- Budování Arduino CNC stroje:
- Co potřebuješ:
- Základna pro CNC plotterový stroj:
- Montáž os X, Y a Z:
- Kreslicí platforma pro CNC stroj:
- Zapojení a obvod CNC stroje:
- Arduino CNC strojový kód a testování:
- Jak vygenerovat vlastní G-kód:
- Ovladač GRBL:
CNC stroje jsou počítačové číslicové řídicí stroje, které se používají k kreslení čehokoli nebo k navrhování jakékoli mechanické součásti podle návrhového programu přiváděného do jejich řídicí jednotky. Řídicí jednotkou může být počítač nebo mikrokontrolér. CNC stroje mají krokové a servomotory, které kreslí design podle napájeného programu.
Po průzkumu na CNC strojích jsem se rozhodl postavit svůj vlastní CNC stroj z místně dostupných materiálů. Na světě existuje tolik CNC strojů, z nichž některé jsou mnohem technické a složité, aby je bylo možné vyrobit nebo dokonce správně provozovat. Z tohoto důvodu jsem se rozhodl vytvořit jednoduchý CNC plotrový stroj založený na Arduinu, který je zdaleka nejjednodušší. Můžete jej také použít jako CNC kreslicí stroj Arduino s malými úpravami.
Tento kutilský CNC stroj Arduino dokáže kreslit většinu základních tvarů, textů a dokonce i karikatur. Jeho operace je podobná způsobu, jakým píše lidská ruka. Je to rychlejší a přesnější ve srovnání se způsobem, jakým může člověk psát nebo kreslit. Podívejte se na ukázkové video na konci tohoto tutoriálu.
Budování Arduino CNC stroje:
Pro provoz CNC plotrovacího stroje jsou zapotřebí 3 osy (osa x, osa y a osa z. Osy x a osa y pracují společně a vytvářejí 2D obraz na obyčejném papíře. Tyto x a y Osy jsou umístěny o 90 stupňů navzájem tak, že jakýkoli bod na hladkém povrchu je definován danou hodnotou x a y. Osa z se používá k zvedání a spouštění pera na obyčejný papír.
V závislosti na obrázku, který má být nakreslen, počítač vygeneruje příslušné souřadnice a odešle je do mikrokontroléru přes port USB. Mikrokontrolér tyto souřadnice interpretuje a poté řídí polohy motorů, aby vytvořil obraz. Zde jsme použili Arduino jako mikrokontrolér pro sestavení tohoto CNC stroje. Pohyby ve třech osách zajišťují krokové motory, které budou ovládány deskou Arduino. Pokud jste v této oblasti nováčkem, můžete zjistit, jak propojit krokový motor s Arduinem.
Začněme tedy postupně stavět naše Arduino CNC zařízení.
Co potřebuješ:
Poznámka: Můj design se výrazně liší v hardwaru, pokud jde o velikost a použité materiály. Nebyl jsem schopen najít staré DVD mechaniky, tak jsem se rozhodl pro součásti tiskárny. Ať už používáte cokoli, ujistěte se, že má krokový motor.
Hardwarové požadavky:
- Hliníkový plech (710 mm x 710 mm)
- Stará tiskárna HP / Epson. Můžete použít staré počítačové DVD mechaniky
- Šrouby a matice
- Perspexové sklo
- Arduino UNO
- Štít motoru L293D nebo štít Arduino CNC
- Mini servomotor
- Pero
Zloženie: 100% bavlna.
Nástroje:
- Šroubovák
- Vrtat
- Řezací nástroj (pila na kov)
- Lepidlo
- Stolní zařízení
Softwarové vybavení:
Pro efektivní provoz tohoto stroje se používají následující software. Přejděte na různé webové stránky a stáhněte si je.
- Arduino IDE verze 1.6.6 nebo novější verze odtud
- Zpracování IDE verze 3.1.1 nebo novější verze odtud
- Inkscape verze 0.48.5. Stáhněte si jej zde.
