PrintBot: 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

PrintBot je ihličková tlačiareň namontovaná na iRobotCreate. PrintBot tlačí pomocou prášku mastenca na akýkoľvek brúsený povrch. Použitie robota na základni umožňuje robotovi tlačiť prakticky neobmedzenú veľkosť. Predstavte si futbalové zápasy alebo basketbalové ihrisko. Možno by sa súperi mali pozerať na roj týchto ďakovných víkendov budúci rok. robot tiež umožňuje mobilitu tlačiarne, ktorá mu umožňuje cestovať na miesto tlače a potom prejsť na iné miesto. Bezdrôtové pripojenie je súčasťou dodávky, takže je možné aj diaľkové ovládanie. Chodníkové umenie a reklama sú tiež cieľovým trhom pre toto zariadenie.

Krok 1: Vytvorenie IRobota

IRobot Create je veľmi podobný robotu Roomba od iRobot, ale bez vnútorného vákua. To nám umožňuje pridať väčšie užitočné zaťaženie a poskytuje nám praktické montážne otvory. iRobot tiež poskytuje kompletné programovacie rozhranie pre Create, ktoré robí ovládanie robota veľmi jednoduchým. Rozhranie je jednoduchá sada príkazov a parametrov odosielaných do robota sériovo. Ďalšie informácie nájdete v špecifikáciách otvoreného rozhrania. Na jednoduché použitie sme potrebovali iba niekoľko príkazov. Po inicializácii musí byť odoslaný príkaz 128, ktorý robotovi oznámi, aby začal akceptovať externé riadenie. Ďalej musí byť zvolený režim. Pre plnú kontrolu odošleme príkaz 132 do poľa Vytvoriť. Upozorňujeme, že všetky údaje musíte do poľa Vytvoriť odoslať ako celé čísla, nie ako bežný text v ascii. Každý operačný kód príkazu je jeden bajt, pričom hodnota tohto bajtu je celočíselná hodnota 128 alebo čokoľvek. Ak by ste chceli prenášať text vo formáte ascii alebo ansi, každý znak v 128 by bol bajt. Na testovanie alebo ovládanie cez PC odporúčame Realterm, pretože robí všetko veľmi jednoduchým. Tiež budete musieť nastaviť prenosovú rýchlosť na 57 600, ako je uvedené v dokumentácii k otvorenému rozhraniu. Teraz, keď je inicializované vytvorenie, použijeme príkaz 137 na pohyb robota dopredu. Wait Distance, 156 sa používa na zastavenie robota po určenej vzdialenosti. Skriptové príkazy 152 a 153 spájajú všetko dohromady a vytvárajú jednoduchý skript, ktorý je možné znova a znova spúšťať. IRobot predáva to, čo nazýva príkazový modul, čo je v podstate programovateľný mikrořadič a niekoľko sériových portov, ktoré môžete použiť na ovládanie vytvárania. Namiesto toho sme použili Cypress Programmable System-on-a-Chip (PSoC) v kombinácii s veľmi malým počítačom x86 s názvom eBox 2300. Robot má 18V batériu, ktorú použijeme na napájanie všetkých našich periférií.

