MESOMIX - Máquina Automatizada de Mistura de Tintas: 21 Passos (com Imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Você é um designer, um artista ou uma pessoa criativa que adora jogar cores em sua tela, mas muitas vezes é uma luta quando se trata de fazer a tonalidade desejada.

Portanto, esta instrução de arte-tecnologia fará com que essa luta desapareça no ar. Como este dispositivo, usa componentes prontos para fazer a tonalidade desejada, misturando a quantidade certa de pigmentos CMYK (Ciano-Magenta-Amarelo-Preto) automaticamente, o que reduzirá drasticamente o tempo gasto na mistura das cores ou o dinheiro gasto na compra de diferentes pigmentos. E fornecerá a você aquele tempo extra para seu criativo.

Esperamos que você goste e vamos começar!

Etapa 1: Como funciona?

Existem basicamente dois modelos de teoria da cor que precisamos considerar neste projeto.

1) Modelo de cores RGB

O modelo de cores RGB é um modelo de cores aditivo em que as luzes vermelha, verde e azul são adicionadas de várias maneiras para reproduzir uma ampla gama de cores. O principal objetivo do modelo de cores RGB é a detecção, representação e exibição de imagens em sistemas eletrônicos, como televisores e computadores, embora também tenha sido usado na fotografia convencional.

2) Modelo de cores CMYK

O modelo de cores CMYK (cores de processo, quatro cores) é um modelo de cores subtrativas, usado em impressoras coloridas. CMYK refere-se às quatro tintas usadas em algumas impressões coloridas: ciano, magenta, amarelo e escuro (preto). O modelo CMYK funciona mascarando parcial ou totalmente as cores em um fundo mais claro, geralmente branco. A tinta reduz a luz que, de outra forma, seria refletida. Esse modelo é chamado de subtrativo porque as tintas "subtraem" o brilho do branco.

Em modelos de cores aditivas, como RGB, o branco é a combinação "aditiva" de todas as luzes coloridas primárias, enquanto o preto é a ausência de luz. No modelo CMYK, é o oposto: o branco é a cor natural do papel ou outro fundo, enquanto o preto resulta de uma combinação completa de tintas coloridas. Para economizar dinheiro com tinta e produzir tons de preto mais profundos, cores escuras e insaturadas são produzidas usando tinta preta em vez da combinação de ciano, magenta e amarelo.

Etapa 2: o mecanismo

Conforme mencionado na seção "Como funciona?" etapa que os modelos de cores RGB e CMYK serão utilizados nesta máquina.

Portanto, usaremos o modelo RGB para alimentar o código de cores RGB para a máquina, enquanto o modelo CMYK para fazer a sombra misturando pigmentos CMYK nos quais o volume da cor branca será constante e adicionado manualmente.

Portanto, para descobrir o melhor procedimento possível para construir esta máquina, esbocei um fluxograma para limpar o quadro geral em minha mente.

Aqui está o plano de como as coisas vão prosseguir:

• Os valores RGB e o volume da Cor Branca serão enviados via Monitor Serial.
• Em seguida, esses valores RGB serão convertidos em porcentagem CMYK usando a fórmula de conversão.

Os valores R, G, B são divididos por 255 para alterar o intervalo de 0..255 a 0..1:

R '= R / 255 G' = G / 255 B '= B / 255 A cor da tecla preta (K) é calculada a partir das cores vermelha (R'), verde (G ') e azul (B'): K = 1-max (R ', G', B ') A cor ciano (C) é calculada a partir das cores vermelho (R') e preto (K): C = (1-R'-K) / (1-K) A cor magenta (M) é calculada a partir das cores verde (G ') e preta (K): M = (1-G'-K) / (1-K) A cor amarela (Y) é calculada a partir do azul (B ') e cores pretas (K): Y = (1-B'-K) / (1-K)

• Como resultado, obtive valores de porcentagem CMYK dessa cor necessária.
• Agora, todos os valores percentuais precisam ser convertidos para os volumes C, M, Y e K, multiplicando cada valor percentual pelo Volume da Cor Branca.

C (mL) = C (%) * Volume da cor branca (x mL)

M (mL) = M (%) * Volume da cor branca (x mL) Y (mL) = Y (%) * Volume da cor branca (x mL) K (mL) = K (%) * Volume da cor branca (x mL)

Em seguida, esses volumes C, M, Y e K serão multiplicados pelos Passos por revolução do respectivo motor

Etapas necessárias para bombear Cor = Cor (mL) * Etapas / Rev do respectivo motor

E é isso, com isso cada cor será bombeada para formar uma mistura de cores que serão mescladas com o volume exato da cor Branca para formar a tonalidade desejada.

