Arduino CNC Plotter (MESIN LUKISAN): 10 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Hai kawan-kawan! Saya harap anda sudah menikmati instruksiku sebelumnya "Cara membuat platform latihan Arduino anda sendiri" dan anda sudah bersedia untuk yang baru, seperti biasa saya membuat tutorial ini untuk membimbing anda selangkah demi selangkah sambil membuat projek elektronik kos rendah super luar biasa seperti ini yang merupakan "mesin plotter CNC" yang juga dikenali sebagai "lukisan CNC" atau hanya "mesin CNC Arduino". ^ _ ^

Saya menjumpai banyak tutorial di seluruh web yang menerangkan cara membuat CNC Plotter, tetapi dengan kekurangan maklumat, agak sukar untuk membuat mesin seperti itu, itulah sebab mengapa saya memutuskan untuk memulakan arahan ini di mana saya akan menunjukkan kepada anda secara terperinci bagaimana membuat mesin lukisan sendiri dengan mudah.

Projek ini sangat berguna untuk dibuat khas setelah mendapatkan PCB khusus yang kami pesan dari JLCPCB

untuk memperbaiki penampilan mesin kami dan juga terdapat cukup dokumen dan kod dalam panduan ini untuk membolehkan anda membuat mesin anda dengan mudah. Kami membuat projek ini hanya dalam 5 hari, hanya tiga hari untuk mendapatkan semua bahagian yang diperlukan dan menyelesaikan pembuatan perkakasan dan pemasangan, kemudian 2 hari untuk menyiapkan kod dan memulakan beberapa penyesuaian. Sebelum memulakan mari kita lihat terlebih dahulu

Apa yang anda akan pelajari dari arahan ini:

1. Membuat pemilihan perkakasan yang tepat untuk projek anda bergantung pada fungsinya
2. Sediakan gambarajah litar untuk menyambungkan semua komponen yang dipilih
3. Pasang semua bahagian projek (pemasangan mekanikal dan elektronik)
4. Penimbangan keseimbangan mesin
5. Mula memanipulasi sistem

Langkah 1: Apa itu Mesin Plotter

Oleh kerana saya telah membuat arahan ini untuk pemula, saya harus menerangkan secara terperinci terlebih dahulu apa itu mesin lukisan dan bagaimana ia berfungsi!

Seperti yang ditentukan dalam wikipedia, CNC adalah singkatan dari Computer numerical control, sebuah mesin yang merupakan struktur yang dikendalikan komputer yang menerima arahan melalui port bersiri yang dihantar dari komputer dan menggerakkan penggeraknya bergantung pada arahan yang diterima. Sebilangan besar mesin ini adalah mesin berasaskan motor stepper yang merangkumi motor stepper dalam paksi tema.

Kata lain untuk "sumbu" yang disebutkan, ya, setiap mesin CNC mempunyai bilangan paksi yang ditentukan yang akan dikendalikan oleh program komputer.

Dalam kes kami, plotter CNC yang kami buat adalah mesin paksi dua "perincian dalam gambar 1" yang mempunyai motor stepper kecil pada paksinya "stepper dalam gambar 2" stepper ini akan menggerakkan dulang aktif dan membuatnya bergerak dalam paksi ganda merancang untuk membuat reka bentuk lukisan menggunakan pena lukisan. Pena akan dipegang dan dilepaskan menggunakan mesin ketiga dalam struktur kita yang akan menjadi motor servo.

Langkah 2: Motor Stepper Adalah Penggerak Utama

Motor stepper atau step step atau motor melangkah adalah motor elektrik DC tanpa berus yang membahagikan putaran penuh menjadi beberapa langkah yang sama. Kedudukan motor kemudian dapat diperintahkan untuk bergerak dan tahan pada salah satu langkah ini tanpa sensor posisi untuk mendapatkan maklum balas (pengawal gelung terbuka), selagi motor diukur dengan hati-hati ke aplikasi berkenaan dengan tork dan kelajuan., dari mana untuk mendapatkan motor stepper untuk projek kami, sangat mudah, ambil pembaca DVD lama seperti yang terdapat dalam gambar 1 di atas, saya mendapat dua untuk 2 dolar, daripada semua yang perlu anda lakukan adalah membongkarnya untuk mengekstrak motor stepper dan sokongannya, seperti yang ditunjukkan pada gambar 3, kita memerlukan dua daripadanya.

