Plotter Arduino CNC (MÁQUINA DE DIBUJO): 10 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

¡Hola chicos! Espero que ya hayas disfrutado de mi instructable anterior "Cómo hacer tu propia plataforma de entrenamiento Arduino" y estés listo para una nueva, como de costumbre hice este tutorial para guiarte paso a paso mientras haces este tipo de proyectos electrónicos de bajo costo súper sorprendentes que es la "máquina trazador CNC" conocida también como "dibujo CNC" o simplemente "máquina CNC Arduino". ^ _ ^

Encontré muchos tutoriales en la web que explican cómo hacer un Plotter CNC, pero con la falta de información fue un poco difícil hacer tal máquina, esa es la razón por la que decidí comenzar este instructivo donde les mostraré en detalles cómo hacer fácilmente su propia máquina de dibujo.

Este proyecto es muy útil de hacer especialmente después de obtener el PCB personalizado que pedimos a JLCPCB.

para mejorar la apariencia de nuestra máquina y también hay suficientes documentos y códigos en esta guía para permitirle crear su máquina fácilmente. Hemos realizado este proyecto en solo 5 días, solo tres días para obtener todas las piezas necesarias y terminar la fabricación del hardware y el ensamblaje, luego 2 días para preparar el código y comenzar algunos ajustes. Antes de comenzar, veamos primero

Lo que aprenderá de este instructivo:

1. Realización de la selección de hardware adecuada para su proyecto en función de sus funcionalidades
2. Prepare el diagrama de circuito para conectar todos los componentes elegidos
3. Ensamblar todas las partes del proyecto (montaje mecánico y electrónico)
4. Escalado del equilibrio de la máquina
5. Empiece a manipular el sistema

Paso 1: ¿Qué es una máquina trazador?

Como hice este instructivo para principiantes, primero debería explicar en detalle qué es la máquina de dibujo y cómo funciona.

Como se define en wikipedia, CNC significa Control numérico por computadora, una máquina que es una estructura controlada por computadora que recibe instrucciones a través de un puerto serie enviado desde una computadora y mueve sus actuadores según las instrucciones recibidas. La mayoría de estas máquinas son máquinas basadas en motores paso a paso que incluyen motores paso a paso en el eje temático.

Otra palabra al mencionado "eje", sí, cada máquina CNC tiene un número definido de ejes que serán controlados por el programa informático.

En nuestro caso el plotter CNC que hicimos es una máquina de doble eje "detalles en la imagen 1" que tiene un pequeño motor paso a paso en su eje "paso a paso en la imagen 2" estos pasos moverán una bandeja activa y la harán moverse en un doble eje planifique crear el diseño del dibujo con un bolígrafo de dibujo. El bolígrafo se sujetará y soltará utilizando un tercer motor en nuestra estructura que será un servomotor.

Paso 2: el motor paso a paso es el actuador principal

Un motor paso a paso o motor paso a paso o motor paso a paso es un motor eléctrico de CC sin escobillas que divide una rotación completa en varios pasos iguales. A continuación, se puede ordenar que la posición del motor se mueva y se mantenga en uno de estos pasos sin ningún sensor de posición para retroalimentación (un controlador de circuito abierto), siempre que el motor esté cuidadosamente dimensionado para la aplicación con respecto al par y la velocidad., de dónde obtener los motores paso a paso para nuestro proyecto, bueno fácil, solo toma un lector de DVD viejo como el de la imagen 1 arriba, tengo dos por 2 dólares, entonces todo lo que necesitas hacer es desarmarlo para extraer el motor paso a paso y su soporte, como muestra la imagen 3, necesitaremos dos de ellos.

Una vez que obtenga sus motores del lector de DVD, debe prepararlos para usar identificando los extremos de las bobinas del motor. Cada motor paso a paso tiene dos bobinas y con un multímetro puede identificar los extremos de la bobina midiendo la resistencia entre los pines del conector del motor "como se muestra en la imagen 5" y para cada bobina debe medir unos 10 ohmios. Después de identificar las bobinas del motor, simplemente suelde algunos cables para controlar el motor a través de ellas "ver imagen 6"

Paso 3: el diagrama del circuito

El corazón de nuestra máquina es una placa arduino Nano Dev que controlará el movimiento de cada actuador dependiendo de la instrucción recibida de la computadora, para poder controlar estos motores paso a paso necesitamos un controlador de motor paso a paso para controlar la velocidad y dirección de cada actuador..

En nuestro caso usaremos un controlador de motor de puente L293D H "ver imagen 3" que recibirá el comando del motor enviado desde arduino a través de sus entradas y controlará los motores paso a paso usando sus salidas.

Para conectar todas las piezas necesarias junto con nuestra placa Arduino, hice el diagrama de circuito que muestra la imagen 1 donde debe seguir la misma conexión para ambos motores paso a paso y el servomotor.

