CNC plotter Arduino (VÝKRESOVÝ STROJ): 10 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Čau ľudia! Dúfam, že sa vám už páčil môj predchádzajúci návod „Ako si vytvoriť vlastnú vzdelávaciu platformu Arduino“a ste pripravení na novú, ako obvykle Vytvoril som tento návod, ktorý vás prevedie krok za krokom pri vytváraní tohto druhu úžasných lacných elektronických projektov čo je „CNC plotrovací stroj“známy aj ako „CNC kreslenie“alebo len „CNC stroj Arduino“. ^_^

Na internete som našiel množstvo návodov, ktoré vysvetľujú, ako vyrobiť CNC plotter, ale s nedostatkom informácií bolo vyrobenie takéhoto stroja trochu náročné. To je dôvod, prečo som sa rozhodol začať s týmto návodom, kde vám ukážem. v detailoch, ako si ľahko vyrobiť vlastný kresliaci stroj.

Tento projekt je tak šikovné vyrobiť špeciálne po získaní prispôsobeného plošného spoja, ktorý sme objednali u JLCPCB

na zlepšenie vzhľadu nášho zariadenia a taktiež je v tejto príručke dostatok dokumentov a kódov, ktoré vám umožnia ľahko si stroj vytvoriť. Tento projekt sme urobili iba za 5 dní, iba tri dni na získanie všetkých potrebných súčiastok a dokončenie výroby hardvéru a montáže, potom 2 dni na prípravu kódu a spustenie niektorých úprav. Pred začatím sa najskôr pozrime

Čo sa naučíte z tohto návodu:

1. Správny výber hardvéru pre váš projekt v závislosti od jeho funkcií
2. Pripravte si schému zapojenia všetkých vybraných komponentov
3. Zostavte všetky diely projektu (mechanickú a elektronickú zostavu)
4. Zmena mierky vyváženia stroja
5. Začnite manipulovať so systémom

Krok 1: Čo je to plotrovací stroj

Keďže som tento návod urobil pre začiatočníkov, mal by som najskôr podrobne vysvetliť, čo je kresliaci stroj a ako funguje!

Ako je definovaný vo wikipédii, CNC je skratka pre počítačové numerické ovládanie, stroj, ktorý je počítačom riadenou štruktúrou, ktorá prijíma pokyny prostredníctvom sériového portu odoslaného z počítača a v závislosti od prijatých pokynov presúva svoje akčné členy. Väčšina týchto strojov sú stroje na báze krokových motorov, ktoré obsahujú krokové motory v osi témy.

Ďalšie slovo k spomínanej „osi“, áno, každý CNC stroj má definovaný počet osí, ktoré bude ovládať počítačový program.

V našom prípade je CNC ploter, ktorý sme vyrobili, dvojosým strojom „detaily na obrázku 1“, ktorý má vo svojej osi malé krokové motory „krokovač na obrázku 2“, tieto krokové stroje posunú aktívny zásobník a budú sa pohybovať v dvojosej osi naplánujte si vytvorenie kresby pomocou kresliaceho pera. Pero bude držané a uvoľňované pomocou tretieho motora v našej štruktúre, ktorým bude servomotor.

Krok 2: Krokový motor je hlavný pohon

Krokový motor alebo krokový motor alebo krokový motor je bezkartáčový jednosmerný motor, ktorý rozdeľuje úplné otáčanie na niekoľko rovnakých krokov. Pozícii motora potom môže byť prikázané, aby sa pohyboval a držal v jednom z týchto krokov bez akéhokoľvek polohového senzora pre spätnú väzbu (regulátor s otvorenou slučkou), pokiaľ je motor starostlivo prispôsobený aplikácii vzhľadom na krútiaci moment a rýchlosť. Prvý verš „Odkiaľ dostať krokové motory pre náš projekt, je to jednoduché. Stačí vziať starú čítačku diskov DVD, ako je tá na obrázku 1, mám dve za 2 doláre. Všetko, čo musíte urobiť, je rozobrať a extrahovať. krokový motor a jeho podpora, ako ukazuje obrázok 3, budeme potrebovať dva z nich.

