CNC barabanchi: 13 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:25

Bu yo'riqnomada A4/A3 o'lchamli plastmassa quvurlar bo'lagidan, ikkita BYJ-48 pog'onali dvigatel va SG-90 servodan tasvirlangan. Asosan, bu baraban ichiga o'ralgan tekis to'shak.

Bir dvigatel barabanni aylantiradi, ikkinchisi bosma boshini siljitadi. Servo qalamni ko'tarish va tushirish uchun ishlatiladi.

An'anaviy yassi chizgichga qaraganda, bu chizgich bir qator afzalliklarga ega:

• sezilarli darajada kichikroq iz
• faqat bitta chiziqli hidoyat rayini talab qiladi
• qurish oson
• arzon

Bort tarjimoni Inkscape-dan olingan gcode-ni qabul qiladi.

Plotter bilan aloqa bluetooth havolasi orqali amalga oshiriladi.

Plotter men ko'rsatgan https://www.instructables.com/id/CNC-Graphics-Table… da tasvirlangan CNC Grafik Tablet bilan mos keladi.

Aniq asbob bo'lmasa -da, bu chizgichning aniqligi akvarel chizmalarini qog'ozga o'tkazish maqsadiga muvofiqdir.

1 -qadam: O'chirish davri

O'chirish sxemasi Arduino UNO R3 mikrokontrolleridan va alohida komponentlar o'rnatilgan maxsus qalqondan iborat. Quvvat tashqi 5 voltli 1 amperli regulyator orqali amalga oshiriladi. O'rtacha oqim 500 mA atrofida.

BYJ-48 pog'onali motorlar PORTB (D8, D9, D10, D11 pinlari) va PORTC (A0, A1, A2, A3 pinlari) ga ulanadi. SG-90 qalam ko'taruvchi servo D3 piniga biriktirilgan.

560 ohmli rezistorlar, agar biror narsa noto'g'ri ketsa, arduinoni qisqa tutashuvdan himoya qiladi. Ular, shuningdek, besleme panjaralari bo'ylab "sakrash" vazifasini bajarayotganda, qalqonni sim bilan ulashni osonlashtiradi.

1k2 va 2K2 rezistorlar HC-06 bluetooth modulining [1] shikastlanishining oldini oladi, 5 voltli arduinodan 3,3 voltsgacha tushadi.

[1] Arduino-ga USB port orqali kod yuklashda HC-06 bluetooth modulini uzing. Bu ketma -ket port ziddiyatlarini oldini oladi.

2 -qadam: chiziqli haydovchi

Chiziqli haydovchi 3 mm x 32 mm uzunlikdagi alyuminiy panjaradan, alyuminiy varaqdan va to'rtta kichik rulmanli kasnaqdan qilingan.

Alyuminiy ko'plab apparat do'konlarida mavjud. U624ZZ 4x13x7 mm uzunlikdagi yivli kasnaklar https://www.aliexpress.com saytida mavjud.

Oddiy qo'l asboblari sizga kerak bo'lgan narsadir. Alyuminiy panjarani o'lchagich o'lchamiga mos ravishda kesib oling.

Dvigatel yig'ilishi

BJY-48 zinapoyali dvigatelni bir chetidan bar orqali o'tkazing va dvigatel miliga GT2 20 tishi, 5 mm teshik, kasnaqni mahkamlang. Endi barning boshqa uchiga boshqa GT2 kasnagini o'rnating, shunda kasnak erkin aylana oladi. Bunga erishish uchun 5 mm diametrli quvurli (radio) ajratgich va 3 mm boltdan foydalandim.

Endi kasnaklar bo'ylab GT2 vaqt kamarining uzunligini aylantiring. Vaqt kamarining uchlarini yarim burilish yordamida bog'lang, shunda tishlar bir-biriga o'raladi va simi bilan mahkamlanadi.

Oxir -oqibat, aravachani vaqt kamariga simi banti bilan mahkamlang.

Vagon yig'ilishi

Tashish moslamasi U624ZZ kasnaklar murvat bilan bog'langan alyuminiy varaq [1] tasmasidan qilingan. Agar kerak bo'lsa, alyuminiy qatlamdan kasnaqlarni bo'shatish uchun 4 mm yuvish vositasidan foydalaning.

