Tracey - Máquina de desenho: 22 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Este Instructable é um trabalho em andamento - trabalharemos duro para torná-lo um projeto mais fácil, mas os rascunhos iniciais exigirão experiência do fabricante, impressão 3D, montagem de peças, soldagem de peças eletrônicas, experiência com o IDE Arduino etc.

O feedback seria muito apreciado, ajuda a melhorar as etapas e quaisquer problemas que podem ser corrigidos.

Tracey é uma máquina de desenho pantográfico baseada em servo.

Consiste em duas partes principais:

• Placa controladora
• Montagem do mecanismo de desenho.

Depois de calibrado corretamente, o Tracey pode produzir desenhos divertidos e divertidos, ligeiramente instáveis, mas essa é a natureza das peças usadas.

Existem diferentes configurações divertidas nas quais o Tracey pode ser usado, algumas estão listadas abaixo:

• Caneta em desenhos de papel. - vamos nos concentrar neste modo neste Instructable
• Desenho a laser em madeira / plástico - usando pequenos módulos de laser
• LED UV com base em brilho na pintura escura.
• Com base em um Doodle Magna.
• Varredura de objetos com vários sensores - sensor de calor infravermelho, sensores de luz etc.
• Objetos móveis para jogos - experimental

O Conselho de Controle:

O controlador é baseado no ESP8266: microchip Wi-Fi de baixo custo com pilha TCP / IP completa e microcontrolador

O tipo específico usado para este projeto é o WeMos D1 Mini, este tipo tem um formato pequeno e agradável - outros tipos podem ser usados, desde que tenham pin outs suficientes.

Usar o ESP8266 significa que podemos nos comunicar com a máquina usando uma interface WiFi (Telnet) e uma interface serial.

Tracey tem um interpretador Gcode e uma interface GRBL, então, no momento da escrita, o software abaixo funciona:

LaserGRBL - este é um ótimo software de código aberto, Tracey funciona com Telnet e Serial. -Tracey finge ser um gravador a laser.

Cavalete - programa de escultura baseado na web, muito bom. Definido como x carve, x controlador * -Tracey finge ser um entalhador.

Universal Gcode Sender - Remetente GCode baseado em Java de código aberto. *

Há também um aplicativo Android chamado Tracey App Beta, que envia desenhos por WiFi - mais sobre isso mais tarde.

* Há também uma próxima placa Tracey-Link para enviar os dados seriais do cavalete e UGS para o Tracey via telnet.

Se você quiser escrever seus próprios programas para fazer a interface com o Tracey, isso também é muito fácil, tudo sobre a interface é muito aberto e todos os detalhes serão explicados.

O conjunto do mecanismo de desenho:

A máquina de desenho físico consiste em várias peças impressas em 3D e três minisservos junto com alguns rolamentos de 3 mm e parafusos M3.

Dois servos são usados para desenho e um é usado para um mecanismo de elevação.

Os servos de desenho devem ser de boa qualidade, o servo de elevação não - sua resolução e precisão não são importantes e ele tem que fazer muito trabalho.

Trabalhamos muito para manter as peças impressas em 3D e a montagem o mais simples possível e elas devem ser fáceis de imprimir em qualquer impressora 3D padrão.

Agradecimentos:

Barton Dring - esse cara é meio fera quando se trata de máquinas de desenho e controladores.

Sua entrada no blog em seu clone do Line-us foi onde fui apresentado à ideia e foi extremamente útil.

www.buildlog.net/blog/2017/02/a-line-us-clo…

E, claro, onde tudo começou: o grande Line-us

É uma máquina muito bonita, muito bem projetada e parece haver uma grande comunidade por lá.

www.line-us.com/

Suprimentos

ESP8266

Capacitores: 1 X 470uf, 1 X 0,1uf

Resistor: 1X 100 Ohm

Botão de apertar

1 x LED

Parafusos M3 de 3 x 3 mm - 8 mm de comprimento Parafuso M3 de 3 x 3 mm - 20 mm de comprimento

2 X 9G servo motor MG90S

1 X SG90 Micro Servo Motor 9G

3mm x 10mm x 4mm Rolamentos X 3

Tracey - peças 3D

Etapa 1: o circuito da placa do controlador

O primeiro passo deve ser construir a placa controladora e verificar se tudo está funcionando.

