Tracey - Máquina de dibujo: 22 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Este Instructable es un trabajo en progreso: trabajaremos arduamente para que sea un proyecto más fácil, pero los borradores iniciales requerirán experiencia del fabricante, impresión 3D, ensamblaje de piezas, soldadura de piezas electrónicas, experiencia con Arduino IDE, etc.

Los comentarios serán muy apreciados, ayudarán a mejorar los pasos y cualquier problema que se pueda solucionar.

Tracey es una máquina de dibujo pantógrafo basada en servo.

Consta de dos partes principales:

• Placa controladora
• Montaje del mecanismo de dibujo.

Una vez calibrada correctamente, Tracey puede producir bonitos dibujos divertidos, ligeramente temblorosos, pero esta es la naturaleza de las piezas utilizadas.

Hay diferentes configuraciones divertidas en las que se puede usar Tracey, algunas se enumeran a continuación:

• Dibujos a lápiz sobre papel. - nos centraremos en este modo en este Instructable
• Dibujo con láser sobre madera / plástico - utilizando pequeños módulos láser
• Dibujo LED UV en pintura que brilla en la oscuridad.
• Dibujo de un Magna Doodle.
• Escaneo de objetos con varios sensores: sensor de calor infrarrojo, sensores de luz, etc.
• Objetos en movimiento para juegos - experimental

La placa controladora:

El controlador se basa en el ESP8266: microchip Wi-Fi de bajo costo con pila TCP / IP completa y microcontrolador

El tipo específico utilizado para este proyecto es el WeMos D1 Mini, este tipo tiene un factor de forma pequeño y agradable; se pueden usar otros tipos siempre que tengan suficientes pines.

El uso del ESP8266 significa que podemos comunicarnos con la máquina utilizando tanto una interfaz WiFi (Telnet) como una serie.

Tracey tiene un intérprete de Gcode y una interfaz GRBL, por lo que, al momento de escribir, el siguiente software funciona:

LaserGRBL: esta es una gran pieza de software de código abierto, Tracey funciona tanto con Telnet como con Serial. -Tracey finge ser una grabadora láser.

Caballete: programa de tallado basado en la web, muy agradable. Ajústelo en x tallar, x controlador * -Tracey finge ser un tallador.

Remitente Gcode universal: remitente GCode de código abierto basado en Java. *

También hay una aplicación de Android llamada Tracey App Beta, que envía dibujos a través de WiFi, más sobre esto más adelante.

* También hay una próxima placa Tracey-Link para enviar los datos en serie desde Easel y UGS a Tracey a través de telnet.

Si desea escribir sus propios programas para interactuar con Tracey, esto también es muy fácil, todo acerca de la interfaz es muy abierto y se explicarán todos los detalles.

El conjunto del mecanismo de dibujo:

La máquina de dibujo físico consta de varias piezas impresas en 3D y tres mini servos junto con algunos rodamientos de 3 mm y tornillos M3.

Se usan dos servos para dibujar y uno se usa para un mecanismo de elevación.

Los servos de dibujo deben ser de buena calidad, el servo de elevación no, su resolución y precisión no son importantes y tiene que hacer mucho trabajo.

Hemos trabajado mucho para mantener las piezas impresas en 3D y el ensamblaje lo más simple posible y deberían ser fáciles de imprimir en cualquier impresora 3D estándar.

Expresiones de gratitud:

Barton Dring: este tipo es un poco bestia cuando se trata de dibujar máquinas y controladores.

Su entrada de blog sobre su clon de Line-us fue donde me presentaron la idea y fue extremadamente útil.

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

Y, por supuesto, donde empezó todo: el gran Line-us

Es una máquina de gran apariencia, muy bien diseñada y parece haber una gran comunidad allí.

www.line-us.com/

Suministros

ESP8266

Condensadores: 1 X 470 uf, 1 X 0.1 uf

Resistencia: 1X 100 ohmios

Presionar el botón

1 X LED

3 tornillos M3 de 3 mm - 8 mm de largo 2 tornillos M3 de 3 mm - 20 mm de largo

Servomotor MG90S 2 X 9G

1 X SG90 Micro Servomotor 9G

Rodamientos de 3 mm x 10 mm x 4 mm X 3

Tracey - Piezas 3D

Paso 1: el circuito de la placa del controlador

El primer paso debe ser construir la placa del controlador y verificar que todo funcione.

