MESOMIX - Automatický miešací stroj na farby: 21 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Ste návrhár, výtvarník alebo kreatívny človek, ktorý miluje hádzanie farieb na plátno, ale pri vytváraní požadovaného odtieňa je to často boj.

Tieto umelecko-technické inštrukcie zmiznú a boj do prázdna. Toto zariadenie používa mimo regálových komponentov na dosiahnutie požadovaného odtieňa automatickým zmiešaním správneho množstva pigmentov CMYK (azúrová-purpurová-žltá-čierna), čo drasticky skráti čas strávený miešaním farieb alebo peniaze vynaložené na nákup rôznych pigmenty. A poskytne vám viac času na vašu kreativitu.

Dúfame, že sa vám bude páčiť a môžeme začať!

Krok 1: Ako to funguje?

V zásade existujú dva modely teórie farieb, ktoré musíme pre tento projekt zvážiť.

1) Farebný model RGB

Farebný model RGB je aditívny farebný model, v ktorom sú rôznymi spôsobmi kombinované červené, zelené a modré svetlo za účelom reprodukcie širokej škály farieb. Hlavným účelom farebného modelu RGB je snímanie, zobrazovanie a zobrazovanie obrazov v elektronických systémoch, ako sú televízory a počítače, aj keď sa používa aj v konvenčnej fotografii.

2) Farebný model CMYK

Farebný model CMYK (procesná farba, štyri farby) je subtraktívny farebný model, ktorý sa používa vo farebných tlačiarňach. CMYK označuje štyri atramenty používané pri niektorých farebných tlačiach: azúrová, purpurová, žltá a kľúčová (čierna). Model CMYK funguje tak, že čiastočne alebo úplne maskuje farby na svetlejšom, zvyčajne bielom pozadí. Atrament znižuje svetlo, ktoré by sa inak odrážalo. Takýto model sa nazýva subtraktívny, pretože atramenty „odčítajú“jas od bielej.

V aditívnych farebných modeloch, ako je RGB, je biela „aditívnou“kombináciou všetkých primárnych farebných svetiel, zatiaľ čo čierna je neprítomnosť svetla. V modeli CMYK je to naopak: biela je prirodzená farba papiera alebo iného pozadia, zatiaľ čo čierna je výsledkom úplnej kombinácie farebných atramentov. Aby sa ušetrili peniaze za atrament a vytvorili sa sýtejšie čierne tóny, nenasýtené a tmavé farby sa vyrábajú pomocou čierneho atramentu namiesto kombinácie azúrovej, purpurovej a žltej.

Krok 2: Mechanizmus

Ako je uvedené v časti „Ako to funguje?“krok, že v tomto zariadení budú použité farebné modely RGB aj CMYK.

Takže použijeme model RGB na dodanie farebného kódu RGB do zariadenia, zatiaľ čo model CMYK na vytvorenie odtieňa zmiešaním pigmentov CMYK, v ktorých bude objem bielej farby konštantný a bude sa pridávať ručne.

Aby som prišiel na najlepší možný postup pri stavbe tohto stroja, načrtol som vývojový diagram, aby som si v mysli vyčistil celkový obraz.

Tu je plán, ako budú veci pokračovať:

• Hodnoty RGB a objem bielej farby budú odoslané prostredníctvom sériového monitora.
• Potom sa tieto hodnoty RGB prevedú na percento CMYK pomocou konverzného vzorca.

Hodnoty R, G, B sa delia 255, aby sa zmenil rozsah od 0..255 do 0..1:

R '= R/255 G' = G/255 B '= B/255 Farba čierneho klávesu (K) sa vypočíta z červenej (R'), zelenej (G ') a modrej (B') farby: K = 1-max (R ', G', B ') Azúrová farba (C) sa vypočíta z červenej (R') a čiernej (K) farby: C = (1-R'-K) / (1-K) Purpurová farba (M) sa vypočíta zo zelenej (G ') a čiernej (K) farby: M = (1-G'-K) / (1-K) Žltá farba (Y) sa vypočíta z modrej (B ') a čierna (K) farby: Y = (1-B'-K) / (1-K)

• V dôsledku toho som získal percentuálne hodnoty CMYK požadovanej farby.
• Teraz je potrebné všetky percentuálne hodnoty previesť na objemy C, M, Y a K vynásobením každej percentuálnej hodnoty objemom bielej farby.