La imagen 2 explica en detalle a través de un esquema el diagrama del circuito y cómo deben ser los enlaces entre el Arduino y el resto de componentes, seguro que puedes ajustar estos enlaces en función de tus necesidades.

Paso 4: Fabricación de PCB (producida por JLCPCB)

Sobre JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.), es la empresa de prototipos de PCB más grande de China y un fabricante de alta tecnología que se especializa en prototipos de PCB rápidos y producción de PCB en lotes pequeños. Con más de 10 años de experiencia en la fabricación de PCB, JLCPCB tiene más de 200, 000 clientes en el país y en el extranjero, con más de 8, 000 pedidos en línea de prototipos de PCB y producción de PCB en pequeñas cantidades por día. La capacidad de producción anual es de 200, 000 metros cuadrados. para varios PCB de 1 capa, 2 capas o multicapa. JLC es un fabricante profesional de PCB que cuenta con equipos de pozo a gran escala, una gestión estricta y una calidad superior.

Hablando de electrónica

Después de hacer el diagrama de circuito, lo transformé en un diseño de PCB para producirlo "vea la imagen 5, 6, 7, 8", para producir el PCB, he elegido a JLCPCB los mejores proveedores de PCB y los proveedores de PCB más baratos para ordenar mi circuito. con ellos, una plataforma confiable, todo lo que necesito hacer son unos simples clics para cargar el archivo gerber y establecer algunos parámetros como el color y la cantidad del grosor de la PCB, luego pagué solo 2 dólares para obtener mi PCB después de solo cinco días. Como muestra "la imagen 1, 2, 3, 4" del esquema relacionado.

Archivos de descarga relacionados

Puede obtener el archivo Circuit (PDF) desde aquí. Como puede ver en las imágenes de arriba, la PCB está muy bien fabricada y tengo el mismo diseño de PCB que hicimos para nuestra placa principal y todas las etiquetas y logotipos están ahí para guiarme durante los pasos de soldadura. También puede descargar el archivo Gerber para este circuito desde aquí en caso de que desee realizar un pedido para el mismo diseño de circuito.

Paso 5: ¡Diseñe un soporte para su máquina

Para darle una mejor apariencia a nuestra máquina decidí diseñar estas tres partes "ver imagen 1" usando el software Solidworks, estas partes nos ayudarán a ensamblar los lectores de DVD juntos, tengo los archivos DXF de estas partes y con con la ayuda de mis amigos en FabLab Tunisia. Obtuve las piezas diseñadas y las producí utilizando una máquina de corte láser CNC, utilizamos un material de madera MDF de 5 mm para producir estas piezas. Otro diseño más que es el portalápices de dibujo, lo obtuve a través de un proceso de impresión 3D. Y puede descargar todos los archivos relacionados desde los enlaces a continuación.

Paso 6: ingredientes

Ahora revisemos los componentes necesarios que necesitamos para este proyecto, estoy usando un Arduino Nano como se mencionó anteriormente, será el corazón de nuestra máquina. El proyecto también incluye dos motores paso a paso con controladores IC y un servomotor. A continuación encontrará algunos enlaces de Amazon recomendados para los artículos apropiados.

Para crear este tipo de proyectos necesitaremos:

• El PCB que pedimos a JLCPCB
• Un Arduino nano:
• 2 x controlador de puente L293D H:
• 2 x conectores IC DIP de 16 pines:
• 1 x enchufe IC DIP:
• Conectores de cabezal de tornillo y SIL:
• 1 x servomotor SG90:
• 2 x lectores de DVD:
• Las piezas impresas en 3D
• Las piezas cortadas con láser
• Unos tornillos para el montaje
• El bolígrafo que tenemos como regalo de JLCPCB o cualquier otro bolígrafo de dibujo.

Paso 7: Montaje y prueba electrónicos

Pasamos ahora al conjunto de soldadura de todos los componentes electrónicos. Como es habitual, en la capa superior de seda encontrarás una etiqueta de cada componente indicando su ubicación en la placa y así estarás 100% seguro de que no cometerás errores de soldadura.

Haz algunas pruebas

Después de soldar los componentes electrónicos "ver imagen 1", atornillo el lector de DVD a la placa del eje X e hice lo mismo con la placa principal que coloqué los cables del motor en el cabezal del tornillo para hacer una prueba simple usando una prueba de motor paso a paso. código "ver imagen 2". Como ves, el paso a paso se mueve bien y estamos en el camino correcto.

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// * Las redistribuciones del código fuente deben conservar el aviso de copyright anterior, este

// lista de condiciones y el siguiente descargo de responsabilidad.

// * Las redistribuciones en formato binario deben reproducir el aviso de copyright anterior, // esta lista de condiciones y el siguiente descargo de responsabilidad en la documentación // y / u otros materiales proporcionados con la distribución.