Para testes muito básicos, você pode simplesmente fazer o upload do código para uma placa ESP8266 "bruta".

O circuito acima é Tracey em sua configuração mais simples.

Nota: O terminal de parafuso de 5 V é se você decidir alimentar a placa de uma fonte externa, se você decidir alimentar a placa por meio de um banco de energia USB, o terminal de parafuso pode ser deixado de fora - mais sobre isso mais tarde.

Etapa 2: Circuito de placa de ensaio

O circuito de placa de ensaio com servos, o conector de alimentação é opcional.

Uma observação importante sobre como alimentar o Tracey, é que com os servos conectados é possível alimentar o dispositivo com um banco de energia USB, já que normalmente eles podem fornecer cerca de 1 Amp em torno de 5V.

Tentar ligar o Tracey a partir de uma porta USB 1.0 ou USB 2.0 não funcionará de forma confiável ou não funcionará de maneira alguma e pode até causar danos à porta USB - embora a maioria das portas tenha proteção contra sobrecarga de corrente.

A alimentação de um hub USB dedicado que pode fornecer 1 Amp por porta deve funcionar bem.

Ligar a partir de uma porta USB 3.0 parece funcionar bem.

Etapa 3: fazendo sua própria placa

Um circuito de placa de pão é bom para testar e garantir que tudo funcione, mas você precisará de algo mais resistente para uso sério.

Fazer sua própria placa é bastante simples se você tiver alguma experiência em soldagem, pois o circuito é muito simples.

As fotos acima estão alguns protótipos de pranchas que fiz -intensamente- em strip-board, como você pode ver que não tem muito.

Também é mostrado um PCB que eu fabriquei, se houver interesse suficiente, eu poderia distribuí-los.

Etapa 4: O Código da Placa de Controle

Nota: presume-se que você tenha o driver USB correto instalado em seu PC para a placa ESP8266.

Se você tem experiência com o IDE do Arduino e já fez o upload do código para sua placa ESP8266 antes, então tudo deve estar bem.

O código vem na forma de um arquivo bin que é carregado para a placa usando o esptool - o processo que é usado para carregar arquivos binários compilados do IDE do Arduino.

Um programa somente para Windows é incluído -com a fonte- chamado TraceyUploader que torna este processo muito rápido e fácil.

Por que não estamos lançando o código-fonte C? Bem, podemos lançá-lo no futuro, mas no momento é muito grande, complexo e passando por muitas mudanças, o upload do arquivo bin é um processo muito mais simples.

Use os links abaixo para baixar o arquivo binário e a ferramenta de carregamento do Github - escolha o botão "Clonar ou Baixar" para ambos.

O arquivo binário

Ferramenta de Uploader Tracey

Baixe ambos e descompacte. Coloque o arquivo Tracey.bin na pasta TraceyUploader.

Conecte o ESP8266 ao computador e espere até que ele se conecte.

Execute o TraceyUploader.exe, os caminhos para o arquivo bin e esptool devem estar corretos.

Escolha a porta COM à qual seu ESP8266 está conectado e clique no botão "Build Bin File Command", você deve obter algo como:

"C: / temp / Tracey-Uploader --- Stand-Alone-master / TraceyUploader / esptool.exe" -vv -cd nodemcu -cb 115200 -cp COM10 -ca 0x00000 -cf "C: / temp / Tracey-Uploader- --Stand-Alone-master / TraceyUploader / Tracey.bin"

na caixa de texto.

Clique no botão "Send to Device", uma janela de comando deve abrir e você pode ver o arquivo bin sendo carregado para o ESP8266.

Nota: ao carregar o código usando uma porta USB 1.0 ou USB 2.0, os servos devem ser desconectados!

Usar um hub USB com alimentação ou USB 3.0 parece funcionar bem.

