آلة التخطيط باستخدام الحاسب الآلي من Arduino (ماكينة الرسم): 10 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

مرحبا شباب! آمل أن تكون قد استمتعت بالفعل بتعليماتي السابقة "كيف تصنع منصة تدريب Arduino الخاصة بك" وأنت جاهز لمنصة جديدة ، كالعادة قمت بهذا البرنامج التعليمي لإرشادك خطوة بخطوة أثناء القيام بهذا النوع من المشاريع الإلكترونية فائقة التكلفة منخفضة التكلفة المذهلة وهي "آلة الرسم باستخدام الحاسب الآلي" المعروفة أيضًا باسم "الرسم باستخدام الحاسب الآلي" أو مجرد "آلة التصنيع باستخدام الحاسب الآلي من أردوينو". ^ _ ^

لقد وجدت الكثير من البرامج التعليمية عبر الويب التي تشرح كيفية إنشاء CNC Plotter ، ولكن مع نقص المعلومات ، كان من الصعب بعض الشيء صنع مثل هذه الآلة ، ولهذا السبب قررت أن أبدأ هذه التعليمات حيث سأريك بالتفصيل كيفية صنع آلة الرسم الخاصة بك بسهولة.

هذا المشروع سهل الصنع بشكل خاص بعد الحصول على PCB المخصص الذي طلبناه من JLCPCB

لتحسين مظهر أجهزتنا ، وهناك أيضًا ما يكفي من المستندات والرموز في هذا الدليل للسماح لك بإنشاء جهازك بسهولة. لقد أنجزنا هذا المشروع في 5 أيام فقط ، ثلاثة أيام فقط للحصول على جميع الأجزاء المطلوبة وإنهاء تصنيع الأجهزة والتجميع ، ثم يومين لإعداد الكود وبدء بعض التعديلات. قبل البدء دعونا نرى أولا

ما سوف تتعلمه من هذه التعليمات:

1. اختيار الأجهزة المناسبة لمشروعك اعتمادًا على وظائفه
2. قم بإعداد مخطط الدائرة لتوصيل جميع المكونات المختارة
3. تجميع جميع اجزاء المشروع (تجميع ميكانيكي و الكتروني)
4. تحجيم ميزان الآلة
5. ابدأ بمعالجة النظام

الخطوة 1: ما هي آلة الراسمة

منذ أن جعلت هذه التعليمات للمبتدئين ، يجب أن أشرح بالتفصيل أولاً ما هي آلة الرسم وكيف تعمل!

كما هو محدد في ويكيبيديا ، فإن CNC تعني التحكم العددي بالكمبيوتر ، وهي آلة عبارة عن هيكل يتحكم فيه الكمبيوتر ويتلقى التعليمات من خلال منفذ تسلسلي يتم إرساله من جهاز كمبيوتر ويحرك مشغلاته وفقًا للتعليمات المستلمة. معظم هذه الآلات عبارة عن آلات تعتمد على محرك متدرج والتي تتضمن محركات متدرجة في محور الموضوع.

كلمة أخرى تشير إلى "المحور" ، نعم ، كل آلة CNC لها عدد محدد من المحور الذي سيتم التحكم فيه بواسطة برنامج الكمبيوتر.

في حالتنا ، فإن آلة التخطيط باستخدام الحاسب الآلي التي صنعناها هي آلة ذات محور مزدوج "تفاصيل في الصورة 1" تحتوي على محركات خطوة صغيرة في محورها "خطوة في الصورة 2" ، ستحرك هذه السائر صينية نشطة وتجعلها تتحرك في محور مزدوج تخطط لإنشاء تصميم الرسم باستخدام قلم رسم. سيتم إمساك القلم وتحريره باستخدام محرك ثالث في هيكلنا والذي سيكون محركًا مؤازرًا.

