Плоттер с ЧПУ на базе arduino своими руками

Машины с ЧПУ - это компьютеризированные машины с числовым программным управлением, которые используются для рисования чего-либо или проектирования любых механических деталей в соответствии с программой проектирования, введенной в их блок управления. Блок контроллера может быть компьютером или микроконтроллером. Станки с ЧПУ имеют шаговые и серводвигатели для рисования конструкции в соответствии с поданной программой.

После исследования станков с ЧПУ я решил построить свой собственный станок с ЧПУ, используя местные материалы. В мире так много станков с ЧПУ, некоторые из которых очень сложны в техническом плане и сложны в изготовлении или даже эксплуатации. По этой причине я решил сделать простой плоттер с ЧПУ на базе Arduino, который, безусловно, является самым простым в изготовлении. Вы также можете использовать его как чертежную машину с ЧПУ Arduino с небольшими изменениями.

Этот DIY Arduino станок с ЧПУ может рисовать большинство основных фигур, текстов и даже мультфильмов. Его работа похожа на то, как пишет человеческая рука. Это быстрее и точнее по сравнению с тем, как человек может писать или рисовать. Посмотрите демонстрационное видео в конце этого урока.

Создание станка с ЧПУ Arduino:

Для работы плоттерного станка с ЧПУ требуются 3 оси (ось x, ось y и ось z. Ось x и ось y работают в унисон для создания двухмерного изображения на обычной бумаге. Эти оси x и y оси расположены под углом 90 градусов друг к другу, так что любая точка на плоской поверхности определяется заданными значениями x и y.Ось z используется для подъема и опускания пера на обычную бумагу.

В зависимости от изображения, которое нужно нарисовать, компьютер сгенерирует соответствующие координаты и отправит их в микроконтроллер через порт USB. Микроконтроллер интерпретирует эти координаты и затем управляет положением двигателей для создания изображения. Здесь мы использовали Arduino в качестве микроконтроллера для создания этого станка с ЧПУ. Трехосное движение обеспечивается шаговыми двигателями, которые будут управляться платой Arduino. Вы можете узнать, как связать шаговый двигатель с Arduino, если вы новичок в этом.

Итак, давайте начнем шаг за шагом создавать наше устройство с ЧПУ Arduino.

Что вам нужно:

Примечание. Мой дизайн сильно отличается от оборудования с точки зрения размера и используемых материалов. Мне не удалось найти старые приводы DVD, поэтому я остановился на деталях для принтера. Что бы вы ни использовали, убедитесь, что у него есть шаговый двигатель.

Требования к оборудованию:

1. Алюминиевый лист (710 мм x 710 мм)
2. Старый принтер HP / Epson. Вы можете использовать старые компьютерные DVD приводы
3. Болты и гайки
4. Стекло из плексигласа
5. Arduino UNO
6. Щит водителя двигателя L293D или щит ЧПУ Arduino
7. Мини серводвигатель
8. Ручка

Взаимодействие с другими людьми

Инструменты:

1. Отвертка
2. Дрель
3. Режущий инструмент (ножовка)
4. Клей
5. Устройство скамейки

Программное обеспечение:

Для эффективной работы этого аппарата используется следующее программное обеспечение. Зайдите на различные веб-сайты и загрузите их.

1. Arduino IDE версии 1.6.6 или более поздних версий отсюда
2. Обработка IDE версии 3.1.1 или более поздней версии отсюда
3. Inkscape версии 0.48.5. Загрузите его отсюда.
4. Контроллер Grbl (опционально)

Основание для плоттера с ЧПУ:

Основным корпусом этого устройства является основание, которое поддерживает все основные части машины вместе, что делает ее прочной и портативной. В этой конструкции мы будем использовать алюминий для изготовления основания, поскольку он легкий, его легко сгибать и резать, а также он дает хороший блестящий вид, поскольку не ржавеет.

Конструкция и размеры моей базы показаны ниже:

Примечание. Все размеры указаны в миллиметрах.

