MESOMIX - Automatiserad färgblandningsmaskin: 21 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:41

Är du en designer, en konstnär eller en kreativ person som älskar att kasta färger på din duk, men det är ofta en kamp när det gäller att göra önskad nyans.

Så denna art-tech-instruktion kommer att försvinna den kampen i luften. Eftersom denna enhet använder hyllkomponenterna för att skapa önskad nyans genom att blanda rätt mängd CMYK (cyan-magenta-gul-svart) pigment automatiskt, vilket drastiskt kommer att minska tiden som läggs på att blanda färgerna eller pengar som spenderas på att köpa olika pigment. Och kommer att ge dig den extra tiden för ditt kreativa.

Låt oss hoppas att du trivs och låt oss börja!

Steg 1: Hur fungerar det?

Det finns i princip två modeller av färgteori som vi måste överväga för detta projekt.

1) RGB -färgmodell

RGB -färgmodellen är en additiv färgmodell där rött, grönt och blått ljus läggs ihop på olika sätt för att återge ett brett spektrum av färger. Huvudsyftet med RGB -färgmodellen är för avkänning, representation och visning av bilder i elektroniska system, till exempel tv -apparater och datorer, även om den också har använts vid konventionell fotografering.

2) CMYK -färgmodell

CMYK -färgmodellen (processfärg, fyra färger) är en subtraktiv färgmodell som används i färgskrivare. CMYK avser de fyra bläck som används vid viss färgutskrift: cyan, magenta, gul och nyckel (svart). CMYK -modellen fungerar genom att helt eller delvis maskera färger på en ljusare, vanligtvis vit, bakgrund. Bläcket minskar ljuset som annars skulle reflekteras. En sådan modell kallas subtraktiv eftersom bläck "subtraherar" ljusstyrkan från vitt.

I additiva färgmodeller som RGB är vitt den "additiva" kombinationen av alla primärfärgade lampor, medan svart är frånvaron av ljus. I CMYK -modellen är det tvärtom: vitt är pappers eller en annan bakgrunds naturliga färg, medan svart är resultatet av en full kombination av färgade bläck. För att spara pengar på bläck och för att producera djupare svarta toner produceras omättade och mörka färger genom att använda svart bläck istället för kombinationen av cyan, magenta och gult.

Steg 2: Mekanismen

Som det nämns i "Hur fungerar det?" steg som både RGB- och CMYK -färgmodeller kommer att användas i denna maskin.

Så vi kommer att använda RGB -modellen för att mata RGB -färgkoden till maskinen medan CMYK -modellen för att göra nyansen genom att blanda CMYK -pigment där volymen av den vita färgen kommer att vara konstant och läggas till manuellt.

Så, för att ta reda på det bästa möjliga förfarandet för att bygga denna maskin, skissade jag ner ett flödesschema för att rensa den stora bilden i mitt sinne.

Här är planen hur det ska gå till:

• RGB -värdena och volymen för vit färg skickas via Serial Monitor.
• Då kommer dessa RGB -värden att konverteras till CMYK -procent med hjälp av konverteringsformeln.

R, G, B -värdena divideras med 255 för att ändra intervallet från 0..255 till 0..1:

R '= R/255 G' = G/255 B '= B/255 Den svarta tangentens (K) färg beräknas från de röda (R'), gröna (G ') och blå (B') färgerna: K = 1-max (R ', G', B ') Cyanfärgen (C) beräknas från de röda (R') och svarta (K) färgerna: C = (1-R'-K) / (1-K) Magentafärgen (M) beräknas från de gröna (G ') och svarta (K) färgerna: M = (1-G'-K) / (1-K) Den gula färgen (Y) beräknas från den blå (B ') och svarta (K) färger: Y = (1-B'-K) / (1-K)

• Som ett resultat fick jag CMYK -procentvärden för den färg som krävs.
• Nu behövs alla procentvärden för att konverteras till C-, M-, Y- och K -volymerna genom att multiplicera varje procentvärde med volymen för den vita färgen.

C (ml) = C (%) * Volym vit färg (x ml)

M (ml) = M (%) * Volym vit färg (x ml) Y (ml) = Y (%) * Volym vit färg (x ml) K (ml) = K (%) * Volym vit färg (x ml)

Sedan kommer dessa C, M, Y och K -volymer att multipliceras med stegen per revolution för respektive motor

Steg som krävs för att pumpa Färg = Färg (ml) * Steg/varv för respektive motor

Och det är det, genom att använda denna pumpas varje färg för att bilda en blandning av färger som blandas med den exakta volymen Vit färg för att bilda önskad nyans.

