Arduino Based Egg Plotter: 17 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Projetos Fusion 360 »

Um plotter de ovo é um robô de arte que pode desenhar em objetos de formato esférico, como ovos. Você também pode usar esta máquina para desenhar em bolas de pingue-pongue e bolas de golfe.

Você pode usar sua imaginação com os designs que colocar nele, você pode, por exemplo, fazer ovos personalizados para a Páscoa.

Neste instrutível, não apenas mostraremos como fazer, mas também criamos um guia passo a passo sobre como usar a máquina corretamente.

Tentei explicar isso da maneira mais fácil possível.

Este pode ser o mais longo instrutível que você já viu / leu, mas eu só queria ter certeza de que todos podem acompanhar, não importa a idade.

Etapa 1: o design

Passei muitas horas no Fusion 360 projetando essa coisa. Fui inspirado pelo EggBot Pro de EvilMadScientist. O Eggbot deles é uma obra de arte bem trabalhada, mas o preço é simplesmente ridículo de 325 dólares. Então decidi aceitar o desafio e tentei criar um Eggbot abaixo de 100 dólares.

Eu também tentei usar quantas peças eu tinha ao redor, então se você vir uma escolha estranha de hardware, é por isso. Mas se você ficar incomodado com isso, fique à vontade para fazer um remix e compartilhá-lo conosco.

O que quero mencionar é que meu mecanismo Pen Holding é baseado no design da Okmi. Fiz algumas alterações, mas parece quase o mesmo.

Acho que o Autodesk Fusion 360 é o melhor software para criar esse tipo de projeto. Não é apenas gratuito para estudantes e amadores, mas também é bem construído. Tudo funciona como deveria. Leva um pouco de tempo para aprender a trabalhar com este software, mas depois que você pega o jeito, é o mais fácil possível. Não me considero um profissional, mas estou muito feliz com o resultado que obtive. Quando preciso explicar esse software para alguém, simplesmente o chamo de Minecraft para adultos.

Para os poucos interessados no design, você pode encontrá-lo na etapa de impressão 3D.

Etapa 2: peças

Componentes mecânicos:

• Perfil de alumínio 20x20 * 250mm (2x)
• Rolamento KLF08 (1x)
• Parafuso de avanço 8 mm * 150 (1x)

• M2 12 mm (2x)

• Porca M2 (2x)
• M3 30 mm (2x)
• M3 16 mm (1x)
• M3 12 mm (1x)
• M3 8 mm (13x)
• Porca M3 (7x)
• M4 30 mm (10x)
• Porca M4 (10x)
• Papel higiênico, espuma ou plástico bolha (algo que amortece o ovo)

Componentes eletrônicos:

• Blindagem CNC (1x)
• Arduino Uno (1x)
• Driver A4988 Stepper (2x)
• Motor de passo Nema 17 (2x)
• SG90 Micro Servo (1x)
• Jumpers (6)
• Fonte de alimentação 12V 2A (1x)
• Fios de jumper macho para fêmea (3x)

Ferramentas:

• Impressora 3D Genérica
• Furar
• Broca de 4,5 mm
• Conjunto de chaves hexadecimais
• Conjunto de chaves
• Decapador de Arame
• Tesoura

Etapa 3: Impressão 3D

As peças impressas em 3D são muito importadas neste projeto, portanto, certifique-se de usar as configurações corretas. As peças devem ser fortes o suficiente para que nada dobre ou freie e interfira na qualidade da imagem em nosso ovo.

Para começar, quero falar sobre o filamento que você deve usar. Eu recomendaria o PLA porque é meio resistente a dobras. PLA não é resistente ao calor, mas não haverá muito calor dissipado por esta máquina. Você poderia usar PETG que dobra mais e é mais difícil de quebrar, mas não acho que essa vantagem valha o dinheiro extra. Portanto, se você tiver algum PETG sobressalente, use-o. Se não, basta comprar PLA barato.

O preenchimento que usei foi de 20% para todas as peças. Isso não é considerado muito alto, mas vai dar conta do recado. Não haverá muitas vibrações como em uma máquina CNC, por exemplo, então acho que 20% está bem.

Como minha altura de camada, usei 0,2 mm. Isso realmente não importa, mas quanto mais você descer, melhor será a aparência da impressão e também mais tempo demorará para imprimir.