C (ml) = C (%) * Objem bielej farby (x ml)

M (ml) = M (%) * Objem bielej farby (x ml) Y (ml) = Y (%) * Objem bielej farby (x ml) K (ml) = K (%) * Objem bielej farby (x ml)

Potom sa tieto objemy C, M, Y a K vynásobia krokmi na otáčku príslušného motora

Kroky potrebné na čerpanie Farba = farba (ml) * Kroky/otáčky príslušného motora

A to je všetko, pomocou tohto bude každá farba čerpaná tak, aby vytvorila zmes farieb, ktoré budú zmiešané s presným objemom bielej farby, aby sa vytvoril požadovaný odtieň.

Krok 3: Dizajn

Rozhodol som sa ho navrhnúť v SolidWorks, pretože na ňom pracujem za posledné 2 roky a uplatnil som všetky svoje schopnosti v oblasti projektovania, subtraktívnej výroby a aditívnej výroby vo fáze návrhu, pričom som mal na pamäti všetky parametre, ktoré zahŕňajú použitie vlastných komponentov, kompaktných a desktop priateľský dizajn, presný, ale rýchly a nákladovo efektívny.

Po niekoľkých iteráciách som prišiel s týmto dizajnom, ktorý spĺňa všetky moje požiadavky a som s výsledkami celkom spokojný.

Krok 4: Čo potrebujeme?

Elektronické komponenty:

• 1x Arduino Uno
• 1x štít GRBL
• 4x Krokový ovládač A4988
• 1x DC konektor
• 1x kolískový prepínač 13 cm x 9 cm
• 4x Nema 17
• 2x 15 cm RGB LED pásik
• 1x bzučiak
• 1x HC-05 Bluetooth

Hardvérové komponenty:

• 24x 624zz ložisko
• 4x silikónová hadička dlhá 50 cm (vonkajší priemer 6 mm a vnútorný priemer 4 mm)
• 1x 100 ml odmerný valec
• Kadička 5 x 100 ml
• 30x skrutky M3x15
• 30x matice M3
• 12 x skrutky M4x20
• 16x skrutky M4x25
• 30x matice M4
• a niektoré podložky M3 a M4

Náradie:

• Laserový rezací stroj
• 3D tlačiareň
• Allen Keys
• Kliešť
• Skrutkovač
• Spájkovačka
• Lepiaca pištoľ

Krok 5: Rezanie laserom

Pôvodne som rám navrhoval tak, aby bol vyrobený z preglejky, ale zistil som, že 6 mm MDF bude fungovať aj pre tento stroj, ale jediným problémom MDF je, že je náchylný na vlhkosť a existuje veľká pravdepodobnosť, že sa atrament alebo pigmenty môžu rozliať. na paneloch.

Na vyriešenie tohto problému som použil čierny vinylový list, ktorý k celkovým nákladom pridáva iba niekoľko dolárov, ale poskytuje stroju vynikajúci matný povrch.

Potom som bol pripravený na rezanie panelov pomocou laserového stroja.

Prikladám súbory nižšie a už som zo súboru odstránil toto logo, aby ste mohli ľahko pridať svoje:)

Krok 6: 3D tlač

Prešiel som rôznymi druhmi čerpadiel a po mnohých výskumoch som zistil, že peristaltické čerpadlá dokonale vyhovujú mojim požiadavkám.

Ale väčšina z nich na internete sú čerpadlá s jednosmernými motormi, ktoré nie sú také presné a môžu spôsobiť určité problémy pri ich ovládaní, na druhej strane niektoré čerpadlá sú vybavené krokovými motormi, ale ich cena je dosť vysoká.

Rozhodol som sa teda ísť s 3D tlačenou peristaltickou pumpou, ktorá používa motor Nema 17, a našťastie som prešiel odkazom na Thingiverse, kde SILISAND vyrobil remix peristaltickej pumpy RALF. (Osobitné poďakovanie patrí spoločnostiam SILISAND a RALF za ich dizajn, ktorý mi veľmi pomohol.)