Para pruebas muy básicas, simplemente puede cargar el código en una placa ESP8266 "sin procesar".

El circuito de arriba es Tracey en su configuración más simple.

Nota: El terminal de tornillo de 5 V es si decide alimentar la placa desde una fuente externa, si decide alimentar la placa a través de un banco de energía USB, el terminal de tornillo puede dejarse fuera; más sobre esto más adelante.

Paso 2: circuito de la placa de pruebas

El circuito de la placa de pruebas con servos, el conector de alimentación es opcional.

Una nota importante sobre la alimentación de Tracey es que con los servos conectados es posible alimentar el dispositivo con un banco de energía USB, ya que normalmente pueden suministrar alrededor de 1 amperio a alrededor de 5V.

Intentar alimentar Tracey desde un puerto USB 1.0 o USB 2.0 no funcionará de manera confiable o no funcionará en absoluto e incluso podría dañar el puerto USB, aunque la mayoría de los puertos tienen protección contra sobrecorriente.

La alimentación desde un concentrador USB dedicado que puede suministrar 1 amperio por puerto debería funcionar bien.

La alimentación desde un puerto USB 3.0 parece funcionar bien.

Paso 3: hacer su propia tabla

Un circuito de placa de prueba está bien para probar y asegurarse de que todo funcione, pero necesitará algo más resistente para un uso serio.

Hacer su propia placa es bastante sencillo si tiene algo de experiencia en soldadura, ya que el circuito es muy simple.

Las fotos de arriba son algunos prototipos de tableros antiguos que hice, sin problemas, en un tablero de tiras, como puede ver, no hay mucho que hacer.

También se muestra un PCB que había fabricado. Si hay suficiente interés, podría distribuirlos.

Paso 4: El código de la placa del controlador

Nota: Se asume que tiene el controlador USB correcto instalado en su PC para su placa ESP8266.

Si tiene experiencia con Arduino IDE y ha cargado código en su placa ESP8266 antes, entonces todo debería estar bien.

El código viene en forma de un archivo bin que se carga en la placa usando la herramienta esptool, el proceso que se usa para cargar archivos binarios compilados desde el IDE de Arduino.

Se incluye un programa exclusivo de Windows -con fuente- llamado TraceyUploader que hace que este proceso sea muy rápido y sencillo.

¿Por qué no publicamos el código fuente de C? Bueno, es posible que lo publiquemos en el futuro, pero en este momento es demasiado grande, complejo y está pasando por demasiados cambios, la carga del archivo bin es un proceso mucho más simple.

Use los enlaces a continuación para descargar el archivo binario y la herramienta de carga de Github; elija el botón "Clonar o Descargar" para ambos.

El archivo binario

Herramienta de carga de Tracey

Descarga ambos y descomprime. Coloque el archivo Tracey.bin en la carpeta TraceyUploader.

Conecte su ESP8266 a su computadora y espere hasta que se conecte.

Ejecute TraceyUploader.exe, las rutas al archivo bin y esptool deben ser correctas.

Elija el puerto COM al que está conectado su ESP8266 y haga clic en el botón "Build Bin File Command", debería obtener 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"

en el cuadro de texto.

Haga clic en el botón "Enviar al dispositivo", debería abrirse una ventana de comando y podrá ver el archivo bin que se está cargando en el ESP8266.

Nota: al cargar código usando un puerto USB 1.0 o USB 2.0, los servos deben estar desconectados.

El uso de un concentrador USB con alimentación o USB 3.0 parece funcionar bien.

Paso 5: Prueba de la placa del controlador - 1

Ahora que el archivo Tracey.bin se ha cargado en su placa, el LED debería comenzar a parpadear después de unos 15-20 segundos, el LED que parpadea lentamente significa que Tracey está en modo inactivo y listo para la entrada.