4 mm chuqurchaga ega bo'lgan kasnaklar alyuminiy panjaraning yuqori va pastki qismiga o'raladi, shunda vertikal harakat bo'lmaydi, alyuminiy tasma chapga va o'ngga erkin harakat qiladi.

Aravaning erkin harakatlanishini ta'minlash uchun avval ustki ikkita kasnaqni o'rnating, shkaflar barda o'tirgan holda, pastki ikkita kasnaklar o'rnini belgilang. Endi bu ikkita kasnaq uchun teshiklar burg'ulash mumkin. Kattaroq 4 mm diametrli burg'ulashning oldini olish uchun avval kichik "uchuvchi" matkapdan foydalaning.

Alyuminiy tasmasini "U" ga burishdan oldin, qalam diametriga mos keladigan tepa va pastda teshik oching. Endi burilishlarni yakunlang.

Vaqt kamarini aravachaning yig'indisiga simi bog'lagichi va yuqori ikki kasnaklar orasidagi 3 mm bolt yordamida ulang.

Qalam ko'tarish moslamasi

SG-90 servosini aravachaning yuqori qismiga bir yoki ikkita simi rishtalari yordamida ulang.

Qalamingizni burg'ilagan ikkita teshikdan pastga tushiring. Qalam erkin yuqoriga va pastga siljishiga ishonch hosil qiling.

Qalamga "bo'yinbog '" mahkamlang, shunda servo qalam yuqoriga ko'tarilganda qalam barabandan tozalanadi.

[1] Alyuminiyni varaqning har ikki tomonini o'tkir pichoq bilan (quti-kesuvchi), so'ngra stol chetiga egib kesish mumkin. Bir nechta chayqalishlar va choyshab sinadi va to'g'ri tanaffus qoldiradi. Qalaydan farqli o'laroq, bu usul alyuminiyni buzmaydi.

3 -qadam: Baraban

Baraban plastmassa trubadan iborat bo'lib, uning uchida ikkita yog'och vilkasi bor [1].

Quvurning ichki radiusiga o'rnatilgan kompasdan foydalanib, rozetkaning oxirini belgilang. Endi har bir konturni ingichka pichoqli arra bilan kesib oling ("ishlov berish", "bezovtalanish"), so'ngra har bir vilkasini yog'och raspa yordamida maxsus joylashtiring. Yog'ochdan yasalgan kichik vintlar yordamida so'nggi vilkalarni mahkamlang.

Har bir vilkaning o'rtasidan o'tadigan 6 mm muhandislik murvat o'qni hosil qiladi.

Baraban o'lchamlari

Baraban o'lchamlari qog'oz o'lchamiga qarab belgilanadi. Baraban diametri 100 mm, A4 portreti va A3 landshaftini qo'llab -quvvatlaydi. Baraban diametri 80 mm faqat A4 peyzajini qo'llab -quvvatlaydi. Inertiyani kamaytirish uchun baraban diametrini iloji boricha kichikroq qilib ishlating … BYJ-48 dvigatellari juda kichik.

Baraban diametri 90 mm bo'lgan A4 portret va A3 landshaft qog'ozlari uchun idealdir, chunki qarama -qarshi qirralar, barabanga o'ralgan holda, taxminan 10 mm ga bir -biriga yopishib oladi, demak sizda faqat bitta tikuv bor.

Barabanning aylanishi

Har bir o'q baraban erkin aylana oladigan alyuminiy chekkadan o'tadi. Oxirgi suzishning oldini olish GT-2, 20 tishli, 6 mm teshikli, bitta uchida o'qga mahkamlangan kasnak yordamida amalga oshiriladi. Uzluksiz GT-2 vaqt kamari BJY-48 tishli pog'onali dvigatelni baraban bilan bog'laydi. Dvigatel uchun diametri 5 mm bo'lgan kasnaq kerak.

[1] Ko'pgina diametrli plastmassa vilkalar mavjud, lekin ular rad etilgan, chunki ular ichkariga emas, balki trubaning ustiga qo'yilgan va plastik egilishga moyil. Agar murvat o'rniga uzluksiz o'q ishlatilsa, ular yaxshi bo'lardi … lekin keyin siz o'qni vilkalarga mahkamlashning ba'zi usullarini talab qilasiz.