Sebaik sahaja anda mendapatkan motor anda dari pembaca DVD, anda harus membuatnya siap digunakan dengan mengenal pasti hujung gegelung motor. Setiap motor stepper mempunyai dua gegelung dan menggunakan multimeter anda dapat mengenal pasti hujung gegelung dengan mengukur rintangan antara penyambung pin motor "seperti gambar 5" dan untuk setiap gegelung harus diukur sekitar 10Ohm. Setelah mengenal pasti gegelung motor hanya menyolder beberapa wayar untuk mengawal motor melaluinya "lihat gambar 6"

Langkah 3: Diagram Litar

Inti mesin kami adalah papan arduino Nano Dev yang akan mengawal pergerakan setiap penggerak bergantung pada arahan yang diterima dari komputer, untuk mengawal motor stepper ini, kita memerlukan pemandu motor stepper untuk mengawal kelajuan dan arah setiap penggerak.

Dalam kes kami, kami akan menggunakan pemandu motor jambatan L293D H "lihat gambar 3" yang akan menerima arahan motor yang dihantar dari arduino melalui inputnya dan mengawal motor stepper menggunakan outputnya.

untuk menghubungkan semua bahagian yang diperlukan bersama dengan papan Arduino kami, saya telah membuat rajah litar yang menunjukkan gambar 1 di mana anda harus mengikuti sambungan yang sama untuk kedua-dua motor stepper dan motor servo.

Gambar 2 menerangkan secara terperinci melalui skema rajah litar dan bagaimana seharusnya hubungan antara Arduino dan komponen lain, pasti anda dapat menyesuaikan pautan ini bergantung pada keperluan anda.

Langkah 4: Pembuatan PCB (Dihasilkan oleh JLCPCB)

Mengenai JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.), adalah perusahaan prototaip PCB terbesar di China dan pengeluar berteknologi tinggi yang mengkhususkan diri dalam prototaip PCB cepat dan pengeluaran PCB kecil. Dengan pengalaman lebih dari 10 tahun dalam pembuatan PCB, JLCPCB mempunyai lebih dari 200, 000 pelanggan di dalam dan luar negara, dengan lebih dari 8, 000 pesanan prototaip PCB dalam talian dan pengeluaran PCB dalam jumlah kecil setiap hari. Kapasiti pengeluaran tahunan ialah 200, 000 sq.m. untuk pelbagai PCB 1-lapisan, 2-lapisan atau multi-lapisan. JLC adalah pengeluar PCB profesional yang dilengkapi dengan peralatan besar, peralatan sumur, pengurusan yang ketat dan berkualiti.

Elektronik bercakap

Setelah membuat gambarajah litar, saya mengubahnya menjadi reka bentuk PCB untuk menghasilkannya "lihat gambar 5, 6, 7, 8", untuk menghasilkan PCB, saya telah memilih JLCPCB sebagai pembekal PCB terbaik dan penyedia PCB termurah untuk memesan litar. dengan platform yang boleh dipercayai, semua yang perlu saya lakukan adalah beberapa klik mudah untuk memuat naik fail gerber dan menetapkan beberapa parameter seperti warna dan kuantiti ketebalan PCB, maka saya telah membayar hanya 2 Dolar untuk mendapatkan PCB saya selepas lima hari sahaja. Seperti yang ditunjukkan "gambar 1, 2, 3, 4" skema yang berkaitan.

Fail muat turun yang berkaitan

Anda boleh mendapatkan fail Circuit (PDF) dari sini. Seperti yang anda lihat dalam gambar di atas, PCB dihasilkan dengan sangat baik dan saya mempunyai reka bentuk PCB yang sama seperti yang kami buat untuk papan utama kami dan semua label dan logo ada untuk membimbing saya semasa langkah pematerian. Anda juga boleh memuat turun fail Gerber untuk litar ini dari sini sekiranya anda ingin membuat pesanan untuk reka bentuk litar yang sama.

Langkah 5: Reka Sokongan untuk Mesin Anda

Untuk memberikan penampilan yang lebih baik untuk mesin kami, saya memutuskan untuk merancang tiga bahagian ini "lihat gambar 1" menggunakan perisian Solidworks, bahagian-bahagian ini akan membantu kami mengumpulkan pembaca DVD bersama-sama, saya mempunyai fail DXF bahagian-bahagian ini dan dengan pertolongan rakan-rakan saya di FabLab Tunisia Saya telah menghasilkan alat ganti yang dirancang menggunakan mesin pemotong laser CNC, kami menggunakan bahan kayu MDF 5mm untuk mendapatkan bahagian-bahagian ini dihasilkan. Namun satu lagi yang merupakan pemegang pena gambar, saya telah melalui proses percetakan 3D. Dan anda boleh memuat turun semua fail yang berkaitan dari pautan di bawah.