// ESTE SOFTWARE ES PROPORCIONADO POR LOS TITULARES DE LOS DERECHOS DE AUTOR Y COLABORADORES "TAL CUAL"

// Y CUALQUIER GARANTÍA EXPRESA O IMPLÍCITA, INCLUYENDO, PERO NO LIMITADO A, LAS // GARANTÍAS IMPLÍCITAS DE COMERCIABILIDAD Y APTITUD PARA UN PROPÓSITO PARTICULAR SE RECHAZAN

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*/

#include // Incluir la biblioteca de motores paso a paso const int stepPerRotation = 20; // Número de pasos por turno. Valor estándar para CD / DVD // Indique los pines del motor paso a paso del eje X Paso a paso myStepperX (stepPerRotation, 8, 9, 10, 11); configuración vacía () {myStepperX.setSpeed (100); // Velocidad del motor paso a paso myStepperX.step (100); retraso (1000); myStepperX.step (-100); retraso (1000); } bucle vacío () {}

Paso 8: Montaje de las piezas mecánicas

Continuamos el montaje de nuestra estructura atornillando el segundo motor paso a paso a la plataforma del eje Y "ver imagen 1". Una vez preparado el eje Y tendrás ambos ejes listos para crear el plano de doble eje del que hablamos en el primer paso "ver imagen 2". todo lo que necesita hacer es colocar los dos ejes en un 90 ° "ver imagen 3".

Fabricación del portalápices

Preparamos el portalápices colocando un pequeño hacha en un resorte para sujetar el portalápices impreso en 3D y luego atornillamos el servomotor en su ubicación "ver imagen 4", el portalápices está listo por lo que lo pegamos al carro del Eje Y usando pegamento caliente o cualquier otro medio para que pueda deslizarse sobre el eje Y siguiendo los pasos del motor paso a paso "ver imagen 5", luego pegamos nuestra plataforma activa al carro del eje X "ver imagen 6", y terminamos atornillando los cables de los motores a los conectores de la placa. Después de algunos arreglos, tenemos nuestro diseño mecánico listo para la acción 'ver imagen 7'.

Paso 9: parte del software

Pasando a la parte del software, combinaremos tres softwares para darle vida a la máquina, hice una breve descripción en la primera imagen, haremos nuestro diseño usando el software Inkscape que produce un archivo gcode necesario para nuestra máquina y para Seguro que para entender las instrucciones de gcode, la máquina debe tener su propio código que se cargará usando el software Arduino IDE, la última parte es cómo vincular el código de la máquina al archivo gcode, esto se realiza mediante un software de procesamiento.

El primer paso es cargar el scketch de la placa arduino que puede descargar desde el enlace a continuación y no olvide actualizar el pin de los motores paso a paso de acuerdo con su shcematic.

Nota: si está utilizando el mismo esquema que el nuestro, el código funcionará bien y no será necesario cambiar nada en él.

Preparando el Gcode 'Inkscape'

Luego pasamos a Inkscape y ajustamos algunos parámetros 'ver imagen 1' como los marcos de papel y unidades 'ver imagen 2', preparamos nuestro diseño y lo guardamos en formato unicon de MakerBat 'ver imagen 5, 6', si este formato es no disponible en su versión de Inkscape, puede colocar un complemento para tenerlo, una vez que haga clic en (guardar) aparecerá una nueva ventana para los ajustes de los parámetros del archivo Gcode, todo lo que debe hacer es seguir el mismo ajuste que el nuestro y todo estará bien, simplemente siga la 'imagen 7, 8, 9', luego configure estos parámetros de esta manera y tendrá su archivo gCode.

Nota: no puede guardar el archivo Gcode en el formato requerido si está utilizando una versión de Inkscape superior a la versión 0.48.5

Vincular la máquina al archivo Gcode 'Processing 3'

Pasando al software de procesamiento, es un poco como el IDE de Arduino 'ver imagen 10', por lo que debe abrir el archivo 'Programa CNC' que puede descargar desde el enlace de abajo y simplemente ejecutarlo 'ver imagen 11', una segunda ventana aparecerá, debe presionar la última p en su teclado para seleccionar el puerto COM de la máquina 'ver imagen 12', y presione la última g para seleccionar el archivo gcode deseado, una vez que lo seleccione, la máquina comenzará a dibujar directamente.

Paso 10: prueba y resultados

Y aquí estamos, ha llegado el momento de hacer alguna prueba, una vez subido el archivo Gcode la máquina empieza a dibujar y me gustó mucho el parpadeo del LED que muestra las secuencias enviadas a cada motor paso a paso.

Los diseños están muy bien hechos, y pueden ver a los chicos, el proyecto es increíble y fácil de hacer también.

No te olvides de ver nuestro proyecto anterior que es "cómo hacer tu propia plataforma de entrenamiento arduino". Y suscríbete a nuestro canal de YouTube para ver más videos increíbles.

Una última cosa, asegúrate de hacer electrónica todos los días.

Fue BEE MB de MEGA DAS nos vemos la próxima vez