4 -qadam: qurilish bo'yicha maslahatlar

Qalam barabanning o'rtasi bo'ylab harakatlanishiga ishonch hosil qiling. Bunga yog'och tayanchlarning burchaklarini kesish orqali erishish mumkin. Agar qalam markazdan tashqarida bo'lsa, u baraban yonidan pastga siljiydi.

Ikkita qalam teshigini aniq burg'ulash muhim ahamiyatga ega. Qalam yo'riqnomasida yoki aravachadagi har qanday chayqalish X o'qi bo'ylab chayqalishga olib keladi.

GT-2 vaqt kamarini haddan tashqari tortmang … ular faqat tarang bo'lishi kerak. BYJ-48 zinapoyali dvigatellarda ko'p burilish momenti yo'q.

BJY-48 zinapoyali dvigatellar ko'pincha X o'qi bo'ylab ahamiyatsiz, lekin Y o'qi haqida gap ketganda, ozgina teskari ta'sir ko'rsatadi. Buning sababi shundaki, Y o'qi dvigatelining bitta aylanishi barabanning bir aylanishiga teng, qalam-aravabul esa baraban uzunligini kesib o'tish uchun X o'qi dvigatelining ko'p burilishlarini talab qiladi. Barabanda doimiy momentni ushlab turish orqali Y o'qining har qanday teskari ta'sirini yo'q qilish mumkin. Oddiy usul - barabanga o'ralgan neylon shnurga ozgina og'irlik ulash.

5 -qadam: Bresenhem chizig'ini chizish algoritmi

Bu plotter Bresenham chizish algoritmining optimallashtirilgan [1] versiyasidan foydalanadi. Afsuski, bu algoritm 45 gradusdan past yoki teng bo'lgan chiziq qiyaliklari uchun amal qiladi (ya'ni, aylananing bitta oktanti).

Bu cheklovni chetlab o'tish uchun men XY -ning barcha kirishlarini birinchi "oktant" ga "xaritaga" solaman, so'ngra ularni reja tuzish vaqti kelganida "xaritadan chiqaraman". Bunga erishish uchun kirish va chiqish xaritalash funktsiyalari yuqoridagi diagrammada ko'rsatilgan.

Derivatsiya

Agar siz Bresenham algoritmini yaxshi bilsangiz, bu qadamning qolgan qismi o'tkazib yuborilishi mumkin.

Keling, (0, 0) dan (x1, y1) gacha chiziq chizamiz:

• x1 = 8 = gorizontal masofa
• y1 = 6 = vertikal masofa

(0, 0) boshidan o'tuvchi to'g'ri chiziq uchun tenglama y = m*x tenglama bilan berilgan, bu erda:

m = y1/x1 = 6/8 = 0,75 = qiyalik

Oddiy algoritm

Bu chiziqni chizish uchun oddiy algoritm:

• int x1 = 8;
• int y1 = 6;
• suzuvchi m = y1/x1;
• uchastka (0, 0);
• uchun (int x = 1; x <= x1; x ++) {
• int y = dumaloq (m*x);
• uchastka (x, y);
• }

1 -jadval: Oddiy algoritm

x	m	x*x	y
0	0.75	0	0
1	0.75	0.75	1
2	0.75	1.5	2
3	0.75	2.25	2
4	0.75	3	3
5	0.75	3.75	4
6	0.75	4.5	5
7	0.75	5.25	5
8	0.75	6	6

Bu oddiy algoritm bilan ikkita muammo bor:

• asosiy pastadir sekin ko'paytirishni o'z ichiga oladi
• u sekin harakatlanuvchi nuqta raqamlarini ishlatadi

Bu chiziq uchun y va x ning grafigi yuqorida ko'rsatilgan.

Bresenhem algoritmi

Bresenxem nolga boshlangan "e" xato atamasi kontseptsiyasini kiritdi. U 1 -jadvalda ko'rsatilgan m*x qiymatlarini ketma -ket "m" ni "e" ga qo'shish orqali olish mumkinligini tushundi. U, bundan tashqari, y faqat m*x ning kasr qismi 0,5 dan katta bo'lsa, ortadi. O'zining taqqoslashini 0 <= 0.5 <= 1 oralig'ida ushlab turish uchun u har y ortganda 'e' dan 1 ni chiqaradi.