Etapa 3: O Design

Decidi projetá-lo no SolidWorks porque estou trabalhando nele nos últimos 2 anos e apliquei todas as minhas habilidades de projeto, manufatura subtrativa e manufatura aditiva na fase de projeto, mantendo todos os parâmetros em mente, o que inclui o uso de componentes próprios, compactos e design amigável ao desktop, preciso, mas rápido e econômico.

Após algumas iterações, cheguei a este projeto que atende a todos os meus requisitos e estou bastante satisfeito com os resultados.

Etapa 4: O que precisamos?

Componentes eletrônicos:

• 1x Arduino Uno
• 1x Escudo GRBL
• 4x A4988 Stepper Driver
• 1x DC Jack
• 1x interruptor oscilante de 13 cm x 9 cm
• 4x Nema 17
• 2x tira LED RGB 15cm
• 1x Buzzer
• 1x HC-05 Bluetooth

Componentes de hardware:

• Rolamento 24x 624zz
• 4 tubos de silicone de 50 cm de comprimento (6 mm de diâmetro externo e 4 mm de diâmetro interno)
• 1x Cilindro de Medição de 100mL
• Copo 5x 100mL
• 30x parafusos M3x15
• 30x M3 Nuts
• 12x parafusos M4x20
• 16x parafusos M4x25
• 30x M4 Nuts
• e algumas arruelas M3 e M4

Ferramentas:

• Máquina de corte a laser
• impressora 3d
• Chaves Allen
• Alicate
• Chave de fenda
• Ferro de solda
• Pistola de cola

Etapa 5: Corte a laser

Inicialmente, projetei a estrutura para ser feita de madeira compensada, mas descobri que o MDF de 6 mm também funcionará para esta máquina, mas o único problema com o MDF é que ele é propenso a umidade e há muita chance de que tinta ou pigmentos possam derramar nos painéis.

Para resolver esse problema, usei uma folha de vinil preta que adiciona apenas alguns dólares no custo total, mas forneceu um ótimo acabamento fosco para a máquina.

Depois disso, eu estava pronto para cortar meus painéis por meio de uma máquina a laser.

Estou anexando os arquivos abaixo e já removi esse logotipo do arquivo para que você possa adicionar o seu facilmente:)

Etapa 6: Impressão 3D

Passei por vários tipos de bombas e depois de muita pesquisa, descobri que as bombas peristálticas atendem perfeitamente às minhas necessidades.

Mas a maioria delas na internet são as bombas com motores DC que não são muito precisos e podem causar alguns problemas no controle, por outro lado, algumas bombas estão lá com motores de passo, mas seu custo é bastante alto.

Então, eu decidi ir com uma bomba peristáltica impressa em 3D que usa um motor Nema 17 e, felizmente, encontrei um link no Thingiverse onde SILISAND fez um remix da bomba peristáltica de RALF. (Agradecimentos especiais a SILISAND e RALF pelo design que me ajudou muito.)

Então, usei essa Bomba Peristáltica para o meu projeto, o que reduziu drasticamente o custo.

Mas depois de imprimir e testar todas as peças, percebi que elas não são muito perfeitas para esta aplicação. Em seguida, editei o tubo de pressão da mangueira aumentando sua curvatura para que ele pudesse aplicar mais pressão na mangueira e também editei a parte superior do suporte de montagem para fornecer mais aderência ao eixo do motor.

Minhas configurações da impressora 3D:

• Material (PLA)
• Altura da camada (0,2 mm)
• Espessura da casca (1,2 mm)
• Densidade de preenchimento (30%)
• Velocidade de impressão (50 mm / s)
• Temperatura do bico (210 ° C)
• Tipo de suporte (em todos os lugares)
• Tipo de adesão à plataforma (nenhum)

Você pode baixar todos os arquivos que são usados neste projeto -

Etapa 7: o suporte do rolamento

Para montar o suporte do rolamento, precisaremos das seguintes peças:

• 1x Fundo de montagem de rolamento impresso em 3D
• 1x topo de montagem de rolamento impresso em 3D
• Rolamento 6x 624zz
• 3 parafusos M4x20
• 3 porcas M4
• 3x espaçadores M4
• Chave Allen M4

Conforme descrito nas imagens, insira todos os três parafusos M4x20 na parte superior do suporte de rolamento impresso em 3D, em seguida insira uma arruela M4 seguindo com dois rolamentos 624zz e outra arruela em cada parafuso. Em seguida, insira as porcas M4 na parte inferior do suporte do rolamento impresso em 3D, aperte os parafusos colocando o suporte do fundo.

Siga o mesmo procedimento para fazer outras três montagens de rolamento.