Preto som na svoj projekt použil túto peristaltickú pumpu, ktorá drasticky znížila náklady.

Ale po vytlačení a testovaní všetkých častí som zistil, že nie sú pre túto aplikáciu úplne dokonalé. Potom som upravil tlakovú rúrku hadice zvýšením jej zakrivenia, aby mohla na hadicu pôsobiť väčším tlakom, a tiež som upravil hornú časť držiaka držiaka, aby poskytovala väčšiu priľnavosť na hriadeli motora.

Moje nastavenia 3D tlačiarne:

• Materiál (PLA)
• Výška vrstvy (0,2 mm)
• Hrúbka škrupiny (1,2 mm)
• Hustota výplne (30%)
• Rýchlosť tlače (50 mm/s)
• Teplota trysky (210 ° C)
• Typ podpory (všade)
• Typ priľnavosti k platforme (žiadny)

Môžete si stiahnuť všetky súbory, ktoré sú použité v tomto projekte -

Krok 7: Ložiskový držiak

Na montáž držiaka ložiska budeme potrebovať nasledujúce diely:

• 1x 3D tlačené spodné ložisko
• 1x 3D tlačená vrchná časť ložiska
• 6x 624zz ložisko
• 3x skrutky M4x20
• 3x matice M4
• 3x rozpery M4
• Imbusový kľúč M4

Ako je popísané na obrázkoch, vložte všetky tri skrutky M4x20 do vrchnej časti 3D tlačeného ložiska a potom vložte podložku M4 s dvoma ložiskami 624zz a ďalšou podložkou do každej skrutky. Potom zasuňte matice M4 do 3D tlačeného ložiskového držiaka, zoskrutkujte skrutky umiestnením spodného držiaka.

Rovnakým spôsobom vyrobte ďalšie tri ložiskové držiaky.

Krok 8: Príprava zadného panela

Na zostavenie zadného panelu budeme potrebovať nasledujúce diely:

• Laserom rezaný zadný panel
• 4x 3D tlačená základňa pumpy
• 16x matice M4
• 8x skrutky M3x16
• 8x podložky M3
• 4x krokový motor Nema 17
• Imbusový kľúč M3

Na prípravu zadného panelu vezmite 3D tlačenú základňu pumpy a vložte matice M4 do otvorov na zadnej strane základne pumpy, ako je znázornené na obrázkoch. Podobne pripravte ďalšie tri pumpy.

Teraz zarovnajte krokový motor Nema 17 so štrbinami na zadnom paneli zo zadnej strany a namontujte základňu čerpadla pomocou skrutky M3x15 a podložky. A rovnakým spôsobom zostavte všetky motory a základňu čerpadla.

Krok 9: Zostavenie všetkých čerpadiel na zadnom paneli

Na zostavenie všetkých čerpadiel budeme potrebovať nasledujúce diely:

• Motor a základňa čerpadla zostavené zadný panel
• 4x ložiskové držiaky
• 4x tlaková doska hadice s 3D tlačou
• 4x 3D tlačená pumpa
• 4x 50 cm silikónové trubice (6 mm OD a 4 mm ID)
• 16x skrutky M4x25

Vložte všetky ložiskové držiaky na hriadele motorov. Potom umiestnite silikónovú trubicu okolo držiakov ložísk a súčasne ju pritlačte prítlačnou doskou hadice s 3D tlačou. A zatvorte čerpadlo pomocou 3D tlačenej pumpy so skrutkami M4x25.

Krok 10: Pripravte si spodný panel

Na zostavenie spodného panelu budeme potrebovať nasledujúce diely:

• Laserom rezaný spodný panel
• 1x Arduino Uno
• 1x štít GRBL
• 4x Krokový ovládač A4988
• 4x skrutka M3x15
• 4x matica M3
• Imbusový kľúč M3

Namontujte Arduino Uno na zadný panel pomocou skrutiek M3x15 a matíc M3. Potom nasaďte GRBL Shield na Arduino Uno a nasledujte krokové ovládače A4988 na GRBL Shield.

