DIY arduino basert cnc plotter maskin

CNC-maskiner er datastyrte numeriske styringsmaskiner som brukes til å tegne hva som helst eller designe noen mekanisk del i henhold til designprogrammet som blir matet inn i kontrollerenheten. Kontrollenhet kan være enten datamaskin eller mikrokontroller. CNC-maskiner har trinn- og servomotorer for å tegne designet i henhold til matet program.

Etter å ha undersøkt CNC-maskiner bestemte jeg meg for å bygge min egen CNC-maskin ved hjelp av lokalt tilgjengelige materialer. Det er så mange CNC-maskiner i verden, hvorav noen er mye tekniske og komplekse å lage eller til og med bruke dem på riktig måte. Av denne grunn bestemte jeg meg for å lage en enkel CNC Plotter Machine basert på Arduino, som er den klart enkleste å lage. Du kan også bruke dette som en Arduino CNC-tegningsmaskin med små modifikasjoner.

Denne DIY Arduino CNC-maskinen kan tegne de fleste grunnleggende former, tekster og til og med tegneserier. Operasjonen er lik måten en menneskelig hånd skriver på. Det er raskere og mer nøyaktig sammenlignet med måten et menneske kan skrive eller tegne. Sjekk demonstrasjonsvideoen på slutten av denne opplæringen.

Bygg en Arduino CNC-maskin:

For at en CNC-plottemaskin skal kunne fungere, kreves 3 akser (x-akse, y-akse og z-akse. X-aksen og y-aksen fungerer i ett for å lage et 2D-bilde på vanlig papir. Disse x og y aksen er plassert 90 grader til hverandre slik at ethvert punkt på den glatte overflaten er definert av en gitt verdi på x og y. Z-aksen brukes til å løfte og senke pennen på vanlig papir.

Avhengig av bildet som skal tegnes, genererer datamaskinen de riktige koordinatene og sender dem til mikrokontrolleren via USB-porten. Mikrokontrolleren tolker disse koordinatene og kontrollerer deretter posisjonene til motorene for å skape bildet. Her har vi brukt Arduino som mikrokontroller for å bygge denne CNC-maskinen. Tre-akse bevegelsene er levert av trinnmotorer, som vil bli ocntrolled av Arduino-kortet. Du kan se hvordan du kobler trinnmotor til Arduino hvis du er ny på dette.

Så la oss begynne å bygge vår Arduino CNC- enhet trinn for trinn.

Hva trenger du:

Merk: Designet mitt er ganske forskjellig i maskinvare når det gjelder størrelse og materialene som brukes. Jeg kunne ikke finne gamle DVD-stasjoner, så jeg valgte skriverdeler. Uansett hva du bruker, må du sørge for at den har en trinnmotor.

Maskinvarekrav:

Aluminiumsark (710mm x 710mm)
Gammel HP / Epson-skriver. Du kan bruke gamle DVD-stasjoner på datamaskiner
Bolter og muttere
Perspex glass
Arduino UNO
L293D motordriverskjerm eller et Arduino CNC-skjold
Mini servomotor
En penn

</s> </s> </s> </s> </s> </s> </s> </s> </s> </s> </s> </s>

Verktøy:

Skrujern
Bore
Skjæreverktøy (baufil)
Lim
Benkenhet

Programvare:

Følgende programvare brukes for effektiv drift av denne maskinen. Gå til de forskjellige nettstedene og last ned dem.

Arduino IDE versjon 1.6.6 eller nyere versjoner herfra
Behandler IDE versjon 3.1.1 eller nyere versjon herfra
Inkscape versjon 0.48.5. Last ned den herfra.
Grbl-kontroller (valgfritt)

Basen for CNC-plottermaskin:

Hoveddelen av denne enheten er basen som støtter alle hoveddelene av maskinen sammen, slik at maskinen er fast og også er bærbar. I denne designen vil vi bruke aluminium til å konstruere basen siden den er lett, enkel å bøye og kutte, og den gir også et godt skinnende utseende siden den ikke ruster.

