MESOMIX - Máquina mezcladora de pintura automatizada: 21 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

¿Es usted un diseñador, un artista o una persona creativa a la que le encanta poner colores en su lienzo, pero a menudo es una lucha cuando se trata de hacer el tono deseado?

Entonces, esta instrucción de tecnología artística hará desaparecer esa lucha en el aire. Como este dispositivo, utiliza componentes listos para usar para obtener el tono deseado mezclando la cantidad correcta de pigmentos CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-Black) automáticamente, lo que reducirá drásticamente el tiempo dedicado a mezclar los colores o el dinero gastado en comprar diferentes. pigmentos. Y le proporcionará ese tiempo extra para su creatividad.

¡Esperemos que lo disfrutes y comencemos!

Paso 1: ¿Cómo funciona?

Básicamente, existen dos modelos de teoría del color que debemos considerar para este proyecto.

1) Modelo de color RGB

El modelo de color RGB es un modelo de color aditivo en el que la luz roja, verde y azul se suman de diversas formas para reproducir una amplia gama de colores. El propósito principal del modelo de color RGB es la detección, representación y visualización de imágenes en sistemas electrónicos, como televisores y computadoras, aunque también se ha utilizado en la fotografía convencional.

2) Modelo de color CMYK

El modelo de color CMYK (cuatricromía, cuatricromía) es un modelo de color sustractivo que se utiliza en las impresoras en color. CMYK se refiere a las cuatro tintas que se utilizan en algunas impresiones en color: cian, magenta, amarillo y clave (negro). El modelo CMYK funciona enmascarando parcial o totalmente los colores sobre un fondo más claro, generalmente blanco. La tinta reduce la luz que de otro modo se reflejaría. Este modelo se llama sustractivo porque las tintas "restan" el brillo del blanco.

En modelos de colores aditivos como RGB, el blanco es la combinación "aditiva" de todas las luces de colores primarios, mientras que el negro es la ausencia de luz. En el modelo CMYK, ocurre lo contrario: el blanco es el color natural del papel u otro fondo, mientras que el negro es el resultado de una combinación completa de tintas de colores. Para ahorrar dinero en tinta y producir tonos negros más profundos, se producen colores insaturados y oscuros utilizando tinta negra en lugar de la combinación de cian, magenta y amarillo.

Paso 2: el mecanismo

Como se menciona en la sección "¿Cómo funciona?" paso que los modelos de color RGB y CMYK se utilizarán en esta máquina.

Entonces, usaremos el modelo RGB para alimentar el código de color RGB a la máquina, mientras que el modelo CMYK para hacer el tono mezclando pigmentos CMYK en los que el volumen del color blanco será constante y se agregará manualmente.

Entonces, para descubrir el mejor procedimiento posible para construir esta máquina, dibujé un diagrama de flujo para aclarar el panorama general en mi mente.

Aquí está el plan de cómo procederán las cosas:

• Los valores RGB y el volumen de color blanco se enviarán a través del monitor en serie.
• Luego, estos valores RGB se convertirán en porcentaje CMYK mediante el uso de la fórmula de conversión.

Los valores R, G, B se dividen por 255 para cambiar el rango de 0..255 a 0..1:

R '= R / 255 G' = G / 255 B '= B / 255 El color de la tecla negra (K) se calcula a partir de los colores rojo (R'), verde (G ') y azul (B'): K = 1-max (R ', G', B ') El color cian (C) se calcula a partir de los colores rojo (R') y negro (K): C = (1-R'-K) / (1-K) El color magenta (M) se calcula a partir de los colores verde (G ') y negro (K): M = (1-G'-K) / (1-K) El color amarillo (Y) se calcula a partir del azul Colores (B ') y negro (K): Y = (1-B'-K) / (1-K)

• Como resultado, obtuve valores porcentuales CMYK de ese color requerido.
• Ahora es necesario convertir todos los valores porcentuales a los volúmenes C, M, Y y K multiplicando cada valor porcentual con el Volumen del color blanco.

C (mL) = C (%) * Volumen de color blanco (x mL)

M (mL) = M (%) * Volumen de color blanco (x mL) Y (mL) = Y (%) * Volumen de color blanco (x mL) K (mL) = K (%) * Volumen de color blanco (x mL)

Luego, estos volúmenes C, M, Y y K se multiplicarán por los Pasos por Revolución del Motor respectivo

Pasos necesarios para bombear Color = Color (ml) * Pasos / Rev del motor respectivo

Y eso es todo, al usar esto, cada color se bombeará para formar una mezcla de colores que se mezclará con el volumen exacto de color blanco para formar el tono deseado.

