MESOMIX - automatický míchací stroj na barvy: 21 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Jste designér, výtvarník nebo kreativní člověk, který miluje házení barev na plátno, ale je často problémem dosáhnout požadovaného odstínu.

Takže tato umělecko-technická instrukce zmizí z boje. Jako toto zařízení používá mimo regálové komponenty k vytvoření požadovaného odstínu automatickým mícháním správného množství pigmentů CMYK (azurová-purpurová-žlutá-černá), což drasticky zkrátí čas strávený mícháním barev nebo peníze vynaložené na nákup různých pigmenty. A poskytne vám další čas pro vaši kreativu.

Doufáme, že se vám bude líbit a můžeme začít!

Krok 1: Jak to funguje?

V zásadě existují dva modely teorie barev, které musíme pro tento projekt zvážit.

1) Barevný model RGB

Barevný model RGB je aditivní barevný model, ve kterém se různými způsoby sčítají červené, zelené a modré světlo za účelem reprodukce široké škály barev. Hlavním účelem barevného modelu RGB je snímání, reprezentace a zobrazování obrazů v elektronických systémech, jako jsou televize a počítače, ačkoli byl také použit v konvenční fotografii.

2) Barevný model CMYK

Barevný model CMYK (procesní barva, čtyřbarevný) je subtraktivní barevný model, používaný v barevných tiskárnách. CMYK označuje čtyři inkousty používané při barevném tisku: azurová, purpurová, žlutá a klíčová (černá). Model CMYK funguje tak, že částečně nebo úplně maskuje barvy na světlejším, obvykle bílém pozadí. Inkoust snižuje světlo, které by se jinak odráželo. Takový model se nazývá subtraktivní, protože inkousty „odečítají“jas od bílé.

V aditivních barevných modelech, jako je RGB, je bílá „aditivní“kombinací všech primárních barevných světel, zatímco černá je absence světla. U modelu CMYK je to naopak: bílá je přirozená barva papíru nebo jiného pozadí, zatímco černá je výsledkem plné kombinace barevných inkoustů. Aby se ušetřily peníze za inkoust a aby se vytvořily hlubší černé tóny, jsou nenasycené a tmavé barvy vyráběny pomocí černého inkoustu namísto kombinace azurové, purpurové a žluté.

Krok 2: Mechanismus

Jak je uvedeno v části „Jak to funguje?“krok, že v tomto stroji budou použity barevné modely RGB i CMYK.

Použijeme tedy model RGB k podání barevného kódu RGB do stroje, zatímco model CMYK pro vytvoření odstínu smícháním pigmentů CMYK, ve kterých bude objem bílé barvy konstantní a bude přidán ručně.

Abych zjistil nejlepší možný postup při stavbě tohoto stroje, načrtl jsem vývojový diagram, abych si v mysli vyčistil celkový obrázek.

Zde je plán, jak budou věci pokračovat:

• Hodnoty RGB a objem bílé barvy budou odeslány prostřednictvím sériového monitoru.
• Poté budou tyto hodnoty RGB převedeny na procento CMYK pomocí vzorce pro převod.

Hodnoty R, G, B se dělí 255, aby se změnil rozsah od 0..255 do 0..1:

R '= R/255 G' = G/255 B '= B/255 Barva černého klíče (K) se vypočítá z červené (R'), zelené (G ') a modré (B') barvy: K = 1-max (R ', G', B ') Azurová barva (C) se vypočítá z červené (R') a černé (K) barvy: C = (1-R'-K) / (1-K) Purpurová barva (M) se vypočítá ze zelené (G ') a černé (K) barvy: M = (1-G'-K) / (1-K) Žlutá barva (Y) se vypočítá z modré Barvy (B ') a černá (K): Y = (1-B'-K) / (1-K)

• V důsledku toho jsem získal procentuální hodnoty CMYK požadované barvy.
• Nyní je třeba všechny procentní hodnoty převést na objemy C, M, Y a K vynásobením každé procentní hodnoty objemem bílé barvy.

C (ml) = C (%) * Objem bílé barvy (x ml)

M (ml) = M (%) * Objem bílé barvy (x ml) Y (ml) = Y (%) * Objem bílé barvy (x ml) K (ml) = K (%) * Objem bílé barvy (x ml)

Poté budou tyto objemy C, M, Y a K znásobeny kroky na otáčku příslušného motoru

Kroky potřebné k čerpání Barva = barva (ml) * Kroky/otáčky příslušného motoru

A je to, pomocí tohoto bude každá barva čerpána do směsi barev, která bude smíchána s přesným objemem bílé barvy a vytvoří požadovaný odstín.