Akonáhle dostanete svoje motory z čítačky DVD, mali by ste ich pripraviť na použitie identifikovaním koncov cievok motora. Každý krokový motor má dve cievky a pomocou multimetra môžete identifikovať konce cievok zmeraním odporu medzi konektorom kolíkov motora „ako na obrázku 5“a pre každú cievku by mal byť nameraný asi 10 Ohmov. Po identifikácii cievok motora stačí spájkovať niektoré vodiče a ovládať motor cez ne „pozri obrázok 6“

Krok 3: Schéma zapojenia

Srdcom nášho stroja je doska arduino Nano Dev, ktorá bude ovládať pohyb každého akčného člena v závislosti od pokynov prijatých z počítača, aby sme mohli tieto krokové motory ovládať, potrebujeme ovládač krokového motora na ovládanie rýchlosti a smeru každého aktuátora..

V našom prípade použijeme mostový ovládač motora L293D H „pozri obrázok 3“, ktorý prostredníctvom svojich vstupov prijme príkaz motora odoslaný z arduina a pomocou jeho výstupov bude ovládať krokové motory.

Aby som spojil všetky potrebné diely s našou doskou Arduino, vytvoril som schému zapojenia, ktorá ukazuje obrázok 1, kde by ste mali postupovať rovnako pre krokové motory aj pre servomotor.

Obrázok 2 podrobne vysvetľuje schematicky schému zapojenia a to, ako by to mali byť prepojenia medzi Arduinom a ostatnými komponentmi, určite však môžete tieto prepojenia prispôsobiť podľa svojich potrieb.

Krok 4: Výroba DPS (výrobca JLCPCB)

O JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.) je najväčší prototypový podnik plošných spojov v Číne a výrobca špičkových technológií špecializujúci sa na rýchlu výrobu prototypov plošných spojov a malosériovú výrobu plošných spojov. S viac ako 10 -ročnými skúsenosťami vo výrobe DPS má JLCPCB viac ako 200 000 zákazníkov doma i v zahraničí, s viac ako 8 000 online objednávkami prototypov DPS a malou výrobou DPS za deň. Ročná výrobná kapacita je 200 000 m2. pre rôzne 1-vrstvové, 2-vrstvové alebo viacvrstvové PCB. JLC je profesionálny výrobca plošných spojov, ktorý sa vyznačuje rozsiahlym vybavením, studňovým vybavením, prísnym riadením a vynikajúcou kvalitou.

Hovoriaca elektronika

Po vytvorení schémy zapojenia som ju transformoval na návrh DPS, aby som ju vyrobil „pozri obrázok 5, 6, 7, 8“, aby som vyrobil DPS, vybral som JLCPCB ako najlepších dodávateľov plošných spojov a najlacnejších poskytovateľov plošných spojov na objednanie môjho. obvod. s nimi spoľahlivou platformou, všetko, čo musím urobiť, je niekoľko jednoduchých kliknutí na nahranie súboru Gerber a nastavenie niektorých parametrov, ako je farba a množstvo hrúbky DPS, potom som zaplatil iba 2 doláre, aby som dostal DPS iba po piatich dňoch. Ako ukazuje „obrázok 1, 2, 3, 4“súvisiacej schémy.

Súvisiace súbory na stiahnutie

Odtiaľto môžete získať súbor Circuit (PDF). Ako vidíte na obrázkoch vyššie, doska plošných spojov je veľmi dobre vyrobená a ja mám rovnaký dizajn dosky plošných spojov, aký sme vyrobili pre našu hlavnú dosku, a všetky etikety a logá sú tam, aby ma sprevádzali počas spájkovacích krokov. Môžete si tu tiež stiahnuť súbor Gerber pre tento obvod v prípade, že chcete zadať objednávku rovnakého dizajnu obvodu.

Krok 5: Navrhnite podporu pre svoje zariadenie

Aby som zaistil lepší vzhľad nášho stroja, rozhodol som sa navrhnúť tieto tri časti „pozri obrázok 1“pomocou softvéru Solidworks. Tieto diely nám pomôžu zostaviť čítačky DVD dohromady. Mám súbory DXF týchto častí a s pomocou mojich priateľov vo FabLab Tunisko Mám navrhnuté diely vyrobené pomocou CNC laserového rezacieho stroja, na výrobu týchto dielov sme použili 5 mm drevený materiál MDF. Ešte ďalší návrh, ktorým je držiak kresliaceho pera, som dostal prostredníctvom procesu 3D tlače. A všetky súvisiace súbory si môžete stiahnuť z nižšie uvedených odkazov.

