Плоттер с ЧПУ Arduino (чертежная машина)

Необходимые инструменты и машины

	Лазерный резак (универсальный)
	3D-принтер (общий)

Приложения и онлайн-сервисы

	IDE Arduino
	Inkscape
	Обработка основы обработки
	easyEDA

Об этом проекте

Привет, ребята! Надеюсь, вам уже понравился мой предыдущий инструктаж «Как создать свою собственную платформу для обучения Arduino», и вы готовы к новой, как обычно, я сделал это руководство, чтобы помочь вам шаг за шагом, создавая такие супер удивительные недорогие электронные проекты. который является «плоттерным станком с ЧПУ», известным также как «чертеж с ЧПУ» или просто «станок с ЧПУ Arduino». ^ _ ^

Я нашел множество руководств в Интернете, в которых объясняется, как сделать плоттер с ЧПУ, но из-за нехватки информации было немного сложно сделать такой станок, поэтому я решил начать это руководство, где я покажу вам подробнее, как легко сделать свой собственный чертежный станок .

Этот проект так удобно делать, особенно после того, как мы получили заказную печатную плату, которую мы заказали у JLCPCB.

чтобы улучшить внешний вид нашей машины, а также в этом руководстве достаточно документов и кодов, чтобы вы могли легко создать свою машину. Мы сделали этот проект всего за 5 дней, всего за три дня, чтобы получить все необходимые детали и закончить изготовление оборудования и сборку, затем за 2 дня на подготовку кода и начало некоторых корректировок. Прежде чем начать, давайте сначала посмотрим.

Что вы узнаете из этого руководства:

• Правильный выбор оборудования для вашего проекта в зависимости от его функций.
• Подготовьте принципиальную схему для соединения всех выбранных компонентов.
• Соберите все детали проекта (механическая и электронная сборка).
• Масштабирование баланса машины
• Начните манипулировать системой

Шаг 1. Что такое плоттер?

Поскольку я сделал это руководство для начинающих, я должен сначала подробно объяснить, что такое машина для рисования и как она работает!

Как это определено в Википедии, ЧПУ означает компьютерное числовое управление, машину, которая представляет собой управляемую компьютером структуру, которая получает инструкции через последовательный порт, отправленный с компьютера, и перемещает свои исполнительные механизмы в зависимости от полученных инструкций. Большинство этих машин - это машины на базе шаговых двигателей, которые включают шаговые двигатели на оси темы.

Еще одно слово, чтобы упомянуть "ось", да, каждый станок с ЧПУ имеет определенное количество осей, которые будут управляться компьютерной программой.

Еще одно слово, чтобы упомянуть "ось", да, каждый станок с ЧПУ имеет определенное количество осей, которые будут управляться компьютерной программой.

В нашем случае плоттер с ЧПУ, который мы сделали, представляет собой двухосный станок «детали на рисунке 1», который имеет небольшие шаговые двигатели на своей оси «шаговый двигатель на рисунке 2», эти шаговые двигатели будут перемещать активный лоток и заставлять его двигаться по двойной оси планируют создать рисунок с помощью пера для рисования. Ручка будет удерживаться и высвобождаться с помощью третьего двигателя в нашей конструкции, которым будет серводвигатель.

Шаг 2. Шаговый двигатель - главный привод

Шаговый двигатель или шаговый двигатель или шаговый двигатель - это бесщеточный электродвигатель постоянного тока, который делит полный оборот на ряд равных шагов. Затем можно дать команду двигателю двигаться и удерживаться на одном из этих этапов без какого-либо датчика положения для обратной связи (контроллер с разомкнутым контуром), пока двигатель точно подобран для приложения в отношении крутящего момента и скорости. , откуда взять шаговые двигатели для нашего проекта, ну просто, просто возьмите старый DVD-ридер, такой как в следующем изображение.

У меня есть два за 2 доллара. Все, что вам нужно сделать, это разобрать их, чтобы извлечь шаговый двигатель и его опору, как показано на следующих рисунках, нам понадобятся два из них.

