В этой статье мастер расскажет нам, как можно построить V-Plotter который очень точно передает изображения на бумаге больших форматов. Такой плоттер будет интересен большому количеству людей ведь с помощью него можно как нарисовать портрет, так и начертить схему на листах большого размера. С плоттером можно использовать бумагу формата А1 и меньше.
Давайте посмотрим небольшое видео с демонстрацией работы плоттера.
Инструменты и материалы:
— Arduino Mega 2560;
-RAMPS 1.4 Контроллер;
-Модуль шагового драйвера A4988, 2 шт.;
-Шаговый двигатель NEMA 17 — 2 шт;
-Серводвигатель SG90;
-Доска размером 780×1200 мм;
-GT2 6мм ремень 2000мм;
-GT2 Шкив ГРМ 80 зубов — 2 шт;
-Коннектор для кабеля XH 2,54 мм — 4P 20 см двойной разъем для проводного кабеля;
-Ленточный кабель 2 метра x 8P;
-Двухжильный провод 2 метра;
-Пустая пластиковая катушка;
-Кабельный ввод диаметром 8-12 мм;
-16шт круглых неодимовых магнитов 10мм х 2мм;
-Кабель для программирования Arduino длиной 1,8 м;
-Крепеж;
-Бумага формата А1;
Шаг первый: о плоттере
V-Plotter — это своего рода плоттер с ЧПУ, который рисует текст и изображения, перемещая перо по вертикальной поверхности. Он имеет простую механическую конструкцию, в том числе:
Одна доска.
Два шаговых двигателя со шкивами и ремнями.
Микро-сервопривод подъема ручки.
Пара противовесов.
У мастера была классная доска размером 780 x 1200 мм, которой его дети больше не пользуются. Именно ее он и использует в качестве основания конструкции.
Размеры плоттера следующие:
Ширина: 550 мм.
Высота: 800 мм.
Длина ремня: 1000 мм.
Шаг второй: подготовка доски
Классная доска, включая алюминиевую рамку имеет размер 780 x 1200 мм. Толщина доски 30 мм. С одной стороны, по углам сверлит отверстия для шаговых двигателей. Расстояние между центрами двух отверстий 600 мм.
С обратной стороны доски устанавливает шаговые двигатели.
Устанавливает на валы двигателей шкивы. Шкив имеет 80 зубьев. Шаг зубьев шкива GT2 80 составляет 2 мм на зуб, поэтому его диаметр равен 80×2 / PI = 50,955 мм.
Сверлит 4 отверстия для крепления и устанавливает плату Arduino Mega 2560 + RAMPS 1.4 по центру верхней части доски.
Шаг третий: сборка узла держателя ручки
Основными компонентами для сборки держателя ручки являются: фитинг, кабельный ввод, ремень и гайки.
Сначала он разрезал 2-метровый ремень ГРМ на две части, каждая по 1 метру. На одной стороне ремня, с помощью кабельной стяжки, закрепил металлическую цепочку. На другой стороне ремня закрепил штуцер.
Внутрь катушки установил два кабельных ввода. Затем просверлил отверстия и установил четыре винта.
Дальше приклеил сервопривод внизу пластиковой катушки (со стороны металлического кабельного ввода) и припаял 3 провода от сервопривода к контроллеру RAMPS 1.4. Наконец, на шкивы шагового двигателя навесили держатель ручки. Проверил перемещение узла.
Во время черчения держатель пера трясся и вибрировал, поэтому он немного доработал узел.
Добавил несколько противовесов — гайки М10.
Закрепил пластиковую колесо диаметром 100 мм и толщиной 10 мм.
Приклеиваем сервопривод к колесу и регулирует рычаг сервопривода так, чтобы он находился как можно ближе к кончику пера.
Устанавливает карандаш и проверяет работу.
По словам мастера работа устройства стала намного лучше.
Шаг четвертый: подключение
Основными контроллерами вертикального плоттера являются Arduino Mega 2560 и RAMPS 1.4. Они управляют 2 шаговыми двигателями через драйверы A4988 и одним серводвигателем. Мастер приводит эскиз подключения устройства.
Для правильной работы плоттера два шаговых двигателя должны вращаться в противоположных направлениях, поэтому ему пришлось поменять местами провода правого двигателя. Подключаются шаговые двигатели левый на шильд X, правый на шильд Y.
RAMPS 1.4 имеет четыре штекерных разъема для подключения сервопривода: D11, D6, D5 и D4. Сервопривод подъема пера управляется штифтом D11.