Paso 3: el diseño

Decidí diseñarlo en SolidWorks ya que estoy trabajando en él desde los últimos 2 años y apliqué todas mis habilidades de diseño, fabricación sustractiva y fabricación aditiva en la fase de diseño, teniendo en cuenta todos los parámetros, que incluyen el uso de componentes autocomponentes, compactos y diseño de escritorio, preciso pero rápido y rentable.

Después de algunas iteraciones, se me ocurrió este diseño que cumple con todos mis requisitos y estoy bastante satisfecho con los resultados.

Paso 4: ¿Qué necesitamos?

Componentes electrónicos:

• 1x Arduino Uno
• 1x escudo GRBL
• Controlador paso a paso 4x A4988
• 1x conector de CC
• 1x interruptor basculante de 13 cm x 9 cm
• 4x Nema 17
• 2x tira de LED RGB de 15 cm
• 1x zumbador
• 1x HC-05 Bluetooth

Componentes de hardware:

• Rodamiento 24x 624zz
• 4 tubos de silicona de 50 cm de largo (6 mm de diámetro exterior y 4 mm de diámetro interior)
• 1x cilindro de medición de 100 ml
• Vaso de precipitados de 5x 100 ml
• 30 tornillos M3x15
• Tuercas 30x M3
• 12 pernos M4x20
• 16 pernos M4x25
• 30x Tuercas M4
• y algunas arandelas M3 y M4

Instrumentos:

• Máquina de corte por láser
• impresora 3d
• Llaves Allen
• Alicates
• Destornillador
• Soldador
• Pistola de pegamento

Paso 5: corte por láser

Inicialmente, diseñé el marco para que estuviera hecho de madera contrachapada, pero descubrí que el MDF de 6 mm también funcionará para esta máquina, pero el único problema con el MDF es que es propenso a la humedad y hay muchas posibilidades de que se derrame tinta o pigmentos. en los paneles.

Para resolver este problema, utilicé una hoja de vinilo negro que agrega solo unos pocos dólares al costo total, pero proporciona un excelente acabado mate a la máquina.

Después de esto, estaba todo listo para cortar mis paneles a través de una máquina láser.

Adjunto los archivos a continuación y ya eliminé ese logotipo del archivo para que pueda agregar el suyo fácilmente:)

Paso 6: Impresión 3D

Pasé por varios tipos de bombas y, después de mucha investigación, descubrí que las bombas peristálticas se adaptan perfectamente a mis necesidades.

Pero la mayoría de ellos en Internet son las bombas con motores de CC que no son tan precisos y pueden causar algunos problemas al controlarlos, por otro lado, algunas bombas están ahí con motores paso a paso, pero su costo es bastante alto.

Entonces, decidí ir con una bomba peristáltica impresa en 3D que usa un motor Nema 17 y, afortunadamente, vine a través de un enlace en Thingiverse donde SILISAND hizo una remezcla de la bomba peristáltica de RALF. (Un agradecimiento especial a SILISAND y RALF por su diseño que me ayudó mucho).

Entonces, utilicé esta bomba peristáltica para mi proyecto, lo que redujo drásticamente el costo.

Pero después de imprimir y probar todas las piezas, me di cuenta de que no son del todo perfectas para esta aplicación. Luego edité el tubo de presión de la manguera aumentando su curvatura para que pueda aplicar más presión en la manguera y también edité la parte superior del soporte del soporte para proporcionar más agarre en el eje del motor.

Configuración de mi impresora 3D:

• Material (PLA)
• Altura de la capa (0,2 mm)
• Espesor de la carcasa (1,2 mm)
• Densidad de relleno (30%)
• Velocidad de impresión (50 mm / s)
• Temperatura de la boquilla (210 ° C)
• Tipo de soporte (en todas partes)
• Tipo de adhesión a la plataforma (ninguna)

Puede descargar todos los archivos que se utilizan en este proyecto -

Paso 7: el soporte del rodamiento

Para montar el soporte del rodamiento necesitaremos las siguientes piezas:

• 1x fondo de montaje de cojinete impreso en 3D
• 1x parte superior de montaje de cojinete impresa en 3D
• Rodamiento 6x 624zz
• 3 pernos M4x20
• 3x Tuercas M4
• 3x espaciadores M4
• Llave Allen M4

Como se describe en las imágenes, inserte los tres pernos M4x20 en la parte superior del soporte del rodamiento impreso en 3D, luego inserte una arandela M4 a continuación con dos rodamientos 624zz y otra arandela en cada perno. Luego inserte las tuercas M4 en la parte inferior del soporte del rodamiento impreso en 3D, apriete los pernos colocando el soporte inferior.

Siga el mismo procedimiento para hacer otros tres soportes de cojinetes.