Den design og dimensjoner av min base er vist nedenfor:

Merk: Alle mål er i millimeter.

Etter all bøying og skjæring var jeg i stand til å produsere en veldig fast base som vist nedenfor:

Montering av X-, Y- og Z-aksene:

For å lage x- og y-akser brukes to skriverholder. Hver av disse delene inneholder en trinnmotor og en beltemekanisme som vanligvis brukes til å flytte kassetten frem og tilbake.

For z-aksen er en mini servomotor festet på y-aksen ved hjelp av lim. Denne servomotoren brukes til å flytte pennen opp og ned. Det skal konstrueres en god støttemekanisme som gjør det mulig å bevege pennen fritt opp og ned.

Tegningsplattform for CNC-maskin:

På grunn av den enorme størrelsen på denne maskinen, er enheten i stand til å tegne på papir i A5-størrelse. Derfor vil vi kutte ut en A5 (148mmx210mm) størrelse plattform fra Perspex-glasset og deretter feste den på den bevegelige delen av x-aksen ved hjelp av lim.

Kabling og krets av CNC-maskin:

Sett L293D-motordriverskjoldet på Arduino UNO-kortet. Dette skjoldet kan drive to trinnmotorer samtidig og to servomotorer. Koble til de to trinnmotorene som vist nedenfor. Jordforbindelsen skal være frakoblet siden motorene er av bipoplar-type. Dette vil fungere som vår Arduino CNC-kontroller for vår Plotter-maskin.

Fest også miniservomotoren til servo1. Koble en 7,5V - 9V strømforsyning til strømporten til motorførerdekselet. Maskinen er nå klar for testing.

Arduino CNC maskinkode og testing:

Først må vi teste trinnmotorene og se om de er koblet til riktig.

Siden vi bruker L293D-motordriverskjoldet, må vi laste ned AFmotor-biblioteket herfra. Deretter legger du den til Arduino IDE-bibliotekmappen. Forsikre deg om å gi den nytt navn til AFMotor . Hvis Arduino IDE var åpen, lukk den og åpne den igjen og klikk på fil -> eksempler -> Adafruit Motor Shield Library -> stepper . Forsikre deg om at du velger riktig port og kort i verktøy, og laster deretter opp koden til Arduino-kortet. Noen bevegelser bør observeres på trinnmotor en.

For å teste motor to, bytt motorport fra 2 til 1 i den følgende linjen og last opp koden igjen.

# inkluderer // Koble en trinnmotor med 48 trinn per omdreining (7,5 grader) // til motorport nr. 2 (M3 og M4) AF_Stepper motor (48, 2);

Arduino-kode for CNC-maskin:

Når trinnmotorene reagerer riktig, kopier Arduino-koden for CNC-maskin fra Kodeseksjonen nedenfor og laster den opp til Arduino-kortet. Du kan laste ned koden fra lenken nedenfor.

Nedlasting av Arduino CNC-kode

G-kode for CNC-maskin:

G - KODE er språket vi ber datamaskinmaskiner (CNC) om å gjøre noe på. Det er i utgangspunktet en fil som inneholder X-, Y- og Z-koordinater.

For eksempel:

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

Å skrive en G-kode for bare en enkel firkant kan være veldig utfordrende, men heldigvis har vi en programvare som kan hjelpe oss med å generere en G-kode. Denne programvaren heter " Inkscape ", last den ned herfra.

Du kan generere din egen G-kode ved hjelp av Inkscape, som vi har forklart i neste avsnitt, eller du kan bruke lett tilgjengelige G-koder på internett.

Før jeg viser deg hvordan du genererer G-koder ved hjelp av Inkscape, kan vi diskutere hvordan du sender disse G-kodene til Arduino. Programvaren som gjør det mulig for oss å sende G-koder til Arduino heter Processing.