Получив двигатели от DVD-ридера, вы должны подготовить их к использованию, определив катушки двигателя . заканчивается. Каждый шаговый двигатель имеет две катушки, и с помощью мультиметра вы можете определить концы катушек, измерив сопротивление между контактами разъема двигателя " как показано на следующем рисунке "и для каждой катушки должно быть измерено около 10 Ом.

После определения катушек двигателя просто припаяйте несколько проводов для управления двигателем через них "см. Следующий рисунок"

Шаг 3. Принципиальная схема

Сердце нашей машины - arduino Nano . Плата разработчика, которая будет управлять движением каждого исполнительного механизма в зависимости от команды, полученной от компьютера. Чтобы управлять этими шаговыми двигателями, нам нужен драйвер шагового двигателя для управления скоростью и направлением каждого исполнительного механизма.

В нашем случае мы будем использовать драйвер двигателя моста L293D H . «см. рисунок 3», который будет получать команду двигателя, отправленную от Arduino через свои входы, и управлять шаговыми двигателями, используя свои выходы.

Чтобы соединить все необходимые детали вместе с нашей платой Arduino, я сделал принципиальную схему, которая показывает первое изображение, на котором вы должны выполнить одно и то же соединение для обоих шаговых двигателей и серводвигателя.

Следующее изображение подробно объясняет посредством схематической схемы принципиальную схему и то, как должны быть связи между Arduino и другими компонентами, вы наверняка можете настроить эти связи в зависимости от ваших потребностей.

Шаг 4:Изготовление печатной платы (Изготовлено JLCPCB)

О JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.) - крупнейшее предприятие по производству прототипов печатных плат в Китае и высокотехнологичный производитель, специализирующийся на производстве быстрых прототипов печатных плат и мелкосерийном производстве печатных плат. Обладая более чем 10-летним опытом в производстве печатных плат, JLCPCB имеет более 200 000 клиентов в стране и за рубежом, с более чем 8 000 онлайн-заказов на изготовление прототипов печатных плат и производство небольших партий печатных плат в день. Годовая производственная мощность составляет 200 000 кв.м. для различных 1-слойных, 2-слойных или многослойных печатных плат. JLC - профессиональный производитель печатных плат, отличающийся крупномасштабным, скважинным оборудованием, строгим управлением и превосходным качеством.

Говорящая электроника

После создания принципиальной схемы я преобразовал ее в дизайн печатной платы, чтобы произвести ее «см. Следующие изображения». Чтобы произвести печатную плату, я выбрал JLCPCB, лучших поставщиков печатных плат и самых дешевых поставщиков печатных плат, чтобы заказать свою схему. с их надежной платформой все, что мне нужно сделать, это несколько простых щелчков мышью, чтобы загрузить файл gerber и установить некоторые параметры, такие как цвет и количество толщины печатной платы, а затем я заплатил всего 2 доллара, чтобы получить свою печатную плату всего через пять дней.

Связанные файлы загрузки

Вы можете получить файл схемы (PDF) здесь. Как вы можете видеть на изображениях выше, печатная плата очень хорошо изготовлена, так как показывает "следующее изображение" соответствующей схемы.

и у меня есть тот же дизайн печатной платы, который мы сделали для нашей основной платы, и все этикетки и логотипы здесь, чтобы направлять меня на этапах пайки. Вы также можете скачать файл Gerber для этой схемы отсюда, если хотите разместить заказ на такую ​​же схему.

Шаг 5. Создайте опору для своей машины!

Чтобы улучшить внешний вид нашей машины, я решил спроектировать эти три части (см. Рисунок 1) с помощью программного обеспечения Solidworks . , эти части помогут нам собрать устройства для чтения DVD вместе, я получил файлы DXF этих частей и с помощью моих друзей из FabLab Tunisia У меня есть разработанные детали, которые можно изготовить с помощью станка для лазерной резки с ЧПУ. Мы использовали древесину МДФ толщиной 5 мм, чтобы изготовить эти детали.

