PrintBot: 6 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

إن PrintBot عبارة عن طابعة نقطية مركبة على iRobotCreate. يقوم PrintBot بالطباعة باستخدام بودرة التلك على أي سطح أرضي. يسمح استخدام الروبوت للقاعدة للإنسان الآلي بطباعة حجم غير محدود تقريبًا. فكر في ملاعب كرة القدم أو ملاعب كرة السلة. ربما ينبغي على المنافسين أن يبحثوا عن سرب من عطلة نهاية الأسبوع هذه في عيد الشكر العام المقبل. يسمح الروبوت أيضًا بتنقل الطابعة ، مما يسمح لها بالسفر إلى موقع للطباعة ، ثم الانتقال إلى موقع آخر. يتم تضمين اللاسلكي ، لذلك من الممكن أيضًا التحكم عن بعد. يعتبر فن الرصيف والإعلان أيضًا سوقًا مستهدفًا لهذا الجهاز.

الخطوة 1: إنشاء IRobot

إن iRobot Create مشابه جدًا لـ iRobot's Roomba ، ولكن بدون فراغ داخلي. هذا يسمح لنا بإضافة حمولة أكبر ويمنحنا ثقوب تركيب مريحة. يوفر iRobot أيضًا واجهة برمجة كاملة لـ Create تجعل التحكم في الروبوت أمرًا بسيطًا للغاية. الواجهة عبارة عن مجموعة بسيطة من الأوامر والمعلمات يتم إرسالها إلى الروبوت بشكل تسلسلي. اقرأ مواصفات Open Interface للحصول على مزيد من المعلومات. لاستخدامنا البسيط ، نحتاج فقط إلى بعض الأوامر. عند التهيئة ، يجب إرسال الأمر 128 لإخبار الروبوت ببدء قبول التحكم الخارجي. يجب تحديد الوضع التالي. للتحكم الكامل نرسل الأمر 132 إلى إنشاء. لاحظ أنه يجب إرسال جميع البيانات إلى إنشاء كأعداد صحيحة ، وليس نص أسكي عادي. كل شفرة تشغيل للأمر هي بايت واحد ، وقيمة ذلك البايت هي قيمة العدد الصحيح 128 أو أيًا كان. إذا كنت تريد الإرسال بنص أسكي أو أنسي ، فسيكون كل حرف في 128 بايتًا. للاختبار أو التحكم عبر الكمبيوتر الشخصي ، نوصي باستخدام Realterm لأنه يجعل كل شيء بسيطًا للغاية. ستحتاج أيضًا إلى ضبط معدل Baud على 57600 كما هو مذكور في وثائق Open Interface. الآن بعد تهيئة الإنشاء ، نستخدم الأمر 137 لدفع الروبوت إلى الأمام. مسافة الانتظار ، 156 تستخدم لإيقاف الروبوت بعد مسافة محددة. يقوم الأمران النصي 152 و 153 بتجميع كل شيء معًا وإنشاء نص برمجي بسيط يمكن تشغيله مرارًا وتكرارًا. يبيع iRobot ما يسمونه وحدة الأوامر وهي في الأساس وحدة تحكم صغيرة قابلة للبرمجة وعدد قليل من المنافذ التسلسلية التي قد تستخدمها للتحكم في الإنشاء.. بدلاً من ذلك ، استخدمنا Cypress Programmable System-on-a-Chip (PSoC) جنبًا إلى جنب مع جهاز كمبيوتر صغير جدًا x86 يسمى eBox 2300. يحتوي الروبوت على بطارية 18 فولت والتي سنستخدمها لتشغيل جميع أجهزتنا الطرفية.

