MESOMIX - Mélangeur de peinture automatisé : 21 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Êtes-vous un designer, un artiste ou une personne créative qui aime jeter des couleurs sur votre toile, mais c'est souvent un combat quand il s'agit de faire la teinte souhaitée.

Ainsi, cette instruction art-tech disparaîtra dans les airs. Comme cet appareil utilise des composants standard pour créer la teinte souhaitée en mélangeant automatiquement la bonne quantité de pigments CMJN (Cyan-Magenta-Jaune-Noir), ce qui réduira considérablement le temps passé à mélanger les couleurs ou l'argent dépensé pour acheter différents pigments. Et vous fournira ce temps supplémentaire pour votre création.

Espérons que vous apprécierez et commençons!

Étape 1: Comment ça marche ?

Il existe essentiellement deux modèles de théorie des couleurs que nous devons prendre en compte pour ce projet.

1) Modèle de couleur RVB

Le modèle de couleur RVB est un modèle de couleur additif dans lequel la lumière rouge, verte et bleue est additionnée de diverses manières pour reproduire un large éventail de couleurs. L'objectif principal du modèle de couleur RVB est la détection, la représentation et l'affichage d'images dans les systèmes électroniques, tels que les téléviseurs et les ordinateurs, bien qu'il ait également été utilisé dans la photographie conventionnelle.

2) Modèle de couleur CMJN

Le modèle de couleur CMJN (couleur quadrichromie, quatre couleurs) est un modèle de couleur soustractif, utilisé dans les imprimantes couleur. CMJN fait référence aux quatre encres utilisées dans certaines impressions couleur: cyan, magenta, jaune et incolore (noir). Le modèle CMJN fonctionne en masquant partiellement ou entièrement les couleurs sur un fond plus clair, généralement blanc. L'encre réduit la lumière qui serait autrement réfléchie. Un tel modèle est appelé soustractif car les encres « soustraient » la luminosité du blanc.

Dans les modèles de couleurs additives tels que RVB, le blanc est la combinaison « additive » de toutes les lumières de couleurs primaires, tandis que le noir est l'absence de lumière. Dans le modèle CMJN, c'est l'inverse: le blanc est la couleur naturelle du papier ou d'un autre fond, tandis que le noir résulte d'une combinaison complète d'encres colorées. Pour économiser de l'argent sur l'encre et produire des tons noirs plus profonds, des couleurs non saturées et sombres sont produites en utilisant de l'encre noire au lieu de la combinaison de cyan, magenta et jaune.

Étape 2: Le mécanisme

Comme il est mentionné dans la section « Comment ça marche ? » étape que les modèles de couleurs RVB et CMJN seront utilisés dans cette machine.

Ainsi, nous utiliserons le modèle RVB pour alimenter le code couleur RVB à la machine tandis que le modèle CMJN pour fabriquer la teinte en mélangeant des pigments CMJN dans lesquels le volume de la couleur blanche sera constant et ajouté manuellement.

Donc, pour déterminer la meilleure procédure possible pour construire cette machine, j'ai esquissé un organigramme pour clarifier la situation dans mon esprit.

Voici le plan de la façon dont les choses vont se dérouler:

• Les valeurs RVB et le volume de la couleur blanche seront envoyés via Serial Monitor.
• Ensuite, ces valeurs RVB seront converties en pourcentage CMJN en utilisant la formule de conversion.

Les valeurs R, G, B sont divisées par 255 pour changer la plage de 0..255 à 0..1:

R' = R/255 G' = G/255 B' = B/255 La couleur de la touche noire (K) est calculée à partir des couleurs rouge (R'), verte (G') et bleue (B'): K = 1-max(R', G', B') La couleur cyan (C) est calculée à partir des couleurs rouge (R') et noire (K): C = (1-R'-K) / (1-K) La couleur magenta (M) est calculée à partir des couleurs verte (G') et noire (K): M = (1-G'-K) / (1-K) La couleur jaune (Y) est calculée à partir du bleu Couleurs (B') et noir (K): Y = (1-B'-K) / (1-K)

• En conséquence, j'ai obtenu des valeurs de pourcentage CMJN de cette couleur requise.
• Maintenant, toutes les valeurs en pourcentage doivent être converties en volumes C, M, Y et K en multipliant chaque valeur en pourcentage par le volume de la couleur blanche.