Paso 8: preparación del panel posterior

Para montar el panel trasero necesitaremos las siguientes piezas:

• Panel trasero cortado con láser
• Base de bomba impresa en 3D 4x
• Tuercas 16x M4
• 8 tornillos M3x16
• Arandelas 8x M3
• Motor paso a paso 4x Nema 17
• Llave Allen M3

Para preparar el panel posterior, tome la base de la bomba impresa en 3D e inserte las tuercas M4 en las ranuras en la parte posterior de la base de la bomba como se muestra en las imágenes. Prepare otras tres bases de bomba de manera similar.

Ahora alinee el motor paso a paso Nema 17 con las ranuras del panel trasero desde la parte trasera y monte la base de la bomba con el perno M3x15 y una arandela. Y ensamble todos los motores y la base de la bomba usando el mismo procedimiento.

Paso 9: Montaje de todas las bombas en el panel trasero

Para montar todas las bombas necesitaremos las siguientes piezas:

• Motores y base de la bomba ensamblados Panel trasero
• 4x soportes de cojinetes
• Placa de presión de manguera impresa en 3D 4x
• 4x Top de bomba con estampado 3D
• 4 tubos de silicona de 50 cm (6 mm de diámetro exterior y 4 mm de diámetro interior)
• 16 pernos M4x25

Inserte todos los soportes de cojinetes en los ejes de los motores. Luego, coloque el tubo de silicona alrededor de los soportes de los cojinetes mientras lo presiona con la placa de presión de la manguera impresa en 3D. Y cierre la bomba con la parte superior de la bomba impresa en 3D con pernos M4x25.

Paso 10: Prepare el panel inferior

Para montar el panel inferior necesitaremos las siguientes piezas:

• Panel inferior cortado con láser
• 1x Arduino Uno
• 1x escudo GRBL
• Controlador paso a paso 4x A4988
• 4 tornillos M3x15
• 4x Tuerca M3
• Llave Allen M3

Monte Arduino Uno en el panel posterior con pernos M3x15 y tuercas M3. Después de eso, apile GRBL Shield en Arduino Uno siguiendo con los controladores paso a paso A4988 en GRBL Shield.

Paso 11: Ensamble el panel frontal y el inferior

Para montar el panel inferior y frontal necesitaremos las siguientes piezas:

• Panel frontal cortado con láser
• Panel inferior ensamblado con electrónica
• 6 tornillos M3x15
• 6x tuercas M3
• Soporte de vaso de precipitados impreso en 3D

Inserte el panel inferior en las ranuras inferiores del panel frontal y fíjelo con pernos M3x15 y tuercas M3. Luego, fije el soporte del vaso de precipitados impreso en 3D en su lugar con los pernos M3x15 y las tuercas M3.

Paso 12: Inserte los tubos en el soporte de tubo impreso en 3D

Para montar el panel inferior y frontal necesitaremos las siguientes piezas:

• Panel trasero completamente ensamblado
• Soporte de tubo impreso en 3D

En este paso, inserte los cuatro tubos en los orificios del soporte del tubo impreso en 3D. Y asegúrese de que sobresalga algún tubo a través del soporte.

Paso 13: Ensamble los cuatro paneles juntos

Para montar el panel frontal, posterior, superior e inferior necesitaremos las siguientes piezas:

• Ensamblaje del panel frontal e inferior
• Ensamblaje del panel trasero
• Panel superior
• Tira llevada blanca fría

Para ensamblar todos estos paneles, primero fije el soporte del tubo en la parte superior del soporte del vaso de precipitados. Luego, pegue las tiras de LED en la cara inferior del panel superior y luego inserte el panel superior en las ranuras del panel frontal y posterior.

Paso 14: Ensamble los cables del motor y los paneles laterales

Para ensamblar los cables del motor y los paneles laterales, necesitaremos las siguientes piezas:

• Cuatro paneles ensamblados
• 4x cables de motor
• Paneles laterales
• 24 tornillos M3x15
• 24 tuercas M3
• Llave Allen M3

Inserte los cables en las ranuras del motor y cierre ambos paneles laterales. Y fije los paneles con tornillos M3x15 y tuercas M3.

