Arduino CNC plotter (VÝKRESOVÝ STROJ): 10 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Hej lidi! Doufám, že jste si už užili můj předchozí instruktážní „Jak si vytvořit vlastní tréninkovou platformu Arduino“a jste připraveni na novou, jako obvykle jsem vytvořil tento návod, který vás krok za krokem provede při vytváření tohoto druhu super úžasných levných elektronických projektů což je „CNC plotrový stroj“známý také jako „CNC kreslení“nebo jen „CNC stroj Arduino“. ^_^

Na webu jsem našel spoustu návodů, které vysvětlují, jak vyrobit CNC plotter, ale s nedostatkem informací bylo trochu obtížné takový stroj vyrobit, proto jsem se rozhodl spustit tento instruktáž, kde vám ukážu v detailech, jak si snadno vyrobit vlastní kreslící stroj.

Tento projekt je tak šikovný udělat speciálně po získání přizpůsobené desky plošných spojů, kterou jsme objednali u JLCPCB

ke zlepšení vzhledu našeho stroje a v této příručce je také dostatek dokumentů a kódů, které vám umožní snadno vytvořit zařízení. Tento projekt jsme provedli za pouhých 5 dní, pouhé tři dny na získání všech potřebných dílů a dokončení výroby hardwaru a sestavení, poté 2 dny na přípravu kódu a zahájení některých úprav. Než začneme, podívejme se nejprve

Co se z tohoto návodu naučíte:

1. Správný výběr hardwaru pro váš projekt v závislosti na jeho funkcích
2. Připravte si schéma zapojení pro připojení všech vybraných komponent
3. Sestavte všechny části projektu (mechanická a elektronická montáž)
4. Škálování váhy stroje
5. Začněte manipulovat se systémem

Krok 1: Co je to plotrový stroj

Jelikož jsem tento návod vytvořil pro začátečníky, měl bych nejprve podrobně vysvětlit, co je to kreslící stroj a jak funguje!

Jak je definováno ve wikipedii, CNC znamená počítačové numerické řízení, stroj, což je počítačem řízená struktura, která přijímá pokyny prostřednictvím sériového portu odeslaného z počítače a v závislosti na přijatých instrukcích přesouvá své akční členy. Většina těchto strojů jsou stroje založené na krokových motorech, které obsahují krokové motory v ose tématu.

Další slovo ke zmíněné „ose“, ano, každý CNC stroj má definovaný počet os, které budou řízeny počítačovým programem.

V našem případě je CNC plotter, který jsme vyrobili, dvouosým strojem „detaily na obrázku 1“, který má ve své ose malé krokové motory „krokovač na obrázku 2“, tyto krokovače přesunou aktivní zásobník a budou se pohybovat ve dvou osách naplánujte si vytvoření kresby pomocí kreslicího pera. Pero bude drženo a uvolněno pomocí třetího motoru v naší konstrukci, kterým bude servomotor.

Krok 2: Krokový motor je hlavním pohonem

Krokový motor nebo krokový motor nebo krokový motor je bezkartáčový stejnosměrný elektromotor, který rozděluje plnou rotaci na několik stejných kroků. Pozici motoru lze poté přikázat, aby se pohybovala a držela v jednom z těchto kroků bez jakéhokoli snímače polohy pro zpětnou vazbu (regulátor s otevřenou smyčkou), pokud je motor pečlivě přizpůsoben aplikaci s ohledem na točivý moment a otáčky. Odkud získat krokové motory pro náš projekt, snadné, stačí si vzít starou čtečku DVD, jako je ta na obrázku 1 výše, mám dvě za 2 dolary, než vše, co musíte udělat, je rozebrat a extrahovat krokový motor a jeho podpora, jak ukazuje obrázek 3, budeme potřebovat dva z nich.

