Мини ЧПУ плоттер на Arduino

В этом проекте я покажу вам как легко и просто построить свой дешевый мини ЧПУ плоттер на арудино. Конечно, ведь можно и просто взять и купить плоттер, но во первых это очень дорого, а во вторых не нужно мне 🙂

Для осей X и Y  мы используем шаговые двигатели и направляющие, вытащенные из двух старых dvd\cd приводов. Рабочая зона у нашего ЧПУ плоттера будет 4 на 4 сантиметра.

Поскольку проект основан на использовании последовательного порта то вы сможете так-же использовать Bluetooth-модуль (например HC-06) для того чтобы подключать плоттер к компьютеру без проводов!

 

Я использовал код с этого сайта, которому я должен сказать спасибо.

Не бойтесь сделать этот плоттер, это очень легко и просто!!

Шаг 1. Что вам понадобится.

Для этого проекта вам понадобятся:

Список частей для «новичков»:

• Arduino uno
• Беспаечная макетная плата
• 2x L293D  драйвера моторов
• Мини сервопривод
• 2x DVD/CD Привода

Список частей для «продвинутых» :

• ATmega328p (прошитая загрузчиком Arduino)*
• 28 pin DIP сокет
• 16MHz кварцевый резонатор
• 2x 22pF и 1x 100nF конденсатора
• 10K резистор
• Адаптер USB to Serial**
• 2x L293D драйвера моторов
• Мини сервопривод
• 2x DVD/CD привода
• Макетная плата под пайку
• 4x 2 пиновых коннектора (или 2x 4 пиновых)***

*Также вам понадобится Arduino UNO для программирования микроконтроллера ATmega328

**USB to Serial позволит плоттеру соединяться с компьютером.

***Зачем использовать коннекторы? Пока вы не добьетесь работоспособности использование коннекторов позволит вам присоединять части без необходимости пайки.

Инструменты (только для списка материалов для «продвинутых»):

• Отвертка
• Паяльник
• Припой
• Устроиство для резки (дремель, бормашина)
• Клей

Шаг 2. Разбираем CD/DVD приводы.

Первый шаг к построению нашего мини чпу плоттера это разборка двух приводов и извлечение из них шаговых двигателей. Используйте отвертку для того чтобы открыть их и извлечь двигатели и направляющие к ним.

Затем нужно выбрать из оставшихся частей ту, что будет являться основанием для нашего плоттера.

И наконец нам нужно найти что то, с помощью чего мы сможем присоединить один из шаговых двигателей с направляющими в вертикальное положение. Смотрите на изображения ниже.

Шаг 3. Оси X и Y.

На первом изображении выше вы можете увидеть ось Y нашего ЧПУ плоттера. Прикрепите её на поверхность, для этого вам понадобятся несколько винтов и отвертка.

 

На втором изображении обе оси X и Y. Ось X прикреплена к двум пластиковым  деталям, которые я взял из оставшихся от приводов. Детали я вырезал чтобы они подходили по габаритам.

Это очень простой процесс. Всего лишь нужно быть уверенным что ось Y строго перпендикулярна основанию плоттера и оси X.

Шаг 4. Ось Z.

Это самый сложный шаг во всей инструкции.

Вам понадобится что-то, с помощью чего  можно приделать её на ось X, плоскую поверхность. На эту поверхность нужно прикрепить сервопривод (ось Z) и держатель для ручки. Ручка (или карандаш) должна иметь возможность двигаться вверх и вниз с помощью сервопривода.

Выше есть картинка для объяснения того, что вам понадобится чтобы сделать ось Z.

Шаг 5. Основание для бумаги.

Теперь вам нужно присоединитиь деревянную (или пластиковую) поверхность на ось Y (5 на 5 сантиметра будет достаточно. На эту поверхность вы будете класть кусок бумаги для печати на нем тектстов иди изображений.

Запомните, зона печати будет 4 на 4 сантиметра.

Шаг 6. Электрический контур.

Теперь механическая часть у нас готова, самое время подготовить электрический контур и протестировать шаговые двигатели осей X и Y.

На изображении выше приведена схема соединения проводов.