Nota: puede pasar al paso Conexión a WiFi ahora si no desea conectarse usando el puerto serie, pero el puerto serie es excelente para proporcionar información y especialmente útil si tiene algún problema.

Puede conectarse a Tracey de inmediato utilizando un programa de terminal en serie como Tera Term:

Término de Tera

Instale y elija Serial y elija su puerto; debe saber esto desde el último paso.

Navegue a la configuración en serie y elija una velocidad de 115200 baudios.

Es posible que deba restablecer su tablero después de lo anterior.

Si todo ha ido bien, debería ver la pantalla en el siguiente paso:

Paso 6: Prueba de la placa del controlador - 2

Arriba está la salida en serie de Tracey en una primera ejecución.

Notarás dos cosas; advierte que no se ha realizado ninguna calibración y que no se ha podido conectar a Wifi, abordaremos ambas cosas en los próximos pasos.

Puede escribir un '%' para ingresar a los menús de configuración y ayuda de Tracey si lo desea, hay mucha información allí y se explican todas las configuraciones.

Es importante tener en cuenta que Tracey se ejecuta "a ciegas" o "bucle abierto" en el sentido de que no recibe información del mundo real sobre sus tareas de dibujo, solo mueve sus brazos de dibujo donde se le indica y lo hace enviando entradas a su tres servos.

Porque si esto, sin ningún ensamblaje de dibujo conectado, Tracey aún puede recibir dibujos de los diversos programas enumerados anteriormente, esto puede ser útil para pruebas básicas.

Aquellos con un osciloscopio y el interés podrían monitorear los pines del servo mientras se envía un dibujo para ver las señales PWM cambiantes.

Paso 7: Prueba de la placa del controlador - Conexión a WiFI

Nota: Si no planea usar WiFi, puede deshabilitarlo en el menú de ayuda y configuración usando el programa de terminal en el paso anterior. Esto reducirá los tiempos de arranque.

Tracey usa WiFiManager, una biblioteca que configura el ESP en modo de estación y permite ingresar las credenciales de WiFi en una interfaz web simple.

Para que Tracey esté en este modo, debe presionar el botón (tierra D5) durante más de dos segundos, el LED debe parpadear dos veces en rápida sucesión.

Debería ver un punto de acceso llamado: "Tracey WiFi Config" en la lista de dispositivos WiFi.

Conéctese al punto de acceso y abra un navegador con URL: 192.168.4.1

Ingrese sus credenciales de WiFI usando la interfaz web.

Una vez hecho esto, debe reiniciar / restablecer la placa del controlador, ahora debería ver que Tracey se ha conectado a WiFi en el terminal, y la luz azul en el ESP8266 debe permanecer encendida.

Nota: Un teléfono o tableta es bueno para hacer esto, hemos descubierto que el navegador Firefox es el más confiable.

Paso 8: Prueba de la placa controladora: prueba de WiFi con la aplicación

Ahora WiFI está configurado y Tracey está conectado, hagamos algunas pruebas.

Empezaremos por la forma más sencilla y sencilla, utilizando la aplicación.

La App es solo para dispositivos Android por el momento -lo siento gente de Apple-, se puede instalar aquí:

Aplicación de Tracey Beta

Como dice el título, está en Beta, por lo que aún queda trabajo por hacer, pero funciona bastante bien y es muy útil.

Inicie la aplicación y, si todo está funcionando, debería mostrar Servicios encontrados: 1 en la parte superior izquierda de la pantalla.

Presione el botón de conexión en la parte inferior derecha y debería obtener un menú con su dispositivo Tracey y su IP, selecciónelo

-el nombre de su dispositivo se puede cambiar en el menú de configuración, útil si tiene más de un dispositivo Tracey-.

Ahora debería tener la información de conexión en la parte superior izquierda.

Presione el botón Dibujar y elija Pantalla para Tracey, el dibujo en la pantalla ahora se enviará a su tablero de Tracey, el LED debería parpadear mientras recibe los diferentes códigos de dibujo.