Etapa 8: Preparando o painel traseiro

Para montar o painel traseiro, precisaremos das seguintes peças:

• Painel traseiro cortado a laser
• 4x base de bomba impressa em 3D
• 16x M4 Nuts
• 8 parafusos M3x16
• 8x arruelas M3
• 4x motor de passo Nema 17
• Chave Allen M3

Para preparar o painel traseiro, pegue a base da bomba impressa em 3D e insira as porcas M4 nas ranhuras na parte traseira da base da bomba, conforme mostrado nas imagens. Prepare outras três bases da bomba da mesma forma.

Agora alinhe o motor de passo Nema 17 com as ranhuras no painel traseiro da parte traseira e monte a base da bomba usando o parafuso M3x15 e uma arruela. E monte todos os motores e a base da bomba usando o mesmo procedimento.

Etapa 9: Montagem de todas as bombas no painel traseiro

Para montar todas as bombas, precisaremos das seguintes peças:

• Motores e base da bomba montada no painel traseiro
• 4x suportes de rolamento
• 4x Placa de pressão de mangueira impressa em 3D
• 4x Parte superior da bomba impressa em 3D
• 4 tubos de silicone de 50 cm (6 mm de diâmetro externo e 4 mm de diâmetro interno)
• 16x parafusos M4x25

Insira todos os suportes de rolamento nos eixos dos motores. Em seguida, coloque o tubo de silicone em torno dos suportes do mancal enquanto o pressiona com a placa de pressão da mangueira impressa em 3D. E feche a bomba usando a tampa da bomba impressa em 3D com parafusos M4x25.

Etapa 10: preparar o painel inferior

Para montar o painel inferior, precisaremos das seguintes peças:

• Painel inferior cortado a laser
• 1x Arduino Uno
• 1x Escudo GRBL
• 4x A4988 Stepper Driver
• 4x parafuso M3x15
• 4x M3 Porca
• Chave Allen M3

Monte o Arduino Uno no painel traseiro usando parafusos M3x15 e porcas M3. Depois disso, empilhe GRBL Shield no Arduino Uno, seguindo com A4988 Stepper Drivers no GRBL Shield.

Etapa 11: montar o painel inferior e frontal

Para montar o painel inferior e frontal, precisaremos das seguintes peças:

• Painel frontal cortado a laser
• Painel inferior montado com eletrônicos
• 6 parafusos M3x15
• 6x M3 Nuts
• Suporte para copo impresso em 3D

Insira o painel inferior nas ranhuras inferiores do painel frontal e fixe-o com parafusos M3x15 e porcas M3. Em seguida, fixe o suporte do copo impresso em 3D no lugar usando os parafusos M3x15 e as porcas M3.

Etapa 12: Insira os tubos no suporte para tubos impressos em 3D

Para montar o painel inferior e frontal, precisaremos das seguintes peças:

• Painel traseiro totalmente montado
• Suporte para tubo impresso em 3D

Nesta etapa, insira todos os quatro tubos nos orifícios do suporte do tubo impresso em 3D. E certifique-se de que algum tubo se projeta através do suporte.

Etapa 13: monte os quatro painéis juntos

Para montar os painéis frontal, traseiro, superior e inferior, precisaremos das seguintes peças:

• Conjunto do painel frontal e inferior
• Montagem do painel traseiro
• Painel superior
• Cool White Led Strip

Para montar todos estes painéis, fixe primeiro o suporte do tubo na parte superior do suporte do copo. Em seguida, cole as fitas de LED na face inferior do painel superior e, em seguida, insira o painel superior nas ranhuras do painel frontal e posterior.

Etapa 14: montar os fios do motor e os painéis laterais

Para montar os fios do motor e os painéis laterais, precisaremos das seguintes peças:

• Quatro painéis montados
• 4 fios do motor
• Painéis laterais
• 24 parafusos M3x15
• 24x M3 Nuts
• Chave Allen M3

Insira os fios nas ranhuras do motor e feche os painéis laterais. E fixe os painéis usando parafusos M3x15 e porcas M3.

Etapa 15: Fiação

Siga o esquema para conectar todos os componentes eletrônicos da seguinte maneira:

Fixe o conector DC no slot do painel traseiro e conecte os fios aos terminais de alimentação da blindagem GRBL

Em seguida, conecte os fios do motor nos terminais dos drivers de passo conforme a seguir -

Driver X-Stepper (GRBL Shield) - fio ciano do motor

Chave de passo em Y (proteção GRBL) - fio magenta do motor

Driver Z-Stepper (proteção GRBL) - Fio amarelo do motor

Driver A-Stepper (proteção GRBL) - Fio principal do motor

Observação: conecte os jumpers A-Step e A-Direction da blindagem GRBL aos pinos 12 e 13, respectivamente. (Os jumpers para A-Step e A-Direction estão disponíveis acima dos terminais de alimentação)

