MESOMIX - Automatiseret malemiksemaskine: 21 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:27

Er du en designer, en kunstner eller en kreativ person, der elsker at kaste farver på dit lærred, men det er ofte en kamp, når det kommer til at lave den ønskede nuance.

Så denne art-tech instruktion vil forsvinde den kamp ud i luften. Da denne enhed bruger hyldekomponenterne til at lave den ønskede nuance ved automatisk at blande den rigtige mængde CMYK (cyan-magenta-gul-sort) pigmenter, hvilket drastisk reducerer den tid, der bruges på at blande farverne eller pengene brugt på at købe forskellige pigmenter. Og vil give dig den ekstra tid til din kreativitet.

Lad os håbe, at du nyder det, og lad os begynde!

Trin 1: Hvordan fungerer det?

Der er dybest set to modeller af farveteori, som vi skal overveje til dette projekt.

1) RGB -farvemodel

RGB -farvemodellen er en additiv farvemodel, hvor rødt, grønt og blåt lys tilføjes på forskellige måder for at gengive en bred vifte af farver. Hovedformålet med RGB -farvemodellen er til sansning, repræsentation og visning af billeder i elektroniske systemer, såsom fjernsyn og computere, selvom den også er blevet brugt i konventionel fotografering.

2) CMYK farve model

CMYK -farvemodellen (procesfarve, fire farver) er en subtraktiv farvemodel, der bruges i farveprintere. CMYK refererer til de fire blæk, der bruges til farveudskrivning: cyan, magenta, gul og nøgle (sort). CMYK -modellen fungerer ved helt eller delvist at maskere farver på en lysere, normalt hvid baggrund. Blækket reducerer det lys, der ellers ville blive reflekteret. En sådan model kaldes subtraktiv, fordi blæk "trækker" lysstyrken fra hvid.

I additive farvemodeller som RGB er hvid den "additive" kombination af alle primærfarvede lys, mens sort er fravær af lys. I CMYK -modellen er det modsat: hvid er papirets naturlige farve eller en anden baggrund, mens sort skyldes en fuld kombination af farvede blæk. For at spare penge på blæk og producere dybere sorte toner fremstilles umættede og mørke farver ved at bruge sort blæk i stedet for kombinationen af cyan, magenta og gul.

Trin 2: Mekanismen

Som det er nævnt i "Sådan fungerer det?" trin, som både RGB- og CMYK -farvemodeller vil blive brugt i denne maskine.

Så vi vil bruge RGB -modellen til at føde RGB -farvekoden til maskinen, mens CMYK -modellen til fremstilling af skyggen ved at blande CMYK -pigmenter, hvor volumen af den hvide farve vil være konstant og tilføjes manuelt.

Så for at finde ud af den bedst mulige procedure til at bygge denne maskine skitserede jeg et rutediagram ned for at rydde det store billede i mit sind.

Her er planen, hvordan tingene vil forløbe:

• RGB -værdierne og mængden af hvid farve sendes via Serial Monitor.
• Derefter konverteres disse RGB -værdier til CMYK -procent ved hjælp af konverteringsformlen.

R, G, B værdierne divideres med 255 for at ændre området fra 0..255 til 0..1:

R '= R/255 G' = G/255 B '= B/255 Den sorte tast (K) farve beregnes ud fra de røde (R'), grønne (G ') og blå (B') farver: K = 1-max (R ', G', B ') Cyanfarven (C) beregnes ud fra de røde (R') og sorte (K) farver: C = (1-R'-K) / (1-K) Magentafarven (M) beregnes ud fra de grønne (G ') og sorte (K) farver: M = (1-G'-K) / (1-K) Den gule farve (Y) beregnes ud fra den blå (B ') og sorte (K) farver: Y = (1-B'-K) / (1-K)

• Som et resultat fik jeg CMYK procentværdier af den nødvendige farve.
• Nu skal alle procentværdier konverteres til C-, M-, Y- og K -mængderne ved at multiplicere hver procentværdi med volumen af den hvide farve.

C (ml) = C (%) * Volumen af hvid farve (x ml)

M (ml) = M (%) * Volumen af hvid farve (x ml) Y (ml) = Y (%) * Volumen af hvid farve (x ml) K (ml) = K (%) * Volumen af hvid farve (x ml)

Derefter multipliceres disse C-, M-, Y- og K -volumener med trinene pr. Revolution for den respektive motor

Trin, der kræves for at pumpe farve = farve (ml) * trin/omdrejningstal for respektive motor

Og det er det, ved at bruge denne pumpes hver farve til en blanding af farver, der blandes med det nøjagtige volumen af hvid farve for at danne den ønskede nuance.

