Сборка домашней машины для написания домашних заданий (плоттер-писатель)

Компоненты и материалы

Arduino UNO	×1
Микросервопривод SG90	×1
Драйвер шагового двигателя A4988 (SparkFun)	×1

Необходимые инструменты

• 3D-принтер (любой)

Программное обеспечение

• Arduino IDE

О проекте

Рисующий робот / перьеплоттер / машина для письма — это Open Hardware версия известного AxiDraw, перьеплоттера, способного писать или рисовать на практически любой плоской поверхности. Он может писать ручками, маркерами, карандашами и другими письменными принадлежностями для бесконечного множества применений.

Его уникальный дизайн с выносной головкой позволяет рисовать на объектах, превышающих размеры самой машины. Главное преимущество — машину можно ставить прямо на книгу благодаря core XY выносному дизайну.

Этот рисующий робот похож на коммерческий AxiDraw. Управляется Arduino Uno, использует CNC Shield и прошивку GRBL.

Стоимость сборки — около $75 в зависимости от источника запчастей и наличия у вас некоторых компонентов (например, Arduino).

Все мои проекты на diyprojectslab.com

Максимальная область рисования 24 × 30 см.

Спасибо NextPCB

Проект успешно завершен благодаря помощи NextPCB. Если у вас есть PCB-проект, посетите их сайт для скидок и купонов.

Бесплатная доставка прототипов PCB: https://www.nextpcb.com/pcb-quote?act=2&code=Romeo...

Рождественский розыгрыш 100% выигрыш: https://www.nextpcb.com/christmas-lucky-draw?code...

Шаг 1: Детали и материалы

Механика:

• 2 × Nema 17 шаговых двигателя
• 2 × Линейные валы M8 × 450 мм (ось X)
• 2 × Линейные валы M8 × 350 мм (ось Y)
• 2 × Линейные валы 3 мм (ось Z, можно из старого CD-ROM)
• 1 × Резьбовой стержень M8 × 480 мм
• 8 × Подшипники LM8UU
• 1 × Сервопривод SG90
• 1 × Пружина 5 мм (из шариковой ручки)
• 2 × Шкив GT2, 16 зубьев
• 5 × Подшипники 624zz
• 1 × Ремень GT2 2000 мм
• 1 × Arduino Uno
• 1 × CNC Shield
• 2 × Драйвер A4988 с радиаторами
• 6 × Перемычки для микрошага
• 1 × Блок питания 12 В 2 А

Гайки:

• 7 × M3-0.5
• 5 × M4-0.7
• 4 × 5/16in-18

Винты:

• 13 × Phillips M3-0.5 × 16 мм
• 4 × Phillips M3-0.5 × 6 мм
• 5 × Phillips M4-0.7 × 35 мм
• 1 × Hex M3-0.5 × 20 мм

Шайбы:

• 4 × 5/16in шайба
• 4 × M3 шайба

Шаг 2: 3D-печать

• Скачайте файлы с Thingiverse
• Откройте модели в Cura или другом слайсере
• Наполнение 75% на всех деталях (70–100% тоже подойдёт)
• Слой 0.10–0.20 мм
• Пластик PLA
• Поддержки для Penholder, Slider, X_Support_L и X_Support_R
• Самая долгая деталь ~10 часов, самая быстрая ~30 минут
• PLA подходит. Печать при 200°C на BuildTak. Рафты и бримы не нужны. Поддержки только для держателя ручки и Z-концевика.

Шаг 3: Сборка оси X

Вам понадобятся (2) вала 350 мм и (2) вала 450 мм.

• Вставьте (2) вала 450 мм в любую x-support деталь
• Может потребоваться круглой напильник для шлифовки отверстий
• Резиновый молоток поможет вставить валы

Теперь вставьте резьбовой стержень в нижнее отверстие. Наденьте шайбу 5/16in и гайку 5/16in на обе стороны x-support.

Шаг 4: Сборка подшипников оси X

Вставьте подшипники LM8UU в свои места в верхнем и нижнем клемпшейлах (по 4 штуки в каждый).

Установите (4) подшипника 624zz в 3D-печатные натяжные шкивы. 5-й подшипник оставьте для оси Y.

