Arduino CNC-Plotter (Zeichnungsmaschine)

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Über dieses Projekt

Hallo Leute! Ich hoffe, Sie haben bereits mein vorheriges anweisbares "Wie Sie Ihre eigene Arduino-Trainingsplattform erstellen" genossen und Sie sind bereit für eine neue, wie üblich habe ich dieses Tutorial gemacht, um Sie Schritt für Schritt zu führen, während Sie diese Art von super erstaunlichen, kostengünstigen elektronischen Projekten machen das ist die "CNC-Plotter-Maschine", auch bekannt als "CNC-Zeichnung" oder einfach "Arduino-CNC-Maschine". ^_^

Ich habe im Internet viele Tutorials gefunden, die erklärt, wie man einen CNC-Plotter herstellt, aber mit dem Mangel an Informationen war es ein bisschen schwierig, eine solche Maschine zu machen, das ist der Grund, warum ich beschlossen habe, dieses anweisbare zu starten, wo ich es dir zeigen werde im Detail, wie Sie ganz einfach Ihre eigene Zeichenmaschine herstellen können .

Dieses Projekt ist besonders praktisch, nachdem Sie die kundenspezifische Leiterplatte erhalten haben, die wir bei JLCPCB bestellt haben.

um das Erscheinungsbild unserer Maschine zu verbessern und außerdem enthält diese Anleitung genügend Dokumente und Codes, damit Sie Ihre Maschine einfach erstellen können. Wir haben dieses Projekt in nur 5 Tagen durchgeführt, nur drei Tage, um alle benötigten Teile zu beschaffen und die Hardwareherstellung und den Zusammenbau abzuschließen, dann 2 Tage, um den Code vorzubereiten und einige Anpassungen vorzunehmen. Bevor wir beginnen, schauen wir zuerst.

Was Sie in diesem Tutorial lernen werden:

• Die richtige Hardwareauswahl für Ihr Projekt je nach Funktionalität treffen
• Bereiten Sie den Schaltplan vor, um alle ausgewählten Komponenten zu verbinden
• Montieren Sie alle Projektteile (mechanische und elektronische Montage)
• Skalierung der Maschinenwaage
• Beginnen Sie mit der Manipulation des Systems

Schritt 1:Was ist eine Plottermaschine?

Da ich dies für Anfänger anweisbar gemacht habe, sollte ich zuerst im Detail erklären, was die Zeichenmaschine ist und wie sie funktioniert!

Wie in Wikipedia definiert, steht CNC für Computer Numerical Control, eine Maschine, die eine computergesteuerte Struktur ist, die Anweisungen über eine serielle Schnittstelle von einem Computer empfängt und ihre Aktoren in Abhängigkeit von den empfangenen Anweisungen bewegt. Die meisten dieser Maschinen sind auf Schrittmotoren basierende Maschinen, die Schrittmotoren in der Themenachse enthalten.

Ein anderes Wort zu "Achse", ja, jede CNC-Maschine hat eine definierte Anzahl von Achsen, die vom Computerprogramm gesteuert werden.

Ein anderes Wort zu "Achse", ja, jede CNC-Maschine hat eine definierte Anzahl von Achsen, die vom Computerprogramm gesteuert werden.

In unserem Fall ist der CNC-Plotter, den wir hergestellt haben, eine Doppelachsenmaschine "Details in Bild 1", die einen kleinen Schrittmotor in ihrer Achse "Stepper in Bild 2" hat. Diese Schrittmotoren bewegen ein aktives Tablett und bewegen es in einer Doppelachse planen, das Zeichnungsdesign mit einem Zeichenstift zu erstellen. Der Stift wird mit einem dritten Motor in unserer Struktur gehalten und freigegeben, der ein Servomotor sein wird.

Schritt 2:Schrittmotor ist der Hauptaktuator

Ein Schrittmotor oder Schrittmotor oder Schrittmotor ist ein bürstenloser Gleichstrom-Elektromotor, der eine volle Umdrehung in eine Anzahl gleicher Schritte aufteilt. Die Position des Motors kann dann befohlen werden, sich in einem dieser Schritte zu bewegen und zu halten, ohne einen Positionssensor für die Rückmeldung (eine Steuerung mit offenem Regelkreis), solange der Motor in Bezug auf Drehmoment und Geschwindigkeit sorgfältig auf die Anwendung ausgelegt ist.Erster Vers , woher man die Schrittmotoren für unser Projekt bekommt, na ja, schnapp dir einfach einen alten DVD-Reader wie den folgenden Bild.

Ich habe zwei für 2 Dollar, dann musst du es nur noch zerlegen, um den Schrittmotor und seine Halterung herauszunehmen, wie es die nächsten Bilder zeigt, brauchen wir zwei davon.