Steg 3: Designen

Jag bestämde mig för att designa det i SolidWorks eftersom jag arbetar med det från de senaste 2 åren och använde alla mina konstruktions-, subtraktiva tillverknings- och additiva tillverkningskunskaper i designfasen samtidigt som jag tänkte på alla parametrar som inkluderar att använda självkomponenterna, kompakta och skrivbordsvänlig design, exakt men snabb och kostnadseffektiv.

Efter några iterationer kom jag på denna design som uppfyller alla mina krav och jag är ganska nöjd med resultaten.

Steg 4: Vad behöver vi?

Elektroniska komponenter:

• 1x Arduino Uno
• 1x GRBL -skärm
• 4x A4988 Stepper Driver
• 1x DC -uttag
• 1x 13cmx9cm vippbrytare
• 4x Nema 17
• 2x 15 cm RGB LED -remsa
• 1x summer
• 1x HC-05 Bluetooth

Hårdvarukomponenter:

• 24x 624zz lager
• 4x 50 cm lång silikonslang (6 mm ytterdiameter och 4 mm innerdiameter)
• 1x 100 ml mätcylinder
• 5 x 100 ml bägare
• 30x M3x15 bultar
• 30x M3 -muttrar
• 12x M4x20 bultar
• 16x M4x25 bultar
• 30x M4 -muttrar
• och några M3 och M4 brickor

Verktyg:

• Laserskärmaskin
• 3d skrivare
• Allen Keys
• Tång
• Skruvmejsel
• Lödkolv
• Limpistol

Steg 5: Laserskärning

Inledningsvis konstruerade jag ramen för att bestå av plywood men kom på att 6 mm MDF också kommer att fungera för denna maskin men det enda problemet med MDF är att den är benägen för fukt och det finns stor chans att bläck eller pigment kan spilla ut på panelerna.

För att lösa detta problem använde jag ett svart vinylark som bara lägger till några dollar i den totala kostnaden men som ger maskinen en utmärkt matt finish.

Efter detta var jag redo att klippa ner mina paneler via en lasermaskin.

Jag bifogar filerna nedan och har redan tagit bort logotypen från filen så att du enkelt kan lägga till dina:)

Steg 6: 3D -utskrift

Jag gick igenom olika typer av pumpar och efter mycket forskning fann jag att peristaltiska pumpar passar perfekt till mina krav.

Men de flesta på internet är pumparna med likströmsmotorer som inte är så mycket exakta och kan orsaka vissa problem när du kontrollerar dem, å andra sidan finns det några pumpar med Stepper Motors, men deras kostnad är ganska hög.

Så jag bestämde mig för att gå med en 3D -utskriven peristaltisk pump som använder en Nema 17 -motor och lyckligtvis kom jag igenom en länk på Thingiverse där SILISAND gjorde en remix av RALFs Peristaltic Pump. (Särskilt tack till SILISAND och RALF för deras design som hjälpte mig mycket.)

Så jag använde denna peristaltiska pump för mitt projekt som drastiskt minskade kostnaden.

Men efter att ha skrivit ut och testat alla delar insåg jag att de inte är helt perfekta för den här applikationen. Sedan redigerade jag slangtrycksröret genom att öka dess krökning så att det kan utöva mer tryck på slangen och redigerade också fästet för fästet för att ge mer grepp om motoraxeln.

Mina 3D -skrivarinställningar:

• Material (PLA)
• Lagerhöjd (0,2 mm)
• Skaltjocklek (1,2 mm)
• Fylltäthet (30%)
• Utskriftshastighet (50 mm/s)
• Munstyckstemp (210 ° C)
• Supporttyp (överallt)
• Plattforms vidhäftningstyp (ingen)

Du kan ladda ner alla filer som används i detta projekt -

Steg 7: Lagerfästet

För att montera lagerfästet behöver vi följande delar:

• 1x 3D -tryckt lagerfäste
• 1x 3D -tryckt lagerfäste
• 6x 624zz lager
• 3x M4x20 bultar
• 3x M4 -muttrar
• 3x M4 distanser
• M4 insexnyckel

Som beskrivs i bilderna, sätt in alla tre M4x20 -bultarna i 3D -tryckt lagermonterad topp, sätt sedan in en M4 -bricka med två 624zz -lager och en annan bricka i varje bult. Sätt sedan in M4 -muttrarna i den 3D -tryckta lagermonteringsbotten, dra åt bultarna genom att placera bottenfästet.