Trin 3: Designet

Jeg besluttede at designe det i SolidWorks, da jeg arbejder på det fra de sidste 2 år og anvendte alle mine design-, subtraktive fremstillings- og additive fremstillingsevner i designfasen, samtidig med at jeg havde alle parametre i tankerne, herunder brug af selvkomponenter, kompakte og skrivebordsvenligt design, præcist, men hurtigt og omkostningseffektivt.

Efter få iterationer kom jeg på dette design, der opfylder alle mine krav, og jeg er ganske tilfreds med resultaterne.

Trin 4: Hvad har vi brug for?

Elektroniske komponenter:

• 1x Arduino Uno
• 1x GRBL -skjold
• 4x A4988 Stepper Driver
• 1x DC -stik
• 1x 13cmx9cm vippekontakt
• 4x Nema 17
• 2x 15 cm RGB LED Strip
• 1x summer
• 1x HC-05 Bluetooth

Hardware -komponenter:

• 24x 624zz leje
• 4x 50 cm langt silikonslange (6 mm udvendig diameter og 4 mm indvendig diameter)
• 1x 100 ml måle cylinder
• 5x 100 ml bægerglas
• 30x M3x15 bolte
• 30x M3 nødder
• 12x M4x20 bolte
• 16x M4x25 bolte
• 30x M4 møtrikker
• og nogle M3 og M4 skiver

Værktøjer:

• Laserskæremaskine
• 3D printer
• Allen Keys
• Tang
• Skruetrækker
• Loddekolbe
• Limpistol

Trin 5: Laserskæring

I første omgang designede jeg rammen til at bestå af krydsfiner, men fandt ud af, at 6 mm MDF også vil fungere til denne maskine, men det eneste problem med MDF er, at den er udsat for fugt, og der er stor chance for, at blæk eller pigmenter kan spildes på panelerne.

For at løse dette problem brugte jeg et sort vinylark, der kun tilføjer et par dollars i de samlede omkostninger, men gav maskinen en flot mat finish.

Efter dette var jeg klar til at få skåret mine paneler ned via en lasermaskine.

Jeg vedhæfter filerne herunder og har allerede fjernet dette logo fra filen, så du nemt kan tilføje dine:)

Trin 6: 3D -udskrivning

Jeg gennemgik forskellige typer pumper, og efter en masse research fandt jeg ud af, at peristaltiske pumper passer perfekt til mine krav.

Men de fleste af dem på internettet er pumperne med DC -motorer, som ikke er så meget præcise og kan forårsage nogle problemer, mens de kontrolleres, på den anden side er nogle pumper der med Stepper Motors, men deres omkostninger er ret høje.

Så jeg besluttede at gå med en 3D -printet peristaltisk pumpe, der bruger en Nema 17 -motor, og heldigvis kom jeg gennem et link på Thingiverse, hvor SILISAND lavede et remix af RALFs Peristaltic Pump. (Særlig tak til SILISAND og RALF for deres design, som hjalp mig meget.)

Så jeg brugte denne peristaltiske pumpe til mit projekt, hvilket reducerede omkostningerne drastisk.

Men efter at have printet og testet alle delene indså jeg, at de ikke er helt perfekte til denne applikation. Derefter redigerede jeg slangetryksrøret ved at øge dets krumning, så den kan lægge mere pres på slangen og redigerede også beslaget til montering på beslaget for at give mere greb om motorens aksel.

Mine 3D -printerindstillinger:

• Materiale (PLA)
• Laghøjde (0,2 mm)
• Skalletykkelse (1,2 mm)
• Fyldtæthed (30%)
• Udskrivningshastighed (50 mm/s)
• Dyse Temp (210 ° C)
• Support Type (overalt)
• Platform vedhæftningstype (ingen)

Du kan downloade alle de filer, der bruges i dette projekt -

Trin 7: Lejemonteringen

For at samle lejebeslaget skal vi bruge følgende dele:

• 1x 3D -trykt lejemonteret bund
• 1x 3D -trykt lejemonteret top
• 6x 624zz leje
• 3x M4x20 bolte
• 3x M4 møtrikker
• 3x M4 afstandsstykker
• M4 unbrakonøgle

Som beskrevet på billederne skal du indsætte alle de tre M4x20 -bolte i 3D -trykt lejemonteret top, derefter indsætte en M4 -skive efterfølgende med to 624zz -lejer og en anden skive i hver bolt. Sæt derefter M4 -møtrikkerne i den 3D -trykte lejemonteringsbund, stram boltene ved at placere bundbeslaget.

Følg samme procedure for at lave andre tre lejebeslag.