Etapa 5: Testando a Placa do Controlador - 1

Agora que o arquivo Tracey.bin foi carregado em sua placa - o LED deve começar a piscar após cerca de 15-20 segundos, o LED piscando lentamente significa que o Tracey está no modo inativo e pronto para entrada.

Observação: você pode pular para a etapa Conectando ao WiFi agora se não quiser se conectar usando a porta serial, mas a porta serial é ótima para fornecer informações e especialmente útil se você estiver tendo problemas.

Você pode se conectar ao Tracey imediatamente usando um programa de terminal serial como Tera Term:

Tera Term

Instale e escolha Serial e escolha sua porta - você deve saber disso desde a última etapa.

Navegue até a configuração serial e escolha uma taxa de transmissão de 115200 baud.

Você pode precisar reiniciar sua placa após o acima.

Se tudo tiver corrido bem, você deverá ver a Tela na próxima etapa:

Etapa 6: Testando a Placa do Controlador - 2

Acima está a saída serial do Tracey em uma primeira execução.

Você notará duas coisas; É um aviso de que nenhuma calibração foi realizada e que não foi possível conectar ao Wifi, abordaremos essas duas coisas nas próximas etapas.

Você pode digitar '%' para entrar na ajuda do Tracey e nos menus de configuração, se desejar, há muitas informações lá e todas as configurações são explicadas.

É importante notar que o Tracey executa "cego" ou "loop aberto" no sentido de que não recebe nenhuma entrada do mundo real sobre suas tarefas de desenho, ele apenas move seus braços de desenho para onde é dito e faz isso enviando entradas para seu três servos.

Porque, se isso acontecer, sem nenhum conjunto de desenho conectado, o Tracey ainda pode receber desenhos dos vários programas listados acima - isso pode ser útil para testes básicos.

Aqueles com um osciloscópio e o interesse poderiam monitorar os pinos do servo enquanto um desenho está sendo enviado para ver a mudança dos sinais PWM.

Etapa 7: Testando a placa controladora - conectando-se ao WiFI

Nota: Se você não planeja usar WiFi, ele pode ser desativado no menu de ajuda e configuração usando o programa de terminal na etapa anterior. Isso diminuirá o tempo de inicialização.

Tracey usa WiFiManager, uma biblioteca que configura o ESP no modo de estação e permite que as credenciais de WiFi sejam inseridas em uma interface da web simples.

Para colocar o Tracey neste modo, você precisa pressionar o botão (solo D5) por mais de dois segundos, o LED deve piscar duas vezes em rápida sucessão.

Você deve ver um ponto de acesso chamado: "Tracey WiFi Config" na lista de dispositivos WiFi.

Conecte-se ao ponto de acesso e abra um navegador com o URL: 192.168.4.1

Insira suas credenciais de WiFI usando a interface da web.

Depois de fazer isso, você deve reiniciar / redefinir a placa do controlador, você deve ver agora que o Tracey se conectou ao WiFi no terminal e a luz azul no ESP8266 deve permanecer acesa.

Nota: Um telefone ou tablet é bom para fazer isso, descobrimos que o navegador Firefox é o mais confiável.

Etapa 8: Testar a placa do controlador - Testar WiFi com o aplicativo

Agora que o WiFI está configurado e o Tracey está conectado, vamos fazer alguns testes.

Vamos começar da maneira mais direta e fácil, usando o App..

O aplicativo é apenas para dispositivos Android no momento - desculpe pessoal da Apple -, ele pode ser instalado aqui:

Tracey App Beta

Como o título diz, ele está em Beta, então ainda há trabalho a ser feito, mas funciona muito bem e é muito útil.

Inicie o aplicativo e, se tudo estiver funcionando, ele deverá exibir Serviços encontrados: 1 no canto superior esquerdo da tela.

Pressione o botão de conexão no canto inferior direito e você deverá obter um menu com seu dispositivo Tracey e seu IP, selecione-o

-o nome do seu dispositivo pode ser alterado no menu de configuração, útil se você tiver mais de um dispositivo Tracey-.

