MESOMIX - avtomatski stroj za mešanje barv: 21 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Ali ste oblikovalec, umetnik ali ustvarjalna oseba, ki rada na svoje platno meče barve, vendar je pri ustvarjanju želenega odtenka pogosto težko.

Tako bo to umetniško-tehnično navodilo izginilo v boj. Kot ta naprava uporablja sestavne dele za izdelavo želenega odtenka z avtomatskim mešanjem prave količine pigmentov CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-Black), kar bo drastično skrajšalo čas za mešanje barv ali denar, porabljen za nakup različnih pigmenti. In vam bo zagotovil dodaten čas za ustvarjalnost.

Upajmo, da boste uživali in začnimo!

1. korak: Kako deluje?

V osnovi obstajata dva modela barvne teorije, ki ju moramo upoštevati pri tem projektu.

1) RGB barvni model

Barvni model RGB je aditivni barvni model, v katerem se rdeča, zelena in modra svetloba seštejejo na različne načine, da reproducirajo široko paleto barv. Glavni namen barvnega modela RGB je zaznavanje, predstavitev in prikaz slik v elektronskih sistemih, kot so televizorji in računalniki, čeprav so ga uporabljali tudi v običajni fotografiji.

2) Barvni model CMYK

Barvni model CMYK (procesna barva, štiri barve) je odštevalni barvni model, ki se uporablja v barvnih tiskalnikih. CMYK se nanaša na štiri črnila, ki se uporabljajo pri barvnem tiskanju: cijan, magenta, rumena in ključna (črna). Model CMYK deluje tako, da delno ali v celoti prikrije barve na svetlejšem, običajno belem ozadju. Črnilo zmanjša svetlobo, ki bi se sicer odbijala. Tak model se imenuje odštevalni, ker črnila "odštejejo" svetlost od bele barve.

V aditivnih barvnih modelih, kot je RGB, je bela "aditivna" kombinacija vseh primarno obarvanih luči, črna pa je odsotnost svetlobe. V modelu CMYK je nasprotno: bela je naravna barva papirja ali drugega ozadja, črna pa je posledica polne kombinacije barvnih črnil. Da bi prihranili denar pri črnilu in ustvarili globlje črne tone, se nenasičene in temne barve proizvajajo s črnim črnilom namesto kombinacije cijan, magenta in rumena.

2. korak: Mehanizem

Kot je omenjeno v "Kako deluje?" korak, v katerem bodo v tem stroju uporabljeni barvni modeli RGB in CMYK.

Tako bomo uporabili model RGB za vnos barvne kode RGB v stroj, model CMYK za izdelavo sence z mešanjem pigmentov CMYK, pri katerem bo volumen bele barve konstanten in ročno dodan.

Torej, da bi ugotovil najboljši možni postopek za izdelavo tega stroja, sem skiciral diagram poteka, da bi razčistil splošno sliko v mislih.

Tu je načrt, kako se bodo stvari nadaljevale:

• Vrednosti RGB in glasnost bele barve bodo poslane prek serijskega monitorja.
• Nato se te vrednosti RGB pretvorijo v odstotek CMYK z uporabo formule za pretvorbo.

Vrednosti R, G, B se delijo s 255, da spremenite obseg od 0..255 do 0..1:

R '= R/255 G' = G/255 B '= B/255 Barva črnega ključa (K) se izračuna iz rdeče (R'), zelene (G ') in modre (B') barve: K = 1-max (R ', G', B ') Cijan barva (C) se izračuna iz rdeče (R') in črne (K) barve: C = (1-R'-K) / (1-K) Vijolična barva (M) se izračuna iz zelene (G ') in črne (K) barve: M = (1-G'-K) / (1-K) Rumena barva (Y) se izračuna iz modre barve (B ') in črne (K) barve: Y = (1-B'-K) / (1-K)

• Kot rezultat sem dobil CMYK odstotne vrednosti te zahtevane barve.
• Zdaj je treba vse odstotne vrednosti pretvoriti v prostornine C, M, Y in K z množenjem vsake odstotne vrednosti z volumnom bele barve.