Trin 8: Forberedelse af bagpanel

For at samle bagpanelet skal vi bruge følgende dele:

• Laserskåret bagpanel
• 4x 3D -trykt pumpebase
• 16x M4 møtrikker
• 8x M3x16 bolte
• 8x M3 skiver
• 4x Nema 17 Stepper Motor
• M3 unbrakonøgle

For at forberede bagpanelet skal du tage 3D -printet pumpebase og indsætte M4 -møtrikkerne i åbningerne på bagsiden af pumpebasen som vist på billederne. Forbered andre tre pumpebase på samme måde.

Juster nu Nema 17 -trinmotoren med åbningerne på bagpanelet fra bagsiden, og monter pumpebasen ved hjælp af M3x15 -bolten og en skive. Og saml alle motorer og pumpebase ved hjælp af den samme procedure.

Trin 9: Samling af alle pumper på bagpanelet

For at samle alle pumperne skal vi bruge følgende dele:

• Motorer og pumpebase samlet bagpanel
• 4x lejebeslag
• 4x 3D -trykt slangetryksplade
• 4x 3D -trykt pumpetop
• 4x 50 cm siliciumrør (6 mm OD og 4 mm ID)
• 16x M4x25 bolte

Indsæt alle lejebeslagene på motorakslerne. Placer derefter siliciumslangen omkring lejebeslagene, mens du trykker på den med 3D -trykt slangetryksplade. Og luk pumpen ved hjælp af den 3D -trykte pumpetop med M4x25 bolte.

Trin 10: Forbered bundpanelet

For at samle bundpanelet skal vi bruge følgende dele:

• Laserskåret bundpanel
• 1x Arduino Uno
• 1x GRBL -skjold
• 4x A4988 Stepper Driver
• 4x M3x15 Bolt
• 4x M3 møtrik
• M3 unbrakonøgle

Monter Arduino Uno på bagpanelet ved hjælp af M3x15 bolte og M3 møtrikker. Efter den stak GRBL Shield på Arduino Uno efter med A4988 Stepper Drivers på GRBL Shield.

Trin 11: Saml bund og frontpanel

For at samle bunden og frontpanelet skal vi bruge følgende dele:

• Laserskåret frontpanel
• Bundpanel monteret med elektronik
• 6x M3x15 bolte
• 6x M3 nødder
• 3D -trykt bægerholder

Sæt bundpanelet i de nederste åbninger på frontpanelet, og fastgør det ved hjælp af M3x15 bolte og M3 møtrikker. Fastgør derefter 3D -trykt bægerholder på plads ved hjælp af M3x15 bolte og M3 møtrikker.

Trin 12: Indsæt rørene i den 3D -trykte rørholder

For at samle bunden og frontpanelet skal vi bruge følgende dele:

• Fuldt monteret bagpanel
• 3D -trykt rørholder

I dette trin skal du indsætte alle de fire rør i hullerne i 3D -trykt rørholder. Og sørg for, at noget rør stikker ud gennem holderen.

Trin 13: Saml de fire paneler sammen

For at samle front-, bagside-, top- og bundpanelet skal vi bruge følgende dele:

• Front- og bundpanelmontering
• Montering af bagpanel
• Toppanel
• Cool White Led Strip

For at samle alle disse paneler skal du først fastgøre rørholderen på toppen af bægerholderen. Sæt derefter LED -strimlerne på undersiden af det øverste panel, og indsæt derefter det øverste panel i åbningerne på bagsiden og frontpanelet.

Trin 14: Saml motortråde og sidepaneler

For at samle motorkablerne og sidepanelerne skal vi bruge følgende dele:

• Samlet fire paneler
• 4x motortråde
• Sidepaneler
• 24x M3x15 bolte
• 24x M3 nødder
• M3 unbrakonøgle

Sæt ledningerne i motorens åbninger, og luk begge sidepaneler. Og fastgør panelerne ved hjælp af M3x15 bolte og M3 møtrikker.

Trin 15: Ledningsføring

Følg skemaet for at tilslutte al elektronikken på følgende måde:

Fastgør DC -stikket i åbningen på bagpanelet, og slut ledningerne til strømterminalerne på GRBL Shield

Sæt derefter motorens ledninger i Stepper Drivers -terminalerne som følger -

X -Stepper Driver (GRBL Shield) - Cyan motorledning

Y -Stepper Driver (GRBL Shield) - Magenta motortråd

Z -Stepper Driver (GRBL Shield) - Gul motortråd

A -Stepper Driver (GRBL Shield) - Nøglemotorledning

Bemærk: Tilslut A-Step og A-Direction Jumpers på GRBL Shield til henholdsvis pin 12 og pin 13. (Jumperne til A-Step og A-Direction er tilgængelige over strømterminalerne)

Tilslut HC -05 Bluetooth i følgende terminaler -

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

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

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

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

Tilslut summeren i følgende terminaler -

-ve (summer) - GND (GRBL Shield)

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

Bemærk: Tænd for denne maskine med mindst 12V/10Amp strømforsyning

Trin 16: Kalibrering af motorerne

Efter at have tændt maskinen, skal du slutte Arduino til computeren via USB -kabel for at installere kalibreringsfirmwaren til Arduino Uno.