Hay mucho más que decir sobre la aplicación, pero esto es suficiente para realizar pruebas.

Paso 9: Prueba de la placa del controlador - Prueba de WiFi con Putty

Para probar la conexión WiFi usando un cliente telnet, puede usar Putty.

Descarga aquí:

Masilla

Para conectarse a Putty, necesitará conocer la dirección IP de su placa controladora Tracey, a continuación se muestran algunas formas de encontrarla:

• Utilice la aplicación Tracey en el paso anterior.
• Abra un símbolo del sistema en una PC con Windows que esté en la misma red WiFi que Tracey y escriba "ping Tracey.local" -Nota: si ha cambiado el nombre de su placa controladora Tracey, tendrá que usar ese nombre en lugar de Tracey.
• Ver la salida del terminal serial al arrancar
• Descubrimiento del servicio mDNS: detalles de esto más adelante.

Cuando tenga la dirección IP, elija una conexión telnet para la sesión e ingrese la dirección IP.

Haga clic en el terminal y configure el eco local y la edición de línea local en 'Forzar apagado'

Abra la conexión y debería ver la pantalla de bienvenida.

Puede presionar '%' para ingresar al menú de ayuda y configuración, aquí como con la conexión serial; se pueden cambiar los ajustes y realizar la calibración.

Paso 10: LaserGRBL

No puedo decir lo suficiente sobre este programa, su código abierto, tiene un montón de características y se está desarrollando activamente.

LaserGRBL

Se conectará a Tracey usando serial o Telnet.

Puede convertir imágenes a Gcode usando una variedad de técnicas, y pueden enviarse directamente a Tracey o guardarse y enviarse usando la aplicación Tracey.

Es una excelente manera de comenzar y es muy recomendable.

Paso 11: Montaje del ensamblaje del dibujo

Ahora que el controlador está construido y probado, ¡sigamos construyendo el resto!

Como se indicó al principio, el ensamblaje del dibujo es principalmente piezas 3D junto con rodamientos de 3 X 3 mm y algunos tornillos M3.

Imprime todas las partes aquí:

Piezas 3D

Nota: hay otras compilaciones que brindan un rendimiento de pluma ligeramente mejor / más limpio, esta fue elegida porque es una impresión y construcción fáciles.

Los siguientes dos pasos son los más importantes de la construcción.

Paso 12: Servo Arms y Servo Horns

Nota: este paso se aplicará a ambos brazos de servo.

Este es uno de los pasos más importantes de la compilación.

Corta la bocina del servo como se muestra en las imágenes, asegúrate de que encaje en el brazo del servo, es posible que debas limar ligeramente la bocina del servo.

En breve, pegarás esta parte en el brazo.

Es importante asegurarse de que el brazo del servo de francotirador esté recto / nivelado -no necesariamente al ras- en el brazo, de lo contrario, el conjunto del brazo no estará a la misma distancia del área de dibujo para todos los puntos y esto hará que el bolígrafo no se arrastre ciertas áreas y es un verdadero dolor de cabeza.

Ojalá te lo haya explicado lo suficientemente bien como para que lo entiendas, básicamente cuando insertas el servo en el brazo debe estar nivelado -perpendicular- al servo en todas las posiciones.

Ponga un poco de superpegamento alrededor del orificio del brazo del servo e inserte la bocina del servo.

Un truco para asegurarse de que esté nivelado es insertar rápidamente el servo después de pegar y ajustar si es necesario.

Paso 13: Conexión del brazo del servo al servo y primera calibración

Nota: este paso se aplicará a ambos brazos de servo, este paso es para el brazo de servo superior. - el brazo largo

Este es otro paso muy importante e implicará el primer proceso de calibración.

Una buena calibración es la clave para obtener buenos dibujos, hay dos pasos de calibración: la primera calibración y luego la calibración de precisión.

Puede realizar este paso con una conexión de puerto serie (Tera Term) o una conexión Telnet (Putty).

Abra una conexión de terminal a Tracey.

