- Construire une machine CNC Arduino:
- De quoi as-tu besoin:
- La base pour la machine de traceur CNC:
- Assemblage des axes X, Y et Z:
- Plate-forme de dessin pour machine CNC:
- Câblage et circuit de la machine CNC:
- Code et test de la machine CNC Arduino:
- Comment générer votre propre G-Code:
- Le contrôleur GRBL:
Les machines CNC sont des machines à commande numérique informatisées qui sont utilisées pour dessiner n'importe quoi ou concevoir n'importe quelle pièce mécanique selon le programme de conception introduit dans leur unité de commande. L'unité de contrôle peut être un ordinateur ou un microcontrôleur. Les machines CNC ont des moteurs pas à pas et des servomoteurs pour dessiner la conception selon le programme alimenté.
Après des recherches sur les machines CNC, j'ai décidé de construire ma propre machine CNC en utilisant des matériaux disponibles localement. Il y a tellement de machines CNC dans le monde, dont certaines sont très techniques et complexes à fabriquer ou même à faire fonctionner correctement. Pour cette raison, j'ai décidé de faire une simple machine à tracer CNC basée sur Arduino qui est de loin la plus simple à faire. Vous pouvez également l'utiliser comme machine à dessiner CNC Arduino avec de petites modifications.
Cette machine CNC DIY Arduino peut dessiner la plupart des formes de base, des textes et même des dessins animés. Son fonctionnement est similaire à la façon dont une main humaine écrit. C'est plus rapide et plus précis que la façon dont un être humain peut écrire ou dessiner. Consultez la vidéo de démonstration à la fin de ce didacticiel.
Construire une machine CNC Arduino:
Pour qu'une machine de traçage CNC fonctionne, 3 axes sont nécessaires (axe x, axe y et axe z. Les axes x et y travaillent à l'unisson pour créer une image 2D sur un papier ordinaire. Ces x et y les axes sont placés à 90 degrés l'un par rapport à l'autre de telle sorte que tout point de la surface plane soit défini par une valeur donnée de x et y. L'axe z est utilisé pour soulever et abaisser le stylo sur le papier ordinaire.
En fonction de l'image à dessiner, l'ordinateur générera les coordonnées appropriées et les enverra au microcontrôleur via le port USB. Le microcontrôleur interprète ces coordonnées puis contrôle les positions des moteurs pour créer l'image. Ici, nous avons utilisé Arduino comme microcontrôleur pour construire cette machine CNC. Les mouvements sur trois axes sont fournis par des moteurs pas à pas, qui seront contrôlés par la carte Arduino. Vous pouvez vérifier comment interfacer le moteur pas à pas avec Arduino si vous êtes nouveau dans ce domaine.
Commençons donc à construire notre appareil CNC Arduino étape par étape.
De quoi as-tu besoin:
Remarque: ma conception est assez différente en termes de matériel en termes de taille et de matériaux utilisés. Je n'ai pas pu trouver d'anciens lecteurs de DVD, j'ai donc opté pour des pièces d'imprimante. Quelle que soit votre utilisation, assurez-vous qu'il dispose d'un moteur pas à pas.
Exigence matérielle:
- Feuille d'aluminium (710 mm x 710 mm)
- Ancienne imprimante HP / Epson. Vous pouvez utiliser d'anciens lecteurs de DVD d'ordinateur
- Boulons et écrous
- Verre plexiglas
- Arduino UNO
- Blindage de pilote de moteur L293D ou blindage CNC Arduino
- Mini servomoteur
- Un stylo
Outils:
- Tournevis
- Percer
- Outil de coupe (scie à métaux)
- La colle
- Dispositif de banc
Logiciels:
Pour le fonctionnement efficace de cette machine, les logiciels suivants sont utilisés. Accédez aux différents sites Web et téléchargez-les.
- Arduino IDE version 1.6.6 ou versions ultérieures à partir d'ici
- Traitement de la version 3.1.1 ou ultérieure de l'EDI à partir d'ici
- Inkscape version 0.48.5. Téléchargez-le ici.
- Contrôleur Grbl (en option)
La base pour la machine de traceur CNC:
Le corps principal de cet appareil est la base qui supporte toutes les parties principales de la machine ensemble afin que la machine soit ferme et soit également portable. Dans cette conception, nous utiliserons de l'aluminium pour construire la base car elle est légère, simple à plier et à couper et elle donne également une bonne apparence brillante car elle ne rouille pas.
