MESOMIX - Mescladora de pintura automatitzada: 21 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Ets un dissenyador, un artista o una persona creativa a qui li agrada llençar colors al llenç, però sovint és difícil lluir a l’hora de fer l’ombra desitjada.

Així, doncs, aquesta instrucció de tecnologia artística desapareixerà aquesta lluita al cel. A mesura que aquest dispositiu utilitza els components de la prestatgeria per obtenir l’ombra desitjada barrejant automàticament la quantitat adequada de pigments CMYK (cian-magenta-groc-negre), cosa que reduirà dràsticament el temps dedicat a barrejar els colors o els diners invertits en la compra de diferents productes. pigments. I us proporcionarà aquest temps addicional per al vostre missatge publicitari.

Esperem que gaudiu i comencem!

Pas 1: Com funciona?

Bàsicament hi ha dos models de teoria del color que hem de tenir en compte per a aquest projecte.

1) Model de color RGB

El model de color RGB és un model de color additiu en què la llum vermella, verda i blava s’afegeixen de diverses maneres per reproduir una àmplia gamma de colors. L’objectiu principal del model de color RGB és la detecció, representació i visualització d’imatges en sistemes electrònics, com ara televisors i ordinadors, tot i que també s’ha utilitzat en fotografia convencional.

2) Model de color CMYK

El model de color CMYK (color de procés, quatre colors) és un model de color restant, que s’utilitza a les impressores en color. CMYK fa referència a les quatre tintes que s’utilitzen en algunes impressions en color: cian, magenta, groc i clau (negre). El model CMYK funciona emmascarant parcialment o totalment els colors sobre un fons més clar, normalment blanc. La tinta redueix la llum que d'una altra manera es reflectiria. Aquest model s’anomena subtractiu perquè les tintes “resten” la brillantor del blanc.

En els models de color additius com el RGB, el blanc és la combinació "additiva" de totes les llums de colors primaris, mentre que el negre és l'absència de llum. En el model CMYK, és el contrari: el blanc és el color natural del paper o d’un altre fons, mentre que el negre resulta d’una combinació completa de tintes de colors. Per estalviar diners en tinta i per produir tons negres més profunds, es produeixen colors foscos i insaturats utilitzant tinta negra en lloc de la combinació de cian, magenta i groc.

Pas 2: el mecanisme

Com s'esmenta a "Com funciona?" pas que tant els models de color RGB com CMYK s’utilitzaran en aquesta màquina.

Per tant, utilitzarem el model RGB per alimentar el codi de color RGB a la màquina, mentre que el model CMYK per fer l’ombra barrejant pigments CMYK en els quals el volum del color blanc serà constant i s’afegirà manualment.

Per tant, per esbrinar el millor procediment possible per construir aquesta màquina, vaig esbossar un diagrama de flux per esborrar el panorama general a la meva ment.

Aquí teniu el pla de com aniran les coses:

• Els valors RGB i el volum de color blanc s’enviaran a través del monitor sèrie.
• A continuació, aquests valors RGB es convertiran en percentatge CMYK mitjançant la fórmula de conversió.

Els valors R, G, B es divideixen per 255 per canviar l'interval de 0..255 a 0..1:

R '= R / 255 G' = G / 255 B '= B / 255 El color de la tecla negra (K) es calcula a partir dels colors vermell (R'), verd (G ') i blau (B'): K = 1-màxim (R ', G', B ') El color cian (C) es calcula a partir dels colors vermell (R') i negre (K): C = (1-R'-K) / (1-K) El color magenta (M) es calcula a partir dels colors verd (G ') i negre (K): M = (1-G'-K) / (1-K) El color groc (Y) es calcula a partir del blau Colors (B ') i negre (K): Y = (1-B'-K) / (1-K)

• Com a resultat, he obtingut valors percentuals CMYK d’aquest color requerit.
• Ara es necessiten tots els valors percentuals per convertir-los als volums C, M, Y i K multiplicant cada valor percentual amb el volum del color blanc.

C (mL) = C (%) * Volum de color blanc (x mL)

M (mL) = M (%) * Volum de color blanc (x mL) Y (mL) = Y (%) * Volum de color blanc (x mL) K (mL) = K (%) * Volum de color blanc (x ml)

Aleshores, aquests volums C, M, Y i K es multiplicaran pels passos per revolució del motor respectiu

Passos necessaris per bombar Color = Color (mL) * Passos / Rev. Del motor respectiu

I ja està, mitjançant aquest ús, cada color es bombarà per formar una barreja de colors que es barrejarà amb el volum exacte de color blanc per formar l'ombra desitjada.

