A PrintBot: 6 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:44

A PrintBot egy iRobotCreate-re szerelt pontmátrix nyomtató. A PrintBot talkumporral nyomtat bármilyen talajra. Ha a robotot az alaphoz használja, a robot gyakorlatilag korlátlan méretű nyomtatást tesz lehetővé. Gondoljunk csak focipályákra vagy kosárlabdapályákra. Talán a riválisoknak kell figyelniük a jövő évi hálaadó hétvégére. a robot lehetővé teszi a nyomtató mobilitását is, lehetővé téve, hogy eljusson egy nyomtatási helyre, majd továbblépjen egy másik helyre. Vezeték nélküli, így távvezérlés is lehetséges. A járdaművészet és a reklám is célpiac ezen eszköz számára.

1. lépés: IRobot létrehozása

Az iRobot Create nagyon hasonlít az iRobot Roomba -hoz, de nincs belső vákuum. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy nagyobb terhelést adjunk hozzá, és kényelmes rögzítési lyukakat biztosítunk. Az iRobot egy teljes programozási felületet is biztosít a Create -hez, ami nagyon egyszerűvé teszi a robot vezérlését. Az interfész a parancsok és paraméterek egyszerű halmaza, amelyet sorozatban küld a robotnak. További információért olvassa el az Open Interface specifikációit. Egyszerű használatunkhoz csak néhány parancsra volt szükségünk. Az inicializálás után el kell küldeni a 128 parancsot, hogy szóljon a robotnak, hogy kezdje el elfogadni a külső vezérlést. Ezután egy módot kell kiválasztani. A teljes ellenőrzés érdekében küldjük a 132 parancsot a Létrehozáshoz. Megjegyzés: minden adatot el kell küldenie a Létrehozás egész számként, nem pedig normál ascii szövegként. Minden parancs opcode egy bájt, ennek a bájtnak a értéke 128 vagy egész. Ha ascii vagy ansi szövegben továbbítaná, akkor 128 -ban minden karakter bájt lenne. A PC -n keresztüli teszteléshez vagy vezérléshez a Realterm -et ajánljuk, mivel minden nagyon egyszerűvé válik. A Baud sebességet 57600 -ra kell állítania, ahogy az Open Interface dokumentációban is szerepel. Most, hogy a Létrehozás inicializálva van, a 137 paranccsal hajtjuk előre a robotot. Várakozási távolság, 156 a robot megállítására szolgál egy meghatározott távolság után. A szkript 152 és 153 parancsai mindent összeraknak, és egy egyszerű szkriptet készítenek, amelyet újra és újra lehet futtatni. Az iRobot eladja az úgynevezett Command Module -t, amely alapvetően egy programozható mikrovezérlő és néhány soros port, amelyeket használhat a Create létrehozásához. Ehelyett egy Cypress programozható rendszer-on-a-Chip (PSoC) rendszert használtunk egy nagyon kicsi x86-os számítógéppel, az úgynevezett eBox 2300-zal. A robot 18V-os akkumulátorral rendelkezik, amelyet minden perifériánk tápellátására használunk.