C (mL) = C (%) * Volume de couleur blanche (x mL)

M(mL) = M(%) * Volume de couleur blanche (x ml) Y(mL) = Y(%) * Volume de couleur blanche (x ml) K(mL) = K(%) * Volume de couleur blanche (x ml)

Ensuite, ces volumes C, M, Y et K seront multipliés par les pas par révolution du moteur respectif

Pas requis pour pomper Couleur = Couleur (mL) * Pas/Rév du moteur respectif

Et c'est tout, en utilisant cela, chaque couleur sera pompée pour former un mélange de couleurs qui sera mélangé avec le volume exact de couleur blanche pour former la nuance désirée.

Étape 3: La conception

J'ai décidé de le concevoir dans SolidWorks car j'y travaille depuis 2 ans et j'ai appliqué toutes mes compétences en conception, fabrication soustractive et fabrication additive dans la phase de conception tout en gardant à l'esprit tous les paramètres, notamment l'utilisation des composants autonomes, compact et conception conviviale pour le bureau, précise mais rapide et économique.

Après quelques itérations, j'ai proposé ce design qui répond à toutes mes exigences et je suis assez satisfait des résultats.

Étape 4: De quoi avons-nous besoin ?

Composants electroniques:

• 1x Arduino Uno
• 1x bouclier GRBL
• 4x A4988 pilote pas à pas
• 1x prise CC
• 1x 13cmx9cm Interrupteur à Bascule
• 4x Néma 17
• Bande LED RVB 2x 15cm
• 1x sonnerie
• 1x HC-05 Bluetooth

Composants matériels:

• Roulement 24x 624zz
• 4 tubes en silicone de 50 cm de long (diamètre extérieur 6 mm et diamètre intérieur 4 mm)
• 1x Cylindre De Mesure 100mL
• 5x 100mL Bécher
• 30x M3x15 Boulons
• 30x écrous M3
• 12x M4x20 Boulons
• 16x M4x25 Boulons
• 30x écrous M4
• et quelques rondelles M3 et M4

Outils:

• Machine à découper au laser
• Imprimante 3D
• Clés Allen
• Pince
• Tournevis
• Fer à souder
• Pistolet à colle

Étape 5: Découpe au laser

Au départ, j'ai conçu le cadre pour qu'il soit composé de contreplaqué, mais j'ai compris que le MDF de 6 mm fonctionnerait également pour cette machine, mais le seul problème avec le MDF est qu'il est sujet à l'humidité et qu'il y a beaucoup de chances que de l'encre ou des pigments se renversent. sur les panneaux.

Pour résoudre ce problème, j'ai utilisé une feuille de vinyle noire qui n'ajoute que quelques dollars au coût total mais a fourni une excellente finition mate à la machine.

Après cela, j'étais prêt à faire découper mes panneaux via une machine laser.

Je joins les fichiers ci-dessous et j'ai déjà supprimé ce logo du fichier afin que vous puissiez ajouter le vôtre facilement:)

Étape 6: Impression 3D

Je suis passé par différents types de pompes et après de nombreuses recherches, j'ai trouvé que les pompes péristaltiques correspondent parfaitement à mes besoins.

Mais la plupart d'entre eux sur Internet sont des pompes avec des moteurs à courant continu qui ne sont pas très précis et peuvent causer des problèmes lors de leur contrôle, d'autre part, certaines pompes sont là avec des moteurs pas à pas, mais leur coût est assez élevé.

J'ai donc décidé d'opter pour une pompe péristaltique imprimée en 3D qui utilise un moteur Nema 17 et heureusement, je suis tombé sur un lien sur Thingiverse où SILISAND a fait un remix de la pompe péristaltique de RALF. (Merci spécial à SILISAND et RALF pour leur conception qui m'a beaucoup aidé.)