Еще один дизайн, который представляет собой держатель для ручки для рисования, я получил его через процесс 3D-печати. И вы можете скачать все связанные файлы по ссылкам ниже.

Шаг 6. Ингредиенты

Теперь давайте рассмотрим необходимые компоненты, которые нам нужны для этого проекта. Я использую Arduino Nano, как упоминалось выше, и он будет сердцем нашей машины. В проект также входят два шаговых двигателя с управляющими микросхемами и серводвигатель. Ниже вы найдете некоторые рекомендуемые ссылки Amazon для соответствующих товаров

Для создания подобных проектов нам потребуются:

• Печатная плата, которую мы заказали у JLCPCB.
• Arduino Nano:https://amzn.to/2SDSTgO
• Драйвер моста 2 x L293D H:https://amzn.to/2C6PWyb
• 2 гнезда для микросхем DIP, 16 контактов:https://amzn.to/2RAyCvu
• 1 разъем для микросхемы DIP:https://amzn.to/2SPXMTW
• Разъемы SIL и винтовые коллекторы:https://amzn.to/2Ril1JC
• 1 серводвигатель SG90:https://amzn.to/2VEsAZF
• 2 устройства чтения DVD:
• Детали, напечатанные на 3D-принтере
• Детали, вырезанные лазером.
• Винт для сборки.
• Ручка, которую мы получили в подарок от JLCPCB, или любое другое перо для рисования.

Шаг 7:Сборка и тестирование электроники

Переходим к пайке всех электронных компонентов. Как обычно, на верхнем слое шелка вы найдете этикетку каждого компонента, указывающую его размещение на плате, и таким образом вы будете на 100% уверены, что не сделаете никаких ошибок при пайке.

Сделайте несколько тестов

После пайки электронных компонентов «см. Первое изображение», я прикручиваю DVD-ридер к пластине оси X и проделал то же самое с основной платой, затем поместил в них провода двигателя, заглушку винта, чтобы провести простой тест с помощью теста шагового двигателя. код "см. следующий рисунок". Как видите, степпер движется нормально, и мы на правильном пути.

  / ****************************************** ************************************************* ************************************************* ************************ * - Автор:БЕЛХИР Мохамед * * - Профессия:(Инженер-электрик) Владелец МЕГА ДАС * * - Основное назначение:Промышленное Приложение * * - Правообладатель (c):Все права защищены ** - Лицензия:Лицензия BSD с двумя пунктами * * - Дата:20.04.2017 ** *************** ************************************************* ************************************************* ************************************************* **//*********************************** ПРИМЕЧАНИЕ ********** *************************** /// Распространение и использование в исходной и двоичной формах, с // модификациями или без них, разрешены при условии что соблюдены следующие условия:// * При повторном распространении исходного кода должно сохраняться указанное выше уведомление об авторских правах, // этот список условий и следующий отказ от ответственности. // * При повторном распространении в двоичной форме необходимо воспроизводить указанное выше уведомление об авторских правах, // этот список условий и следующий отказ от ответственности в документации // и / или других материалах, поставляемых с распространением. ЯВНЫЕ ИЛИ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫЕ ГАРАНТИИ, ВКЛЮЧАЯ, НЕ ОГРАНИЧИВАясь, // ПОДРАЗУМЕВАЕМЫЕ ГАРАНТИИ КОММЕРЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ И ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕННОЙ ЦЕЛИ / * ─▄▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▄ █░░░█░░░░░░░░░░▄▄░██░█ █░▀▀█▀▀░▄▀░▄▀░░▀▀░▄▄░█ █░░░▀░ ░░▄▄▄▄▄░░██░▀▀░█ ─▀▄▄▄▄▄▀─────▀▄▄▄▄▄▄▀ * / # include  // Включаем Библиотека шаговых двигателей const int stepPerRotation =20; // Количество шагов по очереди. Стандартное значение для CD / DVD // Указать выводы шагового двигателя оси X Stepper myStepperX (stepPerRotation, 8,9,10,11); недействительная настройка () {myStepperX.setSpeed ​​(100); // Скорость шагового двигателя myStepperX.step (100); delay (1000); myStepperX.step (-100); delay (1000);} void loop () {}  

Шаг 8:Сборка механических деталей

Продолжаем сборку нашей конструкции прикручиванием второго шагового двигателя к платформе оси Y «см. Следующий рисунок».