Quanto à minha temperatura, usei 200 ° C na minha ponta quente e minha cama estava 55 ° C. Essa parte depende do tipo de material que você usa.

Apoia? Para algumas peças pode ser necessário usar algum tipo de material de apoio, mas acho que para 70% das peças, você pode apenas evitá-las orientando-as de maneira adequada.

Além disso, certifique-se de manter as peças seguras e tome cuidado com elas. Alguns deles são muito fáceis de quebrar.

Portanto, um breve resumo: use PLA e 20% de preenchimento.

Etapa 4: Preparando a parte do suporte da caneta

A primeira parte que montaremos é a menor e mais complicada de construir. É muito pequeno, então se você tiver mãos grandes, boa sorte! Esta parte vai segurar a caneta, fazer a caneta subir e descer e depois colocaremos um segundo motor que fará a caneta girar. Esta é realmente uma parte crucial da máquina porque é a parte que pode criar muito se não for fixada corretamente. Mas não se preocupe, é realmente muito fácil e eu tenho muitas fotos simbólicas. Também adicionei uma lista de peças para esta peça específica e a dividi em várias etapas:

• SG90 Micro servo com acessórios
• 1 * M3 30 mm
• 1 * M3 12 mm
• 2 * porca M3
• 2 * M2 12mm
• 2 * porca M2
• Pen_Holder_Bottom (impresso em 3D)
• Pen_Holder_Top (impresso em 3D)

Etapa 1: crie a dobradiça

A dobradiça que levantará a caneta é criada pelo parafuso M3 de 30 mm. Apenas alinhe as peças para que você possa ver através do orifício e empurre o parafuso e prenda-o do outro lado com a porca M3.

Etapa 2: Preparando o Servo

Precisamos anexar um chifre de servo ao servo. Esta é a pequena peça de plástico branca. Certifique-se de usar o correto, como nas imagens. O chifre deve vir com seu servo, bem como o parafuso que conecta o chifre ao servo.

Etapa 3: prenda o servo às peças da tesoura

Agora que nosso servo está pronto, podemos anexá-lo ao porta-canetas. Basta alinhar o servo como nas imagens e usar os parafusos e porcas M2 de 12 mm para mantê-lo no lugar.

Etapa 4: adicione o parafuso de fixação da caneta

No topo da peça, há um furo feito especialmente para uma porca. Coloque a porca lá e aparafuse o último parafuso M3 de 12 mm na parte de trás. Este é um mecanismo que prenderá nossa caneta para que ela não se mova quando estivermos imprimindo algo em nosso ovo.

Parabéns, sua primeira parte terminou agora! Agora você pode passar para a próxima etapa.

Etapa 5: anexando motores de passo

Nesta etapa, vamos conectar os motores de passo em seus suportes corretos. Os motores de passo farão o ovo girar e a caneta se mover para a direita e esquerda. Também adicionaremos a parte que segura o rolamento, o que fará com que o ovo se mova ainda mais suavemente.

Para esta etapa, você precisará de:

• 10 * M3 8 mm
• 3 * M3 16 mm
• 5 * porca M3
• 2 * Motor de passo Nema 17
• Parafuso de chumbo de 8 mm
• YZ_Stepper_Holder (impresso em 3D)
• X_Stepper_Holder (impresso em 3D)
• KLF08_Holder (impresso em 3D)
• Egg_Holder_5mm (impresso em 3D)
• Egg_Holder_8mm (impresso em 3D)

Etapa 1: Anexe o motor de passo XY

O motor de passo que controlará os planos YZ deve ser conectado ao YZ_Stepper_Holder impresso em 3D. Eu projetei a peça para que a altura do motor de passo possa ser ajustada. Recomendo colocá-los no meio e ajustá-los posteriormente se necessário. Você deve usar 4 parafusos M3 de 8 mm para conectar o motor de passo e certifique-se de que o conector (peça branca do motor de passo) esteja voltado para cima.

Etapa 2: Anexe o eixo Y

A parte da dobradiça, suporte da caneta ou eixo Z agora pode ser anexado a este motor de passo usando um parafuso M3 Xmm e uma porca M3. O parafuso e a porca funcionarão como uma pequena braçadeira e manterão o suporte da caneta no lugar. Certifique-se de que haja uma pequena lacuna entre, no meu caso, a parte amarela e a verde. O porta-canetas deve se mover suavemente, sem tocar em nada.

