PrintBot: 6 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:47

PrintBot är en iRobotCreate-monterad punktmatrisskrivare. PrintBot skriver ut med talkpulver på valfri markyta. Genom att använda roboten för basen kan roboten skriva ut en praktiskt taget obegränsad storlek. Tänk på fotbollsspel eller basketplaner. Kanske rivalerna borde vara på jakt efter en svärm av denna tacksägelsehelg nästa år. roboten tillåter också skrivarens rörlighet, så att den kan resa till en plats för att skriva ut och sedan gå vidare till en annan. Trådlöst ingår, så fjärrkontroll är också möjlig. Trottoarkonst och reklam är också en målmarknad för den här enheten.

Steg 1: IRobot Skapa

IRobot Create liknar iRobot Roomba mycket, men utan det inre vakuumet. Detta gör att vi kan lägga till en större nyttolast och ger oss praktiska monteringshål. iRobot ger också ett komplett programmeringsgränssnitt till Create som gör det enkelt att styra roboten. Gränssnittet är en enkel uppsättning kommandon och parametrar som skickas till roboten i serie. Läs specifikationerna för Open Interface för mer information. För vår enkla användning krävde vi bara några få kommandon. Vid initialisering måste 128 -kommandot skickas för att be roboten att börja acceptera extern kontroll. Därefter måste ett läge väljas. För full kontroll skickar vi kommandot 132 till Create. Observera att du måste skicka all data till Skapa som heltal, inte vanlig ascii -text. Varje kommandokod är en byte, värdet på den byten är heltalet 128 eller vad som helst. Om du skulle överföra i ascii- eller ansi -text skulle varje tecken i 128 vara en byte. För testning eller kontroll via PC rekommenderar vi Realterm eftersom det gör allt väldigt likt. Du måste också ställa in Baud -hastigheten till 57600 enligt dokumentet i det öppna gränssnittet. Nu när Skapa initieras använder vi kommandot 137 för att driva roboten framåt. Vänteavstånd, 156 används för att stoppa roboten efter ett visst avstånd. Skriptkommandon 152 och 153 sätter ihop allt och gör ett enkelt skript som kan köras om och om igen. IRobot säljer vad de kallar kommandomodulen som i grunden är en programmerbar mikrokontroller och några seriella portar som du kan använda för att styra din Create. Istället använde vi ett Cypress Programmable System-on-a-Chip (PSoC) kombinerat med en mycket liten x86-dator som heter eBox 2300. Roboten har ett 18V batteri som vi kommer att använda för att driva alla våra kringutrustning.

Steg 2: Demontering av skrivare och motorstyrning

Vi använde en gammal Epson-bläckstråleskrivare för skrivarens horisontella rörelse och montering av skrivhuvudet. Det första du skulle göra här var att försiktigt demontera skrivaren. Detta krävde att alla icke-väsentliga komponenter togs bort tills allt som var kvar var spårenheten, motorn, skrivhuvudhållaren och drivremmen. Var försiktig så att du inte bryter bältet eller dess drivmotor. Det kan också vara cleaver att peta runt med en voltmätare innan du river ut alla strömkort, men vi var lite för glada för det. Observera att du inte behöver någon av sidmatningsmodulen, de faktiska skrivhuvudena eller patronerna eller några kretskort. Efter att allt är demonterat måste vi ta reda på hur du kör den här motorn. Eftersom vi slet sönder allt innan vi testade något, behövde vi hitta rätt spänning för att försörja motorn. Du kan försöka hitta motorns specifikationer på nätet om du kan hitta ett modellnummer, men saknar det, anslut den till en likström och öka långsamt spänningen till motorn. Vi hade tur och fann att vår motor kunde gå på 12-42V, men för att vara säker testade vi den manuellt enligt beskrivningen. Vi upptäckte snabbt att även vid 12V kommer motorn att gå alldeles för snabbt. Lösningen här är att använda Pulse-Width-Modulation (PWM). I grund och botten slår detta på och av motorn mycket snabbt för att snurra motorn med en lägre hastighet. Vårt batteri levererar 18V så för att göra livet enkelt kommer vi att köra av motorn från samma. När du använder likströmsmotorer som måste backa i kretsar kommer du att uppleva en stor återström i din krets när du backar motorn. I huvudsak fungerar din motor som en generator medan den stannar och backar. För att skydda din handkontroll från detta kan du använda det som kallas en H-Bridge. Detta är i huvudsak 4-transistorer arrangerade i en H-form. Vi använde en produkt från Acroname. Se till att föraren du väljer klarar den ström som behövs för din motor. Vår motor var klassad för 1A kontinuerlig, så 3A -styrenheten hade gott om utrymme. Detta kort ger oss också möjlighet att styra motorns riktning helt enkelt genom att köra en ingång hög eller låg samt bromsa (stoppa motorn och hålla den i läge) motorn på samma sätt.