Langkah 6: Bahan

Sekarang mari kita mengkaji komponen yang diperlukan untuk projek ini, saya menggunakan Arduino Nano seperti yang disebutkan di atas, ini akan menjadi nadi mesin kami. Projek ini juga merangkumi dua motor stepper dengan IC driver dan motor servo. Di bawah ini anda akan mendapat beberapa pautan amazon yang disyorkan untuk item yang sesuai

Untuk membuat projek seperti ini, kami memerlukan:

• PCB yang kami pesan dari JLCPCB
• Nano Arduino:
• Pemacu jambatan 2 x L293D H:
• 2 x soket IC DIP 16 pin:
• 1 x soket IC DIP:
• Penyambung header SIL dan Screw:
• 1 x motor servo SG90:
• 2 x pembaca DVD:
• Bahagian bercetak 3D
• Bahagian memotong laser
• Beberapa skru untuk pemasangan
• Pena yang kami dapat sebagai hadiah dari JLCPCB atau pen lain

Langkah 7: Pemasangan dan Ujian Elektronik

Kami bergerak sekarang ke unit pematerian semua komponen elektronik. Seperti biasa anda akan dapati pada label sutera atas setiap komponen yang menunjukkan penempatannya di papan dan dengan cara ini anda akan yakin 100% bahawa anda tidak akan melakukan kesalahan pematerian.

Buat beberapa ujian

Setelah menyolder komponen elektronik "lihat gambar 1", saya memasang pembaca DVD ke plat paksi X dan saya melakukan perkara yang sama untuk papan utama daripada meletakkan wayar motor di dalamnya skru kepala untuk membuat ujian mudah menggunakan ujian motor stepper kod "lihat gambar 2". Seperti yang anda lihat stepper bergerak dengan baik dan kami berada di jalan yang betul.

/ ************************************************* ************************************************** ************************************************** ******************* * - Pengarang: BELKHIR Mohamed * * - Profesion: (Electrical Ingineer) MEGA DAS pemilik * * - Tujuan utama: Aplikasi Industri * * - Hak Cipta (c) pemegang: Hak cipta terpelihara * * - Lesen: Lesen 2 Klausa BSD * * - Tarikh: 2017-04-20 * * ********************* ************************************************** ************************************************** ********************************************** / / ** ********************************* CATATAN **************** ********************** / // Pengagihan semula dan penggunaan dalam bentuk sumber dan binari, dengan atau tanpa // pengubahsuaian, dibenarkan dengan syarat syarat berikut dipenuhi:

// * Pengagihan semula kod sumber mesti mengekalkan notis hak cipta di atas, ini

// senarai syarat dan penafian berikut.

// * Pengagihan semula dalam bentuk binari mesti menghasilkan notis hak cipta di atas, // senarai syarat ini dan penafian berikut dalam dokumentasi // dan / atau bahan lain yang disertakan dengan pengedaran.

// PERISIAN INI DISEDIAKAN OLEH PEMEGANG HAK CIPTA DAN SUMBANGAN "SEBAGAIMANA ADANYA"

// DAN SETIAP JAMINAN TERSEBUT ATAU TERSIRAT, TERMASUK, TAPI TIDAK TERHAD UNTUK, // JAMINAN TERSIRAT TERSEBUT DAN KESESUAIAN UNTUK TUJUAN TERTENTU DITOLAK

/*

─▄▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▄

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

*/

#include // Sertakan stepper Motor librarie const int stepPerRotation = 20; // Bilangan langkah mengikut giliran. Nilai standard untuk CD / DVD // Nyatakan motor sumbu X stepper Pin Stepper myStepperX (stepPerRotation, 8, 9, 10, 11); batal persediaan () {myStepperX.setSpeed (100); // Kelajuan motor stepper myStepperX.step (100); kelewatan (1000); myStepperX.step (-100); kelewatan (1000); } gelung kosong () {}

Langkah 8: Pemasangan Bahagian Mekanikal

Kami meneruskan pemasangan struktur kami dengan memautkan motor stepper kedua ke plat paksi Y "lihat gambar 1". Setelah menyiapkan paksi Y, anda akan mempunyai kedua-dua paksi yang siap untuk membuat pelan paksi dua yang telah kita bicarakan pada langkah pertama "lihat gambar 2". semua yang perlu anda lakukan ialah meletakkan kedua paksi pada 90 ° "lihat gambar 3".