C (ml) = C (%) * Volumen bele barve (x ml)

M (ml) = M (%) * Volumen bele barve (x mL) Y (mL) = Y (%) * Volumen bele barve (x mL) K (mL) = K (%) * Volumen bele barve (x ml)

Nato se ti volumni C, M, Y in K pomnožijo s koraki na vrtljaj ustreznega motorja

Koraki, potrebni za črpanje Barva = Barva (ml) * Koraki/vrtljaji ustreznega motorja

In to je to, z uporabo vsake barve se črpa, da nastane mešanica barv, ki se bodo pomešale z natančno količino bele barve, da se oblikuje želeni odtenek.

3. korak: Oblikovanje

Odločil sem se, da ga bom oblikoval v programu SolidWorks, ko delam na njem zadnje dve leti, in v fazi načrtovanja uporabil vse svoje sposobnosti oblikovanja, odštevanja proizvodnje in aditivne proizvodnje, pri tem pa upošteval vse parametre, ki vključujejo uporabo samokomponent, kompaktnih in namizju prijazen dizajn, natančen, a hiter in stroškovno učinkovit.

Po nekaj ponovitvah sem prišel do tega dizajna, ki ustreza vsem mojim zahtevam, in z rezultati sem zelo zadovoljen.

4. korak: Kaj potrebujemo?

Elektronske komponente:

• 1x Arduino Uno
• 1x GRBL ščit
• 4x A4988 Stepper Driver
• 1x DC priključek
• 1x preklopno stikalo 13cmx9cm
• 4x Nema 17
• 2x 15 cm RGB LED trak
• 1x zvočni signal
• 1x HC-05 Bluetooth

Komponente strojne opreme:

• 24x ležaj 624zz
• 4x 50 cm dolga silikonska cev (zunanji premer 6 mm in notranji premer 4 mm)
• 1x merilni valj 100 ml
• 5x 100 ml čaša
• 30x vijaki M3x15
• 30x matice M3
• 12x vijaki M4x20
• 16x vijaki M4x25
• 30x matice M4
• ter nekaj podložk M3 in M4

Orodja:

• Stroj za lasersko rezanje
• 3D tiskalnik
• Allen Keys
• Klešče
• Izvijač
• Spajkalnik
• Pištola za lepilo

5. korak: Lasersko rezanje

Sprva sem okvir zasnoval iz vezanega lesa, vendar sem ugotovil, da bo za ta stroj deloval tudi 6 mm MDF, vendar je edina težava MDF, da je nagnjen k vlagi in obstaja velika možnost, da se črnilo ali pigmenti razlijejo na ploščah.

Za rešitev tega problema sem uporabil črno vinilno folijo, ki je dodala le nekaj dolarjev skupnih stroškov, a stroju zagotovila odlično mat površino.

Po tem sem bil pripravljen, da mi z laserskim strojem odrežejo plošče.

Spodaj prilagam datoteke in logotip sem že odstranil iz datoteke, tako da lahko preprosto dodate svojega:)

6. korak: 3D tiskanje

Šel sem skozi različne vrste črpalk in po dolgih raziskavah sem ugotovil, da peristaltične črpalke popolnoma ustrezajo mojim zahtevam.

Večina pa jih je na internetu črpalk z enosmernimi motorji, ki niso tako natančne in lahko povzročijo težave pri njihovem nadzoru, po drugi strani pa so nekatere črpalke s koračnimi motorji, vendar so njihovi stroški precej visoki.

Odločil sem se, da grem s 3D tiskano peristaltično črpalko, ki uporablja motor Nema 17, in na srečo sem prišel do povezave na Thingiverse, kjer je SILISAND naredil remiks Peristaltične črpalke RALF. (Posebna zahvala SILISAND -u in RALF -u za njihov dizajn, ki mi je zelo pomagal.)