- Grbl ovladač (volitelný)
Základna pro CNC plotterový stroj:
Hlavním tělem tohoto zařízení je základna, která podporuje všechny hlavní části stroje společně, takže je stroj pevný a také přenosný. V tomto designu použijeme ke konstrukci základny hliník, protože je lehký, snadno se ohýbá a stříhá a také dává dobrý lesklý vzhled, protože nerezaví.
Design a rozměry mého základny je uveden níže:
Poznámka: Všechny rozměry jsou v milimetrech.
Po celém ohýbání a řezání jsem byl schopen vyrobit velmi pevný základ, jak je znázorněno níže:
Montáž os X, Y a Z:
K výrobě os x a y se používají dvě kolébky tiskárny. Každá z těchto částí obsahuje krokový motor a mechanismus řemenového pohonu, který se obvykle používá k pohybu kazety tam a zpět.
U osy z je mini servomotor připevněn k ose y pomocí lepidla. Tento servomotor slouží k pohybu pera nahoru a dolů. Měl by být zkonstruován dobrý podpůrný mechanismus, který umožní volný pohyb pera nahoru a dolů.
Kreslicí platforma pro CNC stroj:
Vzhledem k obrovské velikosti tohoto stroje je zařízení schopné kreslit na papír velikosti A5. Proto ze skla Perspex vystřihneme platformu o velikosti A5 (148 mm x 210 mm) a poté ji pomocí lepidla přilepíme na pohyblivou část v ose x.
Zapojení a obvod CNC stroje:
Vložte štít ovladače motoru L293D na desku Arduino UNO. Tento štít může pohánět dva krokové motory současně a dva servomotory. Připojte dva krokové motory, jak je znázorněno níže. Uzemnění by mělo zůstat nepřipojené, protože motory jsou bipolární. To bude fungovat jako náš CNC řadič Arduino pro náš plotrový stroj.
Připojte také mini servomotor k servo1. Připojte napájecí zdroj 7,5 V - 9 V k napájecímu portu stínění ovladače motoru. Stroj je nyní připraven k testování.
Arduino CNC strojový kód a testování:
Nejprve musíme otestovat krokové motory a zjistit, zda jsou správně připojeny.
Protože používáme štít ovladače motoru L293D, musíme si odtud stáhnout knihovnu AFmotor. Poté jej přidejte do složky knihovny Arduino IDE. Ujistěte se, že jej přejmenujete na AFMotor . Pokud bylo Arduino IDE otevřené, zavřete jej a znovu otevřete a klikněte na soubor -> příklady -> Knihovna štítu motoru Adafruit -> krokovač . Ujistěte se, že jste vybrali správný port a desku v nástrojích a poté nahrajte kód do desky Arduino. U krokového motoru je třeba pozorovat určité pohyby.
Chcete-li otestovat motor dva, změňte v následujícím řádku port motoru z 2 na 1 a poté kód nahrajte znovu.
#include // Připojte krokový motor s 48 kroky na otáčku (7,5 stupně) // k portu motoru # 2 (M3 a M4) AF_Stepper motor (48, 2);
Arduino kód pro CNC stroj:
Jakmile krokové motory správně reagují, zkopírujte kód Arduino pro CNC stroj z části Kód níže a nahrajte jej na desku Arduino. Kód si můžete stáhnout z níže uvedeného odkazu.
Arduino stažení CNC kódu
G-kód pro CNC stroj:
G - CODE je jazyk, ve kterém říkáme počítačovým strojům (CNC), aby něco udělaly. Je to v podstatě soubor, který obsahuje souřadnice X, Y a Z.
Například:
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
Psaní G-kódu jen pro jednoduchý čtverec může být opravdu náročné, ale naštěstí máme software, který nám pomůže vygenerovat G-kód. Tento software se nazývá „ Inkscape “, stáhněte si jej zde.
Svůj vlastní G-kód si můžete vygenerovat pomocí Inkscape, což jsme vysvětlili v následující části, nebo můžete použít snadno dostupné G-kódy na internetu.
Než vám ukážu, jak generovat G-kódy pomocí Inkscape, pojďme diskutovat o tom, jak tyto G-kódy odeslat do Arduina. Software, který nám umožní odesílat G-kódy do Arduina, se nazývá Zpracování.