Agora você deve ter informações de conexão no canto superior esquerdo.

Aperte o botão Desenhar e escolha Tela para Tracey, o desenho na tela será enviado para sua placa Tracey, o LED deve piscar conforme recebe os diferentes códigos de desenho.

Há muito mais a dizer sobre o aplicativo, mas isso é suficiente para fins de teste.

Etapa 9: Testar a placa controladora - Testar WiFi com Putty

Para testar a conexão WiFi usando um cliente telnet, você pode usar o Putty.

Baixe aqui:

Massa

Para se conectar ao Putty, você precisará saber o endereço IP da placa controladora Tracey. Abaixo estão algumas maneiras de localizá-lo:

• Use o aplicativo Tracey na etapa anterior.
• Abra um prompt de comando em um PC Windows que esteja na mesma rede WiFi que o Tracey e digite "ping Tracey.local" - Nota: se você alterou o nome da placa controladora do Tracey, terá que usar esse nome em vez do Tracey.
• Veja a saída do terminal serial na inicialização
• Descoberta de serviço mDNS - detalhes sobre isso mais tarde.

Quando você tiver o endereço IP, escolha uma conexão telnet para a sessão e digite o endereço IP.

Clique no terminal e defina o eco local e a edição de linha local para 'Force Off'

Abra a conexão e você verá a tela de boas-vindas.

Você pode pressionar '%' para entrar no menu de ajuda e configuração, aqui como na conexão serial; as configurações podem ser alteradas e a calibração realizada.

Etapa 10: LaserGRBL

Não posso dizer coisas boas o suficiente sobre este programa, seu código aberto, tem uma tonelada de recursos e está sendo desenvolvido ativamente.

LaserGRBL

Ele se conectará ao Tracey usando serial ou Telnet.

Ele pode converter imagens para Gcode usando uma variedade de técnicas, e elas podem ser enviadas diretamente para o Tracey ou salvas e enviadas usando o aplicativo Tracey.

É uma ótima maneira de começar e é altamente recomendado.

Etapa 11: Montando o conjunto de desenho

Agora que o controlador foi construído e testado, vamos começar a construir o resto!

Conforme afirmado no início, o conjunto de desenho é composto principalmente de peças 3D, juntamente com rolamentos de 3 x 3 mm e alguns parafusos M3.

Imprima todas as peças aqui:

Peças 3D

Nota: existem outras compilações que fornecem um desempenho de caneta um pouco melhor / mais limpo, esta foi escolhida porque é uma impressão e montagem fácil.

As próximas duas etapas são as mais importantes da construção.

Etapa 12: braços do servo e chifres do servo

Nota: esta etapa se aplica a ambos os servo braços.

Esta é uma das etapas mais importantes na construção.

Corte o chifre do servo como mostrado nas fotos, certifique-se de que ele se encaixa no braço do servo, você pode precisar limar um pouco o chifre do servo.

Você vai colar essa parte no braço em breve.

É importante certificar-se de que o servo braço cortado está reto / nivelado - não necessariamente nivelado - no braço, caso contrário, a montagem do braço não estará à mesma distância da área de desenho para todos os pontos e isso fará com que a caneta não seja desenhada certas áreas e é uma verdadeira dor de cabeça.

Espero ter explicado bem o suficiente para você entender, basicamente, quando você insere o servo no braço, ele deve estar nivelado - perpendicular - ao servo em todas as posições.

Coloque um pouco de supercola ao redor do orifício no braço do servo e insira o chifre do servo.

Um truque para garantir que está nivelado é inserir rapidamente o servo após a colagem e ajustar se necessário.

Etapa 13: Conectando o braço do servo ao servo e a primeira calibração

Nota: esta etapa se aplica a ambos os braços do servo, esta etapa é para o braço do servo superior. - o braço comprido

Esta é outra etapa muito importante e envolverá o primeiro processo de calibração.

Uma boa calibração é a chave para bons desenhos, há duas etapas de calibração - a primeira calibração e depois a calibração de precisão.