Krok 3: Design

Rozhodl jsem se jej navrhnout v SolidWorks, protože na něm pracuji za poslední 2 roky a ve fázi návrhu jsem uplatnil všechny své dovednosti v oblasti projektování, subtraktivní výroby a aditivní výroby, přičemž jsem měl na paměti všechny parametry, které zahrnují použití vlastních komponent, kompaktních a design vhodný pro stolní počítače, přesný, ale rychlý a nákladově efektivní.

Po několika iteracích jsem přišel s tímto designem, který splňuje všechny mé požadavky a jsem s výsledky docela spokojený.

Krok 4: Co potřebujeme?

Elektronické komponenty:

• 1x Arduino Uno
• 1x GRBL štít
• 4x A4988 Stepper Driver
• 1x DC Jack
• 1x kolébkový přepínač 13 cm x 9 cm
• 4x Nema 17
• 2x 15cm RGB LED pásek
• 1x bzučák
• 1x HC-05 Bluetooth

Hardwarové komponenty:

• 24x 624zz ložisko
• 4x 50 cm dlouhá silikonová hadice (6 mm vnější průměr a 4 mm vnitřní průměr)
• 1x 100 ml odměrný válec
• Kádinka 5x 100 ml
• 30x šrouby M3x15
• 30x matice M3
• 12x šrouby M4x20
• 16x šrouby M4x25
• 30x matice M4
• a některé podložky M3 a M4

Nástroje:

• Laserový řezací stroj
• 3D tiskárna
• Allen Keys
• Kleště
• Šroubovák
• Páječka
• Tavná pistole

Krok 5: Laserové řezání

Zpočátku jsem navrhl rám tak, aby byl vyroben z překližky, ale zjistil jsem, že 6 mm MDF bude také fungovat pro tento stroj, ale jediným problémem s MDF je, že je náchylný k vlhkosti a existuje velká šance, že se inkoust nebo pigmenty mohou rozlít na panelech.

K vyřešení tohoto problému jsem použil černý vinylový list, který k celkovým nákladům přidává jen pár dolarů, ale poskytuje stroji skvělý matný povrch.

Poté jsem byl připravený nechat své panely pokácet pomocí laserového stroje.

Připojuji níže uvedené soubory a již jsem odstranil toto logo ze souboru, abyste mohli snadno přidat své:)

Krok 6: 3D tisk

Prošel jsem různými druhy pump a po dlouhém zkoumání jsem zjistil, že peristaltická čerpadla dokonale vyhovují mým požadavkům.

Ale většina z nich na internetu jsou čerpadla se stejnosměrnými motory, která nejsou tak přesná a mohou při jejich ovládání způsobovat určité problémy, na druhou stranu některá čerpadla tam jsou s krokovými motory, ale jejich cena je poměrně vysoká.

Rozhodl jsem se tedy jít s 3D tištěnou peristaltickou pumpou, která používá motor Nema 17, a naštěstí jsem přišel na odkaz na Thingiverse, kde SILISAND vytvořil remix Peristaltické pumpy RALF. (Zvláštní poděkování patří společnostem SILISAND a RALF za jejich design, který mi velmi pomohl.)

Pro svůj projekt jsem tedy použil tuto peristaltickou pumpu, která drasticky snížila náklady.

Ale po tisku a testování všech částí jsem si uvědomil, že nejsou pro tuto aplikaci úplně ideální. Poté jsem upravil tlakovou trubku hadice zvýšením jejího zakřivení, aby mohla na hadici vyvíjet větší tlak, a také upravil horní část držáku držáku, aby poskytovala větší přilnavost na hřídeli motoru.

Moje nastavení 3D tiskárny:

• Materiál (PLA)
• Výška vrstvy (0,2 mm)
• Tloušťka skořepiny (1,2 mm)
• Hustota výplně (30%)
• Rychlost tisku (50 mm/s)
• Teplota trysky (210 ° C)
• Typ podpory (všude)
• Typ adheze platformy (žádný)

Můžete si stáhnout všechny soubory, které jsou použity v tomto projektu -

Krok 7: Ložiskový držák

K montáži ložiskového držáku budeme potřebovat následující díly:

• 1x 3D tištěné spodní ložisko pro uložení
• 1x 3D tištěný držák ložiska nahoře
• 6x 624zz ložisko
• 3x šrouby M4x20
• 3x matice M4
• 3x distanční podložky M4
• Imbusový klíč M4

Jak je popsáno na obrázcích, vložte všechny tři šrouby M4x20 do 3D Mounted Bearing Mount Top, poté vložte podložku M4 se dvěma ložisky 624zz a další podložkou do každého šroubu. Poté zasuňte matice M4 do 3D tištěného ložiskového držáku, utáhněte šrouby umístěním spodního držáku.

Stejným postupem vytvořte další tři uložení ložisek.