الخطوة 2: محرك متدرج هو المحرك الرئيسي

محرك متدرج أو محرك متدرج أو محرك متدرج هو محرك كهربائي يعمل بالتيار المستمر بدون فرش يقسم الدوران الكامل إلى عدد من الخطوات المتساوية. يمكن بعد ذلك توجيه موضع المحرك للتحرك مع الاستمرار في إحدى هذه الخطوات دون أي مستشعر موضع للتغذية المرتدة (وحدة تحكم مفتوحة الحلقة) ، طالما تم ضبط حجم المحرك بعناية وفقًا للتطبيق فيما يتعلق بعزم الدوران والسرعة. ، من حيث الحصول على محركات السائر لمشروعنا ، سهل جدًا ، ما عليك سوى الحصول على قارئ DVD قديم مثل ذلك الموجود في الصورة 1 أعلاه ، لدي اثنين مقابل دولارين ، كل ما عليك القيام به هو تفكيكه لاستخراج محرك السائر ودعمه ، كما يظهر في الصورة 3 ، سنحتاج إلى اثنين منهم.

بمجرد الحصول على المحركات الخاصة بك من قارئ DVD ، يجب أن تجعلها جاهزة للاستخدام من خلال تحديد ملفات المحرك. يحتوي كل محرك متدرج على ملفين وباستخدام مقياس متعدد يمكنك تحديد نهايات الملف عن طريق قياس المقاومة بين موصل دبابيس المحرك "كما هو موضح في الصورة 5" ولكل ملف يجب أن يكون قياسه حوالي 10 أوم. بعد التعرف على ملفات المحرك فقط قم بلحام بعض الأسلاك للتحكم في المحرك من خلالها "انظر الصورة 6"

الخطوة 3: مخطط الدائرة

قلب أجهزتنا هو لوحة اردوينو نانو ديف التي ستتحكم في حركة كل مشغل وفقًا للتعليمات الواردة من الكمبيوتر ، من أجل التحكم في محركات السائر هذه ، نحتاج إلى سائق محرك متدرج للتحكم في سرعة واتجاه كل مشغل..

في حالتنا ، سنستخدم سائق محرك جسر L293D H "انظر الصورة 3" والذي سيتلقى أمر المحرك المرسل من اردوينو من خلال مدخلاته ويتحكم في محركات السائر باستخدام مخرجاته.

من أجل توصيل جميع الأجزاء المطلوبة مع لوحة Arduino الخاصة بنا ، قمت بعمل مخطط الدائرة الذي يوضح الصورة 1 حيث يجب عليك اتباع نفس الاتصال لكل من محركات السائر ومحرك سيرفو.

توضح الصورة 2 بالتفصيل من خلال مخطط تخطيطي للدائرة وكيف يجب أن تكون الروابط بين Arduino والمكونات الأخرى ، بالتأكيد يمكنك ضبط هذه الروابط وفقًا لاحتياجاتك.

الخطوة 4: صنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور (من إنتاج JLCPCB)

حول JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co.، Ltd.) ، هي أكبر مؤسسة نموذجية لثنائي الفينيل متعدد الكلور في الصين وهي شركة تصنيع عالية التقنية متخصصة في نموذج أولي سريع لثنائي الفينيل متعدد الكلور وإنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور. مع أكثر من 10 سنوات من الخبرة في تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، لدى JLCPCB أكثر من 200 ألف عميل في الداخل والخارج ، مع أكثر من 8 آلاف طلب عبر الإنترنت من نماذج ثنائي الفينيل متعدد الكلور وإنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور بكميات صغيرة في اليوم. تبلغ الطاقة الإنتاجية السنوية 200 ألف متر مربع. للعديد من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور أحادية الطبقة أو ثنائية الطبقات أو متعددة الطبقات. JLC هي شركة محترفة لتصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور تتميز بمقياس كبير ، ومعدات جيدة ، وإدارة صارمة وجودة عالية.