Krok 2: Demontáž tlačiarne a ovládanie motora

Na horizontálny pohyb tlačiarne a zostavy držiaka tlačovej hlavy sme použili starú atramentovú tlačiareň Epson. Prvá vec, ktorú musíte urobiť, bolo starostlivo rozobrať tlačiareň. To si vyžiadalo odstránenie všetkých nepodstatných komponentov, kým nezostala iba zostava koľaje, motor, držiak tlačovej hlavy a hnací remeň. Dávajte pozor, aby ste neprerušili tento pás alebo jeho hnací motor. Tiež môže byť sekáč pokecať voltmetrom, kým vytrhnete všetky napájacie dosky, ale na to sme boli príliš nadšení. Upozorňujeme, že nepotrebujete žiadnu zostavu podávača stránok, skutočné tlačové hlavy alebo kazety ani žiadne dosky s plošnými spojmi. Keď je všetko rozobraté, musíme zistiť, ako poháňať tento motor. Pretože sme pred testovaním čokoľvek roztrhali, potrebovali sme nájsť správne napätie na napájanie motora. Môžete sa pokúsiť nájsť špecifikácie motora online, ak nájdete číslo modelu, ale chýba vám to, pripojte ho k napájaniu jednosmerným prúdom a pomaly zvyšujte napätie v motore. Mali sme šťastie a zistili sme, že náš motor môže bežať na 12-42 V, ale pre istotu sme ho testovali ručne, ako je popísané. Rýchlo sme zistili, že aj pri 12 V bude motor bežať príliš rýchlo. Riešením je použiť moduláciu pulznej šírky (PWM). V zásade sa motor veľmi rýchlo zapína a vypína, aby sa motor otáčal pomalšou rýchlosťou. Naša batéria dodáva napätie 18 V, aby sme uľahčili život, motor vypneme rovnako. Pri použití jednosmerných motorov, ktoré musia v obvodoch spínať, dôjde pri cúvaní motora k veľkému spätnému prúdu vo vašom obvode. Váš motor v zásade funguje ako generátor, keď sa zastavuje a cúva. Na ochranu svojho ovládača pred týmto môžete použiť takzvaný H-Bridge. Ide v podstate o 4 tranzistory usporiadané v tvare H. Použili sme produkt od Acroname. Uistite sa, že zvolený ovládač zvládne prúd potrebný pre váš motor. Náš motor bol dimenzovaný na nepretržitý 1A, takže regulátor 3A mal dostatok priestoru nad hlavou. Táto doska nám tiež umožňuje ovládať smer motora jednoducho tak, že pohneme vysoký alebo nízky vstup, ako aj rovnakým spôsobom zabrzdíme (zastavenie motora a jeho držanie v polohe).

Krok 3: Tlačová hlava

Väčšina pôvodnej zostavy tlačovej hlavy, ktorú bolo možné odstrániť, bola odstránená. Zostala nám plastová škatuľka, ktorá uľahčila pripevnenie našej tlačovej hlavy. Vŕtačkou bol pripevnený malý 5 V jednosmerný motor. Vrták bol zvolený tak, aby mal čo najbližšie k rovnakému priemeru ako lievik. To umožní vŕtačke vyplniť celý výstup z lievika. Keď sa vrták točí, prášok vstupuje do drážok a otáča sa vrtákom dole k východu. Otočením bitu o jedno otočenie by sme mohli vytvoriť pixel konštantnej veľkosti. Bude potrebné starostlivé doladenie, aby všetko sedelo tak, ako má. Spočiatku sme mali problémy s rozstrekovaním prášku všade, ale pridaním druhého lievika a zdvihnutím vrtáka dlhší pád obmedzený na lievik vytvoril čistý pixel.

Pretože tento motor je možné ovládať iba zapínaním alebo vypínaním, H-mostík tu nebol potrebný. Namiesto toho sme použili jednoduchý tranzistor v sérii s uzemnením motora. Brána tranzistora bola ovládaná digitálnym výstupom z nášho mikrokontroléra rovnako ako digitálne vstupy H-mostíka. Malá doska plošných spojov vedľa jednosmerného motora je infračervený čiernobiely snímač. Táto doska jednoducho vydáva digitálny vysoký alebo nízky signál, keď senzor vidí čiernu alebo bielu farbu. V kombinácii s čiernobielym kódovacím prúžkom nám umožňuje vždy poznať polohu tlačovej hlavy počítaním prechodov z čiernej na bielu.

Krok 4: Mikrokontrolér

Cypress PSoC integruje všetky samostatné hardvérové komponenty. Vývojová doska Cypress poskytovala jednoduché rozhranie pre prácu s PSoC a pripojenie periférií. PSoC je programovateľný čip, takže v ňom skutočne môžeme vytvoriť fyzický hardvér ako FPGA. Cypress PSoC Designer má vopred pripravené moduly pre bežné komponenty, ako sú generátory PWM, digitálne vstupy a výstupy a sériové porty RS-232.