Pas 3: el disseny

Vaig decidir dissenyar-lo a SolidWorks ja que hi estic treballant durant els darrers 2 anys i he aplicat totes les meves habilitats de disseny, fabricació subtractiva i fabricació additiva en fase de disseny, tot tenint en compte tots els paràmetres que inclouen l’ús dels components automàtics, i disseny amigable amb l’escriptori, precís però ràpid i rendible.

Després d’unes poques iteracions, vaig arribar a aquest disseny que compleix tots els meus requisits i estic força satisfet amb els resultats.

Pas 4: què necessitem?

Components electrònics:

• 1x Arduino Uno
• 1x escut GRBL
• 4x A4988 Controlador pas a pas
• 1x presa DC
• 1x interruptor basculant de 13cmx9cm
• 4x Nema 17
• Tira LED de 2x 15cm RGB
• 1x Buzzer
• 1x HC-05 Bluetooth

Components de maquinari:

• Rodament de 24x 624zz
• 4x tubs de silicona de 50 cm de llarg (diàmetre exterior de 6 mm i diàmetre interior de 4 mm)
• 1x Cilindre de mesura de 100 ml
• Vas de precipitats de 5x 100 ml
• 30x cargols M3x15
• 30x M3 Nuts
• 12 cargols M4x20
• 16 cargols M4x25
• 30x M4 Nuts
• i algunes rentadores M3 i M4

Eines:

• Màquina de tall per làser
• Impressora 3D
• Allen Keys
• Alicates
• Tornavís
• Soldador
• Pistola de cola

Pas 5: tall per làser

Inicialment, vaig dissenyar el marc per a ser de fusta contraxapada, però vaig descobrir que el MDF de 6 mm també funcionaria per a aquesta màquina, però l’únic problema amb el MDF és que és propens a la humitat i hi ha moltes possibilitats que la tinta o els pigments es puguin vessar. als panells.

Per resoldre aquest problema, he utilitzat un full de vinil negre que afegeix només uns quants diners en el cost total, però que proporciona un acabat mat excel·lent a la màquina.

Després d’això, ja estava preparat perquè els meus panells es tallessin mitjançant una màquina làser.

Adjunto els fitxers següents i ja he eliminat aquest logotip del fitxer perquè pugueu afegir el vostre fàcilment:)

Pas 6: impressió 3D

Vaig passar per diversos tipus de bombes i, després de moltes investigacions, vaig trobar que les bombes peristàltiques s’adapten perfectament a les meves necessitats.

Però la majoria d’elles a Internet són les bombes amb motors de corrent continu que no són tan precises i poden causar problemes mentre es controlen, d’altra banda, hi ha algunes bombes amb motors pas a pas, però el seu cost és bastant elevat.

Per tant, vaig decidir anar amb una bomba peristàltica impresa en 3D que utilitza un motor Nema 17 i, per sort, vaig arribar a través d’un enllaç a Thingiverse on SILISAND va fer un remix de la bomba peristàltica de RALF. (Un agraïment especial a SILISAND i RALF pel seu disseny que em va ajudar molt.)

Per tant, vaig fer servir aquesta bomba peristàltica per al meu projecte, que va reduir dràsticament el cost.

Però després d'imprimir i provar totes les peces, em vaig adonar que no són perfectes per a aquesta aplicació. Després vaig editar la canonada de pressió de la mànega augmentant la seva curvatura perquè pugui aplicar més pressió sobre la mànega i també vaig editar la part superior del suport per proporcionar més adherència a l’eix del motor.

Configuració de la meva impressora 3D:

• Material (PLA)
• Alçada de la capa (0,2 mm)
• Gruix de la closca (1,2 mm)
• Densitat d'ompliment (30%)
• Velocitat d'impressió (50 mm / s)
• Temperatura del broquet (210 ° C)
• Tipus d'assistència (a tot arreu)
• Tipus d'adhesió de plataforma (cap)

Podeu descarregar tots els fitxers que s’utilitzen en aquest projecte -

Pas 7: el muntatge del coixinet

Per muntar el suport del rodament necessitarem les següents parts:

• 1x suport de coixinet imprès en 3D
• 1x Cimera de coixinets impresa en 3D
• Rodament de 6x 624zz
• 3 cargols M4x20
• 3x femelles M4
• 3x espaiadors M4
• Clau Allen M4

Tal com es descriu a les imatges, inseriu els tres perns M4x20 a la part superior del muntatge del coixí imprès en 3D, després introduïu una arandela M4 seguida de dos coixinets de 624zz i una altra arandela a cada cargol. A continuació, introduïu les femelles M4 a la part inferior del muntatge del coixí imprès en 3D, ajusteu els perns col·locant el muntatge inferior.

Seguiu el mateix procediment per fer altres tres suports de rodaments.