Krok 6: Prísady

Teraz sa pozrime na potrebné komponenty, ktoré pre tento projekt potrebujeme. Používam Arduino Nano, ako je uvedené vyššie, bude srdcom nášho stroja. Projekt zahŕňa aj dva krokové motory, v ktorých sú integrované obvody ovládačov a servomotor. Nižšie nájdete niekoľko odporúčaných odkazov na amazon pre príslušné položky

Na vytvorenie tohto druhu projektov budeme potrebovať:

• DPS, ktorú sme si objednali z JLCPCB
• Arduino nano:
• 2 x mostový ovládač L293D H:
• 2 x IC zásuvky DIP 16 pin:
• 1 x IC zásuvka DIP:
• Konektory záhlavia SIL a skrutky:
• 1 x servomotor SG90:
• 2 x čítačka DVD:
• 3D tlačené diely
• Laserom rezané diely
• Nejaká skrutka do zostavy
• Pero, ktoré sme dostali ako darček od JLCPCB alebo iného kresliaceho pera

Krok 7: Elektronická montáž a test

Prejdeme teraz k spájkovacej zostave všetkých elektronických súčiastok. Ako obvykle nájdete na vrchnej hodvábnej vrstve štítok každého komponentu označujúci jeho umiestnenie na doske a týmto spôsobom si budete 100% istí, že neurobíte žiadne chyby pri spájkovaní.

Vykonajte niekoľko testov

Po spájkovaní elektronických súčiastok „pozri obrázok 1“naskrutkujem čítačku DVD na dosku osi X a pre základnú dosku som urobil to isté, ako som do nich umiestnil vodiče motora, aby som vykonal jednoduchý test pomocou testu krokového motora. kód „pozri obrázok 2“. Ako vidíte, stepper sa pohybuje dobre a sme na správnej ceste.

/********************************************************************** ****************************************************** ****************************************************** ******************** - Autor: BELKHIR Mohamed** - Profesia: (Elektrotechnik) Majiteľ MEGA DAS** - Hlavný účel: Priemyselná aplikácia** - Autorské právo (c) držiteľ: Všetky práva vyhradené** - Licencia: BSD 2 -Clause License** - Dátum: 2017-04-20*********************** ****************************************************** ****************************************************** *********************************************************** ********************************* POZNÁMKA **************** **********************/ // Redistribúcia a použitie v zdrojových a binárnych formách, s // bez // úpravy, sú povolené za predpokladu, že sú splnené nasledujúce podmienky:

// * Redistribúcie zdrojového kódu musia zachovať vyššie uvedené upozornenie o autorských právach, toto

// zoznam podmienok a nasledujúce vylúčenie zodpovednosti.

// * Redistribúcie v binárnej forme musia reprodukovať vyššie uvedené upozornenie o autorských právach, // tento zoznam podmienok a nasledujúce prehlásenie v dokumentácii // a/alebo iných materiáloch dodaných s distribúciou.

// TENTO SOFTVÉR JE POSKYTOVANÝ DRŽITEĽMI A PRISPIEVATEĽMI AUTORSKÝCH PRÁV

// A AKÉKOĽVEK VÝSLOVNÉ ALEBO IMPLIKOVANÉ ZÁRUKY, VRÁTANE, VRÁTANE, ALE NIE OBMEDZENÉ, // VYLÚČENÉ ZÁRUKY OBCHODOVATEĽNOSTI A VHODNOSTI NA OSOBITNÝ ÚČEL

/*

─▄▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▄

█░░░█░░░░░░░░░░▄▄░██░█ █░▀▀█▀▀░▄▀░▄▀░░▀▀░▄▄░█ █░░░▀░░░▄▄▄▄▄░░██░▀▀░█ ─▀▄▄▄▄▄▀─────▀▄▄▄▄▄▄▀

*/

#include // Include the stepper Motor librarie const int stepPerRotation = 20; // Počet krokov podľa poradia. Štandardná hodnota pre CD/DVD // Označte krokový motor osi X Piny Stepper myStepperX (stepPerRotation, 8, 9, 10, 11); neplatné nastavenie () {myStepperX.setSpeed (100); // Rýchlosť krokového motora myStepperX.step (100); oneskorenie (1000); myStepperX.step (-100); oneskorenie (1000); } prázdna slučka () {}

Krok 8: Montáž mechanických častí

Pokračujeme v montáži našej konštrukcie naskrutkovaním druhého krokového motora na platňu osi Y „pozri obrázok 1“. Po príprave osi Y budete mať obe osi pripravené na vytvorenie dvojosového plánu, o ktorom sme hovorili v prvom kroku „pozri obrázok 2“. všetko, čo musíte urobiť, je umiestniť dve osi do 90 ° „pozri obrázok 3“.

