e -= 1;
• y ++;
• }
• komplot (x, y);
• }

Tabela 2: Algoritmi i Bresenham

x	m	e	e-1	y
0	0.75	0	0	0
1	0.75	0.75	-0.25	1
2	0.75	0.5	-0.5	2
3	0.75	0.25		2
4	0.75	1	0	3
5	0.75	0.75	-0.25	4
6	0.75	0.5	-0.5	5
7	0.75	0.25		5
8	0.75	1	0	6

Nëse shqyrtoni algoritmin dhe tabelën 2 do të vëzhgoni se;

• lak kryesor përdor vetëm mbledhjen dhe zbritjen … nuk ka shumëzim
• modeli për y është i njëjtë me tabelën 1.

Por ne jemi ende duke përdorur numra të pikave lundruese … le ta rregullojmë këtë.

Algoritmi i Bresenham (i optimizuar)

Algoritmi i pikës lundruese të Bresenham mund të konvertohet në një formë të plotë nëse i shkallëzojmë 'm' dhe 'e' me 2*x1 në të cilin rast m = (y1/x1)*2*x1 = 2*y1

Përveç shkallëzimit 'm' dhe 'e' algoritmi është i ngjashëm me atë të mësipërm përveç:

• shtojmë 2*y1 në 'e' sa herë që rrisim 'x"
• ne e rrisim y nëse e është e barabartë ose më e madhe se x1.
• ne zbresim 2*x1 nga 'e' në vend të 1
• x1 përdoret për krahasim në vend të 0.5

Shpejtësia e algoritmit mund të rritet më tej nëse cikli përdor zero për testin. Për ta bërë këtë ne duhet të shtojmë një kompensim në termin e gabimit 'e'.

• int x1 = 8;
• int y1 = 6;
• int m = (y1 << 1); // konstante: pjerrësia e shkallëzuar me 2*x1
• int E = (x1 << 1); // konstante: 2*x1 për përdorim në lak
• int e = -x1; // kompensimi i -E/2: testi tani është bërë në zero
• komplot (0, 0);
• int y = 0;
• për (x = 1; x <= x1; x ++) {
• e += m;
• nëse (e> = x1) {
• e -= E
• y ++;
• }
• komplot (x, y);
• }

Tabela 3: Algoritmi i Bresenham (i Optimizuar)

x	m	E	e	e - E	y
0	12	16	-8		0
1	12	16	4	-12	1
2	12	16	0	-16	2
3	12	16	-4		2
4	12	16	8	-8	3
5	12	16	4	-12	4
6	12	16	0	-16	5
7	12	16	-4		5
8	12	16	8	-8	6

Edhe një herë modeli për y është i njëjtë si në tabelat e tjera. Shtë interesante të theksohet se tabela 3 përmban vetëm numra të plotë dhe se raporti m/E = 12/16 = 0.75 që është pjerrësia 'm' e drejtëzës.

Ky algoritëm është jashtëzakonisht i shpejtë pasi laku kryesor përfshin vetëm mbledhjen, zbritjen dhe një krahasim me zero. Shumëzimi nuk përdoret veçse kur fillojmë vlerat për 'E' dhe 'm' duke përdorur një "zhvendosje majtas" për të dyfishuar vlerat e x1 dhe y1.

[1] Ky version i optimizuar i algoritmit të Bresenham është nga një letër "Bresenham Line and Circle Drawing", e drejta e autorit © 1994-2006, W Randolph Franklin (WRF). Materiali i tij mund të përdoret për kërkime dhe edukim jofitimprurës, me kusht që ta vlerësoni atë dhe të lidheni me faqen e tij kryesore,

Hapi 6: Kodi

Shkarkoni skedarin e bashkangjitur në një dosje me të njëjtin emër dhe pastaj ngarkojeni atë në komplotues duke përdorur arduino IDE tuaj (mjedisi i integruar i zhvillimit).

