PrintBot: 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:09

PrintBot je matrični štampač sa iRobotCreate-om. PrintBot štampa pomoću Talcum praha na bilo kojoj podlozi. Korištenje robota za bazu omogućava robotu ispis gotovo neograničene veličine. Razmislite o fudbalskim poljima ili košarkaškim terenima. Možda bi rivali trebali biti u potrazi za rojem ovih vikenda zahvalnosti sljedeće godine. robot takođe omogućava mobilnost štampača, omogućavajući mu da otputuje na lokaciju za štampanje, a zatim pređe na drugu. Uključena je bežična veza, pa je moguće i daljinsko upravljanje. Umjetnost i oglašavanje na pločniku također su ciljno tržište za ovaj uređaj.

Korak 1: IRobot kreiranje

IRobot Create je vrlo sličan iRobotovoj Roombi, ali bez unutrašnjeg vakuuma. To nam omogućuje dodavanje veće nosivosti i daje nam prikladne rupe za montažu. iRobot takođe pruža kompletno 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 reći robotu da počne prihvaćati vanjsku kontrolu. Zatim morate odabrati način rada. Za potpunu kontrolu šaljemo naredbu 132 u Create. Imajte na umu da morate poslati sve podatke u Kreiraj kao cijeli broj, a ne kao redovni ascii tekst. Svaka naredba opcode je jedan bajt, vrijednost tog bajta je cijela vrijednost 128 ili bilo šta drugo. Ako biste slali u ascii ili ansi tekstu, svaki znak u 128 bi bio bajt. Za testiranje ili kontrolu putem računara preporučujemo Realterm jer sve čini vrlo jednostavnim. Također ćete morati postaviti brzinu prijenosa na 57600 kako je navedeno u dokumentaciji Otvorenog sučelja. Sada kada je kreiranje inicijalizirano, koristimo naredbu 137 za pomicanje robota naprijed. Wait Distance, 156 se koristi za zaustavljanje robota nakon određene udaljenosti. Naredbe skripti 152 i 153 sastavljaju sve zajedno i čine jednostavnu skriptu koja se može ponavljati iznova. IRobot prodaje ono što zovu komandni modul koji je u osnovi programabilni mikro kontroler i nekoliko serijskih portova koje možete koristiti za kontrolu. Umjesto toga koristili smo Cypress programabilni sistem na čipu (PSoC) u kombinaciji s vrlo malim x86 računarom zvanim eBox 2300. Robot ima bateriju od 18 V koju ćemo koristiti za napajanje svih naših perifernih uređaja.

Korak 2: Rastavljanje štampača i kontrola motora

Koristili smo stari Epsonov ink-jet štampač za horizontalno kretanje štampača i sklopa nosača glave za štampanje. Prva stvar koju ste ovdje trebali učiniti je pažljivo rastaviti pisač. Ovo je zahtijevalo uklanjanje svih nebitnih komponenti sve dok nije ostalo samo sklop gusjenice, motor, držač glave za ispis 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 previše uzbuđeni zbog toga. Imajte na umu da vam ne trebaju sklopovi za uvlačenje stranica, stvarne glave za ispis ili patrone ili bilo koja ploča. 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 ako to nemate, priključite ga na istosmjerno napajanje i polako povećavajte napon na motoru. Imali smo sreću i otkrili smo da naš motor može raditi na 12-42V, ali smo ga sigurno 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 uključuje i isključuje motor vrlo brzo kako bi se motor okretao na manjoj brzini. Naša baterija napaja 18V pa ćemo, kako bismo olakšali život, motor pokrenuti na isti način. Kada 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 ovoga, možete koristiti ono što se naziva H-most. Ovo su u osnovi 4-tranzistori raspoređeni u obliku slova H. Koristili smo proizvod kompanije 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 kontroler imao dosta prostora za glavu. Ova ploča nam također omogućuje da kontroliramo smjer motora jednostavnim pokretanjem ulaza visoko ili nisko, kao i kočenjem (zaustavljanjem i držanjem motora) motora na isti način.