После гибки и резки мне удалось создать очень прочную основу, как показано ниже:

Сборка осей X, Y и Z:

Для создания осей x и y используются две подставки для принтера. Каждая из этих частей содержит шаговый двигатель и механизм ременной передачи, обычно используемый для перемещения картриджа взад и вперед.

Для оси Z мини-серводвигатель прикреплен к оси Y с помощью клея. Этот серводвигатель используется для перемещения пера вверх и вниз. Должен быть сконструирован хороший опорный механизм, который обеспечит свободное движение пера вверх и вниз.

Платформа для рисования для станков с ЧПУ:

Из-за огромного размера этой машины устройство может рисовать на бумаге формата A5. Поэтому мы вырежем платформу размером A5 (148 мм x 210 мм) из стекла Perspex, а затем приклеим ее к подвижной части оси x с помощью клея.

Электропроводка и схема станка с ЧПУ:

Вставьте щиток драйвера двигателя L293D на плату Arduino UNO. Этот щит может управлять двумя шаговыми двигателями одновременно и двумя серводвигателями. Подключите два шаговых двигателя, как показано ниже. Заземление следует оставить неподключенным, так как двигатели двухпозиционного типа. Он будет действовать как контроллер ЧПУ Arduino для нашего плоттера.

Также прикрепите мини-серводвигатель к серво1. Подключите источник питания 7,5–9 В к порту питания на щите драйвера двигателя. Теперь машина готова к тестированию.

Машинный код Arduino с ЧПУ и тестирование:

Для начала нам нужно протестировать шаговые двигатели и посмотреть, правильно ли они подключены.

Поскольку мы используем щит драйвера двигателя L293D, нам необходимо загрузить библиотеку AFmotor отсюда. Затем добавьте его в папку библиотеки Arduino IDE. Убедитесь, что вы переименовали его в AFMotor . Если IDE Arduino была открыта, закройте ее, откройте снова и щелкните файл -> примеры -> Adafruit Motor Shield Library -> шаговый . Убедитесь, что вы выбрали правильный порт и плату в инструментах, а затем загрузите код в плату Arduino. На шаговом двигателе должны наблюдаться некоторые движения.

Чтобы проверить второй двигатель, измените порт двигателя с 2 на 1 в следующей строке, а затем снова загрузите код.

#include // Подключаем шаговый двигатель с 48 шагами на оборот (7,5 градуса) // к порту двигателя № 2 (M3 и M4) AF_Stepper motor (48, 2);

Код Arduino для станков с ЧПУ:

Как только шаговые двигатели отреагируют надлежащим образом, скопируйте код Arduino для станка с ЧПУ из раздела «Код» ниже и загрузите его на плату Arduino. Вы можете скачать код по ссылке ниже.

Скачать код ЧПУ Arduino

G-код для станков с ЧПУ:

G-CODE - это язык, на котором мы говорим компьютеризированным станкам (ЧПУ) что-то делать. По сути, это файл, содержащий координаты X, Y и Z.

Например:

G17 G20 G90 G94 G54 G0 Z0.25X-0.5 Y0. Z0.1 G01 Z0. F5. G02 X0. Y0,5 I0,5 J0. F2,5 X0,5 Y0. I0. J-0.5 X0. Y-0,5 I-0,5 J0. X-0.5 Y0. I0. J0.5 G01 Z0.1 F5. G00 X0. Y0. Z0.25

Написание G-кода для простого квадрата может быть действительно сложной задачей, но, к счастью, у нас есть программное обеспечение, которое может помочь нам создать G-код. Эта программа называется « Inkscape », загрузите ее отсюда.

Вы можете сгенерировать свой собственный G-код с помощью Inkscape, что мы объяснили в следующем разделе, или вы можете использовать легко доступные G-коды в Интернете.

