Macchina per plotter cnc basata su arduino fai da te

Le macchine CNC sono macchine a controllo numerico computerizzato che vengono utilizzate per disegnare qualsiasi cosa o progettare qualsiasi parte meccanica in base al programma di progettazione inserito nella loro unità di controllo. L'unità di controllo può essere un computer o un microcontrollore. Le macchine CNC hanno motori passo-passo e servomotori per disegnare il design secondo il programma alimentato.

Dopo aver effettuato ricerche sulle macchine CNC, ho deciso di costruire la mia macchina CNC utilizzando materiali disponibili localmente. Ci sono così tante macchine CNC nel mondo, alcune delle quali sono molto tecniche e complesse per realizzarle o addirittura farle funzionare correttamente. Per questo motivo ho deciso di realizzare una semplice Plotter CNC basata su Arduino che è in assoluto la più semplice da realizzare. Puoi anche usarlo come una macchina da disegno CNC Arduino con piccole modifiche.

Questa macchina CNC Arduino fai-da-te può disegnare la maggior parte delle forme, dei testi e persino dei cartoni animati di base. La sua operazione è simile al modo in cui scrive una mano umana. È più veloce e più preciso rispetto al modo in cui un essere umano può scrivere o disegnare. Guarda il video dimostrativo alla fine di questo tutorial.

Costruire una macchina CNC Arduino:

Affinché una macchina di plottaggio CNC funzioni, sono necessari 3 assi (asse x, asse y e asse z. L'asse xe l'asse y lavorano all'unisono per creare un'immagine 2D su carta comune. Queste x e y gli assi sono posizionati a 90 gradi l'uno rispetto all'altro in modo tale che qualsiasi punto sulla superficie piana sia definito da un dato valore di x e y L'asse z viene utilizzato per sollevare e abbassare la penna sulla carta comune.

A seconda dell'immagine da disegnare, il computer genererà le coordinate appropriate e le invierà al microcontrollore tramite la porta USB. Il microcontrollore interpreta queste coordinate e quindi controlla le posizioni dei motori per creare l'immagine. Qui abbiamo usato Arduino come microcontrollore per costruire questa macchina CNC. I movimenti a tre assi sono forniti da motori passo-passo, che saranno controllati dalla scheda Arduino. Puoi scoprire come interfacciare il motore passo-passo con Arduino se sei nuovo.

Quindi iniziamo a costruire il nostro dispositivo CNC Arduino passo dopo passo.

Quello di cui hai bisogno:

Nota: il mio design è molto diverso nell'hardware in termini di dimensioni e materiali utilizzati. Non sono riuscito a trovare vecchie unità DVD, quindi ho optato per le parti della stampante. Qualunque cosa tu usi, assicurati che abbia un motore passo-passo.

Requisiti hardware:

1. Foglio di alluminio (710 mm x 710 mm)
2. Vecchia stampante HP / Epson. È possibile utilizzare vecchie unità DVD del computer
3. Bulloni e dadi
4. Vetro Perspex
5. Arduino UNO
6. Scudo del driver del motore L293D o uno scudo del CNC Arduino
7. Mini servomotore
8. Una penna

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Utensili:

1. Cacciavite
2. trapano
3. Utensile da taglio (seghetto)
4. Colla
5. Dispositivo da banco

Software:

Per il funzionamento efficiente di questa macchina, vengono utilizzati i seguenti software. Vai sui vari siti web e scaricali.

1. Arduino IDE versione 1.6.6 o versioni successive da qui
2. Elaborazione della versione IDE 3.1.1 o successiva da qui
3. Inkscape versione 0.48.5. Scaricalo da qui.
4. Controller grbl (opzionale)

La base per macchina per plotter CNC:

Il corpo principale di questo dispositivo è la base che supporta tutte le parti principali della macchina insieme in modo che la macchina sia stabile e anche portatile. In questo design useremo l'alluminio per costruire la base poiché è leggera, semplice da piegare e tagliare e inoltre conferisce un buon aspetto lucido poiché non arrugginisce.