Korak 3: Glava za štampanje

Uklonjen je najveći dio originalnog sklopa glave štampača koji se mogao ukloniti. Ostala nam je plastična kutija koja je olakšala pričvršćivanje glave za štampanje. Mali 5V DC motor je pričvršćen bušilicom. Izabrano je da bit ima što bliži isti promjer što je moguće više lijevka. To će omogućiti bušilici da ispuni cijeli izlaz lijevka. Kada se bit okreće, prah ulazi u žljebove i rotira prema dolje prema izlazu. Rotiranjem bita za jednu rotaciju mogli bismo stvoriti piksel konstantne veličine. Bit će potrebno pažljivo podešavanje 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 uzemljenjem motora. Kapijom tranzistora upravljao je digitalni izlaz 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 omogućava nam da u svakom trenutku znamo položaj glave za štampanje brojeći prijelaze od crnog do bijelog.

Korak 4: Mikrokontroler

Cypress PSoC integrira sve zasebne hardverske aspekte. Cypress razvojna ploča omogućila je jednostavno sučelje za rad sa PSoC -om i povezivanje perifernih uređaja. PSoC je programabilni čip tako da 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 da primi serijsku naredbu. Ovo je formatirano kao jedan red od 0 i 1s koji označavaju da se štampa za svaki piksel ili ne. Kôd se zatim petlja kroz svaki piksel, pokrećući pogonski motor. Prekid osjetljiv na rubove na ulazu sa 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 se ponovno kreće. Kada je uvjet za ispis lažan, jednostavno se ništa ne događa dok koder ne pročita još jednu crno -bijelu ivicu. Ovo omogućava glatkom glatkom kretanju sve dok ne prestane sa štampanjem. Kada se dođe do kraja linije ("\ r / n"), "\ n" se šalje na serijski port kako bi PC -u pokazao da je spreman za novu liniju. Kontrola smjera na H-mostu je također obrnuta. Kreira se šalje signal za pomicanje naprijed 5 mm. To se radi putem drugog digitalnog izlaza spojenog na digitalni ulaz na Create -ovom DSub25 konektoru. Oba uređaja koriste standardnu 5V TTL logiku, pa je potpuno serijsko sučelje nepotrebno.

Korak 5: PC

Za stvaranje potpuno neovisnog uređaja korišten je mali x86 PC zvan eBox 2300. Za maksimalnu fleksibilnost, prilagođena verzija Windows CE Embedded -a instalirana je na eBox -u. U C je razvijena aplikacija za čitanje 8-bitne bitmape u sivoj skali sa USB pogona. Aplikacija je zatim ponovo uzorkovala sliku i zatim je slala jednu po jednu liniju na PSoC preko serijskog com porta.

Korištenje eBox -a moglo bi omogućiti mnoge daljnje razvoje. Web poslužitelj može omogućiti daljinsko postavljanje slika putem integrirane bežične veze. Između ostalog, moglo bi se implementirati daljinsko upravljanje. Dodatna obrada slike, možda čak i odgovarajući upravljački program za štampanje može omogućiti uređaju da štampa iz aplikacija poput bilježnice. Posljednja stvar koja nam je skoro nedostajala bila je snaga. Create napaja 18V. Ali većina naših uređaja radi na 5V. DC-DC napajanje Texas Instruments korišteno je za aktivno pretvaranje napona bez trošenja energije na zagrijavanje, čime se produžava vijek trajanja baterije. Uspjeli smo ostvariti više od sat vremena štampanja. Prilagođena ploča je olakšala montažu 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 odštampali pomoću našeg robota. Nadamo se da vam se sviđa naš projekt i možda će on inspirirati daljnje istraživanje! Veliko hvala PosterBot -u i svim ostalim iRobot Create Instructables -ovima na inspiraciji i smjernicama.