الحديث عن الالكترونيات

بعد عمل مخطط الدائرة ، قمت بتحويله إلى تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور لإنتاجه "انظر الصورة 5 ، 6 ، 7 ، 8" ، من أجل إنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، اخترت JLCPCB أفضل موردي ثنائي الفينيل متعدد الكلور وأرخص مزودي ثنائي الفينيل متعدد الكلور لطلب بلدي دائرة كهربائية. مع النظام الأساسي الموثوق به ، كل ما أحتاجه هو بعض النقرات البسيطة لتحميل ملف جربر وتعيين بعض المعلمات مثل لون وسمك ثنائي الفينيل متعدد الكلور وكميته ، ثم دفعت دولارين فقط للحصول على ثنائي الفينيل متعدد الكلور بعد خمسة أيام فقط. كما يظهر "الصورة 1 ، 2 ، 3 ، 4" من المخطط ذي الصلة.

ملفات التنزيل ذات الصلة

يمكنك الحصول على ملف الدائرة (PDF) من هنا. كما ترون في الصور أعلاه ، تم تصنيع PCB جيدًا ولدي نفس تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور الذي صنعناه للوحة الرئيسية لدينا وجميع الملصقات والشعارات موجودة لإرشادي أثناء خطوات اللحام. يمكنك أيضًا تنزيل ملف Gerber لهذه الدائرة من هنا في حالة رغبتك في تقديم طلب لنفس تصميم الدائرة.

الخطوة 5: صمم دعمًا لجهازك

من أجل تقديم مظهر أفضل لجهازنا ، قررت تصميم هذه الأجزاء الثلاثة "انظر الصورة 1" باستخدام برنامج Solidworks ، ستساعدنا هذه الأجزاء في تجميع قارئات DVD معًا ، لقد حصلت على ملفات DXF لهذه الأجزاء ومع بمساعدة أصدقائي في FabLab تونس ، حصلت على الأجزاء المصممة التي يتم إنتاجها باستخدام آلة القطع بالليزر CNC ، استخدمنا مادة خشب MDF 5 مم لإنتاج هذه الأجزاء. مصمم آخر وهو حامل قلم الرسم ، لقد حصلت عليه من خلال عملية طباعة ثلاثية الأبعاد. ويمكنك تنزيل جميع الملفات ذات الصلة من الروابط أدناه.

الخطوة السادسة: المكونات

الآن دعنا نراجع المكونات الضرورية التي نحتاجها لهذا المشروع ، أنا أستخدم Arduino Nano كما هو مذكور أعلاه ، سيكون قلب أجهزتنا. يشتمل المشروع أيضًا على محركين متدرجين مع محركات دوائر متكاملة للسائقين ومحرك مؤازر. ستجد أدناه بعض روابط أمازون الموصى بها للعناصر المناسبة

من أجل إنشاء هذا النوع من المشاريع ، سنحتاج إلى:

• ثنائي الفينيل متعدد الكلور الذي طلبناه من JLCPCB
• نانو اردوينو:
• 2 × سائق جسر L293D H:
• 2 × مقابس IC DIP 16 دبوس:
• 1 × IC socket DIP:
• موصلات رأس SIL و Screw:
• 1 × محرك سيرفو SG90:
• عدد 2 قارئ DVD:
• الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد
• قطع الليزر
• بعض المسمار للتجميع
• القلم الذي حصلنا عليه كهدية من JLCPCB أو أي قلم رسم آخر

الخطوة 7: التجميع الإلكتروني والاختبار

ننتقل الآن إلى تجميع اللحام لجميع المكونات الإلكترونية. كالعادة ستجد على الطبقة الحريرية العلوية ملصقًا لكل مكون يشير إلى موضعه على السبورة وبهذه الطريقة ستكون متأكدًا بنسبة 100٪ أنك لن ترتكب أي أخطاء في اللحام.

قم ببعض الاختبارات

بعد لحام المكونات الإلكترونية "انظر الصورة 1" ، قمت بربط قارئ DVD بلوحة المحور X وفعلت الشيء نفسه بالنسبة للوحة الرئيسية بدلاً من وضع أسلاك المحرك في رأس المسمار لإجراء اختبار بسيط باستخدام اختبار محرك متدرج كود "انظر الصورة 2". كما ترى ، يتحرك السائر بشكل جيد ونحن على الطريق الصحيح.

