PrintBot: 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:38

PrintBot je matrični pisač montiran na iRobotCreate. PrintBot ispisuje Talcum prahom na bilo kojoj površini tla. Korištenje robota za bazu omogućuje robotu ispis gotovo neograničene veličine. Pomislite na nogometne terene ili košarkaške terene. Možda bi suparnici trebali biti u potrazi za rojem ovih vikenda zahvalnosti sljedeće godine. robot također omogućuje mobilnost pisača, dopuštajući mu da otputuje na mjesto za ispis, a zatim pređe na drugo. Uključena je bežična veza, pa je moguće i daljinsko upravljanje. Umjetnost na pločniku i oglašavanje također su ciljno tržište za ovaj uređaj.

Korak 1: IRobot Stvori

IRobot Create vrlo je sličan iRobotovoj Roombi, ali bez unutarnjeg vakuuma. To nam omogućuje dodavanje veće nosivosti i daje nam prikladne rupe za montažu. iRobot također pruža cjelovito programsko sučelje za Create koje čini upravljanje robotom vrlo jednostavnim. Sučelje je jednostavan skup naredbi i parametara koji se robotu šalju serijski. Za više informacija pročitajte specifikacije Otvorenog sučelja. Za našu jednostavnu upotrebu bilo nam je potrebno samo nekoliko naredbi. Nakon inicijalizacije mora se poslati naredba 128 koja će robotu reći da počne prihvaćati vanjsku kontrolu. Zatim morate odabrati način rada. Za potpunu kontrolu šaljemo naredbu 132 na Create. Imajte na umu da sve podatke morate poslati u Stvori kao cijeli broj, a ne običan ascii tekst. Svaka naredba opcode je jedan bajt, vrijednost tog bajta je cijela vrijednost 128 ili bilo što drugo. Ako biste slali u ascii ili ansi tekstu, svaki znak u 128 bio bi bajt. Za testiranje ili upravljanje putem računala preporučujemo Realterm jer sve čini vrlo jednostavnim. Također ćete morati postaviti brzinu prijenosa na 57600 kako je navedeno u dokumentaciji Otvoreno sučelje. Sada kada je stvaranje pokrenuto, koristimo naredbu 137 za pomicanje robota naprijed. Wait Distance, 156 koristi se za zaustavljanje robota nakon određene udaljenosti. Skriptne naredbe 152 i 153 sastavljaju sve i čine jednostavnu skriptu koja se može izvoditi iznova. IRobot prodaje ono što zovu naredbeni modul koji je u osnovi programabilni mikro kontroler i nekoliko serijskih portova koje možete koristiti za kontrolu. Umjesto toga koristili smo Cypress programabilni sustav na čipu (PSoC) u kombinaciji s vrlo malim x86 računalom zvanim eBox 2300. Robot ima bateriju od 18 V koju ćemo koristiti za napajanje svih naših perifernih uređaja.

Korak 2: Rastavljanje pisača i upravljanje motorom

Koristili smo stari Epsonov ink-jet pisač za vodoravno kretanje pisača i sklopa nosača ispisne glave. Prvo što ste trebali učiniti bilo je pažljivo rastaviti pisač. To je zahtijevalo uklanjanje svih nebitnih komponenti sve dok nije ostalo samo sklop gusjenice, motor, držač ispisne glave i pogonski remen. Pazite da ne slomite ovaj pojas ili njegov pogonski motor. Možda bi bilo i pametnije prošetati voltmetrom prije nego što izvadite sve ploče za napajanje, ali bili smo malo previše uzbuđeni zbog toga. Imajte na umu da vam ne trebaju sklopovi za uvlačenje stranica, stvarne ispisne glave ili ulošci, niti bilo koje tiskane pločice. Nakon što sve rastavite, moramo smisliti kako pokrenuti ovaj motor. Budući da smo sve rastrgali prije nego što smo nešto testirali, morali smo pronaći odgovarajući napon za napajanje motora. Možete pokušati pronaći specifikacije motora na mreži ako možete pronaći broj modela, ali u nedostatku toga, spojite ga na istosmjerno napajanje i polako povećavajte napon na motoru. Imali smo sreće i otkrili smo da naš motor može raditi na 12-42V, no svakako smo ga testirali ručno kako je opisano. Ubrzo smo otkrili da će motor čak i na 12V raditi prebrzo. Rješenje ovdje je korištenje Pulse-Width-Modulation (PWM). U osnovi ovo vrlo brzo uključuje i isključuje motor kako bi se motor okretao sporijom brzinom. Naša baterija napaja 18V pa ćemo, kako bismo olakšali život, motor pokrenuti na isti način. Kad koristite istosmjerne motore koji se moraju preokrenuti u krugovima, osjetit ćete veliku povratnu struju u svom krugu pri preokretanju motora. U osnovi vaš motor djeluje kao generator dok se zaustavlja i vozi unatrag. Da biste zaštitili svoj kontroler od toga, možete koristiti ono što se naziva H-most. Ovo su u osnovi 4-tranzistori raspoređeni u obliku slova H. Koristili smo proizvod tvrtke Acroname. Uvjerite se da odabrani upravljački program može podnijeti struju potrebnu za vaš motor. Naš motor je bio ocijenjen za 1A neprekidno, pa je 3A regulator imao dosta prostora za glavu. Ova ploča nam također omogućuje kontrolu smjera motora jednostavnim pokretanjem ulaza visoko ili nisko, kao i kočenjem (zaustavljanjem motora i držanjem u položaju) motora na isti način.