Что касается источника питания сервопривода, он соединил контакты Vcc и 5V вместе с помощью перемычки. Разъемы 5V и Vcc для питания сервопривода расположены рядом с кнопкой RESET. Это позволить питать плату от платы Ардуино. На фото ниже стрелкой указано место установки перемычки.
Для программирования он использовал кабель от принтера HP длиной около 1,8 м. С обратной стороны доски закрепил кабель-канал и провода проложил в кабель канале.
Шаг пятый: прошивка
Для работы плоттера использовалась прошивка Makelangelo. Прошивку Makelangelo можно использовать во многих различных контроллерах и кинематических системах.
Поддерживаемые стили управления
Показать / Скрыть текст#define POLARGRAPH 1 // polargraph like Makelangelo
#define TRADITIONALXY 3 // gantry 3 axis setup.
#define COREXY 2 // gantry CoreXY setup.
#define ZARPLOTTER 4 // 4 motor, x-shaped 2D motion
#define SKYCAM 5 // 4 motor, x-shaped 3D motion
#define DELTA 6 // 3 arm delta robot, rotary action. untested.
#define STEWART 7 // 6 arm stewart platform, rotary action. untested.
#define ARM3 8 // 3DOF palletizing robot arm.
#define SIXI 9 // 6DOF robot arm.
#define TRADITIONAL6 10 // 6 axis machine, no restrictions.
#define SCARA 11 // 2 axis SCARA.<br>
Поддерживаемые микроконтроллеры
Показать / Скрыть текст#define BOARD_RUMBA 1 // Reprap discount Rumba board
#define BOARD_RAMPS 2 // Mega2560 + Ramps 1.4
#define BOARD_SANGUINOLULU 3 // Sanguinolulu
#define BOARD_TEENSYLU 4 // Teensylu
#define BOARD_WEMOS 5 // Wemos D1 R2 + CNC Shield v3 (see board_wemos.h)
#define BOARD_SIXI_MEGA 6 // Arduino Mega + custom shield for Sixi 2 robot
#define BOARD_CNCV3 7 // Mega2560 + CNC Shield v3
#define BOARD_ESP32 8 // ESP32 + Marginally Clever Polargraph PCB.
Мастер внес несколько изменений в прошивку Mekalangelo, чтобы она была совместима с данным плоттером.
-Параметры конфигурации для вертикального плоттера: «configure.h «.
— Тип плоттера: Polargraph
— Контроллер: Arduino Mega 2560 + RAMPS 1.4
— Нет ЖК-дисплея
Показать / Скрыть текст//——————————————————————————
// Robot styles supported
//——————————————————————————
#define MACHINE_STYLE POLARGRAPH
//——————————————————————————
// LCD panels supported
//——————————————————————————
#define LCD_TYPE LCD_NONE
//——————————————————————————
// Microcontrollers supported
//——————————————————————————
#define MOTHERBOARD BOARD_RAMPS
-Параметры конфигурации для полярографа: «robot_polargraph.h »
— Версия: MAKELANGELO_5
— С ручным подъемником.
— Без ЖК-дисплея — Без SDCard — Без концевых выключателей.
Показать / Скрыть текст#define MACHINE_HARDWARE_VERSION MAKELANGELO_5 // Change me
#define MACHINE_HAS_LIFTABLE_PEN
………………………………………….
#if MACHINE_HARDWARE_VERSION == MAKELANGELO_5
#ifndef MAX_SEGMENTS
#define MAX_SEGMENTS (32)
#endif
//#define USE_LIMIT_SWITCH
//#define HAS_SD
//#define HAS_LCD
#endif
-Настройки шагового двигателя и шкива: «configMotors.h «.
— Он использовал шаговые двигатели NEMA 17 с углом шага: 1,8 °. Таким образом, количество шагов, необходимых для того, чтобы шаговые двигатели совершили 1 полный оборот: 200 шагов / оборот.
— Настройка микрошагов A4988: 1/16. (Драйвер A4988 позволяет увеличить это значение за счёт возможности управления промежуточными шагами и имеет пять режимов микрошага (1(полный), 1/2, 1/4, 1/8 и 1/16).)
— В плоттере использовался ремень ГРМ GT2 с шагом 2 мм на зуб и шкивы GT2-80 с 80 зубьями. Значение 80×2 = 160 мм Шаг шкива означает длину окружности шкивов (диаметр шкива = 160 / PI = 50,9 мм) или расстояние перемещения зубчатых ремней, когда шаговые двигатели совершают 1 оборот.
