El PrintBot: 6 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

El PrintBot és una impressora de matriu de punts muntada en iRobotCreate. El PrintBot imprimeix amb pols de talc sobre qualsevol superfície del terreny. L’ús del robot per a la base permet al robot imprimir una mida pràcticament il·limitada. Penseu en equips de futbol o pistes de bàsquet. Potser els rivals haurien d’estar pendents d’un eixam d’aquest cap de setmana d’acció de gràcies l’any vinent. el robot també permet la mobilitat de la impressora, permetent-li viatjar a un lloc on imprimir i passar a un altre. S'inclou la connexió sense fils, de manera que també és possible el control remot. L’art i la publicitat de voreres també són un mercat objectiu d’aquest dispositiu.

Pas 1: crear IRobot

L'iRobot Create és molt similar a Roomba d'iRobot, però sense el buit intern. Això ens permet afegir una major càrrega útil i ens proporciona forats de muntatge convenients. iRobot també proporciona una interfície de programació completa al Create que fa que el control del robot sigui molt senzill. La interfície és un conjunt senzill d’ordres i paràmetres enviats al robot en sèrie. Llegiu les especificacions de la interfície oberta per obtenir més informació. Per al nostre ús senzill, només necessitem unes quantes ordres. Després de la inicialització, s’ha d’enviar l’ordre 128 per dir-li al robot que comenci a acceptar el control extern. A continuació, s'ha de seleccionar un mode. Per obtenir un control complet, enviem l’ordre 132 a Crea. Tingueu en compte que heu d'enviar totes les dades al fitxer Crea com a enters, no com a text ascii regular. Cada opcode d'ordres és d'un byte, el valor d'aquest byte és el valor enter 128 o el que sigui. Si transmetéssiu text ascii o ansi, cada caràcter de 128 seria un byte. Per a proves o control mitjançant PC, recomanem Realterm, ja que ho fa tot molt senzill. També haureu d’establir la velocitat de transmissió en 57600 tal com s’indica a la documentació de la interfície oberta. Ara que la Creació s’inicialitza, fem servir l’ordre 137 per conduir el robot cap endavant. Wait Distance, 156 s’utilitza per aturar el robot després d’una distància especificada. Els comandaments de script 152 i 153 ho combinen tot i fan un script simple que es pot executar una i altra vegada.. En lloc d’això, hem utilitzat un Cypress Programable System-on-a-Chip (PSoC) combinat amb un PC x86 molt petit anomenat eBox 2300. El robot té una bateria de 18V que utilitzarem per alimentar tots els nostres perifèrics.

Pas 2: desmuntatge de la impressora i control del motor

Hem utilitzat una antiga impressora de raig de tinta Epson per al moviment horitzontal de la impressora i del conjunt de muntatge del capçal d’impressió. El primer que s’ha de fer aquí és desmuntar la impressora amb cura. Això requeria eliminar tots els components no essencials fins que només quedava el conjunt de la via, el motor, el suport del capçal d’impressió i la corretja motriu. Aneu amb compte de no trencar aquesta corretja ni el seu motor motriu. També pot ser més esclafat ficar-se amb un voltímetre abans d’arrencar totes les plaques d’alimentació, però estàvem una mica massa entusiasmats per això. Tingueu en compte que no necessiteu cap conjunt d’alimentació de pàgines, capçals o cartutxos d’impressió reals ni cap placa de circuit. Després de desmuntar tot, hem d’esbrinar com conduir aquest motor. Com que ho vam trencar tot abans de provar res, calia trobar la tensió adequada per subministrar el motor. Podeu provar de trobar les especificacions del motor en línia si trobeu un número de model, però, si no en teniu, connecteu-lo a una font d'alimentació de corrent continu i augmenteu lentament el voltatge del motor. Vam tenir sort i vam trobar que el nostre motor podia funcionar entre 12 i 42 V, però per estar segur que el vam provar manualment tal com es descriu. Ràpidament vam descobrir que fins i tot a 12V el motor funcionaria massa ràpid. La solució aquí és utilitzar Pulse-Width-Modulation (PWM). Bàsicament, això encén i apaga el motor molt ràpidament per fer girar el motor a una velocitat més lenta. La nostra bateria subministra 18V, de manera que per facilitar la vida, farem funcionar el mateix motor. Quan utilitzeu motors de corrent continu que han de fer marxa enrere en circuits, experimentareu un gran contracorrent al circuit quan invertiu el motor. Essencialment, el motor actua com a generador mentre s’atura i inverteix. Per protegir-ne el controlador, podeu utilitzar el que s’anomena H-Bridge. Es tracta essencialment de 4 transistors disposats en forma de H. Hem utilitzat un producte d’Acroname. Assegureu-vos que el conductor que trieu pugui controlar el corrent necessari per al vostre motor. El nostre motor tenia una potència d’1A continuada, de manera que el controlador 3A tenia molta capacitat per al cap. Aquesta placa també ens permet controlar la direcció del motor simplement accionant una entrada alta o baixa i frenant (aturant el motor i mantenint-lo en posició) de la mateixa manera.

