Как сделать плоттер своими руками

Перьевые и карандашно-перьевые плоттеры некогда были чрезвычайно популярными. С течением времени их производство начало сокращаться. Но использовать такие системы можно в различных сферах, включая кройку и шитье, инженерную сферу, рисование и т.п. Найти на рынке перьевой плоттер можно, но ведь интереснее сделать его самому, правда? И пользователь по имени Мигель Санчес (Miguel Sanchez) решил сделать плоттер самостоятельно. В качестве управляющей платформы он выбрал Arduino Uno. В системе также использованы шаговые двигатели NEMA 17 и вспомогательный сервопривод для поднятия и опускания ручки. Кроме того, используются металлические трубки, ремни и несколько деталей, распечатанных на 3D принтере. Вся эта система довольно простая, и при наличии 3D принтера сделать ее не особо сложно. Интересно, что изначально Мигель решил использовать лазерную резку для создания нужных деталей, но после принял решение работать все же с 3D принтером. Собственный плоттер Санчес решил создать, вдохновившись моделью AxiDraw, который разработан Evil Mad Scientist. Вот первая модель основы плоттера, созданная из деталей, вырезанных лазером: После разработчик решил доработать систему, а также использовать 3D принтер для создания деталей для своего плоттера. Все модели нужных для распечатки деталей выложены пользователем в общий доступ. Для того, чтобы отсылать файлы на «печать», умелец использовал программу Universal Serial Sender . Это java-программка, которая идеально справляется со своей задачей. И вот финальный результат работы: Более подробно о проекте рассказывает сам автор на своем сайте.

Графопостроители представляют собой устройства, которые в автоматическом режиме с заданной точностью производят вычерчивание чертежей, рисунков, схем на бумаге, ткани, коже и прочих материалах. Распространены модели техники с функцией резки. Изготовление плоттера своими руками в домашних условиях вполне возможно. Для этого понадобятся детали от старого принтера либо dvd-привода, определенное программное обеспечение и еще некоторые материалы.

ЧПУ плоттер из двд-привода

Сделать небольшой плоттер из dvd привода самостоятельно относительно просто. Такое устройство на ардуино обойдется намного дешевле своего фирменного аналога.

Рабочая область у создаваемого устройства будет 4 на 4 см.

Для работы потребуются следующие материалы:

• клей или двухсторонний скотч;
• припой для пайки;
• провода для монтажа перемычек;
• dvd-привод (2 шт.), из которого берется шаговый двигатель;
• Arduino uno;
• серводвигатель;
• микросхема L293D (драйвер, осуществляющий управление двигателями) – 2 шт.;
• макетная плата беспаечная (основание из пластмассы с набором проводящих электрический ток разъемов).

Чтобы воплотить задуманный проект в жизнь, следует собрать такие инструменты:

• паяльник;
• отвертку;
• мини-дрель.

Опытные любители электронных самоделок могут использовать дополнительные детали, чтобы собрать более функциональный аппарат.

Этапы сборки

Сборку cnc плоттера проводят по такому алгоритму:

• с помощью отвертки разбирают 2 dvd-привода (результат изображен на фото далее) и достают из них шаговые электродвигатели, при этом из оставшихся деталей выбирают два боковых основания для будущего графопостроителя;

Разобранные dvd-привода

• отобранные основания соединяют с помощью винтов (предварительно подогнав их по размерам), получая при этом оси X и Y, как на фотографии ниже;

Оси X-Y в сборке

• к оси Х прикрепляют ось Z, которая представляет собой сервопривод с держателем для карандаша либо ручки, что показано на фото;

Ось Z

• прикрепляют к оси Y квадрат размером 5 на 5 см из фанеры (или пластика, доски), который будет служить основанием для укладываемой бумаги;

Основание для размещения бумаги

• собирают, уделяя особое внимание подсоединению шаговых электродвигателей, электрическую цепь на беспаечной плате по схеме, представленной ниже;

Схема электрических соединений

• вводят код для тестирования работоспособности осей Х-Y;
• проверяют функционирование самоделки: если шаговые электродвигатели заработали, то детали соединены по схеме верно;
• загружают в сделанный чпу плоттер рабочий код (для Arduino);
• скачивают и запускают программу exe для работы с G-кодом;
• устанавливают на компьютер программу Inkscape (векторный графический редактор);
• инсталлируют дополнение к ней, позволяющее преобразовывать в изображения G-код;
• настраивают работу Inkscapе.