Krok 8: Příprava zadního panelu

K montáži zadního panelu budeme potřebovat následující díly:

• Laserem řezaný zadní panel
• 4x 3D vytištěná základna pumpy
• 16x matice M4
• 8x šrouby M3x16
• 8x podložky M3
• 4x krokový motor Nema 17
• Imbusový klíč M3

Pro přípravu zadního panelu vezměte 3D vytištěnou základnu pumpy a vložte matice M4 do otvorů na zadní straně základny pumpy, jak je znázorněno na obrázcích. Podobně připravte další tři základny čerpadla.

Nyní zarovnejte krokový motor Nema 17 se štěrbinami na zadním panelu ze zadní strany a namontujte základnu čerpadla pomocí šroubu M3x15 a podložky. A stejným postupem smontujte všechny motory a základnu čerpadla.

Krok 9: Sestavení všech pump na zadním panelu

K sestavení všech čerpadel budeme potřebovat následující díly:

• Zadní panel sestavený z motorů a základny čerpadla
• 4x držáky ložisek
• 4x 3D potištěná přítlačná deska hadice
• 4x 3D vytištěná pumpa
• 4x 50 cm silikonová hadice (6 mm OD a 4 mm ID)
• 16x šrouby M4x25

Vložte všechny uložení ložisek na hřídele motorů. Poté umístěte silikonovou hadičku kolem ložiskových držáků a současně ji přitlačte přítlačnou deskou hadice s 3D potiskem. A zavřete pumpu pomocí 3D tištěné horní části pumpy se šrouby M4x25.

Krok 10: Připravte spodní panel

K sestavení spodního panelu budeme potřebovat následující díly:

• Laserem řezaný spodní panel
• 1x Arduino Uno
• 1x GRBL štít
• 4x A4988 Stepper Driver
• 4x šroub M3x15
• 4x matice M3
• Imbusový klíč M3

Namontujte Arduino Uno na zadní panel pomocí šroubů M3x15 a matic M3. Poté naskládejte GRBL Shield na Arduino Uno a následujte krokové ovladače A4988 na GRBL Shield.

Krok 11: Sestavte spodní a přední panel

K sestavení spodního a předního panelu budeme potřebovat následující díly:

• Laserem řezaný přední panel
• Spodní panel sestavený s elektronikou
• 6x šrouby M3x15
• 6x matice M3
• 3D potištěný držák kádinky

Vložte spodní panel do spodních otvorů předního panelu a upevněte jej šrouby M3x15 a maticemi M3. Poté upevněte držák 3D kádinky pomocí šroubů M3x15 a matic M3.

Krok 12: Vložte zkumavky do držáku 3D vytištěných zkumavek

K sestavení spodního a předního panelu budeme potřebovat následující díly:

• Plně sestavený zadní panel
• 3D držák trubek

V tomto kroku vložte všechny čtyři tuby do otvorů v držáku 3D vytištěných zkumavek. A ujistěte se, že nějaká trubka vyčnívá skrz držák.

Krok 13: Sestavte čtyři panely dohromady

K sestavení předního, zadního, horního a spodního panelu budeme potřebovat následující díly:

• Sestava předního a spodního panelu
• Sestava zadního panelu
• Horní panel
• Chladný bílý LED pásek

Chcete -li shromáždit všechny tyto panely, nejprve upevněte držák trubice na horní část držáku kádinky. Poté přilepte LED pásky na spodní stranu horního panelu a poté vložte horní panel do otvorů na zadním a předním panelu.

Krok 14: Sestavte dráty motoru a boční panely

K sestavení vodičů motoru a bočních panelů budeme potřebovat následující díly:

• Sestavené čtyři panely
• 4x motorové dráty
• Boční panely
• 24x šrouby M3x15
• 24x matice M3
• Imbusový klíč M3

Vložte dráty do otvorů motoru a zavřete oba boční panely. Panely upevněte pomocí šroubů M3x15 a matic M3.

Krok 15: Zapojení

Podle schématu zapojte veškerou elektroniku následujícím způsobem:

Upevněte konektor DC do slotu na zadním panelu a připojte vodiče k napájecím svorkám štítu GRBL

Poté zapojte vodiče motoru do svorek krokových ovladačů následujícím způsobem -

Ovladač X -Stepper (štít GRBL) - vodič azurového motoru

Ovladač stepperu Y (štít GRBL) - purpurový vodič motoru

Ovladač Z -Stepper (štít GRBL) - žlutý vodič motoru

A -Stepper Driver (GRBL Shield) - klíčový vodič motoru

Poznámka: Propojky A-Step a A-Direction na štítu GRBL připojte ke kolíku 12, respektive ke kolíku 13. (Propojky pro A-Step a A-Direction jsou k dispozici nad napájecími terminály)

Připojte Bluetooth HC -05 k následujícím terminálům -

GND (HC -05) - GND (GRBL Shield)

5V (HC -05) - 5V (GRBL štít)

RX (HC -05) - TX (GRBL štít)

TX (HC -05) - RX (GRBL Shield)

Připojte bzučák k následujícím svorkám -

-ve (bzučák) - GND (štít GRBL)

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

Poznámka: Napájejte toto zařízení alespoň 12 V/10 A zesilovačem

Krok 16: Kalibrace motorů

Po zapnutí stroje připojte Arduino k počítači pomocí kabelu USB a nainstalujte kalibrační firmware do Arduino Uno.

