Máy cắt decal cnc dựa trên DIY arduino

Máy CNC là Máy điều khiển số bằng máy tính được sử dụng để vẽ bất kỳ thứ gì hoặc thiết kế bất kỳ bộ phận cơ khí nào theo chương trình thiết kế được đưa vào bộ điều khiển của chúng. Bộ điều khiển có thể là máy tính hoặc vi điều khiển. Máy CNC có động cơ bước và động cơ servo để vẽ thiết kế theo chương trình được cung cấp.

Sau khi nghiên cứu về máy CNC, tôi quyết định tự chế tạo máy CNC bằng vật liệu sẵn có tại địa phương. Có rất nhiều máy CNC trên thế giới, một số trong số đó đòi hỏi nhiều kỹ thuật và phức tạp để chế tạo hoặc thậm chí vận hành chúng đúng cách. Vì lý do này, tôi quyết định tạo một Máy cắt CNC đơn giản dựa trên Arduino, đây là loại máy đơn giản nhất để chế tạo. Bạn cũng có thể sử dụng nó như một máy vẽ CNC Arduino với một chút sửa đổi.

Máy CNC Arduino tự làm này có thể vẽ hầu hết các hình dạng cơ bản, văn bản và thậm chí cả phim hoạt hình. Nó hoạt động tương tự như cách bàn tay con người viết. Nó nhanh hơn và chính xác hơn so với cách một con người có thể viết hoặc vẽ. Kiểm tra Video trình diễn ở cuối hướng dẫn này.

Xây dựng Máy CNC Arduino:

Để máy vẽ đồ họa CNC hoạt động, cần có 3 trục (trục x, trục y và trục z. Trục x và trục y hoạt động đồng thời để tạo ra hình ảnh 2D trên giấy thường. Các trục x và y này các trục được đặt lệch nhau 90 độ sao cho bất kỳ điểm nào trên bề mặt đồng bằng được xác định bởi một giá trị x và y cho trước. Trục z được sử dụng để nâng và hạ bút xuống giấy thường.

Tùy thuộc vào hình ảnh cần vẽ, máy tính sẽ tạo ra các tọa độ thích hợp và gửi chúng đến vi điều khiển thông qua cổng USB. Bộ vi điều khiển diễn giải các tọa độ này và sau đó điều khiển vị trí của các động cơ để tạo ra hình ảnh. Ở đây chúng tôi đã sử dụng Arduino làm Vi điều khiển để xây dựng Máy CNC này. Các chuyển động ba trục được cung cấp bởi các động cơ bước, sẽ được điều khiển bởi bảng Arduino. Bạn có thể tìm hiểu cách giao tiếp động cơ bước với Arduino nếu bạn chưa quen với điều này.

Vì vậy, chúng ta hãy bắt đầu xây dựng thiết bị Arduino CNC của chúng ta từng bước.

Những gì bạn cần:

Lưu ý: Thiết kế của tôi khá khác biệt về phần cứng về kích thước và vật liệu được sử dụng. Tôi không thể tìm thấy ổ đĩa DVD cũ vì vậy tôi đã chọn bộ phận máy in. Cho dù bạn sử dụng loại nào, hãy đảm bảo rằng nó có động cơ bước.

Yêu cầu phần cứng:

1. Tấm nhôm (710mm x 710mm)
2. Máy in HP / Epson cũ. Bạn có thể sử dụng ổ đĩa DVD máy tính cũ
3. Bu lông và đai ốc
4. Kính Perspex
5. Arduino UNO
6. Tấm chắn điều khiển động cơ L293D hoặc tấm chắn Arduino CNC
7. Động cơ servo mini
8. Một cái bút

Các bác sĩ cho biết thêm:

Công cụ:

1. Cái vặn vít
2. Máy khoan
3. Dụng cụ cắt (cưa sắt)
4. Keo dán
5. Thiết bị ghế dài

Phần mềm:

Để vận hành hiệu quả máy này, các phần mềm sau được sử dụng. Truy cập các trang web khác nhau và tải xuống.

1. Arduino IDE phiên bản 1.6.6 hoặc các phiên bản mới hơn từ đây
2. Xử lý IDE phiên bản 3.1.1 hoặc phiên bản mới hơn từ đây
3. Phiên bản Inkscape 0.48.5. Tải xuống từ đây.
4. Bộ điều khiển Grbl (tùy chọn)

Cơ sở cho Máy cắt decal CNC:

Phần thân chính của thiết bị này là chân đế đỡ tất cả các bộ phận chính của máy với nhau để máy chắc chắn và cũng có thể di chuyển được. Trong thiết kế này, chúng tôi sẽ sử dụng nhôm để chế tạo phần đế vì nó nhẹ, dễ uốn và cắt và nó cũng mang lại vẻ ngoài sáng bóng vì không bị gỉ.

Các thiết kế và kích thước của cơ sở của tôi được hiển thị dưới đây:

Lưu ý: Tất cả các kích thước đều tính bằng milimét.