الخطوة 2: تفكيك الطابعة والتحكم في المحرك

استخدمنا طابعة نافثة للحبر قديمة من إبسون للحركة الأفقية للطابعة ومجموعة تثبيت رأس الطباعة. أول شيء يجب القيام به هنا هو تفكيك الطابعة بعناية. يتطلب هذا إزالة جميع المكونات غير الأساسية حتى يكون كل ما تبقى هو مجموعة الجنزير والمحرك وحامل رأس الطباعة وحزام القيادة. احرص على عدم كسر هذا الحزام أو محرك القيادة الخاص به. قد يكون من الساطور أيضًا أن تتجول بمقياس فولت قبل أن تقوم بتمزيق جميع لوحات الطاقة ، لكننا كنا متحمسين جدًا لذلك. لاحظ أنك لست بحاجة إلى أي من مجموعات تغذية الصفحة ، أو رؤوس الطباعة أو الخراطيش الفعلية ، أو أي لوحات دوائر كهربائية. بعد تفكيك كل شيء ، يجب علينا معرفة كيفية تشغيل هذا المحرك. نظرًا لأننا مزقنا كل شيء قبل اختبار أي شيء ، فقد احتجنا إلى إيجاد الجهد المناسب لتزويد المحرك. يمكنك محاولة العثور على مواصفات المحرك عبر الإنترنت إذا كان بإمكانك العثور على رقم طراز ، ولكن بدون ذلك ، قم بتوصيله بمصدر طاقة تيار مستمر وقم بزيادة الجهد ببطء للمحرك. كنا محظوظين ووجدنا أن محركنا يمكن أن يعمل على 12-42 فولت ، ولكن للتأكد من أننا اختبرناه يدويًا كما هو موضح. اكتشفنا بسرعة حتى في 12V أن المحرك سيعمل بسرعة كبيرة. الحل هنا هو استخدام تعديل العرض النبضي (PWM). يعمل هذا بشكل أساسي على تشغيل وإيقاف المحرك بسرعة كبيرة لتدوير المحرك بسرعة أبطأ. تزود بطاريتنا 18 فولت لتسهيل الحياة ، سنقوم بتشغيل المحرك بنفس الطريقة. عند استخدام محركات DC التي يجب أن تنعكس في الدوائر ، ستواجه تيارًا خلفيًا كبيرًا في دائرتك عند عكس المحرك. يعمل محركك بشكل أساسي كمولد أثناء توقفه وعكس اتجاهه. لحماية وحدة التحكم الخاصة بك من هذا ، يمكنك استخدام ما يسمى H-Bridge. هذا هو في الأساس 4 ترانزستورات مرتبة في شكل H. استخدمنا منتجًا من Acroname. تأكد من أن السائق الذي تختاره يمكنه التعامل مع التيار المطلوب لمحركك. تم تصنيف محركنا على أنه 1A مستمر ، لذلك كانت وحدة التحكم 3A مساحة كبيرة للرأس. تسمح لنا هذه اللوحة أيضًا بالتحكم في اتجاه المحرك ببساطة عن طريق قيادة مدخلات عالية أو منخفضة وكذلك كبح (إيقاف المحرك وإبقائه في موضعه) المحرك بنفس الطريقة.

الخطوة 3: رأس الطباعة

أكبر قدر ممكن من مجموعة رأس الطباعة الأصلية التي يمكن إزالتها. لقد تركنا مع صندوق بلاستيكي مما جعل من السهل إرفاق رأس الطباعة الخاص بنا. تم توصيل محرك 5V DC صغير بمثقاب. تم اختيار البت بحيث يكون أقرب ما يمكن إلى نفس القطر مثل القمع. سيسمح هذا للحفر بملء مخرج القمع بالكامل. عندما تدور الريشة ، يدخل المسحوق إلى الأخاديد ويدور لأسفل باتجاه المخرج. من خلال تدوير البتة الأولى ، يمكننا إنشاء بكسل بحجم ثابت. سيتطلب الضبط الدقيق لجعل كل شيء مناسبًا تمامًا. في البداية واجهنا مشاكل مع المسحوق الذي يتم رشه ببساطة في كل مكان ، ولكن بإضافة قمع ثان ورفع لقمة الحفر ، كلما كان السقوط الأطول أثناء تقييده على القمع ينتج بكسلًا نظيفًا.

نظرًا لأنه يجب التحكم في هذا المحرك أو إيقاف تشغيله فقط ، لم يكن الجسر H ضروريًا هنا. بدلاً من ذلك ، استخدمنا ترانزستورًا بسيطًا في سلسلة مع التوصيل الأرضي للمحرك. تم التحكم في بوابة الترانزستور بإخراج رقمي من وحدة التحكم الدقيقة الخاصة بنا مثل المدخلات الرقمية للجسر H. PCB الصغير بجوار محرك التيار المستمر عبارة عن مستشعر بالأشعة تحت الحمراء بالأبيض والأسود. تقوم هذه اللوحة ببساطة بإخراج إشارة رقمية عالية أو منخفضة عندما يرى المستشعر الأسود أو الأبيض على التوالي. يتيح لنا الجمع مع شريط التشفير بالأبيض والأسود معرفة موضع رأس الطباعة في جميع الأوقات عن طريق حساب التحولات من الأسود إلى الأبيض.

الخطوة 4: المتحكم الدقيق

يدمج Cypress PSoC جميع قطع الأجهزة المنفصلة. قدمت لوحة تطوير Cypress واجهة سهلة للعمل مع PSoC وتوصيل الأجهزة الطرفية. PSoC عبارة عن شريحة قابلة للبرمجة لذلك يمكننا بالفعل إنشاء أجهزة مادية في الشريحة مثل FPGA. يحتوي Cypress PSoC Designer على وحدات مسبقة الصنع للمكونات الشائعة مثل مولدات PWM والمدخلات والمخرجات الرقمية ومنافذ com RS-232 التسلسلية.