Pas 8: Preparació del tauler posterior

Per muntar el panell posterior necessitarem les següents parts:

• Tauler posterior tallat amb làser
• 4x Base de bomba impresa en 3D
• 16x M4 Nuts
• Cargols de 8x M3x16
• Rentadores M3 de 8x
• 4x Motor pas a pas Nema 17
• Clau Allen M3

Per preparar el tauler posterior, agafeu la base de la bomba impresa en 3D i introduïu les femelles M4 a les ranures de la part posterior de la base de la bomba, tal com es mostra a les imatges. Prepareu altres tres bases de la bomba de manera similar.

Ara alineu el motor pas a pas Nema 17 amb les ranures del panell posterior des de la part posterior i munteu la base de la bomba mitjançant el pern M3x15 i una rentadora. I munteu tots els motors i la base de la bomba seguint el mateix procediment.

Pas 9: Muntatge de totes les bombes al tauler posterior

Per muntar totes les bombes necessitarem les següents parts:

• Panells posteriors muntats de motors i base de bomba
• 4x Muntatges de coixinets
• 4x placa de pressió de mànega impresa en 3D
• 4x Top de bomba imprès en 3D
• 4x tubs de silici de 50 cm (6 mm OD i 4 mm ID)
• 16 cargols M4x25

Introduïu tots els suports dels coixinets als eixos dels motors. A continuació, col·loqueu el tub de silici al voltant dels suports de rodaments mentre el premeu amb la placa de pressió de la mànega impresa en 3D. I tanqueu la bomba amb la tapa de la bomba impresa en 3D amb perns M4x25.

Pas 10: prepareu el tauler inferior

Per muntar el panell inferior necessitarem les següents parts:

• Panell inferior tallat amb làser
• 1x Arduino Uno
• 1x escut GRBL
• 4x A4988 Controlador pas a pas
• 4x pern M3x15
• 4x Nut M3
• Clau Allen M3

Muntar Arduino Uno al tauler posterior amb cargols M3x15 i femelles M3. Després d'això, apileu GRBL Shield a Arduino Uno seguint els controladors pas a pas A4988 a GRBL Shield.

Pas 11: Munteu la part inferior i el tauler frontal

Per muntar el panell inferior i frontal necessitarem les següents parts:

• Tauler frontal tallat amb làser
• Panell inferior muntat amb electrònica
• 6 cargols M3x15
• 6x femelles M3
• Suport per a vas de precipitats imprès en 3D

Introduïu el tauler inferior a les ranures inferiors del tauler frontal i fixeu-lo amb perns M3x15 i femelles M3. A continuació, col·loqueu el porta-precipitats imprès en 3D amb els perns M3x15 i les femelles M3.

Pas 12: Inseriu els tubs al suport de tubs impresos en 3D

Per muntar el panell inferior i frontal necessitarem les següents parts:

• Tauler posterior totalment muntat
• Suport de tub imprès en 3D

En aquest pas, introduïu els quatre tubs als forats del suport de tubs impresos en 3D. I assegureu-vos que algun tub sobresurt pel suport.

Pas 13: ajunteu els quatre panells junts

Per muntar els panells frontal, posterior, superior i inferior necessitarem les parts següents:

• Muntatge del panell frontal i inferior
• Muntatge del panell posterior
• Tauler superior
• Tira de llum blanca fresca

Per muntar tots aquests panells, fixeu primer el suport del tub a la part superior del suport del got. A continuació, enganxeu les tires LED a la cara inferior del tauler superior i, a continuació, inseriu el tauler superior a les ranures del panell posterior i frontal.

Pas 14: Munteu els cables del motor i els panells laterals

Per muntar els cables del motor i els panells laterals necessitarem les següents parts:

• Muntats quatre panells
• 4x cables del motor
• Panells laterals
• Perns M3x15 de 24x
• 24x M3 Nuts
• Clau Allen M3

Introduïu els cables a les ranures del motor i tanqueu els dos panells laterals. I fixeu els panells amb cargols M3x15 i femelles M3.

Pas 15: cablejat

Seguiu l’esquema per connectar tots els aparells electrònics de la següent manera:

Fixeu la presa de corrent continu a la ranura del tauler posterior i connecteu els cables als terminals d’alimentació del GRBL Shield

A continuació, connecteu els cables del motor als terminals dels controladors Stepper com segueix:

Controlador X-Stepper (escut GRBL): fil conductor del motor cian

Controlador Y-Stepper (escut GRBL): fil de motor magenta

Controlador Z-Stepper (escut GRBL): filferro groc del motor

Controlador A-Stepper (escut GRBL): cable clau del motor

Nota: Connecteu els ponts A-Step i A-Direction de l’escut GRBL als pins 12 i 13, respectivament. (Els ponts per A-Step i A-Direction estan disponibles a sobre dels terminals de potència)