Сборка каретки оси X:

• (4) винта M3-0.5 × 20 мм, (4) гайки M3, (4) шайбы M3, (4) подшипника 624zz с шкивами
• Нанесите шайбу на винт, она упрётся в подшипник. Гайка внизу каретки зафиксирует подшипник

Сборка X-support:

• Пронесите клемпшейл по валам 450 мм (ось X)
• Резиновым молотком установите последний X-support на валы
• Убедитесь, что валы вылезают поровну с обеих сторон
• Пронесите другой конец резьбового стержня через отверстие X-support
• Наденьте последнюю пару гайок и шайб для фиксации
• Закрепите валы (2) винтами Phillips M3-0.5 × 16 мм на каждый X-support

Шаг 5: Сборка оси Y

Y-Back:

• Вставьте (2) вала 350 мм в Y-back резиновым молотком
• (1) винт M4-0.5 × 35, (1) гайка M4, 5-й подшипник 624zz
• (2) винта M3-0.5 × 16 для фиксации валов
• Вставьте подшипник при завинчивании винта через Y-back

Y-Front:

• Пронесите валы/Y-back через подшипники LM8UU и установите Y-front резиновым молотком

Шаг 6: Сборка ремня X-Y

• Используйте игольчатые плоскогубцы для проведения ремня GT2 через клемпшейл
• Пронесите оба конца ремня через «зубчики» на Base Slider
• Ремень должен быть натянут, а не болтаться
• После натяжения клемпшейл может не двигаться свободно — это нормально

Шаг 7: Сборка оси Z

• Получите (2) вала 3 мм и 3D-детали: Slider, Pen Holder, Base Slide, 3MM Metric Thumb Screw
• (1) Hex M3-0.5 × 20 мм винт и Metric Thumb Screw — соедините, закрепите суперклеем
• (3) винта M3-0.5 × 16 мм для крепления Base Slide к Y-Front. Возможно, понадобятся (3) гайки M3-0.5
• Соедините Slider и Pen Holder в одну деталь
• Нанесите эту деталь и (2) вала 3 мм, пронесите валы через отверстия. Поместите маленькую пружину между деталями для давления, поднимающего Slider. Подгоните пружину под нужное давление

Шаг 8: Электроника

ЭЛЕКТРОНИКА

Рекомендую Arduino Uno + CNC Shield.

Подготовьте всю схему:

1. 4 шт. драйверов A4988
2. Расширительная плата для драйверов A4988
3. Arduino UNO. Сначала приклейте радиаторы к драйверам A4988.

4 драйвера A4988 установите на расширительную плату, подключите Arduino к расширительной плате и соедините всю проводку. Щит имеет встроенное управление микрошагами — вместо полных или полушагов можно делать 1/16 или 1/32 шага для максимальной точности. Но двигатели будут больше греться.

Для микрошага замкните соответствующие пины режима. Разные комбинации дают разные разрешения. Смотрите таблицу конфигураций. После прошивки щита установите драйверы A4988 и подключите остальную электронику.

Для поиска обмоток шаговых используйте мультиметр. Если между двумя проводами есть сопротивление — это обмотка. На схеме обмотки показаны парой проводов одного цвета.

Шаг 9: Программное обеспечение

Используемый софт:

• Inkscape — векторный редактор (рисование/импорт графики)
• Inkscape MI GRBL Extension — конвертация графики в G-код
• Universal G Code Sender — отправка G-кода в робот
• GRBL — прошивка Arduino (загружается в Uno)

Ссылки:

• Arduino IDE: https://www.arduino.cc/en/software
• Universal G-code Sender: https://winder.github.io/ugs_website/
• Inkscape: https://inkscape.org/release/inkscape..
• 4xiDraw & km laser: https://drive.google.com/file/d/1YO8-...
• Processing: https://processing.org/download/
• Drawing to G-code (Processing): https://drive.google.com/file/d/1PIFx...
• Смотрите видео для полной настройки

Шаг 10: Машина в работе

Плоттер пишет и рисует на бумаге, книгах и других поверхностях.

Код

• grbl code

grbl code (Arduino)

/***********************************************************************
 * Этот скетч компилирует и загружает Grbl в ваш 328p-based Arduino!
 * Использование:
 * - Убедитесь, что исходный код Grbl импортирован в Arduino IDE.
 *   Подробности на нашем Github.
 * - Выберите вашу плату Arduino и Serial Port в меню Tools.
 *   ВНИМАНИЕ: Grbl официально поддерживает только 328p-based Arduino (Uno).
 *   Другие платы могут не работать!
 * - Нажмите 'Upload'. Всё!
 * Для продвинутых: настройте config.h в исходниках Grbl.
 * Copyright (c) 2015 Sungeun K. Jeon. MIT license.
 ***********************************************************************/
#include <grbl.h> // Не меняйте этот файл!

Схемы