Máquina plotter cnc basada en arduino de bricolaje

Las máquinas CNC son máquinas de control numérico computarizado que se utilizan para dibujar cualquier cosa o diseñar cualquier parte mecánica de acuerdo con el programa de diseño introducido en su unidad de control. La unidad controladora puede ser una computadora o un microcontrolador. Las máquinas CNC tienen motores paso a paso y servomotores para dibujar el diseño según el programa de alimentación.

Después de investigar sobre máquinas CNC, decidí construir mi propia máquina CNC utilizando materiales disponibles localmente. Hay tantas máquinas CNC en el mundo, algunas de las cuales son muy técnicas y complejas de fabricar o incluso operar correctamente. Por esta razón, decidí hacer una máquina trazador CNC simple basada en Arduino que es, con mucho, la más simple de hacer. También puede usar esto como una máquina de dibujo Arduino CNC con pequeñas modificaciones.

Esta máquina CNC Arduino DIY puede dibujar la mayoría de las formas básicas, textos e incluso dibujos animados. Su operación es similar a la forma en que escribe una mano humana. Es más rápido y preciso en comparación con la forma en que un ser humano puede escribir o dibujar. Consulte el video de demostración al final de este tutorial.

Construcción de una máquina CNC Arduino:

Para que funcione una máquina de trazado CNC, se requieren 3 ejes (eje x, eje y y eje z. El eje xy el eje y funcionan al unísono para crear una imagen 2D en un papel normal. Estos ejes x e y Los ejes se colocan a 90 grados entre sí de modo que cualquier punto de la superficie plana se define mediante un valor dado de xey. El eje z se utiliza para levantar y bajar el lápiz sobre el papel normal.

Dependiendo de la imagen a dibujar, la computadora generará las coordenadas adecuadas y las enviará al microcontrolador a través del puerto USB. El microcontrolador interpreta estas coordenadas y luego controla las posiciones de los motores para crear la imagen. Aquí hemos utilizado Arduino como microcontrolador para construir esta máquina CNC. Los movimientos de tres ejes son proporcionados por motores paso a paso, que serán controlados por la placa Arduino. Puede ver cómo conectar el motor paso a paso con Arduino si es nuevo en esto.

Así que comencemos a construir nuestro dispositivo Arduino CNC paso a paso.

Que necesitas:

Nota: Mi diseño es bastante diferente en hardware en términos de tamaño y materiales utilizados. No pude encontrar unidades de DVD antiguas, así que opté por piezas de impresora. Cualquiera que use, asegúrese de que tenga un motor paso a paso.

Requisito de hardware:

1. Hoja de aluminio (710 mm x 710 mm)
2. Impresora HP / Epson antigua. Puede usar unidades de DVD de computadora antiguas
3. Tornillos y nueses
4. Vidrio metacrilato
5. Arduino UNO
6. Escudo del controlador del motor L293D o un escudo Arduino CNC
7. Mini servomotor
8. Un bolígrafo

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Herramientas:

1. Destornillador
2. Perforar
3. Herramienta de corte (sierra para metales)
4. pegamento
5. Dispositivo de banco

Softwares:

Para el funcionamiento eficiente de esta máquina, se utilizan los siguientes softwares. Vaya a los distintos sitios web y descárguelos.

1. Arduino IDE versión 1.6.6 o versiones posteriores desde aquí
2. Procesando IDE versión 3.1.1 o versión posterior desde aquí
3. Inkscape versión 0.48.5. Descárgalo desde aquí.
4. Controlador grbl (opcional)

La base para la máquina trazador CNC:

El cuerpo principal de este dispositivo es la base que sostiene todas las partes principales de la máquina juntas para que la máquina sea firme y también portátil. En este diseño usaremos aluminio para construir la base ya que es liviana, fácil de doblar y cortar y además da un buen aspecto brillante ya que no se oxida.

El diseño y las dimensiones de mi base se muestran a continuación:

Nota: Todas las dimensiones están en milímetros.

Después de doblar y cortar, pude producir una base muy firme como se muestra a continuación:

Montaje de los ejes X, Y y Z:

Para hacer los ejes xey, se utilizan dos soportes de impresora. Cada una de estas partes contiene un motor paso a paso y un mecanismo de transmisión por correa que generalmente se usa para mover el cartucho de un lado a otro.

Para el eje z, se adjunta un mini servomotor en el eje y con pegamento. Este servomotor se utiliza para mover el lápiz hacia arriba y hacia abajo. Debe construirse un buen mecanismo de soporte que permita el movimiento libre hacia arriba y hacia abajo del bolígrafo.

Plataforma de dibujo para máquina CNC:

Debido al inmenso tamaño de esta máquina, el dispositivo es capaz de dibujar en un papel de tamaño A5. Por lo tanto, cortaremos una plataforma de tamaño A5 (148 mm x 210 mm) del vidrio Perspex y luego la pegaremos en la parte móvil del eje x con pegamento.

Cableado y circuito de la máquina CNC:

Inserte el protector del controlador del motor L293D en la placa Arduino UNO. Este escudo puede conducir dos motores paso a paso al mismo tiempo y dos servomotores. Conecte los dos motores paso a paso como se muestra a continuación. La conexión a tierra debe dejarse desconectada ya que los motores son de tipo bipoplar. Esto actuará como nuestro controlador Arduino CNC para nuestra máquina Plotter.

También conecte el mini servomotor al servo1. Conecte una fuente de alimentación de 7,5 V - 9 V al puerto de alimentación del protector del controlador del motor. La máquina ya está lista para la prueba.

Prueba y código de máquina CNC Arduino:

Primero tenemos que probar los motores paso a paso y ver si están conectados correctamente.