Stáhněte si níže uvedený kalibrační kód a nahrajte jej do Arduino Uno a podle následujících pokynů zkalibrujte všechny kroky motorů.

Po nahrání kódu otevřete sériový monitor s přenosovou rychlostí 38 400 a povolte CR i NL.

Nyní zadejte příkaz ke kalibraci motorových čerpadel:

START

Argument „Pump to Calibrate“je zapotřebí k příkazu Arduina, na který motor se má kalibrovat, a může nabývat hodnot:

C => Pro azurový motor

M => Pro purpurový motor Y => Pro žlutý motor K => Pro klíčový motor

Počkejte, až pumpa načte barvu do zkumavky.

Po načtení vyčistěte baňku, pokud do ní vložíte nějaké barevné kouzlo, Arduino počká, než odešlete potvrzovací příkaz k zahájení kalibrace. Chcete -li zahájit kalibraci, odešlete „Ano“(bez uvozovek).

Nyní motor pumpuje barvu do baňky, kterou budeme měřit pomocí odměrného válce.

Jakmile máme naměřenou hodnotu čerpané barvy, můžeme zjistit kroky na jednotku (ml) pro vybraný motor pomocí daného vzorce:

5000 (výchozí kroky)

Kroky na ML = -------------------- Naměřená hodnota

Nyní zadejte hodnotu Kroky na jednotku (ml) pro každý motor do hlavního kódu v daných konstantách:

řádek 7) const float Cspu => Uchovává hodnotu pro Kroky na jednotku azurového motoru

řádek 8) const float Mspu => Udržuje hodnotu pro Kroky na jednotku řady purpurových motorů 9) const float Yspu => Drží hodnotu pro Kroky na jednotku žlutého motoru řádek 10) const float Kspu => Drží hodnotu pro Kroky na Jednotka klíčového motoru

POZNÁMKA: Všechny kroky a postup pro správnou kalibraci motorů se zobrazí během kalibrace na sériovém monitoru

Krok 17:

Krok 18: Kódování

Po kalibraci motorů je čas stáhnout hlavní kód pro vytváření barev.

Stáhněte si níže uvedený hlavní kód a nahrajte jej do Arduino Uno a k použití tohoto stroje použijte dostupné příkazy:

LOAD => Používá se k načtení barevného pigmentu do silikonové trubice.

CLEAN => Používá se k vyložení barevného pigmentu do silikonové trubice. SPEED => Používá se k aktualizaci rychlosti čerpání zařízení. vezměte celočíselnou hodnotu představující otáčky motoru. Výchozí hodnota je 100 a lze ji aktualizovat ze 100 na 400. PUMP => Používá se k příkazu zařízení k vytvoření požadované barvy. bere celočíselnou hodnotu představující červenou hodnotu. bere celočíselnou hodnotu představující zelenou hodnotu. bere celočíselnou hodnotu představující modrou hodnotu. bere celočíselnou hodnotu představující objem bílé barvy.

POZNÁMKA: Před použitím tohoto kódu nezapomeňte aktualizovat hodnoty výchozích kroků pro každý motor z kalibračního kódu

Krok 19: A JSME HOTOVO

Konečně jsi skončil! Takto by měl konečný produkt vypadat a fungovat.

Kliknutím sem jej zobrazíte v akci

Krok 20: Budoucí rozsah

Je to můj první prototyp, který je mnohem lepší, než jsem očekával, ale ano, vyžaduje hodně optimalizace.

Zde jsou některé z následujících upgradů, které hledám pro další verzi tohoto stroje -

• Experimentování s různými inkousty, barvami, barvami a pigmenty.
• Vývoj aplikace pro Android, která může poskytnout lepší uživatelské rozhraní pomocí Bluetooth, který jsme již nainstalovali.
• Instalace displeje a rotačního kodéru, který z něj může udělat samostatné zařízení.
• Bude hledat nějaké lepší a spolehlivější možnosti čerpání.
• Instalace služby Google Assistance, díky které bude responzivnější a chytřejší.

Krok 21: HLASUJTE, PROSÍM

Pokud se vám tento projekt líbí, hlasujte pro něj v soutěži „První autor“.

Opravdu velmi oceňováno! Doufám, že se vám projekt líbil!

Runner Up in the Colours of the Rainbow Contest