Presione '%' para ingresar a la ayuda y la configuración

Presione '4' para servos

presione '3' para la calibración del servo superior

'a' y; 'd' se usan para mover el servo, use 'a' para llegar al número más bajo donde el servo todavía se mueve.

Inserte el brazo del servo y colóquelo lo más cerca posible de 45 grados del cuerpo, vea la imagen de arriba.

Los dientes en el servo y la bocina del servo significarán que es posible que no pueda obtenerlo exactamente a 45 grados; use 'a' y 'd' para ajustarlo hasta que esté exactamente en el ángulo correcto: un cuadrado de 45 grados ayudará mucho aquí.

Nota: que el servo mínimo esté exactamente a 45 grados es muy importante y un poco complicado, manténgalo hasta que esté satisfecho de que es el ángulo correcto.

Presione 'o' para registrar el valor.

Ahora presione 'd' hasta que el servo alcance su máximo y deje de moverse, lo ideal sería 180 grados desde el mínimo, pero no se preocupe si no es así, presione 'o' para grabar.

Ahora debería ver una matriz de valores de calibración y un mínimo y un máximo, presione 'y' para guardar.

El servo ahora está calibrado con el brazo del servo, inserte el tornillo de bloqueo.

Bien hecho, este es probablemente el paso más difícil. Repita los pasos para el brazo de servo pequeño inferior.

Nota: parece haber un error, donde después de cada paso de calibración, los servos no se moverán durante unos 40 segundos cuando pase a la siguiente calibración; es posible que deba restablecer el controlador para cada calibración; este error está en una lista y se abordará pronto.

Actualización: esto se ha mejorado en V1.05, pensé que se había ido pero en una prueba reapareció. Los comentarios de las personas que experimentan este error serán bienvenidos, es un error muy extraño.

Paso 14: Conexión de la leva al servo de elevación y calibración

Esta vez, es necesario quitar todas las partes de la bocina del servo, excepto el cilindro; esto se simplificará en el futuro.

Recorte todo lo que pueda y lime las partes ásperas, vea la imagen de arriba.

Pegue el cilindro en la leva; este paso no requiere que tenga cuidado con la nivelación como en los pasos anteriores.

La calibración en el paso también es mucho más fácil:

Llegue a la calibración del servo de elevación en un terminal; debería poder hacerlo desde los pasos anteriores.

Presione 'a' para llegar a un valor bajo donde el servo aún se mueve.

Conecte la leva servo al servo de manera que la punta de la leva apunte directamente hacia afuera del servo - vea la foto.

Presione 'o' para grabar la posición.

Presione 'd' hasta que la punta de la leva esté a 90 grados o más del cuerpo del servo.

Presione 'o' e 'y' para guardar.

Eso es todo para el servo de elevación, espero que haya ido bien, este paso es muy indulgente.

Paso 15: Fijación de los servos al cuerpo + base

De la imagen de arriba debería quedar claro dónde están conectados los servos.

Los tornillos de rosca ancha que vienen con los servos deben atornillarse en el orificio de antemano para crear roscas, a veces un poco duros.

Conecte los servos al cuerpo.

Fije la base al cuerpo con un perno M3 igual o superior a 20 mm

Un truco aquí es atornillar primero el perno en el cuerpo, luego seguir atornillando hasta que comience a deslizarse, un poco desagradable, lo sé, esto hará que el cuerpo se mueva más fácilmente en el perno.

Una vez que el cuerpo y la base estén conectados, continúe trabajando en ambos, el cuerpo debe caer fácilmente y estar firme en su posición sentada.

Nota: para esto, la leva del servo de elevación debe estar a 90 grados o más del servo. - la nariz debe mirar hacia afuera o arriba hacia afuera.

Paso 16: Calibración de precisión

Esta es la segunda y última calibración, es solo para los servos superior e inferior.

Es muy importante y te ayudará con los mejores dibujos de tus servos.

Use un terminal para ingresar al menú de ayuda y configuración.

Presione '4' para ingresar al menú de servo.

Presione '5' para ingresar a la calibración de precisión.

Las teclas que se utilizan aquí son a / d para mover el brazo pequeño y j / l para mover el brazo largo.