Le design et les dimensions de ma base sont indiqués ci-dessous:
Remarque: toutes les dimensions sont en millimètres.
Après tout le pliage et la coupe, j'ai pu produire une base très ferme comme indiqué ci-dessous:
Assemblage des axes X, Y et Z:
Pour créer les axes x et y, deux berceaux d'imprimante sont utilisés. Chacune de ces pièces contient un moteur pas à pas et un mécanisme d'entraînement par courroie habituellement utilisé pour déplacer la cartouche d'avant en arrière.
Pour l'axe z, un mini servomoteur est fixé sur l'axe y à l'aide de colle. Ce servomoteur est utilisé pour déplacer le stylo de haut en bas. Un bon mécanisme de support doit être construit pour permettre le mouvement libre de haut en bas du stylo.
Plate-forme de dessin pour machine CNC:
En raison de la taille immense de cette machine, l'appareil est capable de dessiner sur un papier au format A5. Par conséquent, nous allons découper une plate-forme de taille A5 (148 mm x 210 mm) dans le verre Perspex, puis la coller sur la partie mobile de l'axe x à l'aide de colle.
Câblage et circuit de la machine CNC:
Insérez le blindage du pilote de moteur L293D sur la carte Arduino UNO. Ce blindage peut entraîner deux moteurs pas à pas en même temps et deux servomoteurs. Connectez les deux moteurs pas à pas comme indiqué ci-dessous. La connexion à la terre doit être laissée non connectée car les moteurs sont de type bipoplar. Cela agira comme notre contrôleur CNC Arduino pour notre machine traceur.
Fixez également le mini servomoteur au servo1. Connectez une alimentation 7,5 V - 9 V au port d'alimentation du blindage du pilote du moteur. La machine est maintenant prête pour les tests.
Code et test de la machine CNC Arduino:
Nous devons d'abord tester les moteurs pas à pas et voir s'ils sont correctement connectés.
Puisque nous utilisons le blindage du pilote de moteur L293D, nous devons télécharger la bibliothèque AFmotor à partir d'ici. Ensuite, ajoutez-le dans votre dossier de bibliothèque Arduino IDE. Assurez-vous de le renommer AFMotor . Si l'IDE Arduino était ouvert, fermez-le et ouvrez-le à nouveau et cliquez sur fichier -> exemples -> Adafruit Motor Shield Library -> stepper . Assurez-vous de choisir le bon port et la carte dans les outils, puis téléchargez le code sur la carte Arduino. Certains mouvements doivent être observés sur un moteur pas à pas.
Afin de tester le moteur deux, changez le port du moteur de 2 à 1 dans la ligne suivante, puis téléchargez à nouveau le code.
#include // Connecter un moteur pas à pas avec 48 pas par tour (7,5 degrés) // au port moteur # 2 (M3 et M4) Moteur AF_Stepper (48, 2);
Code Arduino pour machine CNC:
Une fois que les moteurs pas à pas répondent correctement, copiez le code Arduino pour machine CNC à partir de la section Code ci-dessous et téléchargez-le sur la carte Arduino. Vous pouvez télécharger le code à partir du lien ci-dessous.
Téléchargement du code CNC Arduino
G-Code pour machine CNC:
G - CODE est le langage dans lequel nous demandons aux machines informatisées (CNC) de faire quelque chose. Il s'agit essentiellement d'un fichier contenant les coordonnées X, Y et Z.
Par exemple:
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
Écrire un G-Code pour un simple carré peut être très difficile, mais heureusement, nous avons un logiciel qui peut nous aider à générer un G-Code. Ce logiciel s'appelle " Inkscape ", téléchargez-le ici.
Vous pouvez générer votre propre G-Code en utilisant Inkscape, ce que nous avons expliqué dans la section suivante ou mais vous pouvez utiliser des G-Codes facilement disponibles sur Internet.
Avant de vous montrer comment générer des G-Codes à l'aide d'Inkscape, discutons de la façon d'envoyer ces G-Codes dans l'Arduino. Le logiciel qui nous permettra d'envoyer des codes G dans l'Arduino s'appelle Processing.