Etapa 3: Anexe o motor X-Stepper

O motor de passo que controlará o plano X deve ser conectado ao X_Stepper_Holder impresso em 3D. Projetei a peça para que a altura do motor de passo possa ser ajustada. Recomendo colocá-los no meio e ajustá-los posteriormente se necessário. Você deve usar 4 parafusos M3 de 8 mm para conectar o motor de passo e certifique-se de que o conector (peça branca do motor de passo) esteja voltado para cima.

Etapa 4: prenda o porta-ovos

Para manter nosso ovo no lugar, colocaremos um porta-ovos diretamente no motor X-Stepper. É bem simples, basta colocar a porca M3 dentro do orifício retangular e aparafusar a M3 Xmm no orifício redondo e deve manter o Egg_Holder_5mm impresso em 3D no lugar. Tente empurrar o motor de passo o máximo que puder para dentro do porta-ovos.

Etapa 5: prenda o rolamento

O rolamento KLF08 deve ser conectado ao KLF08_Holder impresso em 3D. É mantido no lugar por 2 parafusos M3 de 8 mm e 2 porcas M3. Certifique-se de que o círculo com 2 parafusos minúsculos esteja voltado para o lado plano da peça. A imagem explica isso.

Etapa 6: prenda o segundo porta-ovo

O segundo porta-ovos é a peça impressa em 3D Egg_Holder_8mm que será fixada ao rolamento. Pegue o parafuso de chumbo de 8 mm e deslize o porta-ovos nele. Agora coloque a porca M3 novamente no orifício retangular e aparafuse o M3 Xmm no orifício redondo. Depois disso, você pode deslizar a haste no rolamento e usar os pequenos parafusos do rolamento para manter o porta-ovos no lugar. O comprimento entre o porta-ovos e o rolamento será diferente para cada ovo, então você deve desenroscá-los toda vez que colocar um novo ovo na máquina. Para maior clareza, coloquei minha chave allen em um dos parafusos.

Etapa 6: Preparando a Base

Todas as nossas peças serão fixadas à base que é reforçada por 2 peças de tubos quadrados de alumínio. Esses tubos não apenas tornam a máquina mais rígida, mas também parecem e parecem mais caros. Tenha cuidado com as placas de base impressas em 3D, são muito frágeis. Esta etapa também é dividida em várias etapas muito pequenas

Para esta etapa, você precisará de:

• 2 * perfis de alumínio
• 2 * placa de base impressa em 3D
• 4 * M4 30 mm
• 4 * Porca M4
• Base_Plate_Right (impresso em 3D)
• Base_Plate_Left (impresso em 3D)
• Furar
• Broca de 4,5 mm

Etapa 1: Aline tudo pronto

Deslize os perfis de alumínio nas placas de base, certifique-se de que tudo está perfeitamente alinhado, senão a sua base irá oscilar.

Etapa 2: marque os furos para a broca

A base de alumínio está bem solta no momento, então precisamos prendê-la com parafusos. É por isso que precisamos de orifícios em nossos perfis de alumínio, para que os parafusos possam passar por eles. Como medir tudo é um processo chato e muito demorado, usaremos apenas a placa de base impressa em 3D como nossa medição. Pegue uma caneta e marque os buracos, para depois podermos fazer. Certifique-se de marcar os pontos na parte inferior e na parte superior. É mais fácil furar de ambos os lados em vez de furar os dois de uma vez.

Etapa 3: faça os furos

Agora que marcamos os furos, é hora de fura-los. O tamanho da broca de que você precisa é 4,5 mm. Certifique-se também de que a broca que você usa é feita especialmente para metais como alumínio, isso tornará o trabalho muito mais fácil. Você tem que perfurar todos os 8 orifícios que acabamos de marcar.

Etapa 4: insira os parafusos

Agora nossos buracos estão prontos e podemos começar a unir tudo fortemente. Use os parafusos e porcas M4 de 30 mm. Certifique-se de colocar as porcas na parte superior porque fiz um orifício especial para esconder a tampa de rosca redonda na parte inferior das placas de base impressas em 3D.