Tako sem za svoj projekt uporabil to peristaltično črpalko, ki je drastično znižala stroške.

Toda po tiskanju in preizkušanju vseh delov sem ugotovil, da niso povsem popolni za to aplikacijo. Nato sem cev za tlačno cev uredil tako, da sem povečal njeno ukrivljenost, tako da je lahko pritisnil na cev več, ter uredil zgornji del nosilca, da bi zagotovil večji oprijem na gredi motorja.

Moje nastavitve 3D tiskalnika:

• Material (PLA)
• Višina sloja (0,2 mm)
• Debelina lupine (1,2 mm)
• Gostota polnjenja (30%)
• Hitrost tiskanja (50 mm/s)
• Temperatura šobe (210 ° C)
• Vrsta podpore (povsod)
• Vrsta oprijema platforme (brez)

Lahko prenesete vse datoteke, ki se uporabljajo v tem projektu -

7. korak: Nosilec ležaja

Za montažo ležajnega nosilca potrebujemo naslednje dele:

• 1x spodnji nosilec 3D tiskanega ležaja
• 1x zgornji nosilec ležaja, 3D natisnjen
• 6x ležaj 624zz
• 3x vijaki M4x20
• 3x M4 matice
• 3x distančniki M4
• M4 imbus ključ

Kot je opisano na slikah, vstavite vse tri vijake M4x20 v zgornji nosilec ležaja za 3D natisnjen ležaj, nato vstavite podložko M4 z dvema ležajema 624zz in drugo podložko v vsak vijak. Nato vstavite matice M4 v spodnji nosilec ležaja za 3D tiskani ležaj, privijte vijake tako, da postavite spodnji nosilec.

Po enakem postopku naredite še tri nosilce ležajev.

8. korak: Priprava zadnje plošče

Za sestavljanje zadnje plošče potrebujemo naslednje dele:

• Lasersko rezana zadnja plošča
• 4x 3D tiskana osnova črpalke
• 16x matice M4
• 8x vijaki M3x16
• 8x podložke M3
• 4x Nema 17 koračni motor
• M3 imbus ključ

Za pripravo zadnje plošče vzemite 3D natisnjeno osnovo črpalke in vstavite matice M4 v reže na hrbtni strani podstavka črpalke, kot je prikazano na slikah. Podobno pripravite ostale tri osnove črpalke.

Zdaj poravnajte koračni motor Nema 17 z režami na zadnji plošči od zadaj in z vijakom M3x15 in podložko namestite osnovo črpalke. In po enakem postopku sestavite vse motorje in osnovo črpalke.

9. korak: Sestavljanje vseh črpalk na zadnji plošči

Za sestavljanje vseh črpalk potrebujemo naslednje dele:

• Motorji in osnova črpalke sestavljeni na zadnji plošči
• 4x nosilci za ležaje
• 4x 3D tiskana cev tlačne plošče
• 4x 3D tiskana črpalka na vrhu
• 4x 50 cm silikonske cevi (6 mm OD in 4 mm ID)
• 16x vijaki M4x25

Vstavite vse nosilce ležajev na gredi motorja. Nato položite silikonsko cev okrog nosilcev ležaja in jo pritisnite s 3D tiskano tlačno ploščo za cev. In zaprite črpalko s 3D tiskanim zgornjim delom črpalke z vijaki M4x25.

10. korak: Pripravite spodnjo ploščo

Za montažo spodnje plošče potrebujemo naslednje dele:

• Lasersko rezana spodnja plošča
• 1x Arduino Uno
• 1x GRBL ščit
• 4x A4988 Stepper Driver
• 4x vijak M3x15
• 4x matica M3
• M3 imbus ključ

Montirajte Arduino Uno na zadnjo ploščo z vijaki M3x15 in maticami M3. Po tem zložite GRBL Shield na Arduino Uno in sledite koračnim gonilnikom A4988 na GRBL Shield.

Korak: Sestavite spodnjo in sprednjo ploščo

Za montažo spodnje in sprednje plošče potrebujemo naslednje dele:

• Lasersko rezana sprednja plošča
• Spodnja plošča sestavljena z elektroniko
• 6x vijaki M3x15
• 6x M3 matice
• Nosilec čaš za 3D tiskanje

Spodnjo ploščo vstavite v spodnje reže sprednje plošče in jo pritrdite z vijaki M3x15 in maticami M3. Nato pritrdite 3D natisnjeno držalo za čašo z vijaki M3x15 in maticami M3.

Korak: Vstavite cevi v držalo za 3D natisnjene cevi

Za montažo spodnje in sprednje plošče potrebujemo naslednje dele:

• Popolnoma sestavljena zadnja plošča
• 3D tiskano držalo za cevi

V tem koraku vstavite vse štiri cevi v luknje držala za 3D tiskane cevi. Pazite, da skozi držalo štrli kakšna cev.

Korak: Sestavite štiri plošče skupaj

Za montažo sprednje, zadnje, zgornje in spodnje plošče potrebujemo naslednje dele:

• Sestava sprednje in spodnje plošče
• Sestava zadnje plošče
• Zgornja plošča
• Hladen beli LED trak

Če želite sestaviti vse te plošče, najprej pritrdite držalo cevi na vrh nosilca za čaše. Nato LED trakove nalepite na spodnjo stran zgornje plošče, nato pa zgornjo ploščo vstavite v reže na zadnji in sprednji plošči.

Korak 14: Sestavite žice motorja in stranske plošče

Za sestavljanje žic motorja in stranskih plošč potrebujemo naslednje dele:

• Sestavljene štiri plošče
• 4x žice motorja
• Stranske plošče
• 24x vijaki M3x15
• 24x matice M3
• M3 imbus ključ

Vstavite žice v reže motorja in zaprite obe stranski plošči. Plošče pritrdite z vijaki M3x15 in maticami M3.

15. korak: Ožičenje

Sledite shemi, da ožičite vso elektroniko na naslednji način:

Priključite enosmerni vtič v režo na zadnji plošči in žice priključite na napajalne sponke ščita GRBL

Nato priključite žice motorja v terminale koračnih gonilnikov na naslednji način -

Gonilnik X -Stepperja (GRBL ščit) - Cyan Motor Wire

Gonilnik Y -koraka (ščit GRBL) - škrlatna žica motorja

Z -koračni gonilnik (ščitnik GRBL) - rumena žica motorja

Gonilnik koračnega koraka (ščit GRBL) - žica motorja ključa

Opomba: Priključite A-Step in A-smerne mostičke ščita GRBL na pin 12 oziroma pin 13. (Mostički za A-Step in A-Direction so na voljo nad priključki za napajanje)

Priključite Bluetooth HC -05 Bluetooth v naslednje priključke -

GND (HC -05) - GND (GRBL ščit)

5V (HC -05) - 5V (GRBL ščit)

RX (HC -05) - TX (GRBL ščit)

TX (HC -05) - RX (ščit GRBL)

Zvočni signal priključite na naslednje priključke -

-ve (zvočni signal) - GND (GRBL ščit)

+ve (Buzzer) - CoolEn Pin (GRBL Shield)

Opomba: Napravo napajajte z napajanjem vsaj 12V/10Amp

Korak 16: Umerjanje motorjev

Po vklopu naprave priključite Arduino na računalnik s kablom USB, da namestite vdelano programsko opremo za umerjanje na Arduino Uno.

Prenesite spodnjo kodo za umerjanje in jo naložite v Arduino Uno ter izvedite naslednja navodila za umerjanje vseh korakov motorjev.

Ko naložite kodo, odprite serijski monitor s hitrostjo prenosa 38400 in omogočite tako CR kot NL.

Zdaj podajte ukaz za kalibracijo motornih črpalk:

ZAČNI

Argument »Črpalka za umerjanje« je potreben za ukaz Arduinu, v kateri motor naj se umerja, in lahko sprejme vrednosti:

C => Za Cyan motor

M => Za škrlatni motor Y => Za rumeni motor K => Za ključni motor

Počakajte, da črpalka naloži barvo v cev.

Po nalaganju očistite bučko, če je v njej nekaj barv, bo Arduino počakal, dokler ne pošljete potrditvenega ukaza za začetek kalibracije. Za začetek umerjanja pošljite "Da" (brez narekovajev).

Zdaj bo motor črpal barvo v bučko, ki jo bomo merili z merilnim cilindrom.

Ko imamo izmerjeno vrednost črpane barve, lahko ugotovimo korake na enoto (ml) za izbrani motor z uporabo formule:

5000 (privzeti koraki)

Koraki na ML = -------------------- Izmerjena vrednost

Zdaj vnesite vrednost korakov na enoto (ml) za vsak motor v glavno kodo v danih konstantah:

vrstica 7) const float Cspu => Zadržuje vrednost korakov na enoto Cyan motorja

vrstica 8) const float Mspu => Zadržuje vrednost korakov na enoto magenta motorja linija 9) const float Yspu => Zadržuje vrednost korakov na enoto rumene vrstice motorja 10) const float Kspu => Zadržuje vrednost korakov na Enota ključnega motorja

OPOMBA: Vsi koraki in postopki za pravilno kalibracijo motorjev bodo prikazani med kalibracijo na serijskem monitorju

17. korak:

18. korak: Kodiranje

Po kalibraciji motorjev je čas, da prenesete glavno kodo za barvanje.

Prenesite spodaj navedeno glavno kodo in jo naložite v Arduino Uno ter za uporabo te naprave uporabite razpoložljive ukaze:

LOAD => Uporablja se za nalaganje barvnega pigmenta v silikonsko cev.

CLEAN => Uporablja se za raztovarjanje barvnega pigmenta v silikonsko cev. SPEED => Uporablja se za posodobitev hitrosti črpanja naprave. vzemite celo število, ki predstavlja število vrtljajev motorjev. Privzeto je nastavljeno 100 in se lahko posodobi s 100 na 400. PUMP => Uporablja se za poveljevanje želene barve napravi. prevzame celo število, ki predstavlja rdečo vrednost. prevzame celo število, ki predstavlja zeleno vrednost. prevzame celo število, ki predstavlja modro vrednost. prevzame celo število, ki predstavlja volumen bele barve.

OPOMBA: Pred uporabo te kode ne pozabite posodobiti vrednosti privzetih korakov za vsak motor iz kalibracijske kode

19. korak: In končali smo !

Končno ste končali! Takole bi moral izgledati in delovati končni izdelek.

Kliknite tukaj in si oglejte, kako deluje

20. korak: Področje prihodnosti

Ker je to moj prvi prototip, ki je veliko boljši od tistega, kar sem pričakoval, vendar zahteva veliko optimizacije.

Tu je nekaj naslednjih nadgradenj, za katere iščem naslednjo različico tega stroja -

• Eksperimentirajte z različnimi črnili, barvami, barvami in pigmenti.
• Razvoj aplikacije za Android, ki lahko zagotovi boljši uporabniški vmesnik z uporabo Bluetooth, ki smo ga že namestili.
• Namestitev zaslona in rotacijskega dajalnika, zaradi česar je lahko samostojna naprava.
• Iskal bo nekaj boljših in zanesljivih možnosti črpanja.
• Namestitev Googlove pomoči, ki jo lahko naredi bolj odzivno in pametnejšo.

21. korak: PROSIMO GLASAJTE

Če vam je ta projekt všeč, ga glasujte za natečaj "Prvič avtor".

Res zelo cenjeno! Upam, da ste uživali v projektu!

Podprvak v natečaju Barve mavrice