Sau tất cả các lần uốn và cắt, tôi đã có thể tạo ra một cơ sở rất chắc chắn như hình dưới đây:

Lắp ráp các trục X, Y và Z:

Để tạo trục x và y, người ta sử dụng hai giá đỡ máy in. Mỗi bộ phận này chứa một động cơ bước và một cơ cấu truyền động bằng dây đai thường được sử dụng để di chuyển hộp mực tới và lui.

Đối với trục z, một mô tơ servo mini được gắn trên trục y bằng keo. Động cơ servo này được sử dụng để di chuyển bút lên và xuống. Một cơ chế hỗ trợ tốt nên được xây dựng để cho phép bút di chuyển lên và xuống tự do.

Nền tảng vẽ cho máy CNC:

Do kích thước lớn của chiếc máy này, thiết bị có thể vẽ trên giấy khổ A5. Do đó, chúng tôi sẽ cắt một tấm nền có kích thước A5 (148mmx210mm) từ kính Perspex và sau đó dán nó lên phần chuyển động trục x bằng cách sử dụng keo.

Hệ thống dây và mạch của máy CNC:

Lắp tấm chắn trình điều khiển động cơ L293D vào bảng Arduino UNO. Tấm chắn này có thể điều khiển đồng thời hai động cơ bước và hai động cơ servo. Kết nối hai động cơ bước như hình dưới đây. Kết nối đất không được kết nối vì động cơ là loại bipoplar. Điều này sẽ hoạt động như bộ điều khiển Arduino CNC cho máy Plotter của chúng tôi.

Đồng thời gắn động cơ servo mini vào servo1. Kết nối nguồn điện 7,5V - 9V với cổng nguồn của tấm chắn điều khiển động cơ. Máy hiện đã sẵn sàng để kiểm tra.

Mã máy CNC Arduino và Thử nghiệm:

Trước tiên, chúng ta cần kiểm tra các động cơ bước và xem liệu chúng có được kết nối chính xác hay không.

Vì chúng tôi đang sử dụng tấm chắn trình điều khiển động cơ L293D, chúng tôi cần tải xuống Thư viện AFmotor từ đây. Sau đó, thêm nó vào thư mục thư viện Arduino IDE của bạn. Đảm bảo bạn đổi tên nó thành AFMotor . Nếu Arduino IDE đang mở, hãy đóng nó và mở lại và nhấp vào tệp -> ví dụ -> Thư viện lá chắn động cơ Adafruit -> bước . Đảm bảo bạn chọn đúng cổng và bảng trong các công cụ, sau đó tải mã lên bảng Arduino. Một số chuyển động nên được quan sát trên động cơ bước một.

Để kiểm tra động cơ hai, hãy thay đổi cổng động cơ từ 2 thành 1 trong dòng sau và sau đó tải lại mã lên.

#include // Kết nối động cơ bước với 48 bước mỗi vòng quay (7,5 độ) // với cổng động cơ # 2 (M3 và M4) AF_Stepper motor (48, 2);

Mã Arduino cho Máy CNC:

Khi động cơ bước đang phản hồi thích hợp, hãy sao chép mã Arduino cho máy CNC từ phần Mã bên dưới và tải nó lên bảng Arduino. Bạn có thể tải xuống mã từ liên kết bên dưới.

Tải xuống mã Arduino CNC

Mã G cho Máy CNC:

G - CODE là ngôn ngữ mà chúng ta ra lệnh cho các máy vi tính (CNC) làm điều gì đó. Về cơ bản nó là một tệp chứa các tọa độ X, Y và Z.

Ví dụ:

G17 G20 G90 G94 G54 G0 Z0.25X-0.5 Y0. Z0.1 G01 Z0. F5. G02 X0. Y0,5 I0,5 J0. F2.5 X0.5 Y0. I0. J-0,5 X0. Y-0,5 I-0,5 J0. X-0,5 Y0. I0. J0.5 G01 Z0.1 F5. G00 X0. Y0. Z0,25

Viết G-Code chỉ cho một hình vuông đơn giản có thể thực sự khó khăn nhưng may mắn là chúng tôi có một phần mềm có thể giúp chúng tôi tạo G-Code. Phần mềm này được gọi là " Inkscape ", tải xuống từ đây.

Bạn có thể tạo G-Code của riêng mình bằng Inkscape, mà chúng tôi đã giải thích trong phần tiếp theo hoặc nhưng bạn có thể sử dụng G-Code sẵn có trên internet.

Trước khi tôi chỉ cho bạn cách tạo G-Codes bằng Inkscape, hãy thảo luận về cách gửi những G-Codes đó vào Arduino. Phần mềm cho phép chúng tôi gửi G-Codes vào Arduino được gọi là Xử lý.