2. lépés: A nyomtató szétszerelése és a motor vezérlése

Egy régi Epson tintasugaras nyomtatót használtunk a nyomtató és a nyomtatófej-tartó szerelvény vízszintes mozgásához. Az első dolog itt a nyomtató óvatos szétszerelése volt. Ehhez el kellett távolítani az összes nem lényeges alkatrészt, amíg már csak a pálya szerelvény, a motor, a nyomtatófej tartó és a hajtószíj maradt. Ügyeljen arra, hogy ne szakítsa meg ezt az övet vagy a hajtómotort. Előfordulhat, hogy egy feszültségmérővel is bökdösni kell, mielőtt kitépi az összes táblát, de kicsit túl izgatottak voltunk ehhez. Megjegyzés: nincs szüksége a lapadagoló egységekre, a tényleges nyomtatófejekre vagy patronokra, vagy bármilyen áramköri lapra. Miután mindent szétszereltünk, ki kell találnunk, hogyan kell meghajtani ezt a motort. Mivel mindent elszakítottunk, mielőtt bármit teszteltünk, meg kellett találnunk a megfelelő feszültséget a motor ellátásához. Megpróbálhatja megtalálni a motor műszaki adatait az interneten, ha megtalálja a modellszámot, de ennek hiányában csatlakoztassa egy egyenáramú tápegységhez, és lassan növelje a motor feszültségét. Szerencsénk volt, és úgy találtuk, hogy a motorunk 12-42 V-ról üzemel, de az biztos, hogy manuálisan teszteltük a leírtak szerint. Gyorsan felfedeztük, hogy még 12 V -nál is túl gyorsan jár a motor. A megoldás itt az impulzus-szélesség moduláció (PWM) használata. Alapvetően ez nagyon gyorsan be- és kikapcsolja a motort, hogy lassabban forgassa a motort. Akkumulátorunk 18V -ot táplál, így az élet megkönnyítése érdekében ugyanazt a motort hajtjuk végre. Ha egyenáramú motorokat használ, amelyeknek vissza kell fordulniuk az áramkörökben, akkor nagy visszaáramot tapasztalhat az áramkörben, amikor megfordítja a motort. A motor alapvetően generátorként működik, miközben leáll és tolat. A vezérlő ettől való védelméhez használhatja az úgynevezett H-hidat. Ez lényegében H-alakú négy tranzisztor. Az Acroname termékét használtuk. Győződjön meg arról, hogy a választott illesztőprogram képes kezelni a motorhoz szükséges áramot. A motorunk 1A folyamatos teljesítményre lett besorolva, így a 3A vezérlő bő fejteret kapott. Ez a tábla lehetővé teszi számunkra a motor irányításának egyszerű szabályozását is egy magas vagy alacsony bemenet meghajtásával, valamint a motor fékezésével (a motor leállítása és helyben tartása).

3. lépés: A nyomtatófej

Az eredeti nyomtatófej szerelvény eltávolítható része. Maradt egy műanyag dobozunk, amely megkönnyítette a nyomtatófej rögzítését. Egy kis 5 V -os egyenáramú motort fúróval rögzítettek. A fúrót úgy választottuk, hogy a lehető legközelebb legyen az átmérőhöz, mint a tölcsér. Ez lehetővé teszi, hogy a fúró betöltse a tölcsér teljes kimenetét. Amikor a bit forog, a por belép a hornyokba, és lefelé forog a fúrón a kijárat felé. A bit első forgatásával állandó méretű pixelt hozhatunk létre. Gondos hangolásra lesz szükség ahhoz, hogy minden megfelelően illeszkedjen. Kezdetben problémáink voltak azzal, hogy a por egyszerűen bepermetezte az egész helyet, de egy második tölcsér hozzáadásával és a fúrófej felemelésével a hosszabb esés, miközben a tölcsérhez volt kötve, tiszta képpontot eredményezett.

Mivel ezt a motort csak be- vagy kikapcsolni kell, ezért itt nem volt szükség H-hídra. Ehelyett egy egyszerű tranzisztort használtunk sorba a motor földelésével. A tranzisztor kapuját a mikrovezérlőnk digitális kimenete vezérelte, ugyanúgy, mint a H-híd digitális bemeneteit. A DC motor melletti kis NYÁK infravörös fekete -fehér érzékelő. Ez a kártya egyszerűen digitális magas vagy alacsony jelet ad ki, ha az érzékelő feketét vagy fehéret lát. A fekete -fehér kódolószalaggal kombinálva lehetővé teszi számunkra, hogy a fekete -fehér átmenetek számításával mindig ismerjük a nyomtatófej helyzetét.

4. lépés: A mikrokontroller

A Cypress PSoC integrálja a hardver minden különálló peice -jét. A Cypress fejlesztői kártya egyszerű felületet biztosított a PSoC -vel való munkavégzéshez és a perifériák csatlakoztatásához. A PSoC egy programozható chip, így valójában fizikai hardvert hozhatunk létre a chipben, mint egy FPGA. A Cypress PSoC Designer előre elkészített modulokkal rendelkezik a közös alkatrészekhez, például PWM generátorokhoz, digitális bemenetekhez és kimenetekhez, valamint soros RS-232 com portokhoz.