تحتوي لوحة التطوير أيضًا على لوحة أولية متكاملة تسمح بسهولة تركيب وحدات التحكم في المحرك الخاصة بنا. يجمع الكود الموجود على PSoC كل شيء معًا. ينتظر تلقي أمر تسلسلي. يتم تنسيق هذا كسطر واحد من 0 و 1 يشير إلى الطباعة أم لا لكل بكسل. ثم يمر الرمز عبر كل بكسل ، ويبدأ محرك القيادة. تؤدي المقاطعة الحساسة للحافة على الإدخال من مستشعر الأسود / الأبيض إلى إجراء تقييم للطقس أو عدم الطباعة عند كل بكسل. إذا كان البكسل قيد التشغيل ، فإن خرج الفرامل يكون مرتفعًا ويبدأ الموقت. تنتظر المقاطعة على المؤقت 0.5 ثوانٍ ثم تدفع ناتج الموزع عاليًا ، مما يتسبب في تشغيل الترانزستور ودوران لقمة الحفر ، ويتم إعادة ضبط عداد المؤقت. بعد نصف ثانية أخرى ، تؤدي المقاطعة إلى توقف المحرك وتحريك محرك القيادة مرة أخرى. عندما يكون شرط الطباعة خاطئًا ، لا يحدث شيء حتى يقرأ المشفر حافة أخرى من الأسود إلى الأبيض. هذا يسمح للرأس بالتحرك بسلاسة حتى يحتاج إلى التوقف عن الطباعة. عند الوصول إلى نهاية السطر ("\ r / n") يتم إرسال "\ n" على المنفذ التسلسلي للإشارة إلى الكمبيوتر الشخصي أنه جاهز لخط جديد. يتم أيضًا عكس التحكم في الاتجاه على الجسر H. يتم إرسال إشارة الإنشاء للمضي قدمًا بمقدار 5 مم. يتم ذلك عبر مخرج رقمي آخر متصل بإدخال رقمي على موصل DSub25 الخاص بـ Create. يستخدم كلا الجهازين منطق TTL القياسي 5V ، لذا فإن الواجهة التسلسلية الكاملة غير ضرورية.

الخطوة 5: جهاز الكمبيوتر

لإنشاء جهاز مستقل تمامًا ، تم استخدام جهاز كمبيوتر صغير x86 يسمى eBox 2300. للحصول على أقصى قدر من المرونة ، تم تثبيت إصدار مخصص من Windows CE Embedded على eBox. تم تطوير تطبيق بلغة C لقراءة صورة نقطية بحجم 8 بت ذات مقياس رمادي من محرك أقراص USB. ثم أعاد التطبيق أخذ عينات من الصورة ثم أخرجها سطرًا واحدًا في كل مرة إلى PSoC عبر منفذ com التسلسلي.

يمكن أن يسمح استخدام eBox بالعديد من التطورات الأخرى. يمكن لخادم الويب أن يسمح بتحميل الصور عن بُعد عبر شبكة لاسلكية مدمجة. يمكن تنفيذ جهاز التحكم عن بعد ، من بين أشياء أخرى كثيرة. يمكن إنشاء معالجة أخرى للصور ، وربما حتى برنامج تشغيل طباعة مناسب للسماح للجهاز بالطباعة من تطبيقات مثل المفكرة. كان آخر شيء نفقده تقريبًا هو القوة. مستلزمات الإنشاء 18 فولت. لكن معظم أجهزتنا تعمل بجهد 5 فولت. تم استخدام مصدر طاقة Texas Instruments DC-DC لتحويل الجهد بشكل فعال دون إهدار الطاقة للتسخين ، وبالتالي إطالة عمر البطارية. تمكنا من تحقيق أكثر من ساعة من وقت الطباعة. جعلت لوحة الدوائر المخصصة تركيب هذا الجهاز والمقاومات والمكثفات المطلوبة أمرًا سهلاً.

الخطوة 6: هذا كل شيء

حسنًا ، لقد تم إنشاء برنامج PrintBot الخاص بنا في خريف 07 لفئة ECE 4180 Embedded Design الخاصة بالدكتور هامبلن في Georgia Tech. إليكم بعض الصور التي طبعناها بواسطة الروبوت الخاص بنا. نأمل أن يعجبك مشروعنا وربما يلهمك المزيد من الاستكشاف! شكرًا جزيلاً لـ PosterBot وجميع أجهزة iRobot Create Instructables الأخرى لإلهامهم وتوجيههم.