Shkëputeni modulin HC-06 bluetoorh para se të provoni ngarkimin. Kjo është e nevojshme për të shmangur një konflikt të portit serik me kabllon USB.

Kodi i Palës së Tretë

Përveç kodit.ino të mësipërm do t'ju duhen paketat e mëposhtme të softuerit të cilat janë falas / mallra dhurimi:

• Teraterm i cili është në dispozicion nga
• Inkscape i cili është në dispozicion nga

Udhëzimet për instalimin dhe përdorimin e secilës prej paketave të mësipërme të palëve të treta mund të gjenden në artikullin tim

Hapi 7: Menyja

Krijoni një lidhje bluetooth me komplotuesin tuaj duke përdorur "Teraterm".

Ndizni "caps lock" pasi të gjitha komandat janë me shkronja të mëdha.

Shkruani shkronjën "M" dhe një menu duhet të shfaqet siç tregohet më sipër.

Menyja është në mënyrë të arsyeshme vetë -shpjeguese:

• M (ose M0) sjell menunë
• G0 ju lejon të dërgoni stilolapsin në një koordinatë të caktuar XY me stilolapsin e ngritur.
• G1 ju lejon të dërgoni stilolapsin në një koordinatë të caktuar XY me stilolapsin e ulur.
• T1 ju lejon të vendosni stilolapsin tuaj mbi koordinatën tuaj 0, 0. Shkruani 'E' për të dalë.
• T2 ju lejon të shkallëzoni tërheqjen tuaj. Për shembull "T2 S2.5" do të shkallëzojë vizatimin tuaj 250%. Shkalla e paracaktuar është 100%
• T3 dhe T4 ju lejojnë të ngrini ose ulni stilolapsin.
• T5 vizaton një model testi "ABC".
• T6 tërheq një "objektiv".
• T7 vizaton një sërë vijash radiale, qëllimi i të cilave është të verifikojë që algoritmi i Bresenham po funksionon në secilën prej tetë "oktantëve"

Shënime:

• të gjitha lëvizjet e stilolapsit përdorin shkallën e vizatimit të vendosur duke përdorur opsionin e menysë T2
• numrat "17:" dhe "19:" janë kodet e shtrëngimit të duarve "Xon" dhe "Xoff" nga përkthyesi arduino.

Hapi 8: Kalibrimi

Vlerat për X_STEPS_PER_MM dhe Y_STEPS_PER_MM janë për një daulle me diametër 90 mm.

Vlerat për diametrat e tjerë të daulleve mund të llogariten duke përdorur marrëdhëniet e mëposhtme:

• perimetri i daulles është diametri PI*
• 2048 hapa është e barabartë me një rrotullim të secilit bosht motorik
• një revolucion i një rrotull GT-2 barazohet me 40 milimetra lëvizje lineare të një rripi kohor

Një metodë tjetër është futja e komandave të mëposhtme,

• G1 X0 Y100
• G1 X100 Y100

pastaj matni gjatësinë e linjave që rezultojnë dhe "shkallëzoni" vlerat për X-STEPS_PER_MM dhe Y_STEPS_PER_MM

Hapi 9: Përpunimi paraprak i Gcode

Ky komplotues kërkon vetëm katër nga kodet e Inkscape (p.sh.: G0, G1, G2, G3). Kodi do të ekzekutohet shumë më shpejt nëse heqim të gjitha kodet dhe komentet e panevojshme.

Për ta bërë këtë ju duhet një kopje e "Notepad ++". Ky redaktues teksti falas përmban një motor kërkimi "shprehje të rregullt" për gjetjen dhe heqjen e tekstit të padëshiruar. Notepad ++ është në dispozicion nga

Hapni skedarin që do të modifikohet me Notepad ++ dhe poziciononi kursorin tuaj në krye të skedarit.

