آلة الرسم باستخدام الحاسب الآلي القائمة على اردوينو DIY

آلات CNC هي آلات تحكم عددية محوسبة تستخدم لرسم أي شيء أو تصميم أي جزء ميكانيكي وفقًا لبرنامج التصميم الذي يتم إدخاله في وحدة التحكم الخاصة بهم. يمكن أن تكون وحدة التحكم إما كمبيوتر أو متحكم دقيق. تحتوي آلات CNC على محركات متدرجة ومؤازرة لرسم التصميم وفقًا لبرنامج التغذية.

بعد البحث عن آلات CNC ، قررت بناء آلة CNC الخاصة بي باستخدام المواد المتاحة محليًا. هناك العديد من ماكينات CNC في العالم ، بعضها تقني ومعقد للغاية لصنعها أو حتى تشغيلها بشكل صحيح. لهذا السبب ، قررت أن أصنع آلة CNC Plotter بسيطة تعتمد على Arduino والتي تعد أبسطها إلى حد بعيد. يمكنك أيضًا استخدام هذا كآلة رسم Arduino CNC مع بعض التعديلات.

هذا آلة CNC اردوينو DIY يمكن استخلاص معظم الأشكال الأساسية والنصوص والرسوم حتى. إنها عملية مشابهة للطريقة التي تكتب بها يد الإنسان. إنه أسرع وأكثر دقة مقارنة بالطريقة التي يمكن للإنسان أن يكتب بها أو يرسمها. تحقق من الفيديو التوضيحي في نهاية هذا البرنامج التعليمي.

بناء آلة Arduino CNC:

ل آلة التآمر CNC للعمل، ويطلب 3 محاور (محور س، ص المحور وض محور، ومحور x و y محور العمل في انسجام لخلق صورة 2D على ورق عادي. هذه x و y يتم وضع المحور بزاوية 90 درجة لبعضهما البعض بحيث يتم تحديد أي نقطة على السطح العادي بواسطة قيمة معينة لـ x و y. يتم استخدام المحور z لرفع وخفض القلم على الورق العادي.

اعتمادًا على الصورة المراد رسمها ، سيقوم الكمبيوتر بإنشاء الإحداثيات المناسبة وإرسالها إلى وحدة التحكم الدقيقة عبر منفذ USB. يفسر الميكروكونترولر هذه الإحداثيات ثم يتحكم في مواضع المحركات لإنشاء الصورة. هنا استخدمنا Arduino كمتحكم دقيق لبناء آلة CNC هذه. يتم توفير الحركات ثلاثية المحاور بواسطة محركات السائر ، والتي سيتم التحكم فيها بواسطة لوحة Arduino. يمكنك تحديد كيفية التعامل مع محرك السائر مع Arduino إذا كنت جديدًا على هذا.

لذلك دعونا نبدأ في بناء جهاز Arduino CNC الخاص بنا خطوة بخطوة.

ماذا تحتاج:

ملاحظة: تصميمي مختلف تمامًا في الأجهزة من حيث الحجم والمواد المستخدمة. لم أتمكن من العثور على محركات أقراص DVD القديمة ، لذلك اخترت أجزاء الطابعة. أيًا كان ما تستخدمه ، تأكد من أنه يحتوي على محرك متدرج.

متطلبات الأجهزة:

1. لوح ألومنيوم (710 مم × 710 مم)
2. طابعة HP / Epson قديمة. يمكنك استخدام محركات أقراص DVD القديمة للكمبيوتر
3. البراغي والصواميل
4. زجاج البرسبيكس
5. اردوينو UNO
6. درع سائق المحرك L293D أو درع Arduino CNC
7. محرك سيرفو صغير
8. قلم

​

أدوات:

1. مفك براغي
2. تدريبات
3. أداة القطع (منشارا)
4. صمغ
5. جهاز مقعد

البرامج:

من أجل التشغيل الفعال لهذا الجهاز ، يتم استخدام البرامج التالية. اذهب إلى المواقع المختلفة وقم بتنزيلها.

1. Arduino IDE الإصدار 1.6.6 أو الإصدارات الأحدث من هنا
2. معالجة إصدار IDE 3.1.1 أو إصدار لاحق من هنا
3. إصدار إنكسكيب 0.48.5. قم بتنزيله من هنا.
4. تحكم Grbl (اختياري)

قاعدة آلة الرسم باستخدام الحاسب الآلي:

الهيكل الأساسي لهذا الجهاز هو القاعدة التي تدعم جميع الأجزاء الرئيسية للآلة معًا بحيث تكون الماكينة ثابتة وقابلة للحمل أيضًا. في هذا التصميم سوف نستخدم الألمنيوم لبناء القاعدة لأنه خفيف وسهل الانحناء والقطع كما أنه يعطي مظهرًا لامعًا جيدًا لأنه لا يصدأ.