Traitement de l'IDE pour télécharger le G-Code:
Cette plate-forme nous aidera à envoyer les codes G à la carte Arduino. Pour ce faire, vous devrez télécharger le fichier GCTRL.PDE.
Téléchargez le fichier GCTRL.pde à partir d'ici et ouvrez-le à l'aide de l'IDE de traitement
Une fois que vous l'avez ouvert dans l'IDE de traitement, cliquez sur exécuter. Une fenêtre apparaît avec toutes les instructions. Appuyez sur p sur le clavier. Le système vous demandera de choisir un port. Sélectionnez donc le port sur lequel votre carte Arduino est connectée. Dans mon cas, c'est le port 6.
Appuyez maintenant sur g et accédez au dossier dans lequel vous avez enregistré votre G-CODE. Sélectionnez le bon G-CODE et appuyez sur Entrée. Si tout était bien connecté, vous devriez voir votre appareil commencer à tracer sur le papier.
Si vous souhaitez terminer le processus, appuyez simplement sur x et l'appareil arrêtera tout ce qu'il faisait.
Comment générer votre propre G-Code:
Nous avons mentionné qu'Inkscape est le logiciel que nous utiliserons pour générer nos G-CODES. Dans cet exemple, nous allons créer un texte simple (HELLO WORLD) comme indiqué ci-dessous.
Remarque : Inkscape n'a pas de méthode intégrée pour enregistrer les fichiers sous G-CODE . Par conséquent, vous devez installer un module complémentaire qui permet l'exportation d'images vers des fichiers G-CODE. Téléchargez ce plugin MakerBot Unicorn à partir d'ici avec les notes d'installation.
Si l'installation a réussi, ouvrez Inkscape, allez dans le menu Fichier et cliquez sur "Propriétés du document". Commencez par changer les dimensions de px en mm. Réduisez également la largeur et la hauteur à 90 mm. Fermez maintenant cette fenêtre. Un carré apparaît comme zone de dessin. C'est la zone que nous utiliserons pour écrire notre texte.
Maintenant, dans la barre latérale gauche, cliquez sur l'onglet Créer et modifier un objet texte. Tapez le texte " HELLO WORLD " et placez-le dans le coin supérieur droit du carré comme indiqué ci-dessous.
Cliquez sur le texte et choisissez le type de style de police que vous préférez. Cliquez sur Appliquer et sur la fermeture.
Cliquez maintenant sur le chemin et sélectionnez " objet vers chemin "
Votre texte est maintenant prêt à être enregistré sous G-CODE. Cliquez sur fichier -> enregistrer sous , puis tapez le nom du fichier comme "bonjour le monde"
Changez le type de fichier en "MakerBot Unicon G-Code" comme indiqué dans l'image ci-dessous. Cela n'apparaîtra que si l'installation du module complémentaire a réussi. Enfin, cliquez sur enregistrer et cliquez sur OK dans la fenêtre pop-up.
Vous avez généré un G-Code et il peut être tracé en utilisant les procédures précédentes.
Le contrôleur GRBL:
Une fois que vous avez réussi à générer un G-Code à l'aide d'Inkscape, il peut être nécessaire de visualiser le G-Code afin de vous assurer qu'il est dans les limites du dessin.
Les limites de dessin sont définies dans le CODE CNC Arduino dans les lignes ci-dessous:
L'image comme indiqué ci-dessus dans le contrôleur GRBL ne doit pas dépasser ces limites comme indiqué dans le code CNC Arduino ci-dessus. Si elle dépasse ces limites, par exemple vers le côté négatif de l'axe des x, cette partie du côté négatif ne sera pas tracée.
Dans cet exemple, les valeurs x et y vont de 0 mm à 40 mm.
Puisque j'utilise des pièces d'imprimante qui peuvent tracer sur une plus grande surface, je change les valeurs maximales de 40 mm à 60 mm.
Chaque fois que vous générez un G-Code à l'aide d'Inkscape, vous pouvez d'abord ouvrir ce G-Code dans le programme GRBL pour voir s'il se situe dans ces limites. Sinon, vous devez redimensionner votre image dans Inkscape jusqu'à ce qu'elle soit dans vos limites.
C'est donc la méthode la moins chère et la plus simple pour construire une machine CNC Plotter en utilisant arduino uno à la maison. Essayez-le et faites-le nous savoir dans les commentaires, vérifiez également la vidéo ci-dessous.