После этого самодельный мини плоттер готов к работе.

Некоторые нюансы работы

Оси координат должны быть обязательно расположены перпендикулярно друг к другу. При этом карандаш (либо ручка), зафиксированный в держателе, должен без проблем перемещаться вверх-вниз сервоприводом. Если шаговые привода не работают, то требуется проверить правильность их соединения с микросхемами L293D и найти рабочий вариант.

Код для тестирования осей Х-Y, работы графопостроителя, программу Inkscape с дополнением можно скачать в интернете.

G-код представляет собой файл, содержащий координаты X-Y-Z. Inkscape выступает в роли посредника, позволяющего создавать совместимые с плоттером файлы с данным кодом, который затем преобразуется в движение электродвигателей. Чтобы распечатать нужное изображение или текст, понадобится с помощью программы Inkscape предварительно перевести их в G-код, который после будет послан на печать.

Следующее видео демонстрирует работу самодельного плоттера из двд-привода:

Плоттер из принтера

Графопостроители классифицируются по различным критериям. Аппараты, в которых носитель закрепляется неподвижно механическим, электростатическим или вакуумным способом, называются планшетными. Такие устройства могут как просто создавать изображение, так и вырезать его, при наличии соответствующей функции. При этом доступна горизонтальная и вертикальная резка. Параметры носителя ограничиваются только размерами планшета.

Режущий плоттер по-другому называется катер. Он имеет встроенный резец или нож. Наиболее часто изображения вырезаются аппаратом из таких материалов:

• обычной и фотобумаги;
• винила;
• картона;
• различных видов пленки.

Сделать планшетный печатающий или режущий плоттер можно из принтера: в первом случае в держателе будет установлен карандаш (ручка), а во втором – нож либо лазер.

Самодельный планшетный графопостроитель

Чтобы собрать устройство своими руками, понадобятся следующие комплектующие детали и материалы:

• шаговые двигатели (2), направляющие и каретки из принтеров;
• Arduino (совместимый с USB) или микроконтроллер (например, ATMEG16, ULN2003A), служащий для преобразования поступающих с компьютера команд в сигналы, вызывающие движение приводов;
• лазер мощностью 300 мВт;
• блок питания;
• шестерни, ремни;
• болты, гайки, шайбы;
• органическое стекло или доска (фанера) в качестве основы.

Лазер позволяет резать тонкие пленки и выжигать по дереву.

Простейший вариант планшетного графопостроителя собирают в такой последовательности:

• делают основу из выбранного материала, соединяя элементы конструкции болтами или склеивая их;

Основа

• сверлят отверстия и вставляют в них направляющие как на фотографии ниже;

Установка направляющих

• собирают каретку для установки пера либо лазера;

Каретка с отверстиями под направляющие

• собирают крепление;

Крепление под маркер

Фиксирующий механизм

• устанавливают шаговые двигатели, шестерни, ремни, получая изображенную ниже конструкцию;

Собранный самодельный плоттер

• соединяют электрическую схему;
• устанавливают программное обеспечение на компьютер;
• запускают устройство в работу после проверки.

Если использовать Arduino, то подойдут рассмотренные выше программы. Применение разных микроконтроллеров потребует установки различного ПО.

Когда для разрезания пленки или бумаги (картона) устанавливается нож, глубину его проникновения следует правильно отрегулировать экспериментальным способом.

Приведенную конструкцию можно усовершенствовать, добавив автоматики. Детали по параметрам понадобится подбирать опытным путем, исходя из имеющихся в распоряжении. Возможно, некоторые потребуется докупить.

Оба рассмотренных варианта графопостроителей можно сделать самостоятельно, лишь бы была старая ненужная техника и желание. Такие дешевые аппараты способны рисовать чертежи, вырезать различные изображения и фигуры. До промышленных аналогов им далеко, но при необходимости частого создания чертежей, работу они значительно облегчат. При этом программное обеспечение доступно в сети бесплатно.

В продолжение темы:Подписывайтесь, и в вашей ленте ВК будет все самое интересное о технике:Расчет потребленияэлектроэнергии техникойРассчитатьx26.11.2019Лучшие детские синтезаторы для разного возрастаПрочая цифровая26.11.2019Как выбрать синтезатор для ребенкаПрочая цифровая19.11.2019Камеры видеонаблюдения в системе умного домаВидеокамераКамеры видеонаблюдения в системе умного домаВыбор бытовой техникиВаше мнение Загрузка …Обзоры техникиКалькуляторрасчетаэлектроэнергииРассчитатьРад снова вас приветствовать. Итак, сегодня будем делать плоттер. Маленький такой, из компьютерных DVD или CD. Этот плоттер является модификацией моего лазерного гравировального станка, тоже маленького, тоже из компьютерных DVD или CD. Поэтому, чтобы не писать одно и то же, я буду ссылать на другие мои самоделки. Если у вас уже есть лазерный гравировальный станок, изготовленный по моей инструкции, ваша работа будет сводиться к изготовления рабочего инструмента – держателя ручки ли маркера. Данный держатель будет ставиться вместо лазера. Тем, кто подобные станки не делал, придется открыть две инструкции. Видео демонстрация: Будем использовать:— DVD-ROM или CD-ROM (всего понадобится 4, если есть станок – 2)- Фанера, ДСП, OSB толщиной 10 мм (Подойдет и 6 мм фанера или ДСП) — Arduino Uno (или любая совместимая совместимые платы. Nano, Micro, Esplora – не подойдут)- Arduino CNC Shield v3- Servo SG90- Платформа универсальная Tamiya 70098- Драйвера шагового двигателя A4988 с радиаторами 2 шт.- Блок питания на 5В, 3А- Соединительные провода- Коннектор 2.54 мм Dupont — Элетролобзик, дрель- Тонкая резинка- Сверла по металлу или дереву 2, 3, 4, 5 мм- Винт 3 х 20 мм или 4 х 20 мм- Маркер, лучше всего тонкий- Гайки, гроверы и шайбы 4 мм- Термоклей- Саморезы по дереву 2.5 х 25 мм, 2.5 х 10 мм- Паяльник, припой, канифольШаг 1. Сборка основы для плоттера.Как я уже говорил, придется обращаться к другой моей инструкции.Выполняем 1 и 2 шаги. Только разобрать надо будет 4 DVD или CD привода. Два привода разбираем это будут оси X и Y. При разборе CD приводов вы можете натолкнуться на неприятную неожиданность. Внутри не будет шагового двигателя. Выглядят такие примерно примерно так:Как видно на фото, в таких стоит обычный электродвигатель постоянного тока. Такие можно использовать для изготовления держателя маркера или ручки.В той же инструкции третьим шагом идет подготовка блока питания, можете воспользоваться тем шагом. Но о блоке питания поговорим позже.В инструкции по изготовлению гравера версии 1 есть четвертый шаг «Шаг 4 Джойстик для ручного управления.» — его делать не нужно. Джойстик нужен был при первой версии прошивки. Во второй и всех последующих, команды управления отправляться через последовательный порт.Шаг 2. Изготовление держателя пишущего предмета.Разобрав пару DVD-шников, вскрываем еще два. Из этих двух приводов нам понадобятся только две оси и два подшипника.А два привода надо, потому что рамка с двумя подшипниками в одном приводе, только одна, а нам надо две. Подшипники часто составляют одно целое с движущейся каретой. Поэтому большую часть кареты надо отрезать или откусить, главное не повредить подшипник. Вынимаем нужные нам компоненты:Берем платформу из набора «Платформа универсальная Tamiya 70098». Конечно эта платформа используется для сборки гусеничной модели, но у меня она осталась без дела, так как я использовал другие материалы. Платформа хорошо подходит для изготовления разных деталей, в ней есть отверстия, и она легко режется.Вы можете заменить эту платформу другим материалом, например, фанерой толщиной 4 мм. Только в этом случае придется в фанере делать отверстия для крепления осей, крепления к станку и зажимной пластинки. Какой бы вы материал не взяли, вырезаем из него прямоугольники: 80 х 48 мм – это основа, два 24 х 15 мм – крепление осей, 23 х 23 мм – зажим для ручки (маркера), 23 х 23 мм с выступом с одной стороны на 10 мм.Взяв в руки термоклеевой пистолет, собираем наш механизм следующим образом:Поясню: на основу сверху и снизу, перпендикулярно основе, клеим прямоугольники 24 х 15 мм. Затем вставляем оси с подшипниками, оси также фиксируем по краям. На подшипники клеим прямоугольник 23 х 23 мм с выступом (у меня фото выступ отсутствует, я пор него забыл, когда резал, я приклею выступ позже).До установки, на станке у вас должно быть такое крепление:Как его изготовить подробно описано в инструкции «Лазерный гравер из старых DVD-Rom». Ставим на станок наш механизм, фиксируем используя гайки:Так как я забыл про выступ, клеим его к прямоугольнику, приклеенному к подшипникам:Берем сервопривод и клеим его к основе, с левой стороны, примерно на середине. Перед фиксацией сервопривода, убедитесь, что он установлен в положение 90 градусов.А теперь берем небольшой отрезок резинки, продеваем в самое крайнее отверстие рычага сервопривода, затем продеваем в отверстие выступа или просто накидываем на выступ:Подъем пишущего инструмента будет осуществляться рычагом от сервопривода, при этом сервопривод будет находиться в положении 90 градусов. Когда рычаг будет опускаться вниз (положение сервопривода будет 180 градусов), ручка или маркер будет опускаться вниз, вслед за рычагом, и слегка надавливаться за счет натяжения резинки.Кому не терпится проверить плоттер в работе, может просто приклеить на термоклей маркер:У кого еще есть терпение – берем болтики, гаечки, прижимной прямоугольник и собираем такую конструкцию:Вставляем маркер между прямоугольниками и зажимаем, используя гаечки (можно руками, этого будет достаточно, чтобы удержать маркер):Чтобы было лучше видно вся конструкция, еще пару фото с разных сторон:

На этом с механикой все. Переходим к электрике и программным средствам.Шаг 3. Электрика.Электрику будем использовать из второй версии лазерного гравера – «Лазерный гравер из DVD версия 2.0».Выполняем почти все в третьем шаге вышеуказанной инструкции. Нам не понадобиться транзистор из той инструкции, он нужен был для включения лазера, сервопривод работает без транзистора, у него собственный контролер. Тестовый светодиод также будет лишним. В четвертом шаге той же инструкции «Шаг 4 Настройка ограничения тока двигателей.», описывается процесс настройки тока шаговых двигателей. При работе лазера, не было дополнительного сопротивления для его движения. У плоттера пишущий инструмент будет соприкасаться с бумагой, что будет создавать сопротивление движению, за счет терния. Поэтому силу тока лучше немного увеличить. Делаем все по той инструкции, меняем только параметры измерения:Vref = Imax * 8 * (RS)Imax — ток шагового двигателяRS — сопротивление резистора.В случае с плоттером:RS = 0,100.Imax = 0.55Vref = 0,55 * 8 * 0,100 = 0,44 В.В итоге между переменным резистором драйвера шагового двигателя и GND должно быть напряжение в 0.44 В. Для питания нам понадобиться блок питания на 5 В. Лучше всего взять блок на 3 А, лучше с запасом. На CNC Shield написано входное напряжение от 12 В до 36 В, но так как наши шаговые двигатели рассчитаны на 5 В, мы будем питать CNC Shield и соответственно драйверы тоже от 5 В. Такая схема лично проверена мной и неоднократно, все работает хорошо. Блок питания примерно такой:Со следующими характеристиками:Начиная с версии GRBL 0.9, было поменяны местами пины подключения «Z-limit +» и «spindle enable». Поэтому сигнальный провод от сервопривода подключаем к «Z-limit +». Плюс от сервопривода к +5 В (питание надо брать напрямую от блока питания, а не от +5 В, размещенном на Arduino), GND к GND соответственно.Также можно использовать компьютерный блок питания. О том как это можно сделать описано в «Шаг 3 Подготовка блока питания.» моей инструкции «Лазерный гравер из старых DVD-Rom»Шаг 4. Прошивка и программа управления.Для начала скачиваем Arduino IDE, как всегда с официального сайтаДля управления плоттером будем использовать GRBL, изменённую для управления сервоприводом. Заходим по нижеследующей ссылке и скачиваем архив целикомРаспакованный архив переписываем в папку «libraries», которую легко можно в папке с установленной Arduino IDE. Запускаем Arduino IDE, заходим в «файл» -«примеры» — «grbl-servo-master». Нажимаем «загрузка», дожидаемся окончания загрузки скетча. Для управления плоттером будем использовать программу LASERGRBL. Скачиваем и устанавливаем ееИнтерфейс программы интуитивно понятен, там все просто. Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь. Используемые источники:

• https://habr.com/post/393535/
• https://tehnika.expert/cifrovaya/prochaya-cifrovaya/delaem-plotter-svoimi-rukami.html
• https://usamodelkina.ru/16711-mini-plotter-iz-dvd.html