Följ samma procedur för att göra andra tre lagerfästen.

Steg 8: Förbereda bakpanelen

För att montera bakpanelen behöver vi följande delar:

• Laserskuren bakpanel
• 4x 3D -tryckt pumpbas
• 16x M4 -muttrar
• 8x M3x16 bultar
• 8x M3 brickor
• 4x Nema 17 stegmotor
• M3 insexnyckel

För att förbereda bakpanelen, ta 3D -tryckt pumpbas och sätt in M4 -muttrarna i spåren på baksidan av pumpbasen som visas på bilderna. Förbered övriga tre pumpbas på samma sätt.

Rikta nu in Nema 17 -stegmotorn med spåren på bakpanelen från baksidan och montera pumpfoten med M3x15 -bulten och en bricka. Och montera alla motorer och pumpbas med samma procedur.

Steg 9: Montera alla pumpar på bakpanelen

För att montera alla pumpar behöver vi följande delar:

• Motorer och pumpbas monterad bakpanel
• 4x lagerfästen
• 4x 3D -tryckt slangtrycksplatta
• 4x 3D -tryckt pumptopp
• 4x 50 cm kiselrör (6 mm OD och 4 mm ID)
• 16x M4x25 bultar

Sätt i alla lagerfästen på motoraxlarna. Placera sedan kiselröret runt lagerfästena medan du trycker på det med 3D -tryckt slangtrycksplatta. Och stäng pumpen med hjälp av den 3d -tryckta pumptoppen med M4x25 -bultar.

Steg 10: Förbered bottenpanelen

För att montera bottenpanelen behöver vi följande delar:

• Laserskuren undersida
• 1x Arduino Uno
• 1x GRBL -skärm
• 4x A4988 Stepper Driver
• 4x M3x15 bult
• 4x M3 -mutter
• M3 insexnyckel

Montera Arduino Uno på bakpanelen med M3x15 bultar och M3 muttrar. Efter den stacken GRBL Shield på Arduino Uno följt med A4988 Stepper Drivers på GRBL Shield.

Steg 11: Montera botten och frontpanel

För att montera botten och frontpanel behöver vi följande delar:

• Laserskuren frontpanel
• Bottenpanel monterad med elektronik
• 6x M3x15 bultar
• 6x M3 -muttrar
• 3D -tryckt bägarehållare

Sätt i bottenpanelen i de nedre spåren på frontpanelen och fixa den med M3x15 -bultar och M3 -muttrar. Fixera sedan 3D -tryckta bägarehållaren på plats med M3x15 -bultarna och M3 -muttrarna.

Steg 12: Sätt i rören i den 3D -tryckta rörhållaren

För att montera botten och frontpanel behöver vi följande delar:

• Fullt monterad bakpanel
• 3D -tryckt rörhållare

I det här steget sätter du in alla fyra rören i hålen på 3D -tryckt rörhållare. Och se till att något rör sticker ut genom hållaren.

Steg 13: Montera de fyra panelerna tillsammans

För att montera den främre, bakre, övre och nedre panelen behöver vi följande delar:

• Front- och bottenpanelenhet
• Montering på baksidan
• Övre panel
• Cool White Led Strip

För att montera alla dessa paneler, fixera först rörhållaren på toppen av bägarehållaren. Stick sedan fast LED -remsorna på den övre panelens undersida och sätt sedan in den övre panelen i öppningarna på baksidan och frontpanelen.

Steg 14: Montera motorkablarna och sidopanelerna

För att montera motorkablarna och sidopanelerna behöver vi följande delar:

• Monterade fyra paneler
• 4x motorkablar
• Sidpaneler
• 24x M3x15 bultar
• 24x M3 -muttrar
• M3 insexnyckel

Sätt i ledningarna i motorns spår och stäng båda sidopanelerna. Och fixera panelerna med M3x15 bultar och M3 muttrar.