Dado que estamos utilizando el protector del controlador del motor L293D, necesitamos descargar la biblioteca AFmotor desde aquí. Luego agréguelo a la carpeta de su biblioteca Arduino IDE. Asegúrese de cambiarle el nombre a AFMotor . Si el IDE de Arduino estaba abierto, ciérrelo y ábralo nuevamente y haga clic en el archivo -> ejemplos -> Biblioteca Adafruit Motor Shield -> paso a paso . Asegúrese de elegir el puerto y la placa correctos en las herramientas y luego cargue el código en la placa Arduino. Se deben observar algunos movimientos en el motor paso a paso uno.

Para probar el motor dos, cambie el puerto del motor de 2 a 1 en la siguiente línea y luego cargue el código nuevamente.

#include // Conecta un motor paso a paso con 48 pasos por revolución (7.5 grados) // al puerto del motor # 2 (M3 y M4) AF_Stepper motor (48, 2);

Código Arduino para máquina CNC:

Una vez que los motores paso a paso respondan adecuadamente, copie el código Arduino para la máquina CNC de la sección Código a continuación y cárguelo en la placa Arduino. Puede descargar el código desde el siguiente enlace.

Descarga de código Arduino CNC

Código G para máquina CNC:

G - CODE es el lenguaje en el que le decimos a las máquinas computarizadas (CNC) que hagan algo. Básicamente es un archivo que contiene las coordenadas X, Y y Z.

Por ejemplo:

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

Escribir un código G para un simple cuadrado puede ser realmente un desafío, pero afortunadamente tenemos un software que puede ayudarnos a generar un código G. Este software se llama " Inkscape ", descárguelo desde aquí.

Puede generar su propio código G utilizando Inkscape, que hemos explicado en la siguiente sección, o puede utilizar códigos G fácilmente disponibles en Internet.

Antes de mostrarle cómo generar códigos G usando Inkscape, analicemos cómo enviar esos códigos G al Arduino. El software que nos permitirá enviar códigos G al Arduino se llama Procesamiento.

Procesando IDE para cargar el código G:

Esta plataforma nos ayudará a enviar los códigos G a la placa Arduino. Para hacerlo, deberá descargar el archivo GCTRL.PDE.

Descargue el archivo GCTRL.pde desde aquí y ábralo usando Processing IDE

Una vez que lo haya abierto en el IDE de procesamiento, haga clic en ejecutar. Aparece una ventana con todas las instrucciones. Presione p en el teclado. El sistema le pedirá que elija un puerto. Así que seleccione el puerto en el que está conectada su placa Arduino. En mi caso, es el puerto 6.

Ahora presione gy busque la carpeta donde guardó su G-CODE. Seleccione el G-CODE correcto y presione enter. Si todo estaba bien conectado, debería ver que su dispositivo comienza a trazar en el papel.

Si desea terminar el proceso, simplemente presione x y el dispositivo detendrá lo que esté haciendo.

Cómo generar su propio código G:

Mencionamos que Inkscape es el software que usaremos para generar nuestros G-CODES. En este ejemplo, crearemos un texto simple (HOLA MUNDO) como se muestra a continuación.

Nota : Inkscape no tiene una forma integrada de guardar archivos como G-CODE . Por lo tanto, debe instalar un complemento que permita exportar imágenes a archivos G-CODE. Descargue este complemento MakerBot Unicorn desde aquí con notas de instalación.

Si la instalación fue exitosa, abra Inkscape, vaya al menú Archivo y haga clic en "Propiedades del documento". Primero cambie las dimensiones de px a mm. También reduzca el ancho y la altura a 90 mm. Ahora cierra esta ventana. Aparece un cuadrado como área de dibujo. Esta es el área que usaremos para escribir nuestro texto.

Ahora, en la barra lateral izquierda, haga clic en la pestaña crear y editar objeto de texto. Escriba el texto " HOLA MUNDO " y colóquelo en la esquina superior derecha del cuadrado como se muestra a continuación.

Haga clic en el texto y elija el tipo de estilo de fuente que prefiera. Haga clic en aplicar y cierre.

Ahora haga clic en la ruta y seleccione " objeto a ruta "

Su texto ahora está listo para ser guardado como G-CODE. Haga clic en archivo -> guardar como y luego escriba el nombre del archivo como "hola mundo"

Cambie el tipo de archivo a "MakerBot Unicon G-Code" como se muestra en la imagen de abajo. Esto solo aparecerá si la instalación del complemento se realizó correctamente. Finalmente, haga clic en guardar y haga clic en Aceptar en la ventana emergente.

Ha generado un código G y se puede trazar utilizando los procedimientos anteriores.

El controlador GRBL:

Una vez que haya logrado generar un código G utilizando Inkscape, puede ser necesario ver el código G para asegurarse de que está dentro de los límites del dibujo.

Los límites de dibujo se establecen en el CÓDIGO CNC de Arduino en las líneas que se muestran a continuación:

La imagen como se muestra arriba en el controlador GRBL no debe ir más allá de esos límites como se muestra en el código Arduino CNC anterior. Si va más allá de ese límite, por ejemplo, hacia el lado negativo del eje x, esa parte del lado negativo no se trazará.

En este ejemplo, los valores xey van de 0 mm a 40 mm.

Como estoy usando piezas de impresora que pueden trazar en un área más grande, cambio los valores máximos de 40 mm a 60 mm.

Siempre que genere un código G usando Inkscape, primero puede abrir ese código G en el programa GRBL para ver si está dentro de esos límites. Si no está dentro, debe cambiar el tamaño de su imagen en Inkscape hasta que esté dentro de sus límites.

Así que este es el método más barato y simple para construir una máquina de trazadores CNC usando arduino uno en casa. Pruébelo y háganoslo saber en los comentarios. También vea el video a continuación.