Показать / Скрыть текст#pragma once
/*
* Motor settings shared between various kinematic systems
*/
// choose one of the following
#define NORMAL_MOTOR_STEPS 200 // 1.8 degrees per step
// stepper motor drivers can use microstepping to split steps into fractions of steps for greater precision.
// A4988 drivers (Marginallyclever.com default) use 16x.
#ifndef MICROSTEPS
#define MICROSTEPS (16.0)
#endif
// Using GT2 timing belt, which has 2mm teeth.
// I also use GT2-80 pulleys which have 80 teeth.
// 80*2 means the pitch is 160.
#define PULLEY_PITCH (160.0)
#if NORMAL_MOTOR_STEPS == 200
#define DEFAULT_FEEDRATE (180.0)
#define DEFAULT_ACCELERATION (150.0)
#define DEGREES_PER_STEP (1.8)
#endif
#if NORMAL_MOTOR_STEPS == 400
#define DEFAULT_FEEDRATE (100.0)
#define DEFAULT_ACCELERATION (150.0)
#define DEGREES_PER_STEP (0.9)
#endif
-Настройка контактов Arduino Mega 2560: «board_ramps.h «
Обратите внимание, что RAMPS 1.4 имеет четыре штекерных разъема сервопривода, привязанных к контактам D11, D6, D5 и D4. В данном устройстве использовался штифт D11 для управления сервоприводом подъема ручки.
Показать / Скрыть текст#define MAX_BOARD_SERVOS (1) /* Default: 4 */
#define SERVO0_PIN (11) /* Default: 11 — Servo 1 */
#define SERVO1_PIN (6)
#define SERVO2_PIN (5)
#define SERVO3_PIN (4)
Шаг шестой: программное обеспечение
Программное обеспечение Makelangelo — это компьютерный инструмент, содержащий все необходимое для настройки и экспорта файлов печати для вертикального плоттера. Он позволяет настраивать конфигурацию плоттера, размер бумаги, настройку сервопривода подъема пера. Кроме того, он также имеет встроенные инструменты для преобразования изображений в GCODE и отправки их контроллеру плоттера.
О том, как использовать программное обеспечение Makelangego, можно узнать здесь.
Откройте программное обеспечение Makelangelo и подключитесь к Arduino Mega 2560.
Дальше нужно проверить направление движения валов шаговых двигателей и расстояние перемещения.
Из раскрывающегося списка нужно выбрать «Manual Driving» и понажимать кнопки влево, вправо, вверх, вниз, с дополнительными расстояниями перемещения 1, 10, 100 мм.
Нажмите кнопки Pen up/ Pen down, чтобы проверить работу сервопривода.
Дальше нужно открыть вкладку «Setting» и установить ряд настроек.
— Model: Makelangelo (Custom).
— Machine Width: 550 (mm).
— Machine Height: 800 (mm).
— Acceleration: 10 (mm/s²).
Устанавливает размер бумаги и поля.
Настраивает перо и скорость рисования. Подъем ручки вверх / вниз можно откалибровать, регулируя значения угла сервопривода, скорость подъема и кнопки » Test «.
Дальше нужно нажать на «Generate art», выбрать график и настроить дополнительные параметры по усмотрению.
Затем нужно нажать «Open File «, чтобы выбрать изображения. Программное обеспечение Makelangelo может конвертировать изображения JPG, PNG, BMP, GIF или DXF / SVG в GCODE в нескольких стилях формата преобразования.
Шаг седьмой: тестирование
Мастер написал https://content.instructables.com/ORIG/FAH/W2EW/KJ2UV8P2/FAHW2EWKJ2UV8P2.xls для имитации вертикального плоттера.
Нужно ввести координаты X, Y, и шаблон Excel будет моделировать положение пера, а также длину ремня от шкивов до пера и от шкивов до противовесов.
Чтобы провести первый тест, мастер щелкнул встроенную функцию «Generate art», далее «Your message here». В раскрывающемся списке, выбирает размер и шрифт, набирает сообщение (надпись) и нажимает «Start».
Ниже результат.
Протестировал фигуры «Lissajous» из вкладки «Generate art».
Тестирует фигуру «Spirograph».
Рисунок после раскрашивания вручную.
Дальше мастер попытался нарисовать портрет.
Результат отличный.
Для работы с фото нужно экспортировать изображение в формате DXF / SVG из Inkscape с расширениями штриховки, затем открыть этот файл DXF / SVG в Makelangelo, просто нажав «Пуск» для выполнения.
Все готово.
Некоторые моменты сборки плоттера, а также демонстрацию его работы можно посмотреть на видео.
Источник (Source)
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Подборки: Вертикальный плоттер Ардуино
Источник: