PrintBot: 6 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:08

PrintBot je matrični tiskalnik, nameščen na iRobotCreate. PrintBot natisne s prahom Talcum na kateri koli površini tal. Uporaba robota za podlago omogoča robotu tiskanje skoraj neomejene velikosti. Pomislite na nogometna polja ali košarkarska igrišča. Mogoče bi morali tekmeci prihodnje leto iskati roj teh zahvalnih vikendov. robot omogoča tiskalniku tudi mobilnost, ki mu omogoča, da potuje na tiskalno mesto, nato pa se premakne na drugo. Brezžična povezava je vključena, zato je možen tudi daljinski upravljalnik. Umetnost in oglaševanje na pločnikih sta tudi ciljni trg za to napravo.

1. korak: IRobot Ustvari

IRobot Create je zelo podoben iRobotovi Roombi, vendar brez notranjega vakuuma. To nam omogoča dodajanje večje nosilnosti in priročne montažne luknje. iRobot ponuja tudi celoten programski vmesnik za Create, zaradi česar je upravljanje robota zelo preprosto. Vmesnik je preprost niz ukazov in parametrov, ki se robotu pošiljajo zaporedno. Za več informacij preberite specifikacije odprtega vmesnika. Za preprosto uporabo smo potrebovali le nekaj ukazov. Po inicializaciji je treba poslati ukaz 128, ki pove, da robot začne sprejemati zunanji nadzor. Nato je treba izbrati način. Za popoln nadzor pošljemo ukaz 132 na Create. Upoštevajte, da morate v Ustvari kot cela števila poslati vse podatke, ne pa običajnega besedila ascii. Vsak ukazni kod je en bajt, vrednost tega bajta je celoštevilčna vrednost 128 ali karkoli drugega. Če bi pošiljali v besedilu ascii ali ansi, bi bil vsak znak v 128 bajt. Za testiranje ali nadzor preko računalnika priporočamo Realterm, saj je vse zelo preprosto. Prav tako boste morali nastaviti hitrost prenosa na 57600, kot je navedeno v dokumentaciji o odprtem vmesniku. Zdaj, ko je ustvarjanje inicializirano, uporabimo ukaz 137 za vožnjo robota naprej. Wait Distance, 156 se uporablja za zaustavitev robota po določeni razdalji. Skriptna ukaza 152 in 153 združita vse in naredita preprost skript, ki ga je mogoče vedno znova izvajati. IRobot prodaja tisto, čemur pravijo ukazni modul, ki je v bistvu programabilni mikro krmilnik in nekaj serijskih vrat, ki jih lahko uporabite za nadzor vašega Ustvari. Namesto tega smo uporabili programirljiv sistem Cypress s čipom (PSoC) v kombinaciji z zelo majhnim x86 računalnikom, imenovanim eBox 2300. Robot ima 18V baterijo, ki jo bomo uporabili za napajanje vseh zunanjih naprav.

2. korak: Demontaža tiskalnika in nadzor motorja

Za vodoravno gibanje tiskalnika in sklopa nosilca tiskalne glave smo uporabili stari brizgalni tiskalnik Epson. Prva stvar, ki jo morate storiti, je bila, da tiskalnik skrbno razstavite. To je zahtevalo odstranitev vseh nebistvenih sestavnih delov, dokler niso ostali le sklop gosenice, motor, držalo tiskalne glave in pogonski jermen. Pazite, da ne zlomite tega pasu ali njegovega pogonskega motorja. Morda bi bilo tudi bolj pametno pobrskati z voltmetrom, preden raztrgate vse napajalne plošče, vendar smo bili zaradi tega nekoliko preveč navdušeni. Upoštevajte, da ne potrebujete nobenega sklopa podajalnika strani, dejanskih tiskalnih glav ali kartuš ali vezja. Ko vse razstavite, moramo ugotoviti, kako poganjati ta motor. Ker smo vse raztrgali, preden smo kaj preizkusili, smo morali najti ustrezno napetost za napajanje motorja. Specifikacije motorja lahko poskusite najti na spletu, če najdete številko modela, vendar tega nimate, ga priključite na napajalnik z enosmernim tokom in počasi povečajte napetost na motorju. Imeli smo srečo in ugotovili smo, da lahko naš motor deluje na 12-42V, vendar smo ga zagotovo preizkusili ročno, kot je opisano. Hitro smo ugotovili, da bo motor tudi pri 12V deloval prehitro. Rešitev tukaj je uporaba Pulse-Width-Modulation (PWM). V bistvu to zelo hitro vklopi in izklopi motor, da se motor vrti z nižjo hitrostjo. Naša baterija napaja 18 V, tako da bomo olajšali življenje, motor bomo zagnali pri istem. Pri uporabi enosmernih motorjev, ki se morajo obrniti v tokokrogih, boste pri vzvratni vožnji motorja občutili velik povratni tok. V bistvu vaš motor deluje kot generator med ustavitvijo in vzvratno vožnjo. Za zaščito vašega krmilnika pred tem lahko uporabite tako imenovani H-most. To so v bistvu 4-tranzistorji, razporejeni v obliki črke H. Uporabili smo izdelek podjetja Acroname. Poskrbite, da bo izbrani gonilnik obvladal tok, potreben za vaš motor. Naš motor je bil ocenjen na 1A neprekinjeno, zato je imel krmilnik 3A veliko prostora za glavo. Ta plošča nam omogoča tudi nadzor nad smerjo motorja tako, da vhod vnesemo visoko ali nizko, ter na enak način zaviramo (ustavimo motor in ga držimo v položaju).

Korak: Tiskalna glava

Odstranjeno je bilo toliko originalnega sklopa tiskalne glave, ki bi ga bilo mogoče odstraniti. Ostala nam je plastična škatla, ki je olajšala pritrditev tiskalne glave. Majhen 5V DC motor je bil pritrjen s svedrom. Bit je bil izbran tako, da ima čim bližje enakemu premeru kot lijak. Tako bo vrtalnik zapolnil celotno odprtino lijaka. Ko se bit vrti, prah vstopi v utore in se obrne navzdol do izhoda. Z vrtenjem bita za eno rotacijo bi lahko ustvarili slikovno piko konstantne velikosti. Da bo vse v redu, bo potrebno skrbno uglaševanje. Sprva smo imeli težave s tem, da je prah preprosto škropil povsod, toda z dodajanjem drugega lijaka in dvigom svedra je daljši padec, medtem ko je bil omejen na lijak, naredil čisto sliko.

Ker je treba ta motor upravljati le vklopljeno ali izklopljeno, H-most tukaj ni bil potreben. Namesto tega smo uporabili preprost tranzistor zaporedno z ozemljitveno povezavo motorja. Vrata tranzistorja so krmila z digitalnim izhodom iz našega mikro krmilnika, enako kot digitalni vhodi H-most. Majhno tiskano vezje poleg enosmernega motorja je infrardeči črno -beli senzor. Ta plošča preprosto odda digitalni visoki ali nizki signal, ko senzor vidi črno ali belo. V kombinaciji s črno -belim kodirnim trakom nam omogoča, da ves čas poznamo položaj tiskalne glave s štetjem črno -belih prehodov.

4. korak: Mikrokrmilnik

Cypress PSoC združuje vse ločene strojne opreme. Razvojna plošča Cypress je omogočala enostaven vmesnik za delo s PSoC in povezovanje zunanjih naprav. PSoC je programabilni čip, zato lahko v čipu dejansko ustvarimo fizično strojno opremo, kot je FPGA. Cypress PSoC Designer ima vnaprej izdelane module za običajne komponente, kot so generatorji PWM, digitalni vhodi in izhodi ter serijska vmesnika RS-232.

Razvojna plošča ima tudi integrirano proto-ploščo, ki je omogočala enostavno namestitev naših krmilnikov motorja. Koda na PSoC združuje vse. Čaka, da prejme serijski ukaz. To je oblikovano kot ena vrstica z 0 in 1, ki označuje tiskanje ali ne za vsako slikovno piko. Koda se nato vrti skozi vsako slikovno piko in zažene pogonski motor. Robno občutljiva prekinitev na vhodu črno-belega senzorja sproži oceno vremena ali ne tiska pri vsaki slikovni piki. Če je slikovna pika vklopljena, se zavorna moč močno zažene, časovnik se zažene. Prekinitev časovnika počaka 0,5 sekunde, nato pa izhod iz razdelilnika poviša, kar povzroči, da se tranzistor vklopi in vrtalnik vrti, števec časovnika se ponastavi. Po pol sekunde se prekinitev sproži, da se motor ustavi, pogonski motor pa se ponovno premakne. Ko je pogoj za tiskanje napačen, se preprosto nič ne zgodi, dokler kodirnik ne prebere drugega črno -belega roba. To omogoča gladko premikanje glave, dokler se ne ustavi za tiskanje. Ko je konec vrstice dosežen ("\ r / n"), se na serijska vrata pošlje "\ n", ki računalniku pokaže, da je pripravljen za novo vrstico. Tudi smer smeri na mostu H je obrnjena. Ustvari se pošlje signal za premik 5 mm naprej. To se naredi prek drugega digitalnega izhoda, priključenega na digitalni vhod na priključku Create's DSub25. Obe napravi uporabljata standardno 5V TTL logiko, zato poln serijski vmesnik ni potreben.

5. korak: računalnik

Za izdelavo popolnoma neodvisne naprave je bil uporabljen majhen računalnik x86, imenovan eBox 2300. Za največjo prilagodljivost je bila na eBox nameščena izdelava sistema Windows CE Embedded po meri. V C je bila razvita aplikacija za branje 8-bitne bitne slike sive lestvice s pogona USB. Aplikacija je nato znova vzorčila sliko in jo nato po serijski vhodni enoti vrnila v PSoC.

Uporaba eBox -a bi lahko omogočila marsikateri nadaljnji razvoj. Spletni strežnik lahko dovoljuje nalaganje slik na daljavo prek vgrajenega brezžičnega omrežja. Med drugim se lahko izvaja daljinski upravljalnik. Za nadaljnjo obdelavo slik, morda celo ustrezen gonilnik tiskalnika, ki bo napravi omogočal tiskanje iz aplikacij, kot je beležnica. Zadnja stvar, ki smo jo skoraj pogrešali, je bila moč. Create napaja 18V. Toda večina naših naprav deluje na 5V. DC-DC napajalnik Texas Instruments je bil uporabljen za aktivno pretvorbo napetosti brez izgube energije za ogrevanje in s tem podaljšal življenjsko dobo baterije. Uspelo nam je uresničiti več kot eno uro tiskanja. Vezje po meri je olajšalo namestitev te naprave in potrebne upore in kondenzatorje.

Korak 6: To je to

No, to je to za naš PrintBot, ki je bil ustvarjen jeseni 07 za dr. Hamblena ECE 4180 Embedded Design class na Georgia Tech. Tukaj je nekaj slik, ki smo jih natisnili z našim robotom. Upamo, da vam je naš projekt všeč in morda bo navdihnil nadaljnje raziskovanje! Najlepša hvala podjetju PosterBot in vsem drugim iRobot Create Instructables za njihov navdih in vodenje.