Zpracování IDE pro nahrání G-kódu:
Tato platforma nám pomůže poslat G-kódy na desku Arduino. Chcete-li tak učinit, budete si muset stáhnout soubor GCTRL.PDE.
Stáhněte si soubor GCTRL.pde odtud a otevřete jej pomocí Processing IDE
Jakmile jej otevřete v IDE pro zpracování, klikněte na Spustit. Zobrazí se okno se všemi pokyny. Stiskněte p na klávesnici. Systém vás požádá o výběr portu. Vyberte tedy port, ke kterému je vaše deska Arduino připojena. V mém případě je to port 6.
Nyní stiskněte ga přejděte do složky, kam jste uložili svůj G-CODE. Vyberte správný G-KÓD a stiskněte klávesu Enter. Pokud bylo vše připojeno správně, měli byste vidět, že vaše zařízení začíná kreslit na papír.
Chcete-li proces ukončit, stačí stisknout x a zařízení zastaví vše, co dělalo.
Jak vygenerovat vlastní G-kód:
Zmínili jsme, že Inkscape je software, který použijeme ke generování našich G-CODES. V tomto příkladu vytvoříme jednoduchý text (HELLO WORLD), jak je znázorněno níže.
Poznámka : Inkscape nemá vestavěný způsob ukládání souborů jako G-CODE . Proto musíte nainstalovat doplněk, který umožňuje export obrázků do souborů G-CODE. Stáhněte si odtud tento plugin MakerBot Unicorn s poznámkami k instalaci.
Pokud byla instalace úspěšná, otevřete Inkscape, přejděte do nabídky Soubor a klikněte na „Vlastnosti dokumentu“. Nejprve změňte rozměry z px na mm. Šířku a výšku také zmenšete na 90 mm. Nyní zavřete toto okno. Jako kreslicí oblast se zobrazí čtverec. To je oblast, kterou budeme používat k psaní našeho textu.
Nyní na panelu na levé straně klikněte na kartu vytvoření a úpravy textového objektu. Zadejte text „ HELLO WORLD “ a umístěte jej do pravého horního rohu čtverce, jak je znázorněno níže.
Klikněte na text a vyberte požadovaný typ písma. Klikněte na použít a zavřít.
Nyní klikněte na cestu a vyberte „ objekt na cestu “
Váš text je nyní připraven k uložení jako G-CODE. Klikněte na soubor -> uložit jako a poté zadejte název souboru jako „ahoj svět“
Změňte typ souboru na „MakerBot Unicon G-Code“, jak je znázorněno na následujícím obrázku. Toto se zobrazí, pouze pokud byla instalace doplňku úspěšná. Nakonec klikněte na Uložit a v rozevíracím okně klikněte na OK.
Vygenerovali jste G-kód, který lze vykreslit pomocí předchozích postupů.
Ovladač GRBL:
Jakmile se vám podaří vygenerovat G-kód pomocí Inkscape, bude možná nutné G-kód zobrazit, abyste se ujistili, že je v mezích výkresu.
Na výkresu limity jsou stanoveny v Arduino CNC kódem v řádcích jsou uvedeny níže:
Obrázek zobrazený výše v řadiči GRBL by neměl překročit tyto limity, jak je uvedeno v kódu CNC Arduino výše. Pokud překročí tyto limity, například směrem k záporné straně osy x, nebude tato část na záporné straně vynesena.
V tomto příkladu se hodnoty x a y pohybují od 0 mm do 40 mm.
Jelikož používám součásti tiskárny, které mohou vykreslovat na větší ploše, změním maximální hodnoty ze 40 mm na 60 mm.
Kdykoli generujete G-kód pomocí Inkscape, můžete jej nejprve otevřít v programu GRBL a zjistit, zda je v těchto mezích. Pokud tomu tak není, musíte změnit velikost obrázku v Inkscape, dokud nebude v rámci vašich možností.
Jedná se tedy o levnou a nejjednodušší metodu, jak postavit stroj na plotr s CNC arduino uno doma. Vyzkoušejte to a dejte nám vědět v komentářích, podívejte se také na video níže.