يظهر تصميم وأبعاد قاعدتي أدناه:

ملاحظة: جميع الأبعاد بالمليمترات.

بعد كل عمليات الثني والقطع ، تمكنت من إنتاج قاعدة صلبة جدًا كما هو موضح أدناه:

تجميع المحاور X و Y و Z:

لعمل محوري x و y ، يتم استخدام حاملي الطابعة. يحتوي كل جزء من هذه الأجزاء على محرك متدرج وآلية محرك سير تستخدم عادةً لتحريك الخرطوشة جيئة وذهاباً.

بالنسبة للمحور z ، يتم توصيل محرك سيرفو صغير على المحور y باستخدام الغراء. يتم استخدام محرك سيرفو هذا لتحريك القلم لأعلى ولأسفل. يجب إنشاء آلية دعم جيدة تمكن من تحريك القلم لأعلى ولأسفل.

منصة الرسم لآلة CNC:

نظرًا للحجم الهائل لهذا الجهاز ، فإن الجهاز قادر على الرسم على ورق بحجم A5. لذلك سنقطع منصة بحجم A5 (148 مم × 210 مم) من زجاج Perspex ثم نلصقها على الجزء المتحرك للمحور السيني باستخدام الغراء.

الأسلاك والدائرة لآلة CNC:

أدخل درع محرك المحرك L293D على لوحة Arduino UNO. يمكن لهذا الدرع أن يقود محركين متدرجين في نفس الوقت ومحركين مؤازرين. قم بتوصيل محركي السائر كما هو موضح أدناه. يجب ترك الوصلة الأرضية غير متصلة لأن المحركات من نوع bipoplar. سيكون هذا بمثابة وحدة تحكم Arduino CNC لدينا لآلة الراسمة الخاصة بنا.

قم أيضًا بإرفاق محرك سيرفو صغير بمؤازرة 1. قم بتوصيل مصدر طاقة 7.5 فولت - 9 فولت بمنفذ الطاقة الخاص بدرع محرك المحرك. الجهاز جاهز الآن للاختبار.

كود آلة Arduino CNC والاختبار:

نحتاج أولاً إلى اختبار محركات السائر ومعرفة ما إذا كانت متصلة بشكل صحيح.

نظرًا لأننا نستخدم درع سائق المحرك L293D ، فنحن بحاجة إلى تنزيل مكتبة AFmotor من هنا. ثم قم بإضافته إلى مجلد مكتبة Arduino IDE الخاص بك. تأكد من إعادة تسميته إلى AFMotor . إذا كان Arduino IDE مفتوحًا ، فأغلقه وافتحه مرة أخرى وانقر على ملف -> أمثلة -> مكتبة Adafruit Motor Shield -> السائر . تأكد من اختيار المنفذ الصحيح واللوحة في الأدوات ثم قم بتحميل الكود في لوحة Arduino. يجب ملاحظة بعض الحركات على محرك السائر الأول.

لاختبار المحرك الثاني ، قم بتغيير منفذ المحرك من 2 إلى 1 في السطر التالي ثم تحميل الكود مرة أخرى.

# تضمين // توصيل محرك متدرج بـ 48 خطوة لكل ثورة (7.5 درجة) // بمنفذ المحرك رقم 2 (M3 و M4) محرك AF_Stepper (48 ، 2) ؛

كود اردوينو لآلة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي:

بمجرد استجابة محركات السائر بشكل مناسب ، انسخ كود Arduino الخاص بآلة CNC من قسم Code أدناه وقم بتحميله على لوحة Arduino. يمكنك تنزيل الكود من الرابط أدناه.

تنزيل كود Arduino CNC

G- كود لآلة CNC:

G - CODE هي اللغة التي نخبر بها الآلات المحوسبة (CNC) للقيام بشيء ما. إنه في الأساس ملف يحتوي على إحداثيات X و Y و Z.

فمثلا:

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

قد تكون كتابة G-Code لمربع بسيط أمرًا صعبًا حقًا ولكن لحسن الحظ لدينا برنامج يمكنه مساعدتنا في إنشاء G-Code. هذا البرنامج يسمى " إنكسكيب " ، قم بتنزيله من هنا.

يمكنك إنشاء G-Code الخاص بك باستخدام Inkscape ، والذي شرحناه في القسم التالي أو يمكنك استخدام G-Codes المتاحة بسهولة على الإنترنت.

قبل أن أوضح لك كيفية إنشاء رموز G باستخدام Inkscape ، دعنا نناقش كيفية إرسال رموز G هذه إلى Arduino. يُطلق على البرنامج الذي سيمكننا من إرسال رموز G إلى Arduino معالجة.