/ *************************************************** **************************************************** **************************************************** ******************* * - المؤلف: BELKHIR Mohamed * * - المهنة: (مهندس كهرباء) مالك MEGA DAS * * - الغرض الرئيسي: التطبيق الصناعي * * - حقوق النشر (ج) صاحب: جميع الحقوق محفوظة * * - الترخيص: BSD 2-Clause License * * - التاريخ: 2017-04-20 * * ********************* **************************************************** **************************************************** ************************************************ / / ** ********************************* ملاحظة **************** ********************** / // إعادة التوزيع والاستخدام في المصدر والصيغ الثنائية ، مع أو بدون // تعديل ، مسموح بها بشرط استيفاء الشروط التالية:

// * يجب أن تحتفظ عمليات إعادة توزيع الكود المصدري بإشعار حقوق النشر أعلاه ، هذا

// قائمة الشروط وإخلاء المسؤولية التالي.

// * يجب أن تقوم عمليات إعادة التوزيع في شكل ثنائي بإعادة إنتاج إشعار حقوق النشر أعلاه ،

// قائمة الشروط هذه وإخلاء المسؤولية التالي في الوثائق // و / أو المواد الأخرى المقدمة مع التوزيع.

// يتم توفير هذا البرنامج من قبل حاملي حقوق الطبع والنشر والمساهمين "كما هي"

// وأي ضمانات صريحة أو ضمنية ، بما في ذلك ، على سبيل المثال لا الحصر ، // الضمانات الضمنية لقابلية التسويق والملاءمة لغرض معين يتم إخلاء مسؤوليتها

/*

─▄▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▄

█░░░█░░░░░░░░░░▄▄░██░█ █░▀▀█▀▀░▄▀░▄▀░░▀▀░▄▄░█ █░░░▀░░░▄▄▄▄▄░░██░▀▀░█ ─▀▄▄▄▄▄▀─────▀▄▄▄▄▄▄▀

*/

# تضمين // تضمين مكتبة السائر ذات المحرك الثابت stepPerRotation = 20 ؛ // عدد الخطوات بالدوران. القيمة القياسية لـ CD / DVD // تشير إلى X محور محرك متدرج دبابيس Stepper myStepperX (stepPerRotation ، 8 ، 9 ، 10 ، 11) ؛ إعداد باطل () {myStepperX.setSpeed (100) ، // سرعة المحرك السائر myStepperX.step (100) ؛ تأخير (1000) ؛ myStepperX.step (-100) ، تأخير (1000) ؛ } حلقة فارغة() {}

الخطوة 8: تجميع الأجزاء الميكانيكية

نستمر في تجميع هيكلنا عن طريق شد محرك السائر الثاني بلوح المحور Y "انظر الصورة 1". بمجرد إعداد المحور Y سيكون لديك كلا المحورين جاهزين لإنشاء خطة المحور المزدوج التي تحدثنا عنها في الخطوة الأولى "انظر الصورة 2". كل ما عليك القيام به هو وضع المحورين في 90 درجة "انظر الصورة 3".

صنع ماسك القلم

نقوم بإعداد حامل القلم عن طريق وضع فأس صغير في زنبرك لإمساك حامل القلم المطبوع ثلاثي الأبعاد ثم نقوم بلف محرك المؤازرة في موضعه "انظر الصورة 4" ، حامل القلم جاهز لذلك نلصقه بعربة المحور Y باستخدام بعض الغراء الساخن أو أي وسيلة أخرى لجعله قادرًا على الانزلاق على المحور Y باتباع خطوات محرك السائر "انظر الصورة 5" ، ثم نلصق لوحنا النشط بعربة المحور X "انظر الصورة 6" ، وننتهي من شد أسلاك المحركات بها موصلات على السبورة. بعد بعض الترتيبات ، أصبح لدينا تصميم ميكانيكي جاهز للعمل "انظر الصورة 7".