J'ai donc utilisé cette pompe péristaltique pour mon projet, ce qui a considérablement réduit le coût.

Mais après avoir imprimé et testé toutes les pièces, j'ai réalisé qu'elles ne sont pas tout à fait parfaites pour cette application. Ensuite, j'ai modifié le tuyau sous pression en augmentant sa courbure afin qu'il puisse appliquer plus de pression sur le tuyau et j'ai également modifié le dessus du support de fixation pour offrir plus d'adhérence sur l'arbre du moteur.

Mes paramètres d'imprimante 3D:

• Matériau (PLA)
• Hauteur de couche (0,2 mm)
• Épaisseur de la coque (1,2 mm)
• Densité de remplissage (30%)
• Vitesse d'impression (50 mm/s)
• Température de la buse (210°C)
• Type d'assistance (partout)
• Type d'adhérence de la plate-forme (Aucun)

Vous pouvez télécharger tous les fichiers utilisés dans ce projet -

Étape 7: Le support de roulement

Pour assembler le support de roulement, nous aurons besoin des pièces suivantes:

• 1x bas de support de roulement imprimé en 3D
• 1x dessus de support de roulement imprimé en 3D
• 6x 624zz Roulement
• 3x boulons M4x20
• 3x écrous M4
• 3x entretoises M4
• Clé Allen M4

Comme décrit dans les images, insérez les trois boulons M4x20 dans le dessus du support de roulement imprimé en 3D, puis insérez une rondelle M4 avec deux roulements 624zz et une autre rondelle dans chaque boulon. Insérez ensuite les écrous M4 dans le bas du support de roulement imprimé en 3D, serrez les boulons en plaçant le support inférieur.

Suivez la même procédure pour faire les trois autres supports de roulement.

Étape 8: Préparation du panneau arrière

Pour assembler le panneau arrière, nous aurons besoin des pièces suivantes:

• Panneau arrière découpé au laser
• 4x base de pompe imprimée en 3D
• 16x écrous M4
• 8x boulons M3x16
• 8x M3 Rondelles
• 4x moteur pas à pas Nema 17
• Clé Allen M3

Pour préparer le panneau arrière, prenez la base de la pompe imprimée en 3D et insérez les écrous M4 dans les fentes à l'arrière de la base de la pompe, comme indiqué sur les images. Préparez les trois autres bases de la pompe de la même manière.

Alignez maintenant le moteur pas à pas Nema 17 avec les fentes du panneau arrière depuis l'arrière et montez la base de la pompe à l'aide du boulon M3x15 et d'une rondelle. Et assemblez tous les moteurs et la base de la pompe en utilisant la même procédure.

Étape 9: Assemblage de toutes les pompes sur le panneau arrière

Pour assembler toutes les pompes, nous aurons besoin des pièces suivantes:

• Moteurs et base de pompe assemblés Panneau arrière
• 4x supports de roulement
• 4x plaque de pression de tuyau imprimée en 3D
• 4x haut de pompe imprimé en 3D
• 4 tubes en silicone de 50 cm (6 mm de diamètre extérieur et 4 mm de diamètre intérieur)
• 16x M4x25 Boulons

Insérez tous les supports de roulement sur les arbres des moteurs. Ensuite, placez le tube en silicone autour des supports de roulement tout en le pressant avec la plaque de pression de tuyau imprimée en 3D. Et fermez la pompe à l'aide du dessus de pompe imprimé en 3D avec des boulons M4x25.

Étape 10: préparer le panneau inférieur

Pour assembler le panneau inférieur, nous aurons besoin des pièces suivantes:

• Panneau inférieur découpé au laser
• 1x Arduino Uno
• 1x bouclier GRBL
• 4x A4988 pilote pas à pas
• 4x M3x15 Boulon
• 4x écrou M3
• Clé Allen M3

Montez l'Arduino Uno sur le panneau arrière à l'aide de boulons M3x15 et d'écrous M3. Après cela, empiler GRBL Shield sur Arduino Uno en suivant les pilotes pas à pas A4988 sur GRBL Shield.