Steg 3: Skrivhuvudet

Så mycket av den ursprungliga skrivhuvudenheten som kunde tas bort togs bort. Vi stod kvar med en plastlåda som gjorde det enkelt att fästa vårt skrivhuvud. En liten 5V likströmsmotor fästes med en borr. Biten valdes att ha så nära samma diameter som en tratt som möjligt. Detta gör att borren kan fylla hela utloppet i tratten. När biten snurrar kommer pulvret in i spåren och roterar ner biten mot utgången. Genom att rotera biten en rotation kan vi skapa en pixel i konstant storlek. Noggrann inställning kommer att krävas för att allt ska passa precis. Inledningsvis hade vi problem med att pulvret helt enkelt sprutade överallt, men genom att lägga till en andra tratt och höja borrkronan gjorde det längre fallet medan det var begränsat till tratten en ren pixel.

Eftersom denna motor bara måste styras på eller av, var det inte nödvändigt med en H-bro här. Istället använde vi en enkel transistor i serie med jordanslutningen av motorn. Transistorns port styrdes av en digital utgång från vår mikrokontroller, samma som de digitala ingångarna på H-bron. Det lilla kretskortet bredvid likströmsmotorn är en infraröd svartvitt sensor. Detta kort matar helt enkelt ut en digital hög eller låg signal när sensorn ser svart respektive vitt. Kombinerat med den svarta och vita givarremsan kan vi alltid veta skrivhuvudets position genom att räkna svarta till vita övergångar.

Steg 4: Mikrokontrollern

Cypress PSoC integrerar alla separata delar av hårdvara. Ett Cypress -utvecklingsbord gav ett enkelt gränssnitt för att arbeta med PSoC och ansluta kringutrustning. PSoC är ett programmerbart chip så att vi faktiskt kan skapa fysisk hårdvara i chipet som en FPGA. Cypress PSoC Designer har färdiga moduler för vanliga komponenter som PWM-generatorer, digitala in- och utgångar och seriella RS-232-portar.

Utvecklingskortet har också ett integrerat protokort som möjliggjorde enkel montering av våra motorstyrenheter. Koden på PSoC sammanför allt. Den väntar på att få ett seriekommando. Detta är formaterat som en enda rad med 0 och 1s som anger att skriva ut eller inte för varje pixel. Koden går sedan igenom varje pixel och startar drivmotorn. Ett kantkänsligt avbrott på ingången från den svart/vita sensorn utlöser en utvärdering av vädret eller att inte skriva ut vid varje pixel. Om en pixel är på, drivs bromseffekten högt en timer startas. Ett avbrott på timern väntar i. 5 sekunder och driver sedan utmatarens utmatning högt, vilket får transistorn att slås på och borrkronan snurrar, timerräknaren återställs. Efter ytterligare en halv sekund utlöser ett avbrott att motorn stannar och drivmotorn rör sig igen. När villkoret för utskrift är falskt händer helt enkelt ingenting förrän kodaren läser en annan svart till vit kant. Detta gör att huvudet kan röra sig smidigt tills det behöver stanna för att skriva ut. När slutet av en rad har nåtts ("\ r / n") skickas en "\ n" till serieporten för att indikera för datorn att den är redo för en ny rad. Riktningskontrollen på H-bron är också omvänd. Skapa skickar signalen för att gå 5 mm framåt. Detta görs via en annan digital utgång ansluten till en digital ingång på Create's DSub25 -kontakt. Båda enheterna använder standard 5V TTL -logik, så ett fullständigt seriellt gränssnitt är onödigt.

Steg 5: Datorn

För att skapa en helt oberoende enhet användes en liten x86 -dator som heter eBox 2300. För maximal flexibilitet installerades en anpassad version av Windows CE Embedded på eBox. En applikation utvecklades i C för att läsa en 8-bitars gråskalebitmapp från en USB-enhet. Programmet samplade sedan om bilden och skickade den sedan ut en rad i taget till PSoC via seriell com-port.

Att använda eBox kan möjliggöra många ytterligare utvecklingar. En webbserver kan tillåta fjärröverföring av bilder via integrerat trådlöst. Fjärrkontroll kan implementeras, bland många andra saker. Vidare bildbehandling, möjligen till och med en ordentlig skrivardrivrutin kan skapas för att låta enheten skriva ut från applikationer som anteckningsblock. En sista sak vi nästan missade var ström. Skapa leveranser 18V. Men de flesta av våra enheter körs på 5V. En Texas Instruments DC-DC strömförsörjning användes för att aktivt omvandla spänningen utan att slösa strömmen till värme, vilket förlänger batteriets livslängd. Vi kunde inse över en timmes utskriftstid. Ett anpassat kretskort gjorde montering av denna enhet och erforderliga motstånd och kondensatorer enkelt.

Steg 6: Det är det

Det är väl det för vår PrintBot skapade hösten 07 för Dr. Hamblens ECE 4180 Embedded Design -klass på Georgia Tech. Här är några bilder vi skrivit ut med vår robot. Vi hoppas att du gillar vårt projekt och kanske kommer det att inspirera till ytterligare utforskning! Stort tack till PosterBot och alla andra iRobot Create Instructables för deras inspiration och vägledning.