Agora que a base de sua máquina está pronta, você pode fazer um pequeno teste de resistência. Você pode empurrar a base e deve parecer muito sólida. Caso contrário, tente apertar os parafusos, verifique se os furos estão perfeitos ou não.

A esta parte iremos anexar tudo em alguns passos, você pode colocá-lo de lado e se preparar para a próxima etapa!

Etapa 7: Anexe tudo à base

Agora que criamos a base e também todas as peças, podemos começar a anexar tudo à base.

Para esta etapa, você precisará de:

• 6 * M4 30 mm
• 6 * Porca M4
• Todas as outras partes que você criou até agora.
• Furar
• Broca de 4,5 mm

Etapa 1: coloque as peças no lugar certo

Olhe para a foto e coloque suas peças exatamente nos mesmos lugares. O porta-canetas verde deve estar no meio dos 2 porta-ovos.

Etapa 2: marque os orifícios

Marque todos os 12 furos da peça que toca a placa de base para que possamos fura-los posteriormente. Cada parte possui 4 furos.

Etapa 3: faça os furos

Use sua broca de 4,5 mm novamente para perfurar todos os orifícios marcados.

Etapa 4: prenda as peças novamente

Prenda as peças novamente em seus lugares usando os parafusos M4 de 30 mm e porcas M4. Algumas peças têm inserções para as porcas M4, portanto, use-as. Você pode reconhecê-los pela forma hexagônica.

Etapa 8: Eletrônica

Agora que todo o 'Hardware' está pronto, podemos passar para a eletrônica. Eles fazem os motores realmente se moverem e nas próximas etapas iremos configurar o software para isso.

Você precisará do seguinte

• Escudo CNC
• Arduino Uno
• 2 * A4988 Stepper Driver
• 6 * Jumpers
• Fonte de alimentação 12V 2A
• 3 * Fios de jumper macho para fêmea
• 3 * M3 8 mm

Etapa 1: conectar o Arduino a uma base

Coloque o arduino na pequena base e aparafuse-o usando três parafusos M3 de 8 mm.

Etapa 2: prenda a blindagem do CNC

Apenas alinhe os pinos do arduino e do escudo do CNC e coloque um pouco de pressão no topo para prendê-lo.

Etapa 3: Jumpers

Na verdade, eu esqueci de tirar uma foto disso, mas você tem que colocar um jumper nos 6 pinos como na imagem. As cores não importam aliás. Você só precisa colocá-los nos pontos X e Y marcados na blindagem do CNC.

Etapa 4: Drivers de motor de passo

Conecte os Steppers A4988 na blindagem do CNC e verifique se os colocou na orientação correta. Veja a figura como referência.

Etapa 5: Servo

O anexo do Servo é um pouco complicado, porque esta placa não foi projetada para isso. Então o servo tem 3 cores: preto / marrom representa GND, laranja / vermelho é + 5V e o fio amarelo ou às vezes branco é de dados. Você tem que ligá-los à direita e para isso você pode olhar a imagem. Você deve conectar primeiro o lado macho dos fios do jumper no cabo do servo e, em seguida, colocar as extremidades fêmeas em seus lugares corretos na blindagem do CNC. Se os fios estiverem muito soltos, aplique um pouco de fita isolante ou até mesmo fita adesiva.

Etapa 6: Fiação dos motores de passo

Pegue os fios que vieram com os motores de passo e conecte-os ao próprio motor de passo e à blindagem do CNC.

Etapa 7: Fonte de alimentação

Corte da ponta da fonte de alimentação com tesoura e descasque os 2 cabos. Agora conecte o fio GND a - e o fio 5V a +. O fio de 5 V tem listras brancas.

Agora você pode conectar a fonte de alimentação à tomada da parede porque vamos começar com a parte eletrônica.

Etapa 9: Software

O processo de obtenção de uma imagem em nosso eggbot é o seguinte. Antes de começar, certifique-se de ter baixado o IDE do Arduino.

www.arduino.cc/en/main/software

A instalação é bastante simples, então nenhuma explicação é necessária.

1. Crie um desenho

No Inkscape você pode desenhar o desenho que quiser no seu ovo, neste instrutível não vou falar sobre como usá-lo, então é essencial seguir um pequeno tutorial para iniciantes no inkScape.