Connecteu el Bluetooth HC-05 als següents terminals:

GND (HC-05) - GND (escut GRBL)

5V (HC-05) - 5V (escut GRBL)

RX (HC-05) - TX (escut GRBL)

TX (HC-05) - RX (escut GRBL)

Connecteu el buzzer als terminals següents:

-ve (zumbador) - GND (escut GRBL)

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

Nota: alimenteu aquesta màquina amb una font d'alimentació d'almenys 12V / 10Amp

Pas 16: Calibratge dels motors

Després d’engegar la màquina, connecteu l’Arduino a l’ordinador mitjançant un cable USB per instal·lar el firmware de calibratge a l’Arduino Uno.

Baixeu-vos el codi de calibració que es mostra a continuació i pengeu-lo a l'Arduino Uno i realitzeu les instruccions següents per calibrar tots els passos del motor.

Després de carregar el codi, obriu el monitor sèrie amb la velocitat en bauds de 38400 i activeu CR i NL.

Ara doneu l'ordre de calibrar les motobombes:

COMENÇAR

Es necessita l'argument "Pump to Calibrate" per ordenar a Arduino el motor per calibrar-lo i que pot agafar valors:

C => Per a motor cian

M => Per al motor magenta Y => Per al motor groc K => Per al motor clau

Espereu que la bomba carregui el color al tub.

Després de carregar-lo, netegeu el matràs si hi ha algun color encisat, l'Arduino esperarà fins que envieu l'ordre de confirmació per començar a calibrar. Envieu "Sí" (sense cometes) per començar a calibrar.

Ara el motor bombarà el color al matràs que mesurarem mitjançant un cilindre de mesura.

Un cop tenim el valor mesurat del color bombat, podem esbrinar els passos per unitat (ml) del motor seleccionat mitjançant la fórmula donada:

5000 (passos predeterminats)

Passos per ML = -------------------- Valor mesurat

Ara poseu el valor Passos per unitat (ml) de cada motor al codi principal en constants donades:

línia 7) const float Cspu => Manté el valor de Passos per unitat de motor cian

línia 8) const float Mspu => Manté el valor per passos per unitat de motor magenta línia 9) const float Yspu => Manté el valor per passos per unitat de motor groc línia 10) const float Kspu => Manté el valor per passos per Unitat de motor clau

NOTA: Tots els passos i procediments per calibrar correctament els motors es mostraran durant el calibratge al monitor sèrie

Pas 17:

Pas 18: Codificació

Després de calibrar els motors, és hora de descarregar el codi principal per fer colors.

Baixeu-vos el codi principal que es mostra a continuació i pengeu-lo a l'Arduino Uno i utilitzeu les ordres disponibles per utilitzar aquesta màquina:

LOAD => S'utilitza per carregar el pigment de color al tub de silici.

CLEAN => S’utilitza per descarregar el pigment de color al tub de silici. SPEED => S’utilitza per actualitzar la velocitat de bombament del dispositiu. agafeu el valor enter que representa la RPM dels motors. El valor per defecte és 100 i es pot actualitzar de 100 a 400. PUMP => S’utilitza per ordenar al dispositiu el color desitjat. pren el valor enter que representa el valor vermell. pren el valor enter que representa el valor verd. pren el valor enter que representa el valor Blau. pren el valor enter que representa el volum de color blanc.

NOTA: Abans d'utilitzar aquest codi, assegureu-vos d'actualitzar els valors dels passos predeterminats per a cada motor a partir del codi de calibratge

Pas 19: I ja estem FET

Ja heu acabat! A continuació s’explica com ha de funcionar el producte final.

Feu clic aquí per veure-ho en acció

Pas 20: Àmbit de futur

Com que és el meu primer prototip, que surt molt millor del que esperava, però sí, requereix molta optimització.

Aquí hi ha algunes de les següents actualitzacions que estic buscant per a la següent versió d'aquesta màquina:

• Experimentar amb diferents tintes, colors, pintures i pigments.
• Desenvolupament d'una aplicació d'Android que pot proporcionar una millor interfície d'usuari mitjançant Bluetooth que ja hem instal·lat.
• Instal·lació d’una pantalla i un codificador rotatiu que el pot convertir en un dispositiu autònom.
• Buscarà algunes opcions de bombament millors i fiables.
• Instal·lació de Google Assistance que el pot fer més sensible i més intel·ligent.

Pas 21: VOTEU

Si us agrada aquest projecte, voteu-lo pel concurs "Autor per primera vegada".

Molt apreciat! Espero que us hagi agradat el projecte!

Subcampiona al concurs Colors of the Rainbow