Você pode executar esta etapa com uma conexão de porta serial (Tera Term) ou uma conexão telnet (Putty).

Abra uma conexão de terminal para Tracey.

Pressione '%' para entrar na ajuda e na configuração

Pressione '4' para servos

pressione '3' para calibração do servo superior

'a' e; 'd' são usados para mover o servo, use 'a' para obter o número mais baixo onde o servo ainda se move.

Insira o braço do servo e coloque-o o mais próximo possível de 45 graus do corpo - veja a imagem acima.

Os dentes no servo e no chifre do servo significarão que você pode não ser capaz de obtê-lo em exatamente 45 graus - use 'a' e 'd' para ajustá-lo até que esteja exatamente no ângulo correto - um quadrado de 45 graus ajudará muito aqui.

Nota: o servo mínimo estando em exatamente 45 graus é muito importante e um pouco complicado, continue até que você esteja feliz que é o ângulo correto.

Pressione 'o' para registrar o valor.

Agora pressione 'd' até que o servo atinja seu máximo e pare de se mover, idealmente seria 180 graus do mínimo, mas não se preocupe se não estiver, pressione 'o' para gravar.

Agora você deve ver uma matriz de valores de calibração e um mínimo e um máximo, pressione 'y' para salvar.

O servo agora está calibrado com o braço do servo, insira o parafuso de travamento.

Muito bem, este é provavelmente o passo mais difícil. repita as etapas para o braço inferior do servo pequeno.

Nota: parece haver um bug, onde após cada etapa de calibração os servos não se movem por cerca de 40 segundos quando você vai para a próxima calibração - você pode precisar reiniciar o controlador para cada calibração - este bug está em uma lista e será abordado em breve.

Atualização: isso foi melhorado na V1.05, pensei que tinha desaparecido, mas em um teste reapareceu. Comentários de pessoas que experimentaram esse bug seriam bem-vindos, é um bug muito estranho.

Etapa 14: conectando o came ao servo de elevação e calibração

Desta vez, todas as peças precisam ser removidas do chifre do servo, exceto o cilindro - isso será simplificado no futuro.

Corte o máximo que puder e arquive os pedaços brutos, - veja a imagem acima.

Cole o cilindro no came - esta etapa não exige que você tome cuidado com o nivelamento como nas etapas anteriores.

A calibração na etapa também é muito mais fácil:

Faça a calibração do servo de elevação em um terminal - você deve ser capaz de fazer isso nas etapas anteriores.

Pressione 'a' para obter um valor baixo onde o servo ainda se move.

Anexe o servo cam ao servo de forma que o nariz do cam aponte diretamente para a foto do servo.

Pressione 'o' para registrar a posição.

Pressione 'd' até que o nariz do came esteja 90 graus ou acima do corpo do servo.

Pressione 'o' e 'y' para salvar.

É isso para o servo do elevador, espero que tenha corrido bem, esta etapa é muito indulgente.

Etapa 15: anexando os servos ao corpo + base

Na imagem acima, deve estar claro onde os servos estão conectados.

Os parafusos de rosca larga que vêm com os servos devem ser aparafusados no orifício antes da mão para criar roscas - às vezes é difícil.

Anexe os servos ao corpo.

Prenda a base ao corpo usando um parafuso M3 igual ou maior que 20 mm

Um truque aqui é primeiro aparafusar o parafuso no corpo, depois continuar apertando até que comece a escorregar - um pouco desagradável, eu sei - isso fará com que o corpo se mova mais facilmente no parafuso.

Uma vez que o corpo e a base estão conectados, continue trabalhando os dois, o corpo deve facilmente cair e ficar firme na posição sentada.

Nota: para isso, o came do servo elevador deve estar a 90 graus ou acima do servo. - o nariz deve estar voltado para fora ou acima voltado para fora.

Etapa 16: Calibração de precisão

Esta é a segunda e última calibração, é apenas para os servos superior e inferior.

É muito importante e ajudará com os melhores desenhos de seus servos.