Steg 15: Kabeldragning

Följ schemat för att koppla all elektronik på följande sätt:

Fixera DC -uttaget i spåret på bakpanelen och anslut kablarna till kraftuttagen på GRBL -skärmen

Anslut sedan motorns ledningar i Stepper Drivers -terminalerna enligt följande -

X -Stepper Driver (GRBL Shield) - Cyan motortråd

Y -Stepper Driver (GRBL Shield) - Magenta motortråd

Z -Stepper Driver (GRBL Shield) - Gul motortråd

A -Stepper Driver (GRBL Shield) - Nyckelmotorledning

Obs! Anslut A-Step och A-Direction Jumpers på GRBL Shield till pin 12 respektive pin 13. (Hopparna för A-Step och A-Direction är tillgängliga ovanför strömterminalerna)

Anslut HC -05 Bluetooth i följande terminaler -

GND (HC -05) - GND (GRBL Shield)

5V (HC -05) - 5V (GRBL -sköld)

RX (HC -05) - TX (GRBL -sköld)

TX (HC -05) - RX (GRBL -sköld)

Anslut summern i följande terminaler -

-ve (summer) - GND (GRBL Shield)

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

Obs! Strömförsörj maskinen med minst 12V/10Amp strömförsörjning

Steg 16: Kalibrering av motorerna

Efter att du har drivit maskinen ansluter du Arduino till datorn via USB -kabel för att installera kalibreringsprogramvaran till Arduino Uno.

Ladda ner kalibreringskoden nedan och ladda upp den till Arduino Uno och utför följande instruktioner för att kalibrera alla motorsteg.

När du har laddat upp koden öppnar du en seriell bildskärm med överföringshastigheten 38400 och aktiverar både CR och NL.

Ge nu kommandot för att kalibrera motorpumparna:

START

Argumentet "Pump to Calibrate" behövs för att styra Arduino till vilken motor som ska kalibreras och kan ta värden:

C => För cyanmotor

M => För magenta motor Y => För gul motor K => för nyckelmotor

Vänta tills pumpen laddar färgen i röret.

Efter laddning, rengör kolven om någon färg stavas i den, Arduino väntar tills du skickar bekräftelsekommandot för att börja kalibrera. Skicka "Ja" (utan citattecken) för att börja kalibrera.

Nu pumpar motorn in färgen i kolven som vi ska mäta med en mätcylinder.

När vi har det uppmätta värdet för pumpad färg kan vi ta reda på stegen per enhet (ml) för den valda motorn med hjälp av given formel:

5000 (standardsteg)

Steg per ML = -------------------- Uppmätt värde

Sätt nu in steget per enhet (ml) -värdet för varje motor i huvudkoden i givna konstanter:

rad 7) const float Cspu => Håller värdet för steg per enhet cyanmotor

rad 8) const float Mspu => Håller värdet för steg per enhet magenta motorlinje 9) const float Yspu => Håller värdet för steg per enhet gul motorlinje 10) const float Kspu => Håller värdet för steg per Nyckelmotor

OBS! Alla steg och procedurer för korrekt kalibrering av motorerna kommer att visas under kalibreringen på den seriella monitorn

Steg 17:

Steg 18: Kodning

Efter kalibrering av motorerna är det dags att ladda ner huvudkoden för att göra färger.

Ladda ner huvudkoden nedan och ladda upp den till Arduino Uno och använd de tillgängliga kommandona för att använda den här maskinen:

LOAD => Används för att ladda färgpigmentet i kiselröret.

CLEAN => Används för att lossa färgpigmentet i kiselröret. SPEED => Används för att uppdatera enhetens pumphastighet. ta heltalet som representerar motorns varvtal. Standardinställningen är 100 och kan uppdateras från 100 till 400. PUMP => Används för att styra enheten för att göra önskad färg. tar heltalet som representerar rött värde. tar heltalet som representerar grönt värde. tar heltalet som representerar blått värde. tar heltalet som representerar volymen av vit färg.

OBS: Innan du använder den här koden, se till att uppdatera värdena för standardstegen för varje motor från kalibreringskod

Steg 19: Och vi är klara !

Du är äntligen klar! Så här ska den slutliga produkten se ut och fungera.

Klicka här för att se det i aktion

Steg 20: Framtidens omfattning

Eftersom det är min första prototyp, som visar sig vara mycket bättre än vad jag förväntade mig, men ja det kräver mycket optimering.

Här är några av följande uppgraderingar som jag letar efter nästa version av denna maskin -

• Experimentera med olika bläck, färger, färger och pigment.
• Utveckling av en Android -app som kan ge ett bättre användargränssnitt genom att använda Bluetooth som vi redan installerat.
• Installation av en display och en roterande kodare som kan göra den till en fristående enhet.
• Ska leta efter några bättre och pålitliga pumpalternativ.
• Installation av Google Assistance som kan göra den mer lyhörd och smartare.

Steg 21: VÄNLIGA RÖSTA

Om du gillar det här projektet, rösta det för tävlingen "Första gången författare".

Verkligen uppskattat! Hoppas ni gillade projektet!

Tvåa i Rainbow Contests färger