Étape 11: Assemblez le fond et le panneau avant

Pour assembler le fond et le panneau avant, nous aurons besoin des pièces suivantes:

• Panneau avant découpé au laser
• Panneau inférieur assemblé avec électronique
• 6x boulons M3x15
• 6x écrous M3
• Support de bécher imprimé en 3D

Insérez le panneau inférieur dans les fentes inférieures du panneau avant et fixez-le à l'aide de boulons M3x15 et d'écrous M3. Fixez ensuite le support de bécher imprimé en 3D à l'aide des boulons M3x15 et des écrous M3.

Étape 12: Insérez les tubes dans le support de tube imprimé en 3D

Pour assembler le fond et le panneau avant, nous aurons besoin des pièces suivantes:

• Panneau arrière entièrement assemblé
• Support de tube imprimé en 3D

Dans cette étape, insérez les quatre tubes dans les trous du support de tube imprimé en 3D. Et assurez-vous qu'un tube dépasse du support.

Étape 13: Assemblez les quatre panneaux ensemble

Pour assembler les panneaux avant, arrière, supérieur et inférieur, nous aurons besoin des pièces suivantes:

• Assemblage des panneaux avant et inférieur
• Assemblage du panneau arrière
• Panneau du haut
• Bande LED blanche froide

Pour assembler tous ces panneaux, fixez d'abord le porte-tube sur le dessus du porte-bécher. Collez ensuite les bandes LED sur la face inférieure du panneau supérieur, puis insérez le panneau supérieur dans les fentes du panneau arrière et avant.

Étape 14: Assemblez les fils du moteur et les panneaux latéraux

Pour assembler les fils du moteur et les panneaux latéraux, nous aurons besoin des pièces suivantes:

• Assemblé quatre panneaux
• 4x fils de moteur
• Des panneaux latéraux
• 24x M3x15 Boulons
• 24x écrous M3
• Clé Allen M3

Insérez les fils dans les fentes du moteur et fermez les deux panneaux latéraux. Et fixez les panneaux à l'aide de boulons M3x15 et d'écrous M3.

Étape 15: Câblage

Suivez le schéma pour câbler toute l'électronique de la manière suivante:

Fixez la prise DC dans la fente du panneau arrière et connectez les fils aux bornes d'alimentation du GRBL Shield

Ensuite, branchez les fils du moteur dans les bornes des pilotes pas à pas comme suit -

Pilote X-Stepper (GRBL Shield) - Fil moteur cyan

Pilote pas à pas en Y (blindage GRBL) - Fil de moteur magenta

Pilote pas à pas Z (blindage GRBL) - Fil de moteur jaune

Pilote pas-à-pas (blindage GRBL) - Fil de moteur de clé

Remarque: connectez les cavaliers A-Step et A-Direction du blindage GRBL aux broches 12 et 13 respectivement. (Les cavaliers pour A-Step et A-Direction sont disponibles au-dessus des bornes d'alimentation)

Connectez le Bluetooth HC-05 dans les bornes suivantes -

GND (HC-05) - GND (blindage GRBL)

5V (HC-05) - 5V (blindage GRBL)

RX (HC-05) - TX (Bouclier GRBL)

TX (HC-05) - RX (bouclier GRBL)

Connectez le Buzzer dans les bornes suivantes -

-ve (Buzzer) - GND (GRBL Shield)

+ve (Buzzer) - CoolEn Pin (GRBL Shield)

Remarque: alimentez cette machine avec une alimentation électrique d'au moins 12 V/10 Amp

Étape 16: Étalonnage des moteurs

Après avoir mis la machine sous tension, connectez l'Arduino à l'ordinateur via un câble USB pour installer le micrologiciel d'étalonnage sur l'Arduino Uno.

Téléchargez le code d'étalonnage ci-dessous et téléchargez-le sur l'Arduino Uno et suivez les instructions suivantes pour étalonner toutes les étapes des moteurs.