2. Crie o GCODE

Vamos criar um código que diz ao Eggbot para mover seus motores da maneira certa, então terminamos com uma imagem no ovo. Usaremos um software baseado na web chamado "JScut".

3. Envie o GCODE para o Eggbot

Em outro software chamado CNCjs iremos enviar o GCODE para o nosso eggbot.

4. Observe como a máquina desenha o ovo

Em nosso Eggbot, faremos upload de um programa chamado GRBL, que é mais usado em máquinas CNC, mas vamos modificá-lo ligeiramente para funcionar com nosso Eggbot. Este software lê o gcode e o converte em movimentos nos motores. Mas uma vez que isso esteja no Arduino, você pode se recostar e observar como seu ovo está ficando com um belo design.

Etapa 10: Carregando GRBL para o Arduino

Como eu disse antes, GRBL converterá o GCODE em movimentos no motor. Mas porque GRBL é feito apenas para motores de passo e nosso eixo Z é feito com um servo, temos que modificá-lo. Esta parte é um guia passo a passo sobre como baixar, modificar e fazer upload do GRBL.

Passo 1:

Vá para este site: https://github.com/grbl/grbl e clique em clone ou download, a seguir clique em download zip.

Passo 2:

Uma vez instalado, você pode abrir o arquivo zip, eu uso o winRAR, você também pode baixá-lo. Nesse arquivo, procure a pasta grbl e extraia essa pasta para a sua área de trabalho.

Etapa 3:

Agora abra o arduino e vá para Sketch Include library Add. ZIP Library. Agora localize a pasta grbl e clique em abrir. A pasta deve estar localizada em sua área de trabalho.

Passo 4:

Feito isso, íamos baixar novamente um arquivo. Este arquivo modificará GRBL para que funcione com um servo motor. Vá para https://github.com/bdring/Grbl_Pen_Servo e mais uma vez clique em clone ou download seguido de download zip. Agora abra esse arquivo e vá para a pasta 'grbl'. Copie todos os arquivos que estão nessa pasta.

Etapa 5:

Depois de fazer isso, vá para File Explorer Documents Arduino Libraries grbl e cole todos os arquivos aqui. Se houver um pop-up, escolha 'Substituir os arquivos no destino'.

Etapa 6:

Reinicie o IDE do Arduino e conecte o cabo usb do Eggbot em seu pc. Depois de reiniciar o IDE do Arduino, vá para Exemplos de arquivo grbl grblUpload.

Etapa 6:

Agora vá para Tools Board e escolha 'Arduino Uno'. Agora vá novamente para Porta de ferramentas e escolha a porta COM à qual seu arduino está conectado.

Etapa 7:

Clique em upload, o botão no canto superior esquerdo (seta para a direita) e após um minuto você deverá ver no canto inferior esquerdo uma mensagem dizendo 'Upload concluído.'

Etapa 11: Configurar CNCjs

CNCjs é o software que podemos usar para controlar a máquina e enviar GCODE para a máquina. Portanto, nesta parte iremos configurar CNCjs.

Passo 1:

Baixe CNCjs:

Role para baixo e instale o arquivo que está marcado na imagem abaixo.

Passo 2:

Abra CNCjs e, no canto superior esquerdo, selecione a porta COM do seu arduino e pressione o botão 'Abrir'.

Agora o console deve aparecer logo abaixo do botão 'Abrir'.

Etapa 3:

No console, você deve escrever um total de 6 comandos, eles garantirão que, se a máquina for solicitada a se mover 1 mm, ela realmente se moverá 1 mm em vez de 3 mm, por exemplo. Você tem que pressionar Enter após cada comando!

1. $100 = 40
2. $101 = 40
3. $110 = 600
4. $111 = 600
5. $120 = 40
6. $121 = 40

O CNCjs agora está instalado e configurado corretamente.

Etapa 12: InkScape

InkScape é o programa que você pode usar para fazer seu design, se quiser também usar o Fusion 360. Não vou te ensinar como funciona o InkScape, mas encontrei uma boa lista de reprodução de tutorial sobre ele, então aqui está.