Vývojová doska má tiež integrovanú dosku, ktorá umožňovala jednoduchú montáž našich regulátorov motora. Kód na PSoC prináša všetko dohromady. Čaká na prijatie sériového príkazu. Je formátovaný ako jeden riadok 0 a 1 s, ktorý označuje, či sa má tlačiť alebo nie, pre každý pixel. Kód potom prechádza cez každý pixel, čím sa spustí hnací motor. Prerušenie citlivé na hrany na vstupe z čiernobieleho senzora spustí vyhodnotenie počasia alebo nevytlačí sa pri každom pixeli. Ak je pixel zapnutý, výstup brzdy sa zvýši a spustí sa časovač. Prerušenie časovača počká 0,5 sekundy, potom zvýši výstup dávkovača na vysokú hodnotu, čo spôsobí zapnutie tranzistora a roztočenie vrtáka a počítadlo časovača sa vynuluje. Po ďalšej pol sekunde prerušenie zastaví motor a hnací motor sa opäť pohne. Keď je podmienka tlače nepravdivá, jednoducho sa nič nestane, kým kodér neprečíta ďalší čierny až biely okraj. To umožňuje hlave hladko sa pohybovať, až kým sa tlač nemusí zastaviť. Keď sa dosiahne koniec riadka ("\ r / n"), na sériový port sa odošle "\ n", čo znamená, že počítač je pripravený na nový riadok. Obrátené je aj ovládanie smeru na H-mostíku. Vytvoreniu je odoslaný signál na posun vpred o 5 mm. To sa deje prostredníctvom iného digitálneho výstupu pripojeného k digitálnemu vstupu na konektore Create DSub25. Obe zariadenia používajú štandardnú logiku 5V TTL, takže úplné sériové rozhranie nie je potrebné.

Krok 5: PC

Na vytvorenie úplne nezávislého zariadenia bol použitý malý počítač x86 s názvom eBox 2300. Pre maximálnu flexibilitu bolo na eBox nainštalované vlastné zostavenie systému Windows CE Embedded. V C bola vyvinutá aplikácia na čítanie 8-bitovej bitovej mapy v odtieňoch sivej z disku USB. Aplikácia potom znova prevzorkovala obrázok a potom ho po jednom riadku odosiela do PSoC cez sériový port.

Používanie eBoxu by mohlo umožniť mnoho ďalšieho vývoja. Webový server by mohol umožňovať vzdialené odosielanie obrázkov prostredníctvom integrovaného bezdrôtového pripojenia. Diaľkové ovládanie môže byť implementované okrem iného. Mohlo by byť vytvorené ďalšie spracovanie obrazu, možno dokonca aj správny tlačový ovládač, ktorý by zariadeniu umožnilo tlačiť z aplikácií, ako je napríklad poznámkový blok. Posledná vec, ktorá nám takmer chýbala, bola sila. Zariadenie Create dodáva napätie 18V. Väčšina našich zariadení však beží na 5V. Napájanie DC-DC spoločnosti Texas Instruments bolo použité na aktívnu premenu napätia bez plytvania energiou na teplo, čím sa predĺžila životnosť batérie. Dokázali sme realizovať viac ako hodinu času tlače. Vlastná doska plošných spojov uľahčila montáž tohto zariadenia a vyžadovaných rezistorov a kondenzátorov.

Krok 6: To je všetko

To je všetko pre náš PrintBot vytvorený na jeseň 07 pre triedu vstavaného dizajnu Dr. Hamblena ECE 4180 v Georgia Tech. Tu je niekoľko obrázkov, ktoré sme vytlačili pomocou nášho robota. Dúfame, že sa vám náš projekt páči a možno vás bude inšpirovať k ďalšiemu skúmaniu! Veľká vďaka spoločnosti PosterBot a všetkým ostatným iRobot Create Instructables za ich inšpiráciu a vedenie.