Прежде чем я покажу вам, как генерировать G-коды с помощью Inkscape, давайте обсудим, как отправлять эти G-коды в Arduino. Программное обеспечение, которое позволит нам отправлять G-коды в Arduino, называется Processing.

Обработка IDE для загрузки G-кода:

Эта платформа поможет нам отправлять G-коды на плату Arduino. Для этого вам необходимо загрузить файл GCTRL.PDE.

Загрузите файл GCTRL.pde отсюда и откройте его с помощью Processing IDE.

Открыв его в среде Processing IDE, нажмите «Выполнить». Появится окно со всеми инструкциями. Нажмите p на клавиатуре. Система попросит вас выбрать порт. Итак, выберите порт, к которому подключена ваша плата Arduino. В моем случае это порт 6.

Теперь нажмите g и перейдите к папке, в которой вы сохранили свой G-CODE. Выберите правильный G-CODE и нажмите ввод. Если все было подключено правильно, вы должны увидеть, как ваше устройство начинает чертить на бумаге.

Если вы хотите прервать процесс, просто нажмите x, и устройство остановит все, что делало.

Как создать свой собственный G-код:

Мы упоминали, что Inkscape - это программа, которую мы будем использовать для создания наших G-CODES. В этом примере мы создадим простой текст (HELLO WORLD), как показано ниже.

Примечание : Inkscape не имеет встроенного способа сохранения файлов как G-CODE . Поэтому вам необходимо установить надстройку, которая позволяет экспортировать изображения в файлы G-CODE. Загрузите этот плагин MakerBot Unicorn отсюда с примечаниями по установке.

Если установка прошла успешно, откройте Inkscape, перейдите в меню «Файл» и нажмите «Свойства документа». Сначала измените размеры с пикселей на миллиметры. Также уменьшите ширину и высоту до 90 мм. Теперь закройте это окно. Квадрат отображается как область рисования. Это область, которую мы будем использовать для написания нашего текста.

Теперь на левой боковой панели щелкните вкладку создания и редактирования текстового объекта. Введите текст « ПРИВЕТ, МИР » и разместите его в правом верхнем углу квадрата, как показано ниже.

Щелкните текст и выберите предпочитаемый тип шрифта. Нажмите «Применить» и «закрыть».

Теперь нажмите на путь и выберите « объект для пути ».

Теперь ваш текст готов к сохранению как G-CODE. Щелкните файл -> сохранить как и введите имя файла как "hello world"

Измените тип файла на «MakerBot Unicon G-Code», как показано на рисунке ниже. Это появится только в том случае, если установка надстройки прошла успешно. Наконец, нажмите «Сохранить» и нажмите «ОК» во всплывающем окне.

Вы создали G-код, и его можно построить, используя предыдущие процедуры.

Контроллер GRBL:

После того, как вам удалось сгенерировать G-код с помощью Inkscape, может потребоваться просмотреть G-код, чтобы убедиться, что он находится в пределах чертежа.

В чертежных пределах установлены в Arduino ЧПУ CODE в линии, показанной ниже:

Изображение, показанное выше в контроллере GRBL, не должно выходить за эти пределы, как показано в приведенном выше коде CNC Arduino. Если он выходит за эти пределы, например, в сторону отрицательной стороны оси x, эта часть на отрицательной стороне не будет нанесена.

В этом примере значения x и y находятся в диапазоне от 0 мм до 40 мм.

Поскольку я использую детали принтера, которые могут печатать на большей площади, я меняю максимальные значения с 40 мм на 60 мм.

Каждый раз, когда вы генерируете G-код с помощью Inkscape, вы можете сначала открыть этот G-код в программе GRBL, чтобы увидеть, находится ли он в этих пределах. Если не внутри, вам нужно изменить размер изображения в Inkscape, пока он не окажется в ваших пределах.

Итак, это самый дешевый и простой способ построить плоттер с ЧПУ в домашних условиях с помощью arduino uno. Попробуйте и дайте нам знать в комментариях, а также посмотрите видео ниже.