A fejlesztőkártya beépített proto-kártyával is rendelkezik, amely lehetővé tette motorvezérlőink egyszerű felszerelését. A PSoC kódja mindent összehoz. Várakozik a soros parancs fogadására. Ez egyetlen 0 és 1 soros sorként van formázva, amely azt jelzi, hogy minden képpont nyomtat -e vagy sem. A kód ezután minden képponton keresztül hurkol, elindítva a hajtómotort. A fekete/fehér érzékelő bemenetének élérzékeny megszakítása az időjárás értékelését indítja el, vagy nem nyomtat minden képpontra. Ha egy pixel be van kapcsolva, a fék kimenete magasra van állítva, és egy időzítő indul. Az időzítő megszakítása 0,5 másodpercig vár, majd magasra emeli az adagoló kimenetét, ami miatt a tranzisztor bekapcsol, és a fúrófej forog, az időzítő számlálója visszaáll. További fél másodperc elteltével a megszakítás a motort leállítja, a hajtómotort pedig ismét elmozdítja. Ha a nyomtatási feltétel hamis, egyszerűen semmi sem történik, amíg a kódoló egy másik fekete -fehér széleket nem olvas be. Ez lehetővé teszi a fej zökkenőmentes mozgását, amíg meg kell állnia a nyomtatáshoz. Amikor eléri a sor végét ("\ r / n"), egy "\ n" üzenetet küld a soros porton, jelezve a PC -nek, hogy készen áll az új sorra. A H-hídon az irányítás is megfordul. A Create jelzést küld 5 mm -re. Ez egy másik digitális kimeneten keresztül történik, amely a Create DSub25 csatlakozójának digitális bemenetéhez van csatlakoztatva. Mindkét eszköz szabványos 5V TTL logikát használ, így a teljes soros interfész felesleges.

5. lépés: A számítógép

A teljesen független eszköz létrehozásához egy kisméretű x86 számítógépet használtak, amelyet eBox 2300 -nak hívtak. A maximális rugalmasság érdekében a Windows CE Embedded egyedi konstrukcióját telepítették az eBoxra. C-ben kifejlesztettek egy alkalmazást 8 bites szürkeárnyalatos bittérkép olvasására USB-meghajtóról. Az alkalmazás ezután újra mintát vett a képből, majd soronként kiadta azt a PSoC-nek soros porton keresztül.

Az eBox használata sok további fejlesztést tehet lehetővé. A webszerver lehetővé teszi a képek távoli feltöltését integrált vezeték nélküli kapcsolaton keresztül. Távvezérlést lehetne megvalósítani, többek között. További képfeldolgozás, esetleg még egy megfelelő nyomtató -illesztőprogram is létrehozható, amely lehetővé teszi, hogy a készülék olyan alkalmazásokból tudjon nyomtatni, mint a jegyzettömb. Az utolsó dolog, amit szinte kihagytunk, az erő. A Create tápellátás 18V. De a legtöbb eszközünk 5V -ról működik. Egy Texas Instruments DC-DC tápegységet használtak a feszültség aktív átalakítására anélkül, hogy az energiát hőre pazarolnák, és ezzel meghosszabbították az akkumulátor élettartamát. Több mint egy órás nyomtatási időt tudtunk megvalósítani. Az egyedi áramköri lap megkönnyítette az eszköz és a szükséges ellenállások és kondenzátorok felszerelését.

6. lépés: Ennyi

Nos, ez a mi PrintBot -unk, amelyet 07 őszén készítettünk Dr. Hamblen ECE 4180 Embedded Design osztályához a Georgia Tech -nél. Íme néhány kép, amelyet a robotunkkal nyomtattunk ki. Reméljük, hogy tetszeni fog a projektünk, és talán ez inspirálja a további felfedezéseket! Nagy köszönet a PosterBotnak és az összes többi iRobot Create Instructablesnek az inspirációért és útmutatásért.