Traceur CNC Arduino (MACHINE À DESSIN): 10 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

Salut les gars! J'espère que vous avez déjà apprécié mon précédent instructable "Comment créer votre propre plate-forme de formation Arduino" et que vous êtes prêt pour une nouvelle, comme d'habitude, j'ai fait ce tutoriel pour vous guider étape par étape tout en créant ce genre de projets électroniques à faible coût super incroyables qui est la "machine à tracer CNC" connue également sous le nom de "dessin CNC" ou simplement "machine CNC Arduino". ^_^

J'ai trouvé beaucoup de tutoriels sur le Web qui expliquent comment faire un traceur CNC, mais avec le manque d'informations, il était un peu difficile de fabriquer une telle machine, c'est la raison pour laquelle j'ai décidé de commencer cette instructable où je vais vous montrer en détail comment fabriquer facilement votre propre machine à dessiner.

Ce projet est si pratique à réaliser spécialement après avoir obtenu le PCB personnalisé que nous avons commandé auprès de JLCPCB

pour améliorer l'apparence de notre machine et il y a aussi suffisamment de documents et de codes dans ce guide pour vous permettre de créer votre machine facilement. Nous avons réalisé ce projet en seulement 5 jours, seulement trois jours pour obtenir toutes les pièces nécessaires et terminer la fabrication du matériel et l'assemblage, puis 2 jours pour préparer le code et commencer quelques ajustements. Avant de commencer, voyons d'abord

Ce que vous apprendrez de cette instructable:

1. Faire le bon choix de matériel pour votre projet en fonction de ses fonctionnalités
2. Préparer le schéma du circuit pour connecter tous les composants choisis
3. Assembler toutes les pièces du projet (assemblage mécanique et électronique)
4. Mise à l'échelle de l'équilibre de la machine
5. Commencer à manipuler le système

Étape 1: Qu'est-ce qu'une machine traceur

Depuis que j'ai créé cette instructable pour les débutants, je dois d'abord expliquer en détail ce qu'est la machine à dessiner et comment elle fonctionne !

Tel qu'il est défini dans wikipedia, CNC signifie Computer digital control, une machine qui est une structure contrôlée par ordinateur qui reçoit des instructions via un port série envoyé par un ordinateur et déplace ses actionneurs en fonction des instructions reçues. La plupart de ces machines sont des machines à moteur pas à pas qui incluent des moteurs pas à pas dans l'axe thématique.

Un autre mot pour mentionner "axe", oui, chaque machine CNC a un nombre défini d'axes qui seront contrôlés par le programme informatique.

Dans notre cas le traceur CNC que nous avons fabriqué est une machine à double axe "détails dans l'image 1" qui a un petit moteur pas à pas dans son axe "pas à pas dans l'image 2" ces pas à pas vont déplacer un plateau actif et le faire bouger dans un double axe prévoyez de créer la conception du dessin à l'aide d'un stylo à dessin. Le stylo sera tenu et libéré à l'aide d'un troisième moteur dans notre structure qui sera un servomoteur.

Étape 2: Le moteur pas à pas est l'actionneur principal

Un moteur pas à pas ou un moteur pas à pas ou un moteur pas à pas est un moteur électrique à courant continu sans balais qui divise une rotation complète en un nombre d'étapes égales. La position du moteur peut ensuite être commandée pour se déplacer et se maintenir à l'une de ces étapes sans aucun capteur de position pour la rétroaction (un contrôleur en boucle ouverte), tant que le moteur est soigneusement dimensionné pour l'application en ce qui concerne le couple et la vitesse. Premier verset, d'où obtenir les moteurs pas à pas pour notre projet, bien facile, il suffit de prendre un vieux lecteur DVD comme celui de l'image 1 ci-dessus, j'en ai deux pour 2 dollars, que tout ce que vous devez faire est de le démonter pour extraire le moteur pas à pas et son support, comme le montre l'image 3, nous en aurons besoin de deux.