Zgjidhni "Shiko/Trego Simbolin/Të gjitha Karakteret" e ndjekur nga "Kërko/Zëvendëso …" nga shiriti i menusë së sipërme.

Klikoni kutinë e kontrollit "Shprehje e rregullt" (shiko imazhin e parë) dhe futni secilën nga sekuencat e mëposhtme të kodeve në kutinë e kërkimit.

Klikoni "Zëvendësoni të gjithë" pas çdo hyrjeje:

• %
• (.*)
• ^M.*$
• Z.*$

Shprehjet e mësipërme të rregullta heqin të gjitha simbolet %, të gjitha komentet e paraqitura në kllapa, të gjitha kodet M, të gjitha kodet Z dhe kodet që pasojnë.

Tani klikoni në kutinë e kontrollit "Shprehje e zgjeruar" (shiko imazhin e dytë) dhe futni sekuencën e mëposhtme të kodit:

r / n / r / n / r / n

Kjo shprehje heq kthimet e padëshiruara të transportit dhe furnizimet e linjës të krijuara nga sekuenca e parë.

Ruani skedarin tuaj me një emër tjetër duke përdorur "Ruaj si".

U krye

Hapi 10: Rezultatet

Ky komplot u ndërtua si "dëshmi e konceptit" dhe kurrë nuk kishte për qëllim të ishte i përsosur. Duke thënë se rezultatet nuk janë shumë të këqija. Ata përfundimisht përmbushin qëllimin tim të projektimit për të transferuar skicat e bojës me bojë uji në letër.

Tre imazhet e para janë modelet e testimit të integruara respektivisht T5, T6, T7.

"Përshëndetje Botë!" modeli u dërgua në komplotues përmes bluetooth -it. Një kopje e "para-përpunuar" e këtij skedari është bashkangjitur.

Hapi 11: Përditësimi i Kodit

Kodi për këtë komplotues është përditësuar në Drum_Plotter_V2.ino.

Ndryshimet nga Drum_Plotter.ino origjinale përfshijnë:

• pozicionim më i qetë i stilolapsit
• tani njeh udhëzimet e kodit G02 (harqet në drejtim të akrepave të orës)
• tani njeh udhëzimet e kodit G03 (harqet kundër akrepave të orës)

Diagrami i bashkangjitur përshkruan metodën time për llogaritjen e këndit të harkut.

Hapi 12: Drum_plotter_v3.ino

Një përditësim kodi për "CNC Drum Plotter" është i bashkangjitur.

"drum_plotter_v3.ino" rregullon një defekt të vogël që ndikoi në saktësinë e komplotuesit.

Ndrysho historinë

Versioni 2:

Kthesa bi-hark u shtuan

Versioni 3:

Funksionet e mëposhtme u rishkruan për të adresuar një defekt të vogël që ndikoi në saktësinë e komplotuesit.

• (int) zëvendësohet me round () në funksionin move_to ().
• draw_line () funksioni i algoritmit të kërkimit "oktant" u përmirësua
• Përkthyesi tani përdor funksionet e vargut në vend të treguesve, gjë që thjeshton dizajnin. Për shembull, tani mund të kërkojmë "MENU" në vend që të kërkojmë shkronjën "M", pastaj nxjerrim numrin e plotë që vijon. Kjo ju lejon të personalizoni komplotuesin me komandat tuaja.

Hapi 13: Drum_plotter_plotter_v4.ino

16 janar 2017:

Kodi për këtë komplotues daulle është optimizuar më tej. Karakteristika shtesë janë shtuar.

Ndryshimet përfshijnë:

• algoritëm më i shpejtë draw_line ()
• përputhja e funksionit move_to ()
• sportelet e hapave
• rregullim i vogël i defekteve në kod

Për detaje të mëtejshme lexoni komentet brenda "drum_plotter_v4.ino" bashkangjitur.

Klikoni këtu për të parë udhëzimet e mia të tjera udhëzuese.