• int x1 = 8;
• int y1 = 6;
• suzuvchi m = y1/x1;
• int y = 0;
• float e = 0;
• uchastka (0, 0);
• uchun (int x = 1; x <= x1; x ++) {
• e+= m;
• agar (e> = 0,5) {
• e -= 1;
• y ++;
• }
• uchastka (x, y);
• }

2 -jadval: Bresenhem algoritmi

x	m	e	e-1	y
0	0.75	0	0	0
1	0.75	0.75	-0.25	1
2	0.75	0.5	-0.5	2
3	0.75	0.25		2
4	0.75	1	0	3
5	0.75	0.75	-0.25	4
6	0.75	0.5	-0.5	5
7	0.75	0.25		5
8	0.75	1	0	6

Agar siz algoritm va 2 -jadvalni o'rgansangiz, buni ko'rasiz;

• Asosiy tsikl faqat qo'shish va ayirishni ishlatadi … ko'paytirish yo'q
• y uchun naqsh 1 -jadval bilan bir xil.

Lekin biz hali ham suzuvchi nuqta raqamlaridan foydalanmoqdamiz … buni tuzataylik.

Bresenxem (optimallashtirilgan) algoritmi

Agar biz "m" va "e" ni 2*x1 ga o'lchaydigan bo'lsak, Bresenxamning suzuvchi nuqta algoritmini butun sonli shaklga o'tkazish mumkin, bu holda m = (y1/x1)*2*x1 = 2*y1

"M" va "e" ni o'lchashdan tashqari, algoritm yuqoridagiga o'xshaydi, faqat:

• har safar "x" ni oshirganimizda "e" ga 2*y1 qo'shamiz
• agar e x1 ga teng yoki katta bo'lsa, biz y ni oshiramiz.
• biz "e" dan 1 o'rniga 2*x1 ni chiqaramiz
• Taqqoslash uchun 0,5 o'rniga x1 ishlatiladi

Agar pastadir test uchun nol ishlatsa, algoritm tezligini yanada oshirish mumkin. Buning uchun biz "e" xato atamasiga ofset qo'shishimiz kerak.

• int x1 = 8;
• int y1 = 6;
• int m = (y1 << 1); // doimiy: qiyalik 2*x1 ga o'lchanadi
• int E = (x1 << 1); // doimiy: 2*x1 loopda ishlatish uchun
• int e = -x1; // ofset -E/2: test hozir nolga teng
• uchastka (0, 0);
• int y = 0;
• uchun (x = 1; x <= x1; x ++) {
• e += m;
• agar (e> = x1) {
• e -= E.
• y ++;
• }
• uchastka (x, y);
• }

3 -jadval: Bresenxem (optimallashtirilgan) algoritmi

x	m	E.	e	e - E.	y
0	12	16	-8		0
1	12	16	4	-12	1
2	12	16	0	-16	2
3	12	16	-4		2
4	12	16	8	-8	3
5	12	16	4	-12	4
6	12	16	0	-16	5
7	12	16	-4		5
8	12	16	8	-8	6

Yana bir bor y ning namunasi boshqa jadvallardagidek. Shunisi qiziqki, 3 -jadval faqat tamsayılarni o'z ichiga oladi va m/E = 12/16 = 0,75 nisbati chiziqning "m" qiyaligi.

Bu algoritm juda tez, chunki asosiy tsikl faqat qo'shish, ayirish va nol bilan taqqoslashni o'z ichiga oladi. X1 va y1 qiymatlarini ikki baravar oshirish uchun "chapga siljish" yordamida "E" va "m" qiymatlarini ishga tushirgandan tashqari, ko'paytirish ishlatilmaydi.