Sobald Sie Ihre Motoren vom DVD-Reader erhalten haben, sollten Sie sie betriebsbereit machen, indem Sie die Motorspulen identifizieren endet. Jeder Schrittmotor hat zwei Spulen und mit einem Multimeter können Sie die Spulenenden identifizieren, indem Sie den Widerstand zwischen den Motorpins messen "wie im nächsten Bild gezeigt " und für jede Spule sollten ungefähr 10 Ohm gemessen werden.

Nachdem Sie die Motorspulen identifiziert haben, löten Sie einfach einige Drähte, um den Motor durch sie zu steuern "siehe nächstes Bild"

Schritt 3:Der Schaltplan

Das Herz unserer Maschine ist ein arduino Nano Dev-Board, das die Bewegung jedes Aktors abhängig von den vom Computer empfangenen Anweisungen steuert. Um diese Schrittmotoren zu steuern, benötigen wir einen Schrittmotortreiber, um die Geschwindigkeit und Richtung jedes Aktors zu steuern.

In unserem Fall verwenden wir einen L293D H-Brückenmotortreiber "siehe Bild 3", das den von Arduino gesendeten Motorbefehl über seine Eingänge empfängt und die Schrittmotoren mit seinen Ausgängen steuert.

Um alle benötigten Teile mit unserem Arduino-Board zu verbinden, habe ich den Schaltplan erstellt, der das erste Bild zeigt, in dem Sie die gleiche Verbindung für beide Schrittmotoren und den Servomotor verwenden sollten.

Das nächste Bild erklärt im Detail durch einen Schaltplan den Schaltplan und wie es die Verbindungen zwischen dem Arduino und den anderen Komponenten sein sollten. Sie können diese Verbindungen natürlich je nach Ihren Bedürfnissen anpassen.

Schritt 4:Die Leiterplattenherstellung (hergestellt von JLCPCB)

Über JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.), ist das größte Unternehmen für Leiterplatten-Prototypen in China und ein High-Tech-Hersteller, der sich auf schnelle Leiterplatten-Prototyp- und Kleinserienfertigung von Leiterplatten spezialisiert hat. Mit über 10 Jahren Erfahrung in der PCB-Herstellung hat JLCPCB mehr als 200.000 Kunden im In- und Ausland, mit über 8.000 Online-Bestellungen für PCB-Prototyping und PCB-Produktion in kleinen Stückzahlen pro Tag. Die jährliche Produktionskapazität beträgt 200.000 qm. für verschiedene 1-Layer-, 2-Layer- oder Multi-Layer-Leiterplatten. JLC ist ein professioneller PCB-Hersteller, der sich durch groß angelegte Brunnenausrüstung, strenges Management und überragende Qualität auszeichnet.

Sprechende Elektronik

Nachdem ich den Schaltplan erstellt hatte, habe ich ihn in ein PCB-Design umgewandelt, um es "siehe die nächsten Bilder" zu produzieren. Mit dieser zuverlässigen Plattform brauche ich nur ein paar einfache Klicks, um die Gerber-Datei hochzuladen und einige Parameter wie die Farbe und Menge der Leiterplattendicke einzustellen. Dann habe ich nur 2 Dollar bezahlt, um meine Leiterplatte nach nur fünf Tagen zu erhalten.

Zugehörige Download-Dateien

Hier können Sie die Circuit-Datei (PDF) herunterladen. Wie Sie in den obigen Bildern sehen können, ist die Platine sehr gut verarbeitet, da sie "das nächste Bild" des zugehörigen Schaltplans zeigt.

und ich habe das gleiche PCB-Design, das wir für unsere Hauptplatine gemacht haben, und alle Etiketten und Logos sind da, um mich während der Lötschritte zu leiten. Sie können hier auch die Gerber-Datei für diese Schaltung herunterladen, falls Sie eine Bestellung für das gleiche Schaltungsdesign aufgeben möchten.

Schritt 5:Entwerfen Sie eine Unterstützung für Ihre Maschine!

Um unserer Maschine ein besseres Aussehen zu verleihen, habe ich mich entschieden, diese drei Teile "siehe Bild 1" mit der Solidworks-Software zu entwerfen , diese Teile werden uns helfen, die DVD-Reader zusammenzubauen, ich habe die DXF-Dateien dieser Teile und mit Hilfe meiner Freunde im FabLab Tunesien Ich habe die entworfenen Teile mit einer CNC-Laserschneidmaschine produzieren lassen, wir haben ein 5 mm MDF-Holzmaterial verwendet, um diese Teile herzustellen.

Ein weiteres Design, das der Zeichenstifthalter ist, habe ich durch ein 3D-Druckverfahren erhalten. Und Sie können alle zugehörigen Dateien über die Links unten herunterladen.