الخطوة 9: جزء البرنامج

بالانتقال إلى جزء البرنامج ، سنجمع ثلاثة برامج من أجل تشغيل الجهاز ، لقد قدمت وصفًا موجزًا في الصورة الأولى ، وسنقوم بتصميمنا باستخدام برنامج Inkscape الذي ينتج ملف gcode اللازم لجهازنا ولأجل تأكد من فهم تعليمات gcode ، يجب أن يكون للجهاز الكود الخاص به الذي سيتم تحميله باستخدام برنامج Arduino IDE ، الجزء الأخير هو كيفية ربط رمز الجهاز بملف gcode ، ويتم تنفيذ ذلك عن طريق برنامج المعالجة.

تتمثل الخطوة الأولى في تحميل مجموعة لوحة اردوينو التي يمكنك تنزيلها من الرابط أدناه ولا تنسَ تحديث دبوس المحركات السائر وفقًا للكمية الخاصة بك.

ملحوظة: إذا كنت تستخدم نفس التخطيطي مثلنا ، فإن الكود سيعمل بشكل جيد ولا حاجة لتغيير أي شيء فيه.

تحضير Gcode "إنكسكيب"

ثم ننتقل إلى Inkscape ونقوم بتعديل بعض المعلمات "انظر الصورة 1" مثل الإطارات والوحدات الورقية "انظر الصورة 2" ، نقوم بإعداد تصميمنا وحفظه في تنسيق MakerBat unicon "انظر الصورة 5 ، 6" ، إذا كان هذا التنسيق هو غير متوفر في إصدار Inkscape الخاص بك ، يمكنك وضع وظيفة إضافية للحصول عليها ، بمجرد النقر فوق (حفظ) ستظهر نافذة جديدة لتعديلات معلمات ملف Gcode ، كل ما عليك القيام به هو اتباع نفس التعديل الذي قمنا به و سيكون كل شيء على ما يرام فقط اتبع "الصورة 7 ، 8 ، 9" ثم تقوم بتعيين هذه المعلمات بهذه الطريقة ، ويكون لديك ملف gCode الخاص بك.

ملاحظة: لا يمكنك حفظ ملف Gcode بالتنسيق المطلوب إذا كنت تستخدم إصدار Inkscape أعلى من الإصدار 0.48.5

ربط الجهاز بملف Gcode "Processing 3"

بالانتقال إلى برنامج المعالجة ، فهو يشبه إلى حد ما Arduino IDE "انظر الصورة 10" لذا يجب عليك فتح ملف "برنامج CNC" الذي يمكنك تنزيله من الرابط أدناه وتشغيله فقط "انظر الصورة 11" ، نافذة ثانية سيظهر ، تحتاج إلى الضغط على الأخير p في لوحة المفاتيح لتحديد منفذ COM الخاص بالجهاز "انظر الصورة 12" ، واضغط على الأخير g لتحديد ملف gcode المطلوب ، بمجرد تحديده سيبدأ الجهاز في الرسم مباشرة.

الخطوة 10: الاختبار والنتائج

وهنا حان الوقت لإجراء بعض الاختبارات ، بمجرد تحميل ملف Gcode يبدأ الجهاز في الرسم وأحب حقًا وميض LED الذي يعرض التسلسلات المرسلة إلى كل محرك متدرج.

تم تنفيذ التصميمات بشكل جيد للغاية ، ويمكنك أن ترى الرجال أن المشروع مذهل وسهل الصنع أيضًا ،

لا تنس مشاهدة مشروعنا السابق وهو "كيفية إنشاء منصة تدريب اردوينو الخاصة بك" واشترك في قناتنا على YouTube للحصول على المزيد من مقاطع الفيديو الرائعة.

شيء أخير ، تأكد من أنك تقوم بالإلكترونيات كل يوم

لقد كان BEE MB من MEGA DAS أراك في المرة القادمة