[1] Bresenhem algoritmining ushbu optimallashtirilgan versiyasi mualliflik huquqi "Bresenham chizig'i va aylana chizish" qog'ozidan olingan, © 1994-2006, W Randolf Franklin (WRF). Uning materiallari notijorat tadqiqotlari va ta'lim uchun ishlatilishi mumkin, agar siz unga kredit bersangiz va uning bosh sahifasiga havola qilsangiz,

6 -qadam: Kod

Biriktirilgan faylni shu nomli papkaga yuklab oling, so'ngra arduino IDE (integratsiyalashgan ishlab chiqish muhiti) yordamida plotterga yuklang.

Yuklashga urinishdan oldin HC-06 bluetoorh modulini uzing. Bu USB kabeli bilan ketma -ket port ziddiyatini oldini olish uchun kerak.

Uchinchi tomon kodi

Yuqoridagi.ino kodiga qo'shimcha ravishda sizga bepul / xayriya anjomlari bo'lgan quyidagi dasturiy paketlar kerak bo'ladi:

• Teraterm https://osdn.net/projects/ttssh2/releases/ saytida mavjud.
• Inkscape https://inkscape.org/en/download/ saytida mavjud.

Yuqoridagi uchinchi tomon paketlarini o'rnatish va ishlatish bo'yicha ko'rsatmalarni mening maqolamda topish mumkin

7 -qadam: Menyu

"Teraterm" yordamida planshetingiz bilan bluetooth aloqasini yarating.

"Caps lock" ni yoqing, chunki barcha buyruqlar katta harflar bilan yozilgan.

"M" harfini kiriting va menyu yuqorida ko'rsatilgan tarzda paydo bo'lishi kerak.

Menyu o'z -o'zidan tushunarli:

• M (yoki M0) menyuni keltiradi
• G0 sizga qalamni ko'tarilgan holda ma'lum bir XY koordinatasiga yuborish imkonini beradi.
• G1 sizga qalamni tushirilgan holda maxsus XY koordinatasiga yuborish imkonini beradi.
• T1 sizga qalamni 0, 0 koordinatasiga joylashtirishga imkon beradi. Chiqish uchun "E" ni kiriting.
• T2 sizga chizilgan rasmni kengaytirishga imkon beradi. Masalan, "T2 S2.5" chizilgan chizmani 250%ga oshiradi. Standart o'lchov 100%
• T3 va T4 qalamni ko'tarish yoki tushirish imkonini beradi.
• T5 "ABC" test namunasini chizadi.
• T6 "nishon" chizadi.
• T7 radial chiziqlar to'plamini chizadi, uning maqsadi Bresenham algoritmi sakkizta "oktant" ning har birida ishlayotganligini tekshirish.

Eslatmalar:

• qalamning barcha harakatlari T2 menyu opsiyasi yordamida chizilgan o'lchovlar to'plamidan foydalanadi
• "17:" va "19:" raqamlari arduino tarjimonining "Xon" va "Xoff" terminallarining qo'l siqish kodlari.

8 -qadam: Kalibrlash

X_STEPS_PER_MM va Y_STEPS_PER_MM qiymatlari 90 mm diametrli baraban uchun.

Barabanning boshqa diametrlari qiymatlari quyidagi munosabatlar yordamida hisoblanishi mumkin:

• baraban atrofi PI*diametriga teng
• 2048 qadam har bir motor milining bitta aylanishiga teng
• GT-2 kasnagining bitta aylanishi vaqt kamarining 40 millimetrli chiziqli harakatiga teng

Boshqa usul - bu quyidagi buyruqlarni kiritish.

• G1 X0 Y100
• G1 X100 Y100

keyin olingan chiziqlar uzunligini o'lchab, X-STEPS_PER_MM va Y_STEPS_PER_MM qiymatlarini "o'lchab" qo'ying.

9 -qadam: kodni oldindan qayta ishlash

Bu plotter faqat to'rtta Inkscape gcodini talab qiladi (masalan: G0, G1, G2, G3). Agar keraksiz gcode va izohlarni olib tashlasak, kod ancha tezroq bajariladi.

Buni amalga oshirish uchun sizga "Notepad ++" nusxasi kerak. Bu bepul matn muharriri kiruvchi matnni topish va o'chirish uchun "muntazam ifoda" qidiruv tizimini o'z ichiga oladi. Notepad ++ https://notepad-plus-plus.org/download/v6.9.2.html saytida mavjud.

Notepad ++ yordamida o'zgartiriladigan faylni oching va kursorni faylning yuqori qismiga qo'ying.