Schritt 6:Zutaten

Sehen wir uns nun die notwendigen Komponenten an, die wir für dieses Projekt benötigen. Ich verwende einen Arduino Nano, wie oben erwähnt, er wird das Herz unserer Maschine sein. Das Projekt umfasst auch zwei Schrittmotoren mit Treiber-ICs und einem Servomotor. Nachfolgend finden Sie einige empfohlene Amazon-Links für die entsprechenden Artikel

Um diese Art von Projekten zu erstellen, benötigen wir:

• Die Leiterplatte, die wir bei JLCPCB bestellt haben
• Ein Arduino Nano:https://amzn.to/2SDSTgO
• 2 x L293D H-Brückentreiber:https://amzn.to/2C6PWyb
• 2 x IC-Sockel DIP 16-polig :https://amzn.to/2RAyCvu
• 1 x IC-Sockel DIP :https://amzn.to/2SPXMTW
• SIL- und Schraubsteckverbinder:https://amzn.to/2Ril1JC
• 1 x Servomotor SG90 :https://amzn.to/2VEsAZF
• 2 x DVD-Lesegeräte:
• Die 3D-gedruckten Teile
• Die lasergeschnittenen Teile
• Einige Schrauben für die Montage
• Der Stift, den wir von JLCPCB geschenkt bekommen haben, oder jeder andere Zeichenstift

Schritt 7:Elektronischer Zusammenbau und Test

Kommen wir nun zur Lötmontage aller elektronischen Komponenten. Wie üblich finden Sie auf der obersten Seidenschicht ein Etikett jedes Bauteils, das die Platzierung auf der Platine anzeigt und so sind Sie zu 100% sicher, dass Sie keine Lötfehler machen.

Machen Sie einige Tests

Nach dem Löten der elektronischen Komponenten "siehe erstes Bild", schraube ich den DVD-Reader an die X-Achsen-Platte und ich habe das gleiche für die Hauptplatine gemacht, als ich die Motordrähte in den Schraubkopf gelegt habe, um einen einfachen Test mit einem Schrittmotortest durchzuführen Code "siehe nächstes Bild". Wie Sie sehen, bewegt sich der Stepper gut und wir sind auf dem richtigen Weg.

/******************************************** ************************************************* ************************************************* ************************* * - Autor :BELKHIR Mohamed * * - Beruf :(Elektroingenieur) MEGA DAS Inhaber * * - Hauptzweck :Industrie Anmeldung * * - Inhaber des Copyright (c) :Alle Rechte vorbehalten ** - Lizenz :BSD 2-Clause-Lizenz * * - Datum :20.04.2017 ** ************** ************************************************* ************************************************* ************************************************* **//*********************************** HINWEIS ********** ****************************/// Weiterverteilung und Verwendung in Quell- und Binärform, mit oder ohne// Modifikation, sind erlaubt, vorausgesetzt dass die folgenden Bedingungen erfüllt sind:// * Bei Weiterverteilungen des Quellcodes müssen der obige Copyright-Hinweis, diese// Liste der Bedingungen und der folgende Haftungsausschluss enthalten sein.// * Weiterverteilungen in binärer Form müssen reproduziert werden der obige Urheberrechtshinweis,// diese Liste der Bedingungen und der folgende Haftungsausschluss in der Dokumentation// und/oder anderen Materialien, die mit der Verteilung bereitgestellt werden.// DIESE SOFTWARE WIRD VON DEN URHEBERRECHTSINHABERN UND MITARBEITERN „WIE BESEHEN“ BEREITGESTELLT// UND ALLEN AUSDRÜCKLICHE ODER STILLSCHWEIGENDE GARANTIEN, EINSCHLIESSLICH, ABER NICHT BESCHRÄNKT AUF DIE// STILLSCHWEIGENDE GARANTIEN DER MARKTGÄNGIGKEIT UND EIGNUNG FÜR EINEN BESTIMMTEN ZWECK WERDEN AUSGESCHLOSSEN/* ─▄▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▄ █░░░█░░░░░░░░░░▄▄░██░█ █░▀▀█▀▀░▄▀░▄▀░░▀▀░▄▄░█ █░░░▀░ ░░▄▄▄▄▄░░██░▀▀░█ ─▀▄▄▄▄▄▀─────▀▄▄▄▄▄▄▀*/#include  // Füge die . ein Schrittmotorbibliothek const int stepPerRotation =20; // Anzahl der Schritte pro Umdrehung. Standardwert für CD/DVD// Angabe des X-Achsen-Schrittmotors Pins Stepper myStepperX(stepPerRotation, 8,9,10,11); Void setup () {myStepperX.setSpeed ​​(100); // Schrittmotor speedmyStepperX.step(100);delay(1000);myStepperX.step(-100); delay(1000);}void loop() {} 

Schritt 8:Montage der mechanischen Teile

Wir setzen die Montage unserer Struktur fort, indem wir den zweiten Schrittmotor an die Y-Achsenplatte schrauben "siehe nächstes Bild".