Une fois que vous avez récupéré vos moteurs du lecteur de DVD, vous devez les préparer à l'emploi en identifiant les extrémités des bobines du moteur. Chaque moteur pas à pas a deux bobines et à l'aide d'un multimètre, vous pouvez identifier les extrémités des bobines en mesurant la résistance entre le connecteur des broches du moteur "comme indiqué sur l'image 5" et pour chaque bobine, elle doit être d'environ 10 Ohm mesurée. Après avoir identifié les bobines du moteur, il suffit de souder quelques fils pour contrôler le moteur à travers eux "voir photo 6"

Étape 3: Le schéma de circuit

Le cœur de notre machine est une carte arduino Nano Dev qui contrôlera le mouvement de chaque actionneur en fonction des instructions reçues de l'ordinateur, afin de contrôler ces moteurs pas à pas nous avons besoin d'un pilote de moteur pas à pas pour contrôler la vitesse et la direction de chaque actionneur.

Dans notre cas, nous utiliserons un pilote de moteur de pont L293D H "voir image 3" qui recevra la commande de moteur envoyée par arduino via ses entrées et contrôlera les moteurs pas à pas à l'aide de ses sorties.

Afin de connecter toutes les pièces nécessaires avec notre carte Arduino, j'ai créé le schéma de circuit qui montre l'image 1 où vous devez suivre la même connexion pour les moteurs pas à pas et le servomoteur.

L'image 2 explique en détail à travers un schéma le schéma du circuit et comment doivent être les liens entre l'Arduino et les autres composants, vous pouvez bien sûr ajuster ces liens en fonction de vos besoins.

Étape 4: La fabrication de PCB (produit par JLCPCB)

À propos de JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.), est la plus grande entreprise de prototypes de PCB en Chine et un fabricant de haute technologie spécialisé dans la production de prototypes rapides de PCB et de petits lots de PCB. Avec plus de 10 ans d'expérience dans la fabrication de PCB, JLCPCB compte plus de 200 000 clients dans le pays et à l'étranger, avec plus de 8 000 commandes en ligne de prototypage de PCB et de production de PCB en petite quantité par jour. La capacité de production annuelle est de 200 000 m². pour divers circuits imprimés à 1 couche, 2 couches ou multicouches. JLC est un fabricant professionnel de circuits imprimés doté d'un équipement de puits à grande échelle, d'une gestion stricte et d'une qualité supérieure.

Parler électronique

Après avoir réalisé le schéma de circuit, je l'ai transformé en une conception de PCB pour le produire "voir photo 5, 6, 7, 8", afin de produire le PCB, j'ai choisi JLCPCB les meilleurs fournisseurs de PCB et les fournisseurs de PCB les moins chers pour commander mon circuit. avec leur plate-forme fiable, tout ce que je dois faire est de quelques clics simples pour télécharger le fichier gerber et définir certains paramètres comme la couleur et la quantité d'épaisseur du PCB, puis j'ai payé seulement 2 dollars pour obtenir mon PCB après cinq jours seulement. Comme il montre "l'image 1, 2, 3, 4" du schéma associé.

Fichiers de téléchargement associés

Vous pouvez obtenir le fichier Circuit (PDF) ici. Comme vous pouvez le voir sur les images ci-dessus, le PCB est très bien fabriqué et j'ai le même design PCB que nous avons fait pour notre carte principale et toutes les étiquettes et logos sont là pour me guider pendant les étapes de soudure. Vous pouvez également télécharger le fichier Gerber pour ce circuit à partir d'ici si vous souhaitez passer une commande pour la même conception de circuit.

Étape 5: Concevez un support pour votre machine

Afin d'apporter une meilleure apparence à notre machine, j'ai décidé de concevoir ces trois parties "voir photo 1" à l'aide du logiciel Solidworks, ces pièces nous aideront à assembler les lecteurs DVD ensemble, j'ai les fichiers DXF de ces pièces et avec avec l'aide de mes amis du FabLab Tunisie, j'ai produit les pièces conçues à l'aide d'une machine de découpe laser CNC, nous avons utilisé un matériau en bois MDF de 5 mm pour produire ces pièces. Encore un autre design qui est le porte-stylo à dessin, je l'ai obtenu grâce à un processus d'impression 3D. Et vous pouvez télécharger tous les fichiers associés à partir des liens ci-dessous.