 

Подключение шаговых двигателей требует особого внимания. На следующем шаге вы найдете тестовый код для осей x и y. Если ваши шаговики не работают нормально вы долдны найти рабочую комбинацию соединений их и микросхем L293D.

Шаг 7. Тестируем оси X и Y.

---

#include <Stepper.h>

const int stepsPerRevolution = 20;

//Connection pins:
Stepper myStepperX(stepsPerRevolution, 8,9,10,11);

void setup() {
//Set speed:
myStepperX.setSpeed(100);
//max 250 steps for dvd/cd stepper motors
myStepperX.step(160);
delay(100);

}

void loop() {

}

---

Это код для оси X.

---

#include <Stepper.h>

const int stepsPerRevolution = 20;

// Connection pins:
Stepper myStepperY(stepsPerRevolution, 2,3,4,5);

void setup() {
// Set speed:
myStepperY.setSpeed(100);
// max 250 steps for dvd/cd stepper motor
myStepperY.step(160);
delay(100);

}

void loop() {

}

---

Это код для оси Y. Если шаговые двигатели пришли в движение, значит всё подсоединено верно.

Шаг 8. Загружаем рабочий код в мини ЧПУ плоттер.

Сам код можно скачать по ссылке.

Шаг 9. Программа для работы с G-кодом.

Теперь мы готовы печатать свое первое изображение с помощью нашего мини ЧПУ плоттера! Для этого нам понадобится программа-посредник между нами и плоттером. Она преобразует G-код в движения сервоприводов.

Что такое G-код? G-код это файл с координатами X, Y и Z. Выглядит это вот так:

 

M300 S30.00 (Опустили печатающий прибор)
G1 X10.00 Y10.00 F2500.00

G1 X20.00 Y10.00 F2500.00

M300 S50.00 (Подняли печатающий прибор)

Скачать программу можно тут, скачаем и запустим GCTRL.exe.

Кликните кнопку «play» чтобы запустить программу.

 

Затем нажмите клавишу ‘p’ и выберите порт своего Arduino.

Нажмите ‘g’ и выберите файл с G-кодом.

(Если что-то пойдет не так, нажмите ‘x’ чтобы остановить плоттер).

Шаг 10. Создаем собственный G-код.

Для того, чтобы создавать файлы с G-кодом, совместимые с нашим ЧПУ плоттером вам понадобится программа Inkscape.

Inkscape это редактор векторной графики профессионального уровня, который работает на Windows, Mac OS X и Linux. Вы можете пользоваться им совершенно бесплатно, потому что он распространяется по лицензии opensource GNU GPL. Скачать его можете тут.

 

Затем вам нужно будет установить к нему аддон, который позволяет экспортировать изображения в G-код. Скачать его можете по этой ссылке.

Настроим Inkscape для первого использования. Откройте программу, идите в меню «File» и нажмите «Document Properties». Смотрите первую иллюстрацию сверху и измените так, как показано на картинке. Потом закройте это окошко. Мы будем использовать зону печати равную 4 на 8 сантиметров. Далее смотрите вторую картинку.

Как печатать текст: Введите текст, поменяйте шрифт на Times New Roma и выставите размер 22. Затем кликните на иконку с курсором и выровняйте текст так, как показано на третьей картинке выше. Выберите путь из меню «Object to Path».

 

Как печатать изображения: Это сложнее чем тект. Изображения должны иметь прозрачный фон. Перенесите изображение мышкой в Inkscape. Кликните «Ок» в следующем окошке. Затем вы должны изменить размер изображения так, чтобы оно влазило в нашу область печати (смотри картинку 4). Нажмите «Path» из меню и выберите «Trace Bitmap».  Сделайте затем так, как показано на 5м изображении. Нажмите Ок и закройте окошко. Затем двигайте серое изображение и удалите цветное позади него. Черно-белое изображение передвиньте в нужное место еще раз и кликните опять в меню «Path» кнопку «Object to path». На шестой картинке показано как удалить изображение.

Экспортируем как G-код: Наконец, идите в меню File, кликните «Save as» и выберите «.gcode». Кликните ок на следующем окне. Вот и все! Наш G-код готов на печати на нашем новеньком мини ЧПУ плоттере!