Pas 3: el capçal d’impressió

Es va eliminar la major part del conjunt de capçals d’impressió original que es podia obtenir. Ens va quedar una caixa de plàstic que facilitava la fixació del capçal d’impressió. Es va connectar un petit motor de 5 V CC amb una broca. Es va triar que la broca tingués el màxim diàmetre possible que un embut. Això permetrà que el trepant ompli tota la sortida de l’embut. Quan la broca gira, la pols entra a les ranures i gira cap avall cap a la sortida. En girar el bit una rotació podríem crear un píxel de mida constant. Es requerirà una afinació acurada perquè tot s’ajusti a la perfecció. Inicialment teníem problemes amb la polvorització simplement per polvoritzar-ho per tot arreu, però afegint un segon embut i elevant la broca, la caiguda més llarga mentre estigués restringit a l'embut feia un píxel net.

Com que aquest motor només s’ha de controlar encès o apagat, aquí no era necessari un pont en H. En canvi, hem utilitzat un transistor senzill en sèrie amb la connexió a terra del motor. La porta del transistor estava controlada per una sortida digital del nostre micro controlador igual que les entrades digitals del pont H. El petit PCB situat al costat del motor de corrent continu és un sensor blanc i negre d’infrarojos. Aquesta placa simplement emet un senyal digital alt o baix quan el sensor veu negre o blanc respectivament. Combinat amb la franja de codificació en blanc i negre ens permet conèixer la posició del capçal d’impressió en tot moment comptant les transicions de negre a blanc.

Pas 4: el microcontrolador

El Cypress PSoC integra totes les parts de maquinari separades. Una placa de desenvolupament Cypress proporcionava una interfície fàcil per treballar amb el PSoC i connectar perifèrics. El PSoC és un xip programable, de manera que podem crear maquinari físic al xip com un FPGA. Cypress PSoC Designer té mòduls prefabricats per a components comuns com ara generadors PWM, entrades i sortides digitals i ports de comanda RS-232 en sèrie.

La placa de desenvolupament també té una placa de proto integrada que permet un fàcil muntatge dels nostres controladors de motor. El codi del PSoC ho reuneix tot. Espera a rebre una ordre en sèrie. Aquest format té una única línia de 0 i 1 que indiquen que s’imprimeix o no per a cada píxel. A continuació, el codi passa per cada píxel i arrenca el motor de la unitat. Una interrupció sensible a la vora a l'entrada del sensor blanc / negre provoca una avaluació del temps o no per imprimir a cada píxel. Si hi ha un píxel activat, la sortida del fre augmenta i s’inicia un temporitzador. Una interrupció del temporitzador espera 0,5 segons i, a continuació, fa pujar la sortida del dispensador, cosa que fa que el transistor s’encengui i que la broca giri, el comptador del temporitzador es restableix. Al cap de mig segon més, una interrupció fa que el motor s'aturi i el motor d'accionament es torni a moure. Quan la condició per imprimir és falsa, simplement no passa res fins que el codificador llegeixi una altra vora de negre a blanc. Això permet que el cap es mogui sense problemes fins que hagi d’aturar-se per imprimir. Quan s'arriba al final d'una línia ("\ r / n") s'envia un "\ n" al port sèrie per indicar al PC que està preparat per a una nova línia. El control de direcció al pont H també s’inverteix. Al Crea se li envia el senyal per avançar 5 mm. Això es fa mitjançant una altra sortida digital connectada a una entrada digital al connector DSub25 del Create. Tots dos dispositius utilitzen una lògica TTL estàndard de 5 V, de manera que no és necessària una interfície sèrie completa.

Pas 5: el PC

Per crear un dispositiu totalment independent, es va utilitzar un petit PC x86 anomenat eBox 2300. Per obtenir la màxima flexibilitat, es va instal·lar a la eBox una versió personalitzada de Windows CE Embedded. Es va desenvolupar una aplicació en C per llegir un mapa de bits a escala de grisos de 8 bits des d’una unitat USB. L'aplicació va tornar a mostrejar la imatge i, a continuació, la va enviar una línia a la vegada al PSoC mitjançant el port de com serial.

L'ús de l'eBox podria permetre molts desenvolupaments posteriors. Un servidor web pot permetre que les imatges es puguin penjar remotament mitjançant connexió sense fils integrada. El control remot es podria implementar, entre moltes altres coses. Es podria crear un processament de la imatge posterior, fins i tot un controlador d'impressió adequat per permetre que el dispositiu imprimís des d'aplicacions com ara el bloc de notes. Una última cosa que gairebé ens vam perdre va ser el poder. El subministrament Crea 18V. Però la majoria dels nostres dispositius funcionen en 5V. Es va utilitzar una font d’alimentació DC-DC de Texas Instruments per convertir activament el voltatge sense malgastar l’energia per escalfar, prolongant així la vida de la bateria. Hem pogut realitzar més d’una hora d’impressió. Una placa de circuit personalitzada va facilitar el muntatge d’aquest dispositiu i requeria resistències i condensadors fàcilment.

Pas 6: Això és tot

Doncs això és pel nostre PrintBot creat el tardor 07 per a la classe de disseny embegut ECE 4180 del Dr. Hamblen a Georgia Tech. Aquí teniu algunes imatges que vam imprimir amb el nostre robot. Esperem que us agradi el nostre projecte i potser us inspirarà més exploracions. Moltes gràcies a PosterBot i a la resta d’iRobot Create Instructables per la seva inspiració i orientació.