Sobald Sie die Y-Achse vorbereitet haben, haben Sie beide Achsen bereit, um den Doppelachsenplan zu erstellen, über den wir im ersten Schritt "siehe nächste zwei Bilder" gesprochen haben. Alles, was Sie tun müssen, ist, die beiden Achsen in einem Winkel von 90 ° zu platzieren

Herstellung des Stifthalters

Wir bereiten den Stifthalter vor, indem wir eine kleine Axt in eine Feder stecken, um den 3D-gedruckten Stifthalter zu halten, und dann den Servomotor an seine Position schrauben "siehe Bild 4", der Stifthalter ist fertig und wir kleben ihn auf den Schlitten des Y-Achse mit etwas Heißkleber oder einem anderen Mittel, um es nach den Schrittmotorschritten "siehe Bild 5" auf der Y-Achse gleiten zu lassen, dann kleben wir unsere aktive Platte auf den Schlitten der X-Achse "siehe Bild 6", und wir beenden mit dem Verschrauben der Motorkabel mit den Anschlüssen auf der Platine. Nach einiger Absprache haben wir unser mechanisches Design fertig für die Aktion 'siehe Bild 7'.

Schritt 9:Softwareteil

Um zum Software-Teil überzugehen, werden wir drei Softwares kombinieren, um die Maschine zum Leben zu erwecken. Ich habe im ersten Bild eine kurze Beschreibung gemacht Um die gcode-Anweisungen zu verstehen, sollte die Maschine unbedingt über einen eigenen Code verfügen, den wir mit der Arduino IDE-Software hochladen. Der letzte Teil ist, wie der Code der Maschine mit der gcode-Datei verknüpft wird. Dies wird von der Verarbeitungssoftware durchgeführt.

Der erste Schritt ist das Hochladen des Arduino-Board-Scketch, das Sie über den auf github geposteten Link herunterladen können, und vergessen Sie nicht, den Schrittmotor-Pin entsprechend Ihrer Shcematic zu aktualisieren.

Vorbereiten des Gcode 'Inkscape'

Dann wechseln wir zu Inkscape und passen einige Parameter wie die Papierrahmen und Einheiten an 'Siehe die nächsten beiden Bilder'.

Wir bereiten unser Design vor und speichern es im MakerBat-Unicon-Format 'Siehe die nächsten beiden Bilder'. Wenn dieses Format in Ihrer Inkscape-Version nicht verfügbar ist, können Sie ein Add-On platzieren, um es zu erhalten, sobald Sie auf (Speichern) klicken ein neues Fenster wird für Anpassungen der Gcode-Dateiparameter angezeigt.

Alles, was Sie tun müssen, ist, die gleiche Anpassung wie bei uns vorzunehmen, und alles wird gut. Folgen Sie einfach den "nächsten drei Bildern", dann stellen Sie diese Parameter auf diese Weise ein und Sie haben Ihre gCode-Datei.

Verknüpfen des Geräts mit der Gcode-Datei 'Processing 3'

Der Wechsel zur Verarbeitungssoftware ist ein bisschen wie die Arduino-IDE 'siehe nächstes Bild'

Daher sollten Sie die Datei 'CNC-Programm' öffnen, die Sie aus dem gleichen Repository auf Github herunterladen können, und sie einfach ausführen 'Siehe die nächsten beiden Bilder'.

ein zweites Fenster erscheint, Sie müssen letzteres drücken p Wählen Sie auf Ihrer Tastatur den COM-Port des Geräts aus, 'siehe nächstes Bild' und drücken Sie letzteres g Um die gewünschte Gcode-Datei auszuwählen, beginnt die Maschine direkt mit dem Zeichnen.

Schritt 10:Test und Ergebnisse

Und hier sind wir, die Zeit ist hier für einige Tests. Sobald die Gcode-Datei hochgeladen wurde, begann die Maschine mit dem Zeichnen und ich mochte das LED-Flackern, das die an jeden Schrittmotor gesendeten Sequenzen anzeigt.

Die Designs sind sehr gut gemacht und ihr könnt sehen, Leute, das Projekt ist fantastisch und auch einfach zu machen.

Vergiss nicht, dir unser vorheriges Projekt anzuschauen, das heißt, "wie man seine eigene Arduino-Trainingsplattform erstellt". Und abonniere unseren YouTube-Kanal für weitere tolle Videos.

Eine letzte Sache, stellen Sie sicher, dass Sie jeden Tag mit Elektronik arbeiten.

Es war BEE MB von MEGA DAS. Bis zum nächsten Mal!

Code

CNC_Plotter alle benötigte Software

Kundenspezifische Teile und Gehäuse

STL- und DXF-Dateien

Schaltpläne