Mueva con cuidado el brazo pequeño hasta que esté exactamente a 90 grados a la izquierda del cuerpo y el brazo largo apunte hacia arriba.

Presione 'o' para registrar el valor.

Utilice las mismas teclas, pero esta vez el brazo largo debe estar a 90 grados desde el cuerpo y el brazo corto debe estar recto hacia arriba.

Presione 'o' para registrar el valor y elija 'y' para guardar.

Paso 17: lápiz y brazo de enlace

Ahora que se ha realizado toda la calibración, es hora de agregar el lápiz y los brazos de enlace.

Una nota sobre los rodamientos de 3 mm: no debe ser demasiado barato en estos, ya que los realmente baratos tendrán demasiado juego.

Dos de los cojinetes deben insertarse en el brazo de enlace empujándolos hacia adentro, deben encajar perfectamente.

Uno debe insertarse en el brazo largo del servo.

3 tornillos M3 de 3 mm - 8 mm de largo.

1 perno M3 de 3 mm - 20 mm de largo - para bloquear el bolígrafo

Montar como se muestra en las imágenes.

Una vez que esté completamente ensamblado, envíe algunos dibujos sin colocar el bolígrafo para asegurarse de que todo funcione como debería.

Nota: si el cojinete está demasiado flojo en los brazos, puede probar con un poco de pegamento para asegurarlos mejor; no aplique pegamento en el funcionamiento interno de los cojinetes.

Paso 18: Configuración de la altura del lápiz

Puede alternar el lápiz hacia arriba y hacia abajo presionando el botón durante menos de 2 segundos.

Es importante colocar el bolígrafo a una buena altura para que no se arrastre demasiado y no demasiado alto para que no se dibuje.

La estructura del cuerpo pivotante ayuda aquí porque si el bolígrafo está un poco demasiado bajo, el cuerpo pivotará y no ejercerá demasiada presión sobre los brazos.

Paso 19: Asegurar Tracey al dibujar

Actualmente, una buena forma de asegurar a Tracey al dibujar es con dos pequeños trozos de tachuela azul.

De esta forma, el papel se puede reemplazar fácilmente.

Vea la imagen de arriba.

Paso 20: Videos

Algunos videos de Tracey dibujando en diferentes modos.

Paso 21: Galería

Algunos dibujos: cualquier cosa en madera se hace con láser.

Paso 22: Lista de códigos G admitidos

G0 X50.5 Y14.7 Z0: muévase a la posición 50.5, 14.7 no en línea recta con el lápiz hacia arriba.

G1 X55.4 Y17.7 Z-0.5: muévase a la posición 55.4, 17.7 en línea recta con el lápiz hacia abajo.

G4 P2000 - Dwell - ejemplo espera 2000 milisegundos

G20: establezca las unidades en pulgadas

G21 - establecer unidades en milímetros - este es el valor predeterminado

G28 - moverse a la posición inicial (0, 0)

M3: pluma abajo, cuando 'láser sin elevación está habilitado, esto establecerá D8 en alto

M4: bolígrafo abajo, cuando 'láser sin elevación está habilitado, esto establecerá D8 en alto

M5 - Pen Up, cuando el 'láser sin elevación está habilitado, esto configurará D8 en bajo

M105 - Informe el voltaje de la batería

M117 P10 - Establecer puntos de interpolación para dibujo lineal, 0 es Auto, ¡juegue con esto bajo su responsabilidad!

M121 P10: establece la velocidad de dibujo, 12 es la predeterminada, 0 es la más rápida posible, esto también se puede configurar en el menú Tracey. -el valor no se guardará.

M122 P10 - Establecer la velocidad de movimiento, 7 es la predeterminada, 0 es la más rápida posible, esto también se puede configurar en el menú Tracey. -el valor no se guardará.

M142: alternar láser sin elevación, cuando está habilitado, el cuerpo no realizará un levantamiento de lápiz, sino que habilitará / deshabilitará D8. El estado no se guardará cuando se reinicie, para guardar este estado configúrelo en el menú de configuración de Gcode.