Paso 15: cableado

Siga el esquema para cablear todos los componentes electrónicos de la siguiente manera:

Fije el conector de CC en la ranura del panel posterior y conecte los cables a los terminales de alimentación del protector GRBL

Luego, conecte los cables del motor en los terminales de los controladores paso a paso de la siguiente manera:

Controlador X-Stepper (GRBL Shield) - Cable de motor cian

Controlador paso a paso en Y (escudo GRBL) - Cable de motor magenta

Controlador paso a paso Z (escudo GRBL) - Cable de motor amarillo

A-Stepper Driver (GRBL Shield) - Cable del motor de la llave

Nota: Conecte los puentes A-Step y A-Direction del protector GRBL al pin 12 y al pin 13 respectivamente. (Los puentes para A-Step y A-Direction están disponibles encima de los terminales de alimentación)

Conecte el HC-05 Bluetooth en los siguientes terminales -

GND (HC-05) - GND (escudo GRBL)

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

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

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

Conecte el zumbador en los siguientes terminales:

-ve (zumbador) - GND (escudo GRBL)

+ ve (zumbador) - Pin CoolEn (escudo GRBL)

Nota: Alimente esta máquina con una fuente de alimentación de al menos 12V / 10Amp

Paso 16: Calibración de los motores

Después de encender la máquina, conecte el Arduino a la computadora mediante un cable USB para instalar el firmware de calibración en el Arduino Uno.

Descargue el código de calibración que se proporciona a continuación y cárguelo en Arduino Uno y siga las siguientes instrucciones para calibrar todos los pasos de los motores.

Después de cargar el código, abra el monitor en serie con la velocidad en baudios de 38400 y habilite CR y NL.

Ahora dé el comando para calibrar las motobombas:

COMIENZO

Se necesita el argumento "Pump to Calibrate" para ordenarle al Arduino qué motor calibrar y puede tomar valores:

C => Para motor cian

M => Para motor magenta Y => Para motor amarillo K => Para motor de llave

Espere a que la bomba cargue el color en el tubo.

Después de cargar, limpie el matraz si algo de color se adhiere a él, el Arduino esperará hasta que envíe el comando de confirmación para comenzar a calibrar. Envíe "Sí" (sin comillas) para comenzar a calibrar.

Ahora el motor bombeará el color al matraz que vamos a medir con una probeta.

Una vez que tenemos el valor medido del color bombeado, podemos averiguar los Pasos por Unidad (ml) para el motor seleccionado usando la fórmula dada:

5000 (pasos predeterminados)

Pasos por ML = -------------------- Valor medido

Ahora coloque el valor de Pasos por unidad (ml) para cada motor en el código principal en las constantes dadas:

línea 7) const float Cspu => Mantiene el valor de Pasos por unidad de motor cian

línea 8) const float Mspu => Mantiene el valor de Pasos por unidad de motor magenta línea 9) const float Yspu => Mantiene el valor de Pasos por unidad de motor amarillo línea 10) const float Kspu => Mantiene el valor de Pasos por Unidad de motor clave

NOTA: Todos los pasos y el procedimiento para calibrar correctamente los motores se mostrarán durante la calibración en el monitor en serie

Paso 17:

Paso 18: codificación

Después de calibrar los motores, es hora de descargar el código principal para hacer colores.

Descargue el código principal que se proporciona a continuación y cárguelo en Arduino Uno y use los comandos disponibles para usar esta máquina:

LOAD => Se utiliza para cargar el pigmento de color en el tubo de silicona.

CLEAN => Se utiliza para descargar el pigmento de color en el tubo de silicona. VELOCIDAD => Se utiliza para actualizar la velocidad de bombeo del dispositivo. tome el valor entero que representa las RPM de los motores. El valor predeterminado es 100 y se puede actualizar de 100 a 400. BOMBA => Se utiliza para ordenar al dispositivo que haga el color deseado. toma el valor entero que representa el valor rojo. toma el valor entero que representa el valor verde. toma el valor entero que representa el valor azul. toma el valor entero que representa el volumen de color blanco.

NOTA: Antes de usar este código, asegúrese de actualizar los valores de los pasos predeterminados para cada motor desde el código de calibración

Paso 19: ¡¡Y TERMINAMOS

¡Finalmente terminaste! Así es como debería verse y funcionar el producto final.

Haga clic aquí para verlo en acción

Paso 20: Alcance futuro

Como es mi primer prototipo, resulta ser mucho mejor de lo que esperaba pero sí requiere mucha optimización.

Estas son algunas de las siguientes actualizaciones que estoy buscando para la próxima versión de esta máquina:

• Experimentando con diferentes tintas, colores, pinturas y pigmentos.
• Desarrollo de una aplicación para Android que puede proporcionar una mejor interfaz de usuario mediante el uso de Bluetooth que ya instalamos.
• Instalación de una pantalla y un codificador rotatorio que pueden convertirlo en un dispositivo independiente.
• Buscará opciones de bombeo mejores y confiables.
• Instalación de Google Assistance que puede hacerla más receptiva e inteligente.

Paso 21: ¡POR FAVOR VOTE

Si te gusta este proyecto, vota en el concurso "Autor por primera vez".

¡Realmente muy apreciado! ¡Espero que hayan disfrutado del proyecto!

Finalista en el concurso Colores del arco iris