Il design e le dimensioni della mia base sono mostrati di seguito:

Nota: tutte le dimensioni sono in millimetri.

Dopo tutta la piegatura e il taglio, sono stato in grado di produrre una base molto solida come mostrato di seguito:

Assemblaggio degli assi X, Y e Z:

Per creare gli assi x e y, vengono utilizzati due supporti della stampante. Ciascuna di queste parti contiene un motore passo-passo e un meccanismo di trasmissione a cinghia solitamente utilizzato per spostare la cartuccia avanti e indietro.

Per l'asse z, un mini servomotore è fissato sull'asse y usando la colla. Questo servomotore viene utilizzato per spostare la penna su e giù. Dovrebbe essere costruito un buon meccanismo di supporto che consenta il movimento libero su e giù della penna.

Piattaforma di disegno per macchina CNC:

A causa delle enormi dimensioni di questa macchina, il dispositivo è in grado di disegnare su un foglio di formato A5. Pertanto ritagliamo una piattaforma di dimensioni A5 (148 mm x 210 mm) dal vetro Perspex e la incolleremo sulla parte mobile dell'asse x usando la colla.

Cablaggio e circuito della macchina CNC:

Inserisci lo scudo del driver del motore L293D sulla scheda UNO di Arduino. Questo schermo può azionare due motori passo-passo contemporaneamente e due servomotori. Collegare i due motori passo-passo come mostrato di seguito. La connessione a terra deve essere lasciata scollegata poiché i motori sono di tipo bipolare. Questo funzionerà come il nostro controller CNC Arduino per la nostra macchina Plotter.

Collegare anche il mini servomotore al servo1. Collegare un alimentatore da 7,5 V a 9 V alla porta di alimentazione della schermatura del driver del motore. La macchina è ora pronta per il test.

Codice e test della macchina CNC Arduino:

Per prima cosa dobbiamo testare i motori passo-passo e vedere se sono collegati correttamente.

Poiché stiamo utilizzando lo scudo del driver del motore L293D, dobbiamo scaricare la libreria AFmotor da qui. Quindi aggiungilo nella cartella della libreria IDE di Arduino. Assicurati di rinominarlo in AFMotor . Se l'IDE di Arduino era aperto, chiudilo e aprilo di nuovo e fai clic su file -> esempi -> Adafruit Motor Shield Library -> stepper . Assicurati di scegliere la porta e la scheda corrette negli strumenti, quindi carica il codice nella scheda Arduino. Alcuni movimenti dovrebbero essere osservati sul motore passo-passo.

Per testare il motore due, modificare la porta del motore da 2 a 1 nella riga seguente e quindi caricare nuovamente il codice.

#include // Collega un motore passo-passo con 48 passi per giro (7,5 gradi) // alla porta motore # 2 (M3 e M4) AF_Motore passo-passo (48, 2);

Codice Arduino per macchina CNC:

Una volta che i motori passo-passo rispondono in modo appropriato, copia il codice Arduino per la macchina CNC dalla sezione Codice in basso e caricalo sulla scheda Arduino. Puoi scaricare il codice dal link sottostante.

Download del codice CNC Arduino

Codice G per macchina CNC:

G - CODE è il linguaggio in cui diciamo alle macchine computerizzate (CNC) di fare qualcosa. È fondamentalmente un file che contiene le coordinate X, Y e Z.

Per esempio:

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

Scrivere un codice G per un semplice quadrato può essere davvero impegnativo, ma fortunatamente abbiamo un software che può aiutarci a generare un codice G. Questo software si chiama " Inkscape ", scaricalo da qui.

Puoi generare il tuo codice G usando Inkscape, che abbiamo spiegato nella prossima sezione o ma puoi usare i codici G facilmente disponibili su Internet.

Prima di mostrarti come generare i codici G usando Inkscape, discutiamo su come inviare quei codici G in Arduino. Il software che ci consentirà di inviare i codici G ad Arduino si chiama Processing.