Yuqoridagi menyu satridan "Ko'rish/Belgini ko'rsatish/Barcha belgilarni", so'ng "Qidirish/O'zgartirish …" -ni tanlang.

"Oddiy ifoda" katagiga belgi qo'ying (1 -rasmga qarang) va quyidagi kodlar ketma -ketligini qidirish maydoniga kiriting.

Har bir yozuvdan keyin "Hammasini almashtirish" ni bosing:

• %
• (.*)
• ^M.*$
• Z.*$

Yuqoridagi odatiy iboralar barcha % belgilarini, qavsda ko'rsatilgan barcha izohlarni, barcha M kodlarini, barcha Z kodlarini va undan keyingi kodlarni olib tashlaydi.

Endi "Kengaytirilgan ifoda" katakchasini bosing (2 -rasmga qarang) va quyidagi kod ketma -ketligini kiriting:

r / n / r / n / r / n

Bu ibora birinchi ketma-ketlikda yaratilgan keraksiz aravachani qaytarish va chiziqli tasmalarni olib tashlaydi.

Faylni "Boshqa saqlash" yordamida boshqa nom bilan saqlang.

Bajarildi.

10 -qadam: Natijalar

Bu plotter "kontseptsiya isboti" sifatida qurilgan va hech qachon mukammal bo'lishni xohlamagan. Aytgancha, natijalar unchalik yomon emas. Ular, albatta, akvarel chizmalarini qog'ozga o'tkazish bo'yicha mening dizayn maqsadimga mos keladi.

Birinchi uchta rasm-mos ravishda T5, T6, T7 o'rnatilgan test namunalari.

"Salom dunyo!" naqsh bluetooth orqali plotterga yuborilgan. Ushbu faylning "oldindan qayta ishlangan" nusxasi ilova qilinadi.

11 -qadam: Kodni yangilash

Bu plotter kodi Drum_Plotter_V2.ino ga yangilandi.

Asl Drum_Plotter.ino -dagi o'zgarishlar quyidagilarni o'z ichiga oladi:

• qalamni tekisroq joylashtirish
• endi G02 gcode ko'rsatmalarini taniydi (soat yo'nalishi bo'yicha yoylar)
• Endi G03 gcode ko'rsatmalarini taniydi (soat sohasi farqli o'laroq)

Qo'shilgan diagrammada yoy burchagini hisoblash usuli ko'rsatilgan.

12 -qadam: Drum_plotter_v3.ino

"CNC Drum Plotter" uchun kod yangilanishi ilova qilingan.

"drum_plotter_v3.ino" plotter aniqligiga ta'sir qiladigan kichik xatoni tuzatdi.

Tarixni o'zgartirish

2 -versiya:

Ikki yoyli egri chiziqlar qo'shildi

3 -versiya:

Plotter aniqligiga ta'sir ko'rsatadigan kichik xatolarni bartaraf etish uchun quyidagi funktsiyalar qayta yozildi.

• (int) move_to () funktsiyasida round () bilan almashtirildi.
• draw_line () funktsiyasi "oktant" qidirish algoritmi yaxshilandi
• Tarjimon endi dizaynni soddalashtiradigan ko'rsatgichlardan ko'ra simli funktsiyalarni ishlatadi. Masalan, endi biz "M" harfini qidirishdan ko'ra, "MENU" ni qidirishimiz mumkin, so'ngra keyingi raqamni chiqarib olamiz. Bu sizga o'z buyruqlaringiz bilan plotterni shaxsiylashtirishga imkon beradi.

13 -qadam: Drum_plotter_plotter_v4.ino

2017 yil 16 yanvar:

Bu baraban chizgichining kodi yanada optimallashtirildi. Qo'shimcha funktsiyalar qo'shildi.

O'zgarishlarga quyidagilar kiradi:

• tezroq draw_line () algoritmi
• mos keladigan move_to () funktsiyasi
• qadam taymerlari
• kichik xatolarni tuzatish

Qo'shimcha ma'lumot uchun "drum_plotter_v4.ino" dagi sharhlarni o'qing.

Boshqa ko'rsatmalarni ko'rish uchun shu erni bosing.