Use um terminal para entrar no menu de ajuda e configuração.

Pressione '4' para entrar no menu servo.

Pressione '5' para entrar na calibração de precisão.

As teclas usadas aqui são a / d para mover o braço pequeno ej / l para mover o braço longo.

Mova cuidadosamente o braço pequeno até que esteja exatamente 90 graus à esquerda do corpo e o braço longo esteja apontando para cima.

Pressione 'o' para registrar o valor.

Use as mesmas teclas, mas desta vez o braço longo deve estar 90 graus à direita do corpo e o braço curto deve estar reto para cima.

Pressione 'o' para registrar o valor e escolha 'y' para salvar.

Etapa 17: Caneta e braço de ligação

Agora que toda a calibração foi realizada, é hora de adicionar a caneta e os braços articulados.

Uma nota sobre os rolamentos de 3 mm - você não deve ir muito barato com eles, pois os realmente baratos terão muito slop / play.

Dois dos rolamentos devem ser inseridos no braço de ligação empurrando-os para dentro, eles devem se encaixar perfeitamente.

Um deve ser inserido no braço longo do servo.

3 parafusos M3 de 3 mm - 8 mm de comprimento.

Parafuso M3 de 1 x 3 mm - 20 mm de comprimento - para travar a caneta

Monte conforme mostrado nas fotos.

Depois de totalmente montado, envie alguns desenhos sem prender a caneta para ter certeza de que tudo está funcionando como deveria.

Nota: se o mancal estiver muito solto nos braços, você pode tentar um pouco de cola para prendê-los melhor - não coloque cola no funcionamento interno dos mancais.

Etapa 18: Definir a altura da caneta

Alternar a caneta para cima e para baixo pode ser feito pressionando o botão por menos de 2 segundos.

É importante colocar a caneta em uma boa altura para que ela não arraste muito e não muito alto para não desenhar.

A construção do corpo giratório ajuda aqui porque se a caneta estiver um pouco baixa, o corpo girará e não colocará muita pressão sobre os braços.

Etapa 19: Protegendo Tracey ao desenhar

Atualmente, uma boa maneira de proteger Tracey ao desenhar é com dois pequenos pedaços de tachas azuis.

Desta forma, o papel pode ser facilmente substituído.

Veja a foto acima.

Etapa 20: Vídeos

Alguns vídeos de Tracey desenhando em diferentes modos.

Etapa 21: Galeria

Alguns desenhos - tudo na madeira é feito a laser.

Etapa 22: Lista de códigos G suportados

G0 X50.5 Y14.7 Z0 - mova para a posição 50.5, 14.7 não em linha reta com a caneta para cima.

G1 X55.4 Y17.7 Z-0.5 - mova para a posição 55.4, 17.7 em linha reta com a caneta para baixo.

G4 P2000 - Dwell - exemplo espera por 2.000 milissegundos

G20 - definir unidades para polegadas

G21 - definir unidades em milímetros - este é o padrão

G28 - mover para a posição inicial (0, 0)

M3 - Caneta para baixo, quando 'laser sem elevação está ativado, isso definirá D8 para alto

M4 - Caneta para baixo, quando 'laser sem elevação está ativado, isso definirá D8 para alto

M5 - Caneta para cima, quando 'laser sem elevação está ativado, isso definirá D8 para baixo

M105 - Reportar tensão da bateria

M117 P10 - Definir pontos de interpolação para desenho linear, 0 é Auto, brinque com isso por sua conta e risco!

M121 P10 - Definir velocidade de extração, 12 é o padrão, 0 é o mais rápido possível, isso também pode ser definido no menu Tracey. -valor não será salvo.

M122 P10 - Definir velocidade de movimento, 7 é o padrão, 0 é o mais rápido possível, isso também pode ser definido no menu Tracey. -valor não será salvo.

M142 - alternar laser sem levantamento, quando habilitado, o corpo não realizará um levantamento da caneta, mas habilitará / desabilitará o D8. O estado não será salvo quando reiniciado, para salvar este estado, defina-o no menu de configuração Gcode.