Elaborazione IDE per caricare il codice G:

Questa piattaforma ci aiuterà a inviare i codici G alla scheda Arduino. Per fare ciò, dovrai scaricare il file GCTRL.PDE.

Scarica il file GCTRL.pde da qui e aprilo utilizzando Processing IDE

Dopo averlo aperto nell'IDE di elaborazione, fai clic su Esegui. Viene visualizzata una finestra con tutte le istruzioni. Premi p sulla tastiera. Il sistema ti chiederà di scegliere una porta. Quindi seleziona la porta su cui è collegata la tua scheda Arduino. Nel mio caso è la porta 6.

Ora premi ge vai alla cartella in cui hai salvato il tuo G-CODE. Selezionare il codice G corretto e premere invio. Se tutto era collegato correttamente, dovresti vedere il tuo dispositivo iniziare a tracciare sulla carta.

Se vuoi terminare il processo, premi semplicemente x e il dispositivo interromperà qualunque cosa stesse facendo.

Come generare il tuo codice G:

Abbiamo detto che Inkscape è il software che useremo per generare i nostri G-CODES. In questo esempio creeremo un testo semplice (HELLO WORLD) come mostrato di seguito.

Nota : Inkscape non ha un modo integrato per salvare i file come G-CODE . Pertanto è necessario installare un componente aggiuntivo che abiliti l'esportazione delle immagini in file G-CODE. Scarica questo plug-in MakerBot Unicorn da qui con le note di installazione.

Se l'installazione è andata a buon fine, apri Inkscape, vai al menu File e fai clic su "Proprietà documento". Prima modifica le dimensioni da px a mm. Ridurre anche la larghezza e l'altezza a 90 mm. Adesso chiudi questa finestra. Come area di disegno viene visualizzato un quadrato. Questa è l'area che useremo per scrivere il nostro testo.

Ora sulla barra laterale sinistra, fai clic sulla scheda Crea e modifica oggetto di testo. Digita il testo " HELLO WORLD " e posizionalo nell'angolo in alto a destra del quadrato come mostrato di seguito.

Fai clic sul testo e scegli il tipo di stile del carattere che preferisci. Fare clic su applica e chiudere.

Ora fai clic sul percorso e seleziona "da oggetto a percorso "

Il tuo testo è ora pronto per essere salvato come G-CODE. Fare clic su file -> salva con nome e quindi digitare il nome del file come "ciao mondo"

Cambia il tipo di file in "MakerBot Unicon G-Code" come mostrato nell'immagine sottostante. Apparirà solo se l'installazione del componente aggiuntivo è riuscita. Infine fare clic su Salva e fare clic su OK nella finestra a comparsa.

Hai generato un codice G e può essere tracciato utilizzando le procedure precedenti.

Il controller GRBL:

Una volta che sei riuscito a generare un codice G usando Inkscape, potrebbe essere necessario visualizzare il codice G per assicurarti che sia entro i limiti di disegno.

I limiti di disegno sono impostati nel CODICE CNC Arduino nelle righe mostrate di seguito:

L'immagine come mostrato sopra nel controller GRBL non dovrebbe andare oltre quei limiti come mostrato nel codice Arduino del CNC sopra. Se va oltre questi limiti, ad esempio verso il lato negativo dell'asse x, quella parte sul lato negativo non verrà tracciata.

In questo esempio, i valori xey variano da 0 mm a 40 mm.

Poiché utilizzo parti della stampante che possono stampare su un'area più ampia, cambio i valori massimi da 40 mm a 60 mm.

Ogni volta che generi un G-Code usando Inkscape, puoi prima aprire quel G-Code nel programma GRBL per vedere se rientra in quei limiti. Se non è all'interno, devi ridimensionare la tua immagine in Inkscape finché non rientra nei tuoi limiti.

Quindi questo è il metodo economico e più semplice per costruire una macchina per plotter CNC utilizzando arduino uno a casa. Provalo e faccelo sapere nei commenti controlla anche il video qui sotto.