Pembuatan pen pen

Kami menyiapkan pen pen dengan meletakkan kapak kecil ke dalam pegas untuk memegang pemegang pen dicetak 3D dan kemudian kami mengacukan motor servo ke penempatannya "lihat gambar 4", pemegang pen siap sehingga kami menempelkannya pada kereta Paksi Y menggunakan beberapa gam panas atau cara lain untuk membuatnya dapat meluncur pada paksi Y mengikuti langkah motor stepper "lihat gambar 5", kemudian kita melekatkan plat aktif kita pada pengangkutan paksi X "lihat gambar 6", dan kami selesai dengan mengacaukan wayar enjin kepada mereka penyambung di papan. Selepas beberapa susunan, kami menyiapkan reka bentuk mekanikal untuk aksi 'lihat gambar 7'.

Langkah 9: Bahagian Perisian

Beralih ke bahagian perisian, kami akan menggabungkan tiga perisian untuk menghidupkan mesin, saya telah membuat penerangan ringkas dalam gambar pertama, kami akan membuat reka bentuk kami menggunakan perisian Inkscape yang menghasilkan fail gcode yang diperlukan untuk mesin kami dan untuk pasti untuk memahami arahan gcode mesin harus mempunyai kodnya sendiri yang akan kami muat naik menggunakan perisian Arduino IDE, bahagian terakhir adalah bagaimana menghubungkan kod mesin ke fail gcode, ini dilakukan dengan memproses perisian.

Langkah pertama adalah memuat naik papan arduino yang boleh anda muat turun dari pautan di bawah dan jangan lupa untuk mengemas kini pin motor stepper mengikut skematik anda.

Catatan: jika anda menggunakan skema yang sama dengan yang kami gunakan maka kodnya akan berfungsi dengan baik dan tidak perlu mengubah apa-apa di dalamnya.

Menyiapkan Gcode 'Inkscape'

Kemudian kami bergerak ke Inkscape dan kami menyesuaikan beberapa parameter 'lihat gambar 1' seperti bingkai kertas dan unit 'lihat gambar 2', kami menyiapkan reka bentuk kami dan menyimpannya pada format unicon MakerBat 'lihat gambar 5, 6', jika format ini tidak tersedia pada versi Inkscape anda, anda boleh membuat add-on untuk memilikinya, setelah anda mengklik (simpan) tetingkap baru akan muncul untuk penyesuaian parameter fail Gcode, semua yang perlu anda lakukan adalah mengikuti penyesuaian yang sama dengan yang kami dan semuanya akan baik-baik saja ikuti 'gambar 7, 8, 9' kemudian anda menetapkan parameter ini dengan cara ini, dan anda mempunyai fail gCode anda.

Catatan: anda tidak dapat menyimpan fail Gcode dalam format yang diperlukan jika anda menggunakan versi Inkscape lebih tinggi daripada versi 0.48.5

Menghubungkan mesin ke fail Gcode 'Memproses 3'

Beralih ke perisian pemprosesan, ia agak seperti Arduino IDE 'lihat gambar 10' jadi anda harus membuka fail 'program CNC' yang boleh anda muat turun dari pautan di bawah dan jalankan 'lihat gambar 11', tetingkap kedua akan muncul, anda perlu menekan p yang terakhir di papan kekunci anda untuk memilih port COM mesin 'lihat gambar 12', dan tekan g yang terakhir untuk memilih fail gcode yang dikehendaki, setelah anda memilihnya, mesin akan mula melukis.

Langkah 10: Ujian dan Keputusan

Dan inilah masanya kita berada di sini untuk beberapa ujian, setelah memuat naik fail Gcode mesin mula melukis dan saya sangat menyukai kelipan LED yang menunjukkan urutan yang dihantar ke setiap motor stepper.

Reka bentuknya dibuat dengan sangat baik, dan anda dapat melihat projek ini luar biasa dan mudah dibuat juga, Jangan lupa untuk menonton projek kami sebelumnya yang "bagaimana membuat platform latihan arduino anda sendiri". Dan melanggan saluran YouTube kami untuk video yang lebih hebat.

Satu perkara terakhir, pastikan anda melakukan elektronik setiap hari

BEE MB dari MEGA DAS sampai jumpa lagi