Você pode baixar o inkScape aqui:

Depois de instalar o inkScape, você pode ir em frente e abri-lo. Antes de começar a projetar, precisamos dar ao nosso esboço as dimensões corretas. As dimensões do esboço devem ser 20 mm x 80 mm. Criaremos um modelo para essas dimensões, então você só precisa inserir as dimensões uma vez.

Você pode criar o modelo selecionando Arquivo e Propriedades do documento. Aqui, altere a largura para 20 mm e a altura para 80 mm.

Agora vá para Arquivo, em seguida, Salvar como e salve-o nesta pasta C: / Arquivos de programas / Inkscape / share / templates. Não se esqueça de dar um nome ao arquivo, chamei meu EggTemplate.

Depois de salvo, reinicie o Inkscape e vá para o menu principal. Selecione File e New from template… e então selecione EggTemplate ou o nome que você escolheu para o template. Agora você pode começar a projetar seu ovo.

Acabei de criar um texto rápido e simples dizendo Olá na minha língua, que é holandês para fins de demonstração

Assim que terminar o design, vá para Arquivo seguido de Salvar como e salve o arquivo em algum lugar do computador. Você deve salvá-lo como um arquivo *.svg.

Etapa 13: Projete para GCODE

No momento temos um arquivo *.svg, mas nosso arduino só pode aceitar arquivos *.gcode, então vamos converter nosso arquivo *.svg em um arquivo *.gcode usando um programa baseado na web chamado "jscut".

Este é o link para o site:

Você pode clicar em Abrir SVG e selecionar local e localizar o arquivo *.svg que acabou de criar. Agora clique em cada objeto para que fiquem azuis. Vá em frente e clique em fazer todos os mm e altere o diâmetro para 0,2 mm. Depois disso, clique em Create Operation e, em seguida, clique em Zero Center. E por último, mas não menos importante, clique em salvar gcode e salve o arquivo em algum lugar do seu PC.

Etapa 14: montagem do ovo

Agora vá em frente e coloque o no Eggbot, afrouxando os 2 parafusos no rolamento KLF08. A imagem mostra os parafusos de que estou falando porque contém uma chave Allen. Anexe também a caneta ao suporte da caneta, afrouxando o parafuso, coloque a caneta dentro e reaperte o parafuso novamente. Quando o servo é movido para cima, a caneta não deve ser capaz de tocar na caneta, mas quando é movido para baixo, a caneta deve tocar no ovo. Portanto, você tem que adivinhar um pouco e ajustar a altura de vez em quando.

Decidi colocar um pouco de papel higiênico entre o ovo e o porta-ovos para amortecer o ovo. Isso parece ajudar e eu recomendo fazer a mesma coisa.

Verifique também se a caneta está no meio do ovo, começamos a imprimir no meio, portanto, se mover a caneta muito para a direita, ela colidirá com a máquina e poderá causar danos. Portanto, certifique-se de que a caneta esteja no meio.

Etapa 15: Carregando o GCODE

Esta é a última etapa, conecte o cabo de alimentação e também o cabo USB ao computador. Abra CNCjs e clique em Abrir. Depois disso, clique em fazer upload do código G e selecione o arquivo *.gcode que acabamos de criar. Depois disso, clique no botão Executar. E a máquina deve começar a imprimir.

Aqui está uma foto da minha máquina imprimindo o design de texto simples.

Etapa 16: Projetos

Não tive tempo de criar muitos designs legais, porque tenho exames …

Então eu decidi dar a você algumas idéias de design que outras pessoas já criaram (usando máquinas diferentes) e você pode recriar usando esta máquina. Eventualmente, mostrarei nesta etapa meus próprios projetos, mas isso só acontecerá 2 semanas após meus exames. Já dei um link para o autor dos desenhos.

por jjrobots.

Link:

Etapa 17: solução de problemas

Se algo não estiver claro, use os comentários para me avisar e ajudar. Também adicionei esta etapa que pode ajudá-lo ainda mais com alguns dos problemas mais comuns com a máquina. Problemas já reconhecidos podem ser encontrados aqui.

A imagem do ovo é espelhada

Gire a conexão do Y-Stepper na blindagem do CNC.

Ovo está solto

Prenda melhor o ovo no suporte.

A caneta não está escrevendo no ovo

Use uma caneta que seja mais pesada e com uma ponta maior

Vice-campeão do Arduino Contest 2020