Étape 6: Ingrédients

Passons maintenant en revue les composants nécessaires dont nous avons besoin pour ce projet, j'utilise un Arduino Nano comme mentionné ci-dessus, ce sera le cœur de notre machine. Le projet comprend également deux moteurs pas à pas avec leurs circuits intégrés de pilotes et un servomoteur. Vous trouverez ci-dessous quelques liens amazon recommandés pour les articles appropriés

Afin de créer ce genre de projets, nous aurons besoin de:

• Le PCB que nous avons commandé à JLCPCB
• Un Arduino nano:
• 2 x driver pont L293D H:
• 2 x sockets IC DIP 16 broches:
• 1 x socket IC DIP:
• Connecteurs SIL et à vis:
• 1 x servomoteur SG90:
• 2 x lecteurs DVD:
• Les pièces imprimées en 3D
• Les pièces découpées au laser
• Quelques vis pour le montage
• Le stylo que nous avons en cadeau de JLCPCB ou tout autre stylo à dessin

Étape 7: Assemblage et test électroniques

Passons maintenant à l'assemblage par soudure de tous les composants électroniques. Comme d'habitude, vous trouverez sur la couche de soie supérieure une étiquette de chaque composant indiquant son emplacement sur la carte et vous serez ainsi sûr à 100% de ne pas commettre d'erreur de soudure.

Faire des tests

Après avoir soudé les composants électroniques "voir photo 1", j'ai vissé le lecteur DVD sur la plaque de l'axe X et j'ai fait de même pour la carte principale que j'ai placé les fils du moteur dans les embases à vis pour faire un test simple à l'aide d'un test de moteur pas à pas code "voir photo 2". Comme vous le voyez, le stepper se déplace bien et nous sommes sur la bonne voie.

/****************************************************** ******************************************************** ******************************************************** ******************* * - Auteur: BELKHIR Mohamed * * - Profession: (Ingénieur électricien) Propriétaire MEGA DAS * * - Objet principal: Application industrielle * * - Copyright (c) titulaire: Tous droits réservés * * - Licence: Licence BSD 2-Clause * * - Date: 2017-04-20 * * ********************* ******************************************************** ******************************************************** **************************************************/ /** ********************************* REMARQUE **************** ********************/ // La redistribution et l'utilisation sous forme source et binaire, avec ou sans // modification, sont autorisées à condition que les conditions suivantes soient remplies:

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// ET TOUTE GARANTIE EXPRESSE OU IMPLICITE, Y COMPRIS, MAIS SANS S'Y LIMITER, LES // GARANTIES IMPLICITES DE QUALITÉ MARCHANDE ET D'ADAPTATION À UN USAGE PARTICULIER SONT EXCLUES

/*

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*/

#include // Inclut le moteur pas à pas Bibliothèque de moteurs const int stepPerRotation = 20; // Nombre de pas par tour. Valeur standard pour CD/DVD // Indiquer les broches du moteur pas à pas de l'axe X Stepper myStepperX(stepPerRotation, 8, 9, 10, 11); void setup() { myStepperX.setSpeed (100); // Vitesse du moteur pas à pas myStepperX.step(100); retard(1000); myStepperX.step(-100); retard(1000); } boucle vide() {}

Étape 8: Assemblage des pièces mécaniques

Nous continuons le montage de notre structure en vissant le deuxième moteur pas à pas sur la plaque de l'axe Y "voir photo 1". Une fois l'axe Y préparé vous aurez les deux axes prêts pour créer le plan double axe dont nous avons parlé dans la première étape "voir photo 2". tout ce que vous avez à faire est de placer les deux axes à 90° "voir photo 3".