Conecte o HC-05 Bluetooth nos seguintes terminais -

GND (HC-05) - GND (GRBL Shield)

5V (HC-05) - 5V (GRBL Shield)

RX (HC-05) - TX (GRBL Shield)

TX (HC-05) - RX (GRBL Shield)

Conecte o Buzzer nos seguintes terminais -

-ve (Buzzer) - GND (GRBL Shield)

+ ve (Buzzer) - Pin CoolEn (GRBL Shield)

Nota: Alimente esta máquina com fonte de alimentação de pelo menos 12 V / 10 Amp

Etapa 16: Calibração dos motores

Após ligar a máquina, conecte o Arduino ao computador via cabo USB para instalar o firmware de calibração no Arduino Uno.

Baixe o código de calibração fornecido abaixo e carregue-o no Arduino Uno e execute as seguintes instruções para calibrar todas as etapas do motor.

Após fazer o upload do código, abra o monitor serial com a taxa de transmissão de 38400 e habilite CR e NL.

Agora dê o comando para calibrar as bombas motoras:

COMEÇAR

O argumento "Bomba para calibrar" é necessário para comandar o Arduino para qual motor calibrar e pode receber valores:

C => Para Motor Ciano

M => Para Magenta Motor Y => Para Motor Amarelo K => Para Motor Chave

Aguarde até que a bomba carregue a cor no tubo.

Após o carregamento, limpe o frasco se alguma cor aparecer nele, o Arduino irá aguardar até que você envie o comando de confirmação para iniciar a calibração. Envie "Sim" (sem aspas) para iniciar a calibração.

Agora o motor vai bombear a cor para o frasco que vamos medir com um cilindro medidor.

Assim que tivermos o valor medido da cor bombeada, podemos descobrir os Passos por Unidade (ml) para o motor selecionado usando a fórmula dada:

5000 (etapas padrão)

Etapas por ML = -------------------- Valor medido

Agora coloque o valor de etapas por unidade (ml) para cada motor no código principal em constantes dadas:

linha 7) const float Cspu => Retém o valor para etapas por unidade de motor ciano

linha 8) const float Mspu => Contém o valor para Passos por Unidade do Motor Magenta linha 9) const float Yspu => Contém o valor para Passos por Unidade do Motor Amarelo linha 10) const float Kspu => Contém o valor para Passos por Unidade do motor principal

NOTA: Todas as etapas e procedimentos para calibrar corretamente os motores serão exibidos durante a calibração no monitor serial

Etapa 17:

Etapa 18: Codificação

Depois de calibrar os motores, é hora de fazer o download do código principal para fazer as cores.

Baixe o código principal fornecido abaixo, faça o upload para o Arduino Uno e use os comandos disponíveis para usar esta máquina:

LOAD => Usado para carregar o pigmento de cor no tubo de silicone.

CLEAN => Usado para descarregar o pigmento de cor no tubo de silicone. SPEED => Usado para atualizar a velocidade de bombeamento do dispositivo. pegue o valor inteiro que representa o RPM dos motores. O padrão é definido como 100 e pode ser atualizado de 100 para 400. PUMP => Usado para comandar o dispositivo para fazer a cor desejada. assume o valor inteiro que representa o valor vermelho. assume o valor inteiro que representa o valor verde. pega o valor inteiro que representa o valor azul. assume o valor inteiro que representa o volume da cor branca.

NOTA: Antes de usar este código, certifique-se de atualizar os valores das etapas padrão para cada motor do código de calibração

Etapa 19: E TERMINAMOS

Você finalmente terminou! Veja como o produto final deve se parecer e funcionar.

Clique aqui para vê-lo em ação

Etapa 20: Escopo futuro

Como é o meu primeiro protótipo, que acaba sendo muito melhor do que o que eu esperava, mas sim requer muita otimização.

Aqui estão algumas das seguintes atualizações que estou procurando para a próxima versão desta máquina -

• Fazendo experiências com diferentes tintas, cores, tintas e pigmentos.
• Desenvolvimento de um aplicativo Android que pode fornecer uma melhor interface de usuário utilizando o Bluetooth que já instalamos.
• Instalação de Display e Codificador Rotativo que podem torná-lo um dispositivo autônomo.
• Procurará algumas opções de bombeamento melhores e confiáveis.
• Instalação do Google Assistance, que pode torná-lo mais ágil e inteligente.

Etapa 21: VOTE

Se você gostou deste projeto, vote nele para o Concurso "Autor de Primeira Vez".

Muito apreciado! Espero que tenham gostado do projeto!

Vice-campeão no concurso Colors of the Rainbow