Krok 11: Zostavte spodný a predný panel

Na zostavenie spodného a predného panelu budeme potrebovať nasledujúce diely:

• Laserom rezaný predný panel
• Spodný panel zostavený s elektronikou
• 6 x skrutky M3x15
• 6x matice M3
• 3D držiak na kadičku

Vložte dolný panel do spodných otvorov predného panela a upevnite ho pomocou skrutiek M3x15 a matíc M3. Potom pripevnite držiak kadičky s 3D tlačou na miesto pomocou skrutiek M3x15 a matíc M3.

Krok 12: Vložte skúmavky do držiaka na 3D tlačené trubice

Na zostavenie spodného a predného panelu budeme potrebovať nasledujúce diely:

• Kompletne zmontovaný zadný panel
• Držiak tuby s 3D tlačou

V tomto kroku vložte všetky štyri skúmavky do otvorov držiaka na 3D tlačené trubice. A uistite sa, že nejaká trubica vyčnieva cez držiak.

Krok 13: Zostavte štyri panely dohromady

Na zostavenie predného, zadného, horného a dolného panelu budeme potrebovať nasledujúce diely:

• Zostava predného a spodného panelu
• Zostava zadného panelu
• Horný panel
• Chladný biely pásik

Ak chcete zostaviť všetky tieto panely, najskôr pripevnite držiak trubice na vrch držiaka kadičky. Potom prilepte pásy LED na spodnú stranu horného panelu a potom vložte horný panel do otvorov na zadnom a prednom paneli.

Krok 14: Zostavte vodiče motora a bočné panely

Na zostavenie vodičov motora a bočných panelov budeme potrebovať nasledujúce diely:

• Zostavené štyri panely
• 4x drôt motora
• Bočné panely
• 24x skrutky M3x15
• 24x matice M3
• Imbusový kľúč M3

Vložte káble do otvorov motora a zatvorte oba bočné panely. Panely upevnite pomocou skrutiek M3x15 a matíc M3.

Krok 15: Zapojenie

Podľa schémy zapojte všetku elektroniku nasledujúcim spôsobom:

Upevnite konektor DC do zásuvky na zadnom paneli a zapojte vodiče do svoriek napájania štítu GRBL

Potom zapojte vodiče motora do svoriek krokových ovládačov nasledovne -

Ovládač X -Stepper (štít GRBL) - drôt azúrového motora

Krokový ovládač Y (štít GRBL) - purpurový drôt motora

Ovládač Z -Stepper (štít GRBL) - žltý drôt motora

A -Stepper Driver (GRBL Shield) - drôt motora

Poznámka: Pripojte prepojky A-Step a A-Direction štítu GRBL na kolíky 12 a 13 na príslušnom mieste. (Prepínače pre smer A a smer A sú k dispozícii nad napájacími svorkami)

Pripojte HC -05 Bluetooth k nasledujúcim konektorom -

GND (HC -05) - GND (štít GRBL)

5V (HC -05) - 5V (GRBL štít)

RX (HC -05) - TX (štít GRBL)

TX (HC -05) - RX (GRBL štít)

Pripojte bzučiak k nasledujúcim svorkám -

-ve (bzučiak) - GND (štít GRBL)

+ve (bzučiak) - kolík CoolEn (štít GRBL)

Poznámka: Napájajte toto zariadenie zdrojom napájania najmenej 12 V/10 A

Krok 16: Kalibrácia motorov

Po zapnutí zariadenia pripojte Arduino k počítaču pomocou kábla USB a nainštalujte kalibračný firmvér do zariadenia Arduino Uno.

Stiahnite si nižšie uvedený kalibračný kód, nahrajte ho do Arduino Uno a vykonajte nasledujúce pokyny na kalibráciu všetkých krokov motora.

Po nahraní kódu otvorte sériový monitor s prenosovou rýchlosťou 38 400 a zapnite CR aj NL.