Výroba držiaka na pero

Držiak na pero pripravíme tak, že malú sekeru vložíme do pružiny, aby držal 3D vytlačený držiak pera, a potom priskrutkujeme servomotor na jeho miesto „pozri obrázok 4“, držiak pera je pripravený, a tak ho prilepíme na vozík Os Y pomocou horúceho lepidla alebo akýmkoľvek iným spôsobom, aby sa mohol posúvať po osi Y podľa krokov krokového motora „pozri obrázok 5“, potom prilepíme našu aktívnu platňu na vozík osi X „pozri obrázok 6“, a končíme priskrutkovaním vodičov motorov k nim konektormi na doske. Po určitom usporiadaní máme mechanickú konštrukciu pripravenú na akciu „pozri obrázok 7“.

Krok 9: Časť softvéru

Prejdeme k softvérovej časti a skombinujeme tri softvéry, aby sme stroj oživili. Na prvom obrázku som urobil krátky popis, urobíme návrh pomocou softvéru Inkscape, ktorý vytvorí súbor gcode potrebný pre náš stroj a Aby stroj pochopil pokyny v kóde gcode, mal by mať vlastný kód, ktorý nahráme pomocou softvéru Arduino IDE, poslednou časťou je prepojenie kódu stroja so súborom gcode, ktorý sa vykonáva pomocou softvéru na spracovanie.

Prvým krokom je nahranie scketchu dosky arduino, ktorý si môžete stiahnuť z nižšie uvedeného odkazu, a nezabudnite aktualizovať kolík krokových motorov podľa svojho schémy.

Poznámka: Ak používate rovnakú schému ako my, kód bude fungovať správne a nie je potrebné na ňom nič meniť.

Príprava Gcode „Inkscape“

Potom sa presunieme do Inkscape a upravíme niektoré parametre „pozri obrázok 1“, ako sú papierové rámy a jednotky „pozri obrázok 2“, pripravíme náš návrh a uložíme ho vo formáte Unicon MakerBat „pozri obrázok 5, 6“, ak je tento formát nie je k dispozícii vo vašej verzii Inkscape, môžete naň pridať doplnok. Po kliknutí na tlačidlo (uložiť) sa zobrazí nové okno na úpravu parametrov súboru Gcode. Všetko, čo musíte urobiť, je vykonať rovnaké úpravy ako naše a všetko bude v poriadku, postupujte podľa obrázku 7, 8, 9, potom takto nastavíte tieto parametre a máte súbor gCode.

Poznámka: súbor Gcode nemôžete uložiť v požadovanom formáte, ak používate verziu Inkscape vyššiu ako verziu 0.48.5

Prepojenie zariadenia so súborom Gcode „Processing 3“

Pokiaľ ide o softvér na spracovanie, je to trochu ako Arduino IDE „pozri obrázok 10“, takže by ste mali otvoriť súbor „CNC programu“, ktorý si môžete stiahnuť z nižšie uvedeného odkazu, a spustiť ho „pozri obrázok 11“, druhé okno Zobrazí sa, musíte stlačiť tento druhý kláves p na klávesnici, aby ste vybrali COM port zariadenia 'viď obrázok 12', a stlačením tohto g zvoľte požadovaný súbor gcode, akonáhle ho vyberiete, stroj začne priamo kresliť.

Krok 10: Test a výsledky

A sme tu, je tu čas na nejaký test, po nahraní súboru Gcode stroj začne kresliť a veľmi sa mi páčilo blikanie LED diódy, ktoré ukazuje sekvencie odoslané do každého krokového motora.

Návrhy sú veľmi dobre vypracované a vidíte, chlapci, že projekt je úžasný a ľahko sa vyrába.

Nezabudnite sledovať náš predchádzajúci projekt, ktorý je „Ako si vytvoriť vlastnú vzdelávaciu platformu arduino“. A prihláste sa na odber nášho kanála YouTube a získajte ďalšie úžasné videá.

Posledná vec, uistite sa, že elektroniku robíte každý deň

Bolo to BEE MB od MEGA DAS vidíme sa nabudúce