Fabrication du porte-stylo

On prépare le porte-stylo en plaçant une petite hache dans un ressort pour tenir le porte-stylo imprimé en 3D puis on visse le servomoteur à son emplacement "voir photo 4", le porte-stylo est prêt donc on le colle au chariot du l'axe Y en utilisant de la colle chaude ou tout autre moyen pour le faire coulisser sur l'axe Y en suivant les pas du moteur pas à pas "voir photo 5", puis on colle notre plateau actif sur le chariot de l'axe X "voir photo 6", et nous terminons par le vissage des fils moteurs aux connecteurs sur la carte. Après quelques arrangements, nous avons notre conception mécanique prête pour l'action 'voir image 7'.

Étape 9: partie logicielle

Passant à la partie logicielle, nous allons combiner trois logiciels afin de rendre la machine vivante, j'ai fait une courte description dans la première image, nous allons faire notre conception en utilisant le logiciel Inkscape qui produit un fichier gcode nécessaire pour notre machine et pour Bien sûr, afin de comprendre les instructions gcode, la machine doit avoir son propre code que nous allons télécharger à l'aide du logiciel Arduino IDE, la dernière partie est de savoir comment lier le code de la machine au fichier gcode, ceci est effectué par le logiciel de traitement.

La première étape consiste à télécharger le scketch de la carte arduino que vous pouvez télécharger à partir du lien ci-dessous et n'oubliez pas de mettre à jour la broche des moteurs pas à pas en fonction de votre schéma.

Remarque: si vous utilisez le même schéma que le nôtre, le code fonctionnera correctement et vous n'aurez pas besoin de changer quoi que ce soit dedans.

Préparation du Gcode 'Inkscape'

Ensuite, nous passons à Inkscape et nous ajustons certains paramètres 'voir image 1' comme les cadres de papier et les unités 'voir image 2', nous préparons notre conception et l'enregistrons au format unicon MakerBat 'voir image 5, 6', si ce format est n'est pas disponible sur votre version d'Inkscape, vous pouvez placer un module complémentaire pour l'avoir, une fois que vous avez cliqué sur (enregistrer) une nouvelle fenêtre apparaîtra pour les ajustements des paramètres du fichier Gcode, tout ce que vous devez faire est de suivre le même ajustement que le nôtre et tout ira bien, suivez simplement 'image 7, 8, 9' puis vous définissez ces paramètres de cette façon, et vous avez votre fichier gCode.

Remarque: vous ne pouvez pas enregistrer le fichier Gcode sous le format requis si vous utilisez une version d'Inkscape supérieure à la version 0.48.5

Lier la machine au fichier Gcode 'Processing 3'

Passant au logiciel de traitement, c'est un peu comme l'IDE Arduino 'voir image 10' vous devez donc ouvrir le fichier 'programme CNC' que vous pouvez télécharger à partir du lien ci-dessous et exécutez-le simplement 'voir image 11', une deuxième fenêtre apparaîtra, vous devez appuyer sur ce dernier p dans votre clavier pour sélectionner le port COM de la machine 'voir image 12', et appuyez sur ce dernier g pour sélectionner le fichier gcode souhaité, une fois que vous l'aurez sélectionné, la machine commencera directement à dessiner.

Étape 10: Test et résultats

Et voilà, le temps est venu de faire quelques tests, une fois le fichier Gcode téléchargé, la machine commence à dessiner et j'ai beaucoup aimé le clignotement des LED qui montre les séquences envoyées à chaque moteur pas à pas.

Les designs sont très bien faits, et vous pouvez voir les gars que le projet est incroyable et facile à réaliser aussi, N'oubliez pas de regarder notre projet précédent qui est "comment créer votre propre plate-forme d'entraînement arduino". Et abonnez-vous à notre chaîne YouTube pour plus de vidéos impressionnantes.

Une dernière chose, assurez-vous que vous faites de l'électronique tous les jours

C'était BEE MB de MEGA DAS à la prochaine fois