Jakmile získáte motory z čtečky DVD, měli byste je připravit k použití identifikací konců cívek motoru. Každý krokový motor má dvě cívky a pomocí multimetru můžete identifikovat konce cívek měřením odporu mezi konektorem kolíků motoru „jako na obrázku 5“a pro každou cívku by to mělo být naměřeno asi 10Ohm. Po identifikaci cívek motoru stačí pájet některé vodiče a ovládat motor přes ně "viz obrázek 6"

Krok 3: Schéma zapojení

Srdcem našeho stroje je deska arduino Nano Dev, která bude řídit pohyb každého akčního členu v závislosti na pokynech přijatých z počítače, abychom mohli tyto krokové motory ovládat, potřebujeme ovladač krokového motoru pro ovládání rychlosti a směru každého aktuátoru.

V našem případě použijeme ovladač můstkového motoru L293D H "viz obrázek 3", který prostřednictvím svých vstupů přijme příkaz motoru vyslaný z arduina a pomocí jeho výstupů bude ovládat krokové motory.

Abych spojil všechny potřebné části společně s naší deskou Arduino, vytvořil jsem schéma zapojení, které ukazuje obrázek 1, kde byste měli sledovat stejné připojení jak pro krokové motory, tak pro servomotor.

Na obrázku 2 je podrobně vysvětleno schematickým schématem zapojení a tím, jak by to mělo být propojení mezi Arduinem a ostatními součástmi, pro jistotu můžete tato propojení upravit podle svých potřeb.

Krok 4: Výroba DPS (vyrábí JLCPCB)

O JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co. S více než 10 lety zkušeností s výrobou desek plošných spojů má JLCPCB více než 200 000 zákazníků doma i v zahraničí, s více než 8 000 online objednávkami prototypů desek plošných spojů a malou výrobou desek plošných spojů denně. Roční výrobní kapacita je 200 000 m2. pro různé 1vrstvé, 2vrstvé nebo vícevrstvé desky plošných spojů. JLC je profesionální výrobce desek plošných spojů, který se vyznačuje velkým měřítkem, vybavením studny, přísným řízením a vynikající kvalitou.

Mluvící elektronika

Po vytvoření schématu zapojení jsem jej transformoval do návrhu desky plošných spojů, abych jej vyrobil „viz obrázek 5, 6, 7, 8“, aby bylo možné vyrobit desku plošných spojů, zvolil jsem JLCPCB, nejlepší dodavatele desek plošných spojů a nejlevnější poskytovatele desek plošných spojů, aby obvod. s nimi spolehlivou platformou, vše, co musím udělat, je několik jednoduchých kliknutí k nahrání souboru Gerber a nastavení některých parametrů, jako je barva a množství tloušťky DPS, pak jsem zaplatil pouhé 2 dolary, abych dostal DPS až po pěti dnech. Jak ukazuje „obrázek 1, 2, 3, 4“souvisejícího schématu.

Související soubory ke stažení

Odtud můžete získat soubor Circuit (PDF). Jak vidíte na obrázcích výše, deska plošných spojů je velmi dobře vyrobena a mám stejný design desek plošných spojů, jaký jsme vyrobili pro naši hlavní desku, a všechny štítky a loga jsou zde, aby mě vedly během kroků pájení. Zde si také můžete stáhnout soubor Gerber pro tento obvod v případě, že chcete zadat objednávku pro stejný design obvodu.

Krok 5: Navrhněte podporu svého stroje

Abychom zajistili lepší vzhled našeho stroje, rozhodl jsem se navrhnout tyto tři části „viz obrázek 1“pomocí softwaru Solidworks, tyto části nám pomohou sestavit čtečky DVD dohromady, mám soubory DXF těchto částí a za pomoci mých přátel z FabLab Tunisko Mám navržené díly vyrábí pomocí CNC laserového řezacího stroje, k výrobě těchto dílů jsme použili dřevěný materiál 5 mm MDF. Ještě další design, kterým je držák kreslícího pera, jsem získal procesem 3D tisku. A všechny související soubory si můžete stáhnout z níže uvedených odkazů.