Xử lý IDE để tải lên G-Code:

Nền tảng này sẽ giúp chúng tôi gửi G-Codes đến bảng Arduino. Để làm như vậy, bạn sẽ phải tải xuống tệp GCTRL.PDE.

Tải xuống tệp GCTRL.pde từ đây và mở tệp bằng IDE xử lý

Khi bạn đã mở nó trong IDE Xử lý, hãy nhấp vào chạy. Một cửa sổ xuất hiện với tất cả các hướng dẫn. Nhấn p trên bàn phím. Hệ thống sẽ yêu cầu bạn chọn một cổng. Vì vậy, hãy chọn cổng mà bảng Arduino của bạn được kết nối. Tôi trường hợp của tôi đó là cổng 6.

Bây giờ hãy nhấn g và duyệt đến thư mục mà bạn đã lưu G-CODE của mình. Chọn G-CODE phù hợp và nhấn enter. Nếu mọi thứ được kết nối đúng, bạn sẽ thấy thiết bị của mình bắt đầu vẽ trên giấy.

Nếu bạn muốn kết thúc quá trình, chỉ cần nhấn x và thiết bị sẽ dừng bất cứ điều gì nó đang làm.

Cách tạo mã G của riêng bạn:

Chúng tôi đã đề cập rằng Inkscape là phần mềm chúng tôi sẽ sử dụng để tạo G-CODES của mình. Trong ví dụ này, chúng ta sẽ tạo một văn bản đơn giản (HELLO WORLD) như hình dưới đây.

Lưu ý : Inkscape không có sẵn cách lưu tệp dưới dạng G-CODE . Do đó, bạn cần cài đặt một Tiện ích bổ sung cho phép xuất ảnh sang tệp G-CODE. Tải xuống plugin MakerBot Unicorn này từ đây với các ghi chú cài đặt.

Nếu cài đặt thành công, hãy mở Inkscape, chuyển đến menu Tệp và nhấp vào "Thuộc tính tài liệu". Đầu tiên thay đổi kích thước từ px sang mm. Đồng thời giảm chiều rộng và chiều cao xuống 90 mm. Bây giờ đóng cửa sổ này. Một hình vuông xuất hiện dưới dạng vùng vẽ. Đây là khu vực mà chúng tôi sẽ sử dụng để viết văn bản của mình.

Bây giờ trên thanh bên trái, hãy nhấp vào tab tạo và chỉnh sửa đối tượng văn bản. Nhập văn bản " HELLO WORLD " và đặt nó ở góc trên cùng bên phải của hình vuông như hình dưới đây.

Bấm vào văn bản và chọn kiểu phông chữ bạn thích. Nhấp vào áp dụng và đóng.

Bây giờ hãy nhấp vào đường dẫn và chọn " đối tượng đến đường dẫn "

Văn bản của bạn hiện đã sẵn sàng để lưu dưới dạng G-CODE. Nhấp vào tệp -> lưu dưới dạng và sau đó nhập tên tệp là "hello world"

Thay đổi loại tệp thành "MakerBot Unicon G-Code" như được hiển thị trong hình dưới đây. Điều này sẽ chỉ xuất hiện nếu cài đặt Tiện ích bổ sung thành công. Cuối cùng bấm vào lưu và bấm ok trên cửa sổ bật lên.

Bạn đã tạo G-Code và nó có thể được vẽ bằng các quy trình trước đó.

Bộ điều khiển GRBL:

Khi bạn đã quản lý để tạo G-Code bằng Inkscape, có thể cần phải xem G-Code để đảm bảo rằng nó nằm trong giới hạn bản vẽ.

Các giới hạn vẽ được đặt trong MÃ CNC Arduino theo các dòng được hiển thị bên dưới:

Hình ảnh hiển thị ở trên trong bộ điều khiển GRBL không được vượt quá giới hạn đó như được hiển thị trong mã CNC Arduino ở trên. Nếu nó vượt ra ngoài những giới hạn đó, chẳng hạn về phía tiêu cực của trục x, phần đó ở phía tiêu cực sẽ không được vẽ.

Trong ví dụ này, các giá trị x và y nằm trong khoảng từ 0mm đến 40mm.

Vì tôi đang sử dụng các bộ phận máy in có thể vẽ trên một khu vực lớn hơn, tôi thay đổi giá trị tối đa từ 40mm thành 60mm.

Bất cứ khi nào bạn tạo G-Code bằng Inkscape, trước tiên bạn có thể mở G-Code đó trong chương trình GRBL để xem nó có nằm trong các giới hạn đó hay không. Nếu không nằm trong phạm vi đó, bạn cần thay đổi kích thước hình ảnh của mình trong Inkscape cho đến khi nó nằm trong giới hạn của bạn.

Vì vậy, đây là phương pháp rẻ và đơn giản nhất để chế tạo một máy CNC Plotter bằng arduino una tại nhà. Hãy dùng thử và cho chúng tôi biết trong phần bình luận cũng kiểm tra Video bên dưới.