Teraz zadajte príkaz na kalibráciu motorových čerpadiel:

ZAČNI

Argument „Pump to Calibrate“je potrebný na príkaz Arduino, na ktorý motor sa má kalibrovať, a môže nadobúdať hodnoty:

C => Pre azúrový motor

M => Pre purpurový motor Y => Pre žltý motor K => Pre kľúčový motor

Počkajte, kým čerpadlo naberie farbu do skúmavky.

Po načítaní vyčistite banku, ak do nej vložíte nejaké farebné kúzlo, Arduino počká, kým odošlete potvrdzovací príkaz na spustenie kalibrácie. Na spustenie kalibrácie odošlite „Áno“(bez úvodzoviek).

Teraz motor pumpuje farbu do banky, ktorú ideme merať pomocou odmerného valca.

Akonáhle máme nameranú hodnotu čerpanej farby, môžeme zistiť kroky na jednotku (ml) pre vybraný motor pomocou daného vzorca:

5 000 (predvolené kroky)

Kroky na ML = -------------------- Nameraná hodnota

Teraz zadajte hodnotu Kroky na jednotku (ml) pre každý motor do hlavného kódu v daných konštantách:

riadok 7) const float Cspu => Uchováva hodnotu pre Kroky na jednotku azúrového motora

riadok 8) const float Mspu => Drží hodnotu pre Kroky na jednotku radu purpurových motorov 9) const float Yspu => Drží hodnotu pre Kroky na jednotku žltého motora riadok 10) const float Kspu => Drží hodnotu pre Kroky za Jednotka kľúčového motora

POZNÁMKA: Všetky kroky a postup na správnu kalibráciu motorov sa zobrazia počas kalibrácie na sériovom monitore

Krok 17:

Krok 18: Kódovanie

Po kalibrácii motorov je načase stiahnuť si hlavný kód na výrobu farieb.

Stiahnite si nižšie uvedený hlavný kód a nahrajte ho do Arduino Uno a na používanie tohto stroja použite dostupné príkazy:

LOAD => Používa sa na zavedenie farebného pigmentu do silikónovej trubice.

CLEAN => Používa sa na vyloženie farebného pigmentu do silikónovej trubice. SPEED => Používa sa na aktualizáciu rýchlosti čerpania zariadenia. vezmite celočíselnú hodnotu predstavujúcu otáčky motora. Predvolená hodnota je 100 a je možné ju aktualizovať zo 100 na 400. PUMP => Používa sa na príkaz zariadenia, aby vytvorilo požadovanú farbu. preberá celočíselnú hodnotu predstavujúcu červenú hodnotu. berie celočíselnú hodnotu predstavujúcu zelenú hodnotu. preberá celočíselnú hodnotu predstavujúcu modrú hodnotu. preberá celočíselnú hodnotu predstavujúcu objem bielej farby.

POZNÁMKA: Pred použitím tohto kódu aktualizujte hodnoty predvolených krokov pre každý motor z kalibračného kódu

Krok 19: A MÁME HOTOVO !

Konečne si skončil! Takto by mal konečný produkt vyzerať a fungovať.

Kliknutím sem ho zobrazíte v prevádzke

Krok 20: Budúci rozsah

Je to môj prvý prototyp, ktorý je oveľa lepší, ako som očakával, ale áno, vyžaduje si veľa optimalizácie.

Tu sú niektoré z nasledujúcich aktualizácií, ktoré hľadám pre ďalšiu verziu tohto stroja -

• Experimentovanie s rôznymi atramentmi, farbami, farbami a pigmentmi.
• Vývoj aplikácie pre Android, ktorá môže poskytovať lepšie používateľské rozhranie pomocou rozhrania Bluetooth, ktoré sme už nainštalovali.
• Inštalácia displeja a rotačného enkodéra, ktoré z neho môžu urobiť samostatné zariadenie.
• Bude hľadať lepšie a spoľahlivé možnosti čerpania.
• Inštalácia služby Google Assistance, vďaka ktorej bude pohotovejšia a inteligentnejšia.

Krok 21: HLASUJTE, PROSÍM

Ak sa vám tento projekt páči, hlasujte v ňom za súťaž „Prvýkrát autor“.

Naozaj veľmi oceňované! Dúfam, že sa vám projekt páčil!

Druhé miesto v súťaži Farby dúhy