Après avoir téléchargé le code, ouvrez le moniteur série avec un débit en bauds de 38400 et activez à la fois CR et NL.

Donner maintenant l'ordre de calibrer les motopompes:

DÉBUT

L'argument "Pump to Calibrate" est nécessaire pour commander à l'Arduino sur quel moteur calibrer et peut prendre des valeurs:

C => pour moteur cyan

M => pour moteur magenta Y => pour moteur jaune K => pour moteur clé

Attendez que la pompe charge la couleur dans le tube.

Après le chargement, nettoyez le flacon s'il contient de la couleur, l'Arduino attendra que vous envoyiez la commande de confirmation pour commencer le calibrage. Envoyez "Oui" (sans les guillemets) pour commencer le calibrage.

Maintenant, le moteur va pomper la couleur dans le ballon que nous allons mesurer à l'aide d'un cylindre gradué.

Une fois que nous avons la valeur mesurée de la couleur pompée, nous pouvons trouver les pas par unité (ml) pour le moteur sélectionné en utilisant la formule donnée:

5000 (Étapes par défaut)

Pas par ML = -------------------- Valeur mesurée

Maintenant, mettez la valeur Steps per Unit (ml) pour chaque moteur dans le code principal dans des constantes données:

ligne 7) const float Cspu => Contient la valeur des pas par unité de moteur cyan

ligne 8) const float Mspu => Contient la valeur des pas par unité du moteur magenta ligne 9) const float Yspu => Contient la valeur des pas par unité du moteur jaune ligne 10) const float Kspu => Contient la valeur des pas par Unité de clé moteur

REMARQUE: Toutes les étapes et la procédure pour étalonner correctement les moteurs seront affichées pendant l'étalonnage dans le moniteur série

Étape 17:

Étape 18: Codage

Après avoir calibré les moteurs, il est temps de télécharger le code principal pour la fabrication des couleurs.

Téléchargez le code principal ci-dessous et téléchargez-le sur l'Arduino Uno et utilisez les commandes disponibles pour utiliser cette machine:

LOAD => Permet de charger le pigment de couleur dans le tube en silicone.

NETTOYER => Permet de décharger le pigment de couleur dans le tube en silicone. SPEED => Permet de mettre à jour la vitesse de pompage de l'appareil. prendre la valeur entière représentant le RPM des moteurs. La valeur par défaut est définie sur 100 et peut être mise à jour de 100 à 400. POMPE => Utilisé pour commander à l'appareil de produire la couleur désirée. prend la valeur entière représentant la valeur rouge. prend la valeur entière représentant la valeur verte. prend la valeur entière représentant la valeur bleue. prend la valeur entière représentant le volume de couleur blanche.

REMARQUE: Avant d'utiliser ce code, assurez-vous de mettre à jour les valeurs des pas par défaut pour chaque moteur à partir du code d'étalonnage

Étape 19: Et c'est fini

Vous avez enfin terminé ! Voici à quoi devrait ressembler le produit final.

Cliquez ici pour le voir en action

Étape 20: Portée future

Comme c'est mon premier prototype, qui s'avère bien meilleur que ce à quoi je m'attendais mais oui cela demande beaucoup d'optimisation.

Voici quelques-unes des mises à niveau suivantes que je recherche pour la prochaine version de cette machine -

• Expérimenter avec différentes encres, couleurs, peintures et pigments.
• Développement d'une application Android qui peut fournir une meilleure interface utilisateur en utilisant le Bluetooth que nous avons déjà installé.
• Installation d'un afficheur et d'un encodeur rotatif pouvant en faire un appareil autonome.
• Cherchera des options de pompage meilleures et fiables.
• Installation de Google Assistance qui peut le rendre plus réactif et plus intelligent.

Étape 21: VOTEZ SVP

Si vous aimez ce projet, veuillez le voter pour le concours « Premier auteur ».

Vraiment très apprécié ! J'espère que vous avez apprécié le projet!

Finaliste au concours Couleurs de l'arc-en-ciel