IDE المعالجة لتحميل G-Code:

ستساعدنا هذه المنصة في إرسال رموز G إلى لوحة Arduino. للقيام بذلك ، يجب عليك تنزيل ملف GCTRL.PDE.

قم بتنزيل ملف GCTRL.pde من هنا وافتحه باستخدام معالجة IDE

بمجرد فتحه في IDE المعالجة ، انقر فوق تشغيل. تظهر نافذة بها جميع التعليمات. اضغط p على لوحة المفاتيح. سيطلب منك النظام اختيار منفذ. لذا حدد المنفذ الذي تتصل به لوحة Arduino. حالتي هي المنفذ 6.

الآن اضغط على g واستعرض المجلد الذي قمت بحفظ G-CODE فيه. حدد G-CODE الصحيح واضغط على Enter. إذا كان كل شيء متصلاً بشكل صحيح ، فسترى جهازك يبدأ في الرسم على الورق.

إذا كنت تريد إنهاء العملية ، فما عليك سوى الضغط على x وسيتوقف الجهاز عما كان يفعله.

كيفية إنشاء رمز G الخاص بك:

ذكرنا أن Inkscape هو البرنامج الذي سنستخدمه لإنشاء رموز G الخاصة بنا. في هذا المثال ، سننشئ نصًا بسيطًا (HELLO WORLD) كما هو موضح أدناه.

ملاحظة : لا يحتوي Inkscape على طريقة مضمنة لحفظ الملفات كـ G-CODE . لذلك تحتاج إلى تثبيت وظيفة إضافية تتيح تصدير الصور إلى ملفات G-CODE. قم بتنزيل المكون الإضافي MakerBot Unicorn من هنا مع ملاحظات التثبيت.

إذا كان التثبيت ناجحًا ، افتح Inkscape ، واذهب إلى قائمة ملف وانقر على "خصائص المستند". أول تغيير الأبعاد من بكسل إلى مم. قم أيضًا بتقليل العرض والارتفاع إلى 90 مم. الآن أغلق هذه النافذة. يظهر المربع كمنطقة رسم. هذه هي المنطقة التي سنستخدمها لكتابة نصنا.

الآن على الشريط الجانبي الأيسر ، انقر فوق علامة التبويب إنشاء وتحرير كائن نصي. اكتب النص " HELLO WORLD " وضعه في الزاوية اليمنى العليا من المربع كما هو موضح أدناه.

انقر فوق النص واختر نوع نمط الخط الذي تفضله. انقر فوق تطبيق والإغلاق.

انقر الآن على المسار وحدد " كائن إلى مسار "

نصك جاهز الآن ليتم حفظه كـ G-CODE. انقر فوق ملف -> حفظ باسم ثم اكتب اسم الملف باسم "hello world"

قم بتغيير نوع الملف إلى "MakerBot Unicon G-Code" كما هو موضح في الصورة أدناه. سيظهر هذا فقط في حالة نجاح تثبيت الوظيفة الإضافية. أخيرًا انقر فوق حفظ وانقر فوق موافق في النافذة المنبثقة.

لقد قمت بإنشاء G-Code ويمكن رسمه باستخدام الإجراءات السابقة.

وحدة تحكم GRBL:

بمجرد أن تتمكن من إنشاء G-Code باستخدام Inkscape ، قد يكون من الضروري عرض G-Code للتأكد من أنه ضمن حدود الرسم.

و يتم تعيين حدود رسم في CNC CODE اردوينو في صفوف هو مبين أدناه:

يجب ألا تتجاوز الصورة الموضحة أعلاه في وحدة التحكم GRBL تلك الحدود كما هو موضح في كود CNC Arduino أعلاه. إذا تجاوزت تلك الحدود على سبيل المثال باتجاه الجانب السلبي من المحور x ، فلن يتم رسم هذا الجزء على الجانب السالب.

في هذا المثال ، تتراوح قيم x و y من 0 مم إلى 40 مم.

نظرًا لأنني أستخدم أجزاء الطابعة التي يمكن رسمها على مساحة أكبر ، فقد قمت بتغيير القيم القصوى من 40 مم إلى 60 مم.

عندما تقوم بإنشاء G-Code باستخدام Inkscape ، يمكنك أولاً فتح G-Code في برنامج GRBL لمعرفة ما إذا كان ضمن تلك الحدود. إذا لم يكن في الداخل ، فأنت بحاجة إلى تغيير حجم صورتك في Inkscape حتى تصبح في حدودك.

لذلك هذه هي الطريقة الرخيصة والأبسط لبناء آلة CNC Plotter باستخدام arduino uno في المنزل. جربه وأخبرنا في التعليقات ، تحقق أيضًا من الفيديو أدناه.