Behandler IDE for å laste opp G-koden:

Denne plattformen vil hjelpe oss å sende G-kodene til Arduino-styret. For å gjøre dette, må du laste ned GCTRL.PDE-filen.

Last ned filen GCTRL.pde herfra og åpne den ved hjelp av Processing IDE

Når du har åpnet den i Processing IDE, klikker du på run. Et vindu vises med alle instruksjonene. Trykk p på tastaturet. Systemet vil be deg om å velge en port. Så velg porten som Arduino-kortet ditt er koblet til. Jeg tilfelle det er port 6.

Trykk nå på g og bla til mappen der du lagret G-CODE. Velg riktig G-KODE og trykk enter. Hvis alt var koblet til riktig, skulle du se at enheten din begynte å plotte på papiret.

Hvis du vil avslutte prosessen, er det bare å trykke på x og enheten vil stoppe hva den gjorde.

Hvordan lage din egen G-kode:

Vi nevnte at Inkscape er programvaren vi vil bruke til å generere G-KODER. I dette eksemplet vil vi lage en enkel tekst (HELLO WORLD) som vist nedenfor.

Merk : Inkscape har ingen innebygd måte å lagre filer på som G-CODE . Derfor må du installere et tillegg som gjør det mulig å eksportere bilder til G-CODE-filer. Last ned dette MakerBot Unicorn-pluginet herfra med installasjonsmerknader.

Hvis installasjonen var vellykket, åpner du Inkscape, går til Fil-menyen og klikker "Dokumentegenskaper". Første endring dimensjoner fra px til mm. Reduser også bredden og høyden til 90 mm. Lukk nå dette vinduet. Et firkant vises som tegneområdet. Dette er området vi vil bruke til å skrive teksten vår.

Klikk på fanen Opprett og rediger tekstobjekt på venstre sidelinje. Skriv inn teksten " HELLO WORLD " og plasser den øverst til høyre på torget som vist nedenfor.

Klikk på tekst og velg hvilken type skriftstil du foretrekker. Klikk på Bruk og lukk.

Klikk nå på stien og velg " objekt mot sti "

Teksten din er nå klar til å bli lagret som G-KODE. Klikk på fil -> lagre som og skriv deretter inn filnavnet som "hei verden"

Endre filtypen til "MakerBot Unicon G-Code" som vist på bildet nedenfor. Dette vises bare hvis tilleggsinstallasjonen var vellykket. Til slutt klikker du på lagre og klikker ok i popup-vinduet.

Du har generert en G-kode, og den kan plottes ved hjelp av de tidligere prosedyrene.

GRBL-kontrolleren:

Når du har klart å generere en G-kode ved hjelp av Inkscape, kan det være nødvendig å se G-koden for å sikre at den er innenfor tegningsgrensene.

De tegning grenser er angitt i Arduino CNC-CODE i linjene som vist nedenfor:

Bildet som vist ovenfor i GRBL-kontrolleren skal ikke gå utover disse grensene som vist i CNC Arduino-koden ovenfor. Hvis det for eksempel går over grensen mot den negative siden av x-aksen, vil ikke den delen på den negative siden bli plottet.

I dette eksemplet varierer x- og y-verdiene fra 0mm til 40mm.

Siden jeg bruker skriverdeler som kan plotte på et større område, endrer jeg maksverdiene fra 40mm til 60mm.

Når du genererer en G-kode ved hjelp av Inkscape, kan du først åpne den G-koden i GRBL-programmet for å se om den er innenfor disse grensene. Hvis ikke innenfor, må du endre størrelsen på bildet ditt i Inkscape til det er innenfor dine grenser.

Så dette er den billigeste og enkleste metoden for å bygge en CNC Plotter-maskin ved hjelp av arduino uno hjemme. Prøv det og gi oss beskjed i kommentarer, sjekk også videoen nedenfor.