После подготовки оси Y у вас будут обе оси, готовые для создания плана двойной оси, о котором мы говорили на первом шаге «см. Следующие два изображения». все, что вам нужно сделать, это разместить две оси под углом 90 °

Изготовление держателя для ручки

Мы подготавливаем держатель ручки, помещая небольшой топор в пружину, чтобы удерживать держатель ручки, напечатанный на 3D-принтере, а затем прикручиваем серводвигатель к его месту, как показано на рисунке 4. Держатель ручки готов, поэтому мы приклеиваем его к каретке ручки. Ось Y с помощью горячего клея или любого другого средства, чтобы он мог скользить по оси Y, следуя шагам шагового двигателя «см. Рисунок 5», затем мы приклеиваем нашу активную пластину к каретке оси X «см. Рисунок 6», и заканчиваем прикручиванием проводов двигателей к их разъемам на плате. После некоторой договоренности у нас есть механическая конструкция, готовая к действию 'см. Рисунок 7'.

Шаг 9. Программная часть

Переходя к программной части, мы объединим три программного обеспечения, чтобы оживить машину, я сделал краткое описание на первом рисунке, мы создадим наш дизайн, используя программное обеспечение Inkscape, которое создает файл gcode, необходимый для нашей машины и для Конечно, для понимания инструкций gcode у машины должен быть свой собственный код, который мы будем загружать с помощью программного обеспечения Arduino IDE, последняя часть - как связать код машины с файлом gcode, это выполняется с помощью программного обеспечения для обработки.

Первым шагом является загрузка платы arduino scketch, которую вы можете скачать по ссылке, размещенной на github, и не забудьте обновить вывод шаговых двигателей в соответствии с вашей схемой.

Подготовка Gcode 'Inkscape'

Затем мы переходим в Inkscape и настраиваем некоторые параметры «см. Следующие два изображения», такие как бумажные рамки и единицы измерения.

мы готовим наш дизайн и сохраняем его в формате unicon MakerBat 'см. следующие два изображения', если этот формат недоступен в вашей версии Inkscape, вы можете разместить надстройку, чтобы получить его, как только вы нажмете (сохраните) новое окно появится для настройки параметров файла Gcode.

все, что вам нужно сделать, это выполнить ту же настройку, что и у нас, и все будет хорошо, просто следуйте «следующим трем изображениям», затем вы установите эти параметры таким образом, и у вас есть файл gCode.

Связывание машины с файлом Gcode "Processing 3"

Переходя к программному обеспечению для обработки, это немного похоже на IDE Arduino 'см. Следующее изображение'

поэтому вам следует открыть файл «Программа ЧПУ», который вы можете загрузить из того же репозитория на Github, и просто запустить его «см. следующие два изображения».

появится второе окно, вам нужно нажать последнюю p на клавиатуре выберите COM-порт машины "см. следующее изображение" и нажмите последнее g чтобы выбрать нужный файл gcode, как только вы его выберете, машина сразу начнет рисование.

Шаг 10:Тест и результаты

И вот настало время для некоторого теста. После загрузки файла Gcode машина начинает рисовать, и мне очень понравилось мерцание светодиода, которое показывает последовательности, отправленные на каждый шаговый двигатель.

Дизайн сделан очень хорошо, и вы можете видеть, ребята, что проект потрясающий, и его легко сделать,

Не забудьте посмотреть наш предыдущий проект «Как создать собственную платформу для обучения Arduino». И подпишитесь на наш канал YouTube, чтобы увидеть больше потрясающих видео.

И последнее:занимайтесь электроникой каждый день.

Это был BEE MB от MEGA DAS. Увидимся в следующий раз!

Код

CNC_Plotter все необходимое программное обеспечение

Изготовленные на заказ детали и корпуса

Файлы STL и DXF

Схема