Korak 3: Glava za ispis

Uklonjen je najveći dio izvornog sklopa glave pisača koji se mogao ukloniti. Ostala nam je plastična kutija koja je olakšala pričvršćivanje glave za ispis. Mali 5V DC motor je pričvršćen bušilicom. Bit je izabran tako da ima što bliži isti promjer što je moguće više lijevka. To će omogućiti bušilici da ispuni cijeli izlaz lijevka. Kad se bit okreće, prah ulazi u utore i rotira dolje prema izlazu. Okretanjem bita za jednu rotaciju mogli bismo stvoriti piksel konstantne veličine. Bit će potrebno pažljivo ugađanje kako bi sve stalo kako treba. U početku smo imali problema s praškom koji se jednostavno raspršuje po cijelom mjestu, ali dodavanjem drugog lijevka i podizanjem svrdla, duži pad dok je ograničen na lijevak napravio je čisti piksel.

Budući da se ovim motorom mora upravljati samo uključivanjem ili isključivanjem, H-most ovdje nije bio potreban. Umjesto toga koristili smo jednostavan tranzistor u seriji sa spojem uzemljenja motora. Vrata tranzistora kontrolirana su digitalnim izlazom iz našeg mikro kontrolera isto kao i digitalni ulazi H-mosta. Mala PCB pored DC motora je infracrveni crno -bijeli senzor. Ova ploča jednostavno emitira digitalni visoki ili niski signal kada senzor vidi crno ili bijelo. U kombinaciji s crno -bijelom trakom kodera omogućuje nam da u svakom trenutku znamo položaj glave pisača brojeći prijelaze od crnog do bijelog.

Korak 4: Mikrokontroler

Cypress PSoC integrira sve zasebne hardverske zahtjeve. Razvojna ploča Cypress omogućila je jednostavno sučelje za rad s PSoC -om i povezivanje perifernih uređaja. PSoC je programabilni čip pa zapravo možemo stvoriti fizički hardver u čipu poput FPGA. Cypress PSoC Designer ima unaprijed izrađene module za uobičajene komponente kao što su PWM generatori, digitalni ulazi i izlazi i serijski RS-232 com portovi.

Razvojna ploča također ima integriranu proto-ploču koja je omogućila laku montažu naših upravljačkih sklopova motora. Kôd na PSoC -u objedinjuje sve. Čeka se primanje serijske naredbe. To je oblikovano kao jedan redak od 0 i 1 koji označavaju ispis ili ne za svaki piksel. Kôd se zatim petlja kroz svaki piksel, pokrećući pogonski motor. Prekid osjetljiv na rub na ulazu s crno-bijelog senzora pokreće procjenu vremena ili ne ispisuje svaki piksel. Ako je piksel uključen, izlaz kočnice se pojačava, pa se pokreće mjerač vremena. Prekid na mjeraču vremena čeka 0,5 sekundi, a zatim povećava izlaz dispenzera, uzrokujući uključivanje tranzistora i okretanje svrdla, brojač timera se resetira. Nakon još pola sekunde, prekid pokreće motor da se zaustavi, a pogonski motor ponovno pokrene. Kad je uvjet za ispis lažan, jednostavno se ništa ne događa dok koder ne pročita još jedan rub crno -bijele boje. To omogućuje glatkom glatkom kretanju sve dok ne prestane ispisivati. Kad se dođe do kraja retka ("\ r / n"), "\ n" se šalje na serijski port kako bi se računalu pokazalo da je spreman za novu liniju. Kontrola smjera na H-mostu također je obrnuta. Kreira se šalje signal za pomak naprijed 5 mm. To se radi putem drugog digitalnog izlaza spojenog na digitalni ulaz na Create -ovom DSub25 priključku. Oba uređaja koriste standardnu 5V TTL logiku, pa je potpuno serijsko sučelje nepotrebno.

Korak 5: Računalo

Za stvaranje potpuno neovisnog uređaja korišteno je malo x86 računalo nazvano eBox 2300. Za maksimalnu fleksibilnost, prilagođena verzija sustava Windows CE Embedded instalirana je na eBox. U C je razvijena aplikacija za čitanje 8-bitne bitmape u sivoj ljestvici s USB pogona. Aplikacija je zatim ponovno uzorkovala sliku i zatim je slala jedan red po red na PSoC putem serijskog com porta.

Korištenje eBox -a moglo bi omogućiti mnoge daljnje razvoje. Web poslužitelj može dopustiti daljinski prijenos slika putem integrirane bežične veze. Između ostalog, moglo bi se implementirati daljinsko upravljanje. Za daljnju obradu slike, možda čak i odgovarajući upravljački program za ispis mogao bi se omogućiti ispis uređaja iz aplikacija poput bilježnice. Zadnja stvar koja nam je gotovo nedostajala bila je snaga. Create napaja 18V. No većina naših uređaja radi na 5V. DC-DC napajanje Texas Instruments korišteno je za aktivno pretvaranje napona bez trošenja energije na zagrijavanje, čime se produljuje vijek trajanja baterije. Uspjeli smo ostvariti više od sat vremena ispisa. Prilagođena pločica olakšala je ugradnju ovog uređaja i potrebne otpornike i kondenzatore.

Korak 6: To je to

Pa to je to za naš PrintBot kreiran u jesen 07. za klasu ECE 4180 Embedded Design dr. Hamblena na Georgia Tech. Evo nekoliko slika koje smo ispisali našim robotom. Nadamo se da vam se sviđa naš projekt i možda će potaknuti daljnja istraživanja! Veliko hvala PosterBot -u i svim ostalim iRobot Create Instructables -ima na njihovoj inspiraciji i smjernicama.