PrintBot: 6 trin (med billeder)

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

PrintBot er en iRobotCreate-monteret dot-matrix-printer. PrintBot udskriver ved hjælp af talkum på enhver overflade. Ved at bruge robotten til basen kan robotten udskrive en næsten ubegrænset størrelse. Tænk fodboldfeilds eller basketballbaner. Måske skulle rivalerne være på udkig efter en sværm af denne Thanksgiving weekend næste år. robotten tillader også printerens mobilitet, så den kan rejse til et sted for at udskrive og derefter gå videre til en anden. Trådløs er inkluderet, så fjernbetjening er også mulig. Fortovskunst og reklame er også et målmarked