Download kalibreringskoden nedenfor, og upload den til Arduino Uno, og udfør følgende instruktioner for at kalibrere alle motortrin.

Efter upload af koden skal du åbne den serielle skærm med baudhastighed på 38400 og aktivere både CR og NL.

Giv nu kommandoen til at kalibrere motorpumperne:

START

Argumentet "Pump to Calibrate" er nødvendigt for at kommandere den Arduino, som motoren skal kalibreres til, og kan tage værdier:

C => Til cyan motor

M => Til magenta motor Y => til gul motor K => til nøglemotor

Vent til pumpen indlæser farven i røret.

Efter indlæsning skal du rense kolben, hvis der er farve i den, Arduino venter, indtil du sender bekræftelseskommandoen for at starte kalibreringen. Send "Ja" (uden anførselstegn) for at starte kalibreringen.

Nu vil motoren pumpe farven ind i kolben, som vi skal måle ved hjælp af en måle cylinder.

Når vi har den målte værdi af pumpet farve, kan vi finde frem til trinene pr. Enhed (ml) for den valgte motor ved hjælp af en given formel:

5000 (standard trin)

Trin pr. Ml = -------------------- Målt værdi

Indsæt nu værdien trin pr. Enhed (ml) for hver motor i hovedkoden i givne konstanter:

linje 7) const float Cspu => Indeholder værdien for trin pr. enhed cyanmotor

linje 8) const float Mspu => Indeholder værdien for trin pr. enhed magenta motorlinje 9) const float Yspu => Indeholder værdien for trin pr. enhed gul motorlinje 10) const float Kspu => Indeholder værdien for trin pr. Enhed med nøglemotor

BEMÆRK: Alle trin og procedurer for korrekt kalibrering af motorerne vises under kalibrering på den serielle skærm

Trin 17:

Trin 18: Kodning

Efter kalibrering af motorerne er det tid til at downloade hovedkoden til fremstilling af farver.

Download hovedkoden nedenfor, og upload den til Arduino Uno, og brug de tilgængelige kommandoer til at bruge denne maskine:

LOAD => Bruges til at lægge farvepigmentet i siliciumrøret.

CLEAN => Anvendes til at aflæse farvepigmentet i siliciumrøret. SPEED => Bruges til at opdatere enhedens pumpehastighed. tage heltalværdien, der repræsenterer motorernes omdrejningstal. Standardindstillingen er 100 og kan opdateres fra 100 til 400. PUMP => Bruges til at kommandere enheden til at lave den ønskede farve. tager heltalværdien, der repræsenterer rød værdi. tager heltalværdien, der repræsenterer grøn værdi. tager heltalværdien, der repræsenterer blå værdi. tager heltalværdien, der repræsenterer mængden af hvid farve.

BEMÆRK: Inden du bruger denne kode, skal du sørge for at opdatere værdierne for standardtrin for hver motor fra kalibreringskode

Trin 19: Og vi er færdige

Du er endelig færdig! Sådan skal det endelige produkt se ud og fungere.

Klik her for at se det i aktion

Trin 20: Fremtidens anvendelsesområde

Da det er min første prototype, som viser sig at være langt bedre, end jeg havde forventet, men ja det kræver en masse optimering.

Her er nogle af de følgende opgraderinger, som jeg leder efter den næste version af denne maskine -

• Eksperimenterer med forskellige blæk, farver, maling og pigmenter.
• Udvikling af en Android -app, som kan give en bedre brugergrænseflade ved hjælp af Bluetooth, som vi allerede har installeret.
• Installation af et display og en roterende encoder, som kan gøre det til en enkeltstående enhed.
• Vil se efter nogle bedre og pålidelige pumpemuligheder.
• Installation af Google Assistance, som kan gøre den mere lydhør og smartere.

Trin 21: STEM venligst

Hvis du kan lide dette projekt, skal du stemme det til konkurrencen "Første gang forfatter".

Værdsat virkelig meget! Håber I nød projektet!

Runner Up i farverne i Rainbow Contest