Krok 6: Ingredience

Nyní se podívejme na potřebné komponenty, které pro tento projekt potřebujeme, používám Arduino Nano, jak bylo uvedeno výše, bude srdcem našeho stroje. Projekt také zahrnuje dva krokové motory s integrovanými obvody ovladačů a servomotorem. Níže naleznete doporučené odkazy na amazon pro příslušné položky

K vytvoření tohoto druhu projektů budeme potřebovat:

• Deska plošných spojů, kterou jsme objednali u JLCPCB
• Arduino nano:
• 2 x ovladač mostu L293D H:
• 2 x IC zásuvky DIP 16 pin:
• 1 x IC zásuvka DIP:
• Konektory SIL a šroubovací hlavičky:
• 1 x servomotor SG90:
• 2 x čtečky DVD:
• 3D tištěné díly
• Laserem řezané části
• Nějaký šroub pro montáž
• Pero, které jsme dostali jako dárek od JLCPCB nebo jiného kreslícího pera

Krok 7: Elektronická montáž a test

Nyní se přesuneme k pájecí sestavě všech elektronických součástek. Jako obvykle najdete na vrchní hedvábné vrstvě štítek každé komponenty označující její umístění na desce a tímto způsobem si budete 100% jisti, že neuděláte žádné chyby při pájení.

Proveďte několik testů

Po pájení elektronických součástek „viz obrázek 1“přišroubuji čtečku DVD k desce osy X a pro hlavní desku jsem udělal to samé, než jsem do nich umístil vodiče motoru, abych provedl jednoduchý test pomocí testu krokového motoru kód „viz obrázek 2“. Jak vidíte, krok se pohybuje dobře a my jsme na správné cestě.

/******************************************************** ****************************************************** ****************************************************** ******************** - Autor: BELKHIR Mohamed** - Profese: (elektroinženýr) Vlastník MEGA DAS** - Hlavní účel: Průmyslová aplikace** - Copyright (c) držitel: Všechna práva vyhrazena** - Licence: BSD 2 -Clause License** - Datum: 2017-04-20*********************** ******************************************************** ****************************************************** ******************************************************* ********************************* POZNÁMKA **************** **********************/ // Redistribuce a použití ve zdrojových a binárních formách, s // bez // modifikace, jsou povoleny za předpokladu, že jsou splněny následující podmínky:

// * Redistribuce zdrojového kódu musí zachovat výše uvedené upozornění o autorských právech, toto

// seznam podmínek a následující prohlášení.

// * Redistribuce v binární formě musí reprodukovat výše uvedené upozornění o autorských právech, // tento seznam podmínek a následující prohlášení o odpovědnosti v dokumentaci // a/nebo jiných materiálech dodávaných s distribucí.

// TENTO SOFTWARE POSKYTUJÍ DRŽITELÉ AUTORSKÝCH PRÁV A PŘISPĚVATELÉ „JAK JSOU“

// VYLOUČÍ SE JAKÉKOLI VÝSLOVNÉ NEBO IMPLIKOVANÉ ZÁRUKY, VČETNĚ, ALE NE OMEZENÝCH // IMPLIKOVANÝCH ZÁRUK OBCHODOVATELNOSTI A VHODNOSTI PRO ZVLÁŠTNÍ ÚČEL

/*

─▄▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▄

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

*/

#include // Include the stepper Motor librarie const int stepPerRotation = 20; // Počet kroků podle pořadí. Standardní hodnota pro CD/DVD // Označte krokový motor osy X Piny Stepper myStepperX (stepPerRotation, 8, 9, 10, 11); neplatné nastavení () {myStepperX.setSpeed (100); // Rychlost krokového motoru myStepperX.step (100); zpoždění (1000); myStepperX.step (-100); zpoždění (1000); } void loop () {}

Krok 8: Montáž mechanických částí

Pokračujeme v montáži naší konstrukce přišroubováním druhého krokového motoru k desce osy Y „viz obrázek 1“. Jakmile připravíte osu Y, budete mít obě osy připraveny k vytvoření dvojosého plánu, o kterém jsme o něm hovořili v prvním kroku „viz obrázek 2“. vše, co musíte udělat, je umístit dvě osy do 90 ° "viz obrázek 3".

Výroba držáku pera

Připravíme držák pera vložením malé sekery do pružiny, aby držel 3D vytištěný držák pera, a poté přišroubujeme servomotor k jeho umístění "viz obrázek 4", držák pera je připraven, takže jej přilepíme na vozík Osa Y pomocí horkého lepidla nebo jakýmkoli jiným způsobem, aby se mohla posouvat po ose Y po krocích krokového motoru „viz obrázek 5“, poté přilepíme naši aktivní desku na vozík osy X „viz obrázek 6“, a skončíme přišroubováním vodičů motorů k nim konektorům na desce. Po určitém uspořádání máme mechanickou konstrukci připravenou k akci „viz obrázek 7“.

Krok 9: Část softwaru

Přecházíme na softwarovou část a spojíme tři softwary, abychom stroj oživili. Na prvním obrázku jsem udělal krátký popis, vytvoříme návrh pomocí softwaru Inkscape, který vytvoří soubor gcode potřebný pro náš stroj a pro Abychom porozuměli pokynům v gcode, stroj by měl mít svůj vlastní kód, který budeme nahrávat pomocí softwaru Arduino IDE, poslední část je, jak propojit kód stroje se souborem gcode, to se provádí zpracováním softwaru.

Prvním krokem je nahrání soketu desky arduino, který si můžete stáhnout z níže uvedeného odkazu, a nezapomeňte aktualizovat kolík krokových motorů podle svého shcematic.

Poznámka: pokud používáte stejné schéma jako naše, kód bude fungovat dobře a není třeba na něm nic měnit.

Příprava Gcode „Inkscape“

Poté se přesuneme do Inkscape a upravíme některé parametry „viz obrázek 1“, jako jsou papírové rámečky a jednotky „viz obrázek 2“, připravíme náš návrh a uložíme jej ve formátu Unicon MakerBat „viz obrázek 5, 6“, pokud je tento formát není k dispozici ve vaší verzi Inkscape, můžete k němu přidat doplněk, jakmile kliknete na (uložit), objeví se nové okno pro úpravy parametrů souboru Gcode, vše, co musíte udělat, je sledovat stejné úpravy jako naše a vše bude v pořádku, postupujte podle obrázku 7, 8, 9, poté takto nastavíte tyto parametry a máte soubor gCode.

Poznámka: soubor Gcode nelze uložit v požadovaném formátu, pokud používáte verzi Inkscape vyšší než verze 0.48.5

Propojení stroje se souborem Gcode 'Processing 3'

Přecházíme na software pro zpracování, je to trochu jako Arduino IDE 'viz obrázek 10', takže byste měli otevřít soubor 'CNC programu', který si můžete stáhnout z níže uvedeného odkazu a jednoduše jej spustit 'viz obrázek 11', druhé okno Zobrazí se, budete muset stisknout na klávesnici p, abyste vybrali COM port stroje 'viz obrázek 12', a stisknutím druhého g vybrat požadovaný soubor gcode, jakmile jej vyberete, stroj začne přímo kreslit.

Krok 10: Test a výsledky

A jsme tady, je čas na nějaký test, jakmile nahráte soubor Gcode, stroj začne kreslit a moc se mi líbilo blikání LED, které ukazuje sekvence odeslané do každého krokového motoru.

Návrhy jsou velmi dobře zpracované a můžete vidět lidi, že projekt je úžasný a snadno se vyrábí.

Nezapomeňte sledovat náš předchozí projekt, kterým je „Jak si vytvořit vlastní tréninkovou platformu arduino“. A přihlaste se k odběru našeho kanálu YouTube a získejte další úžasná videa.

Poslední věc, ujistěte se, že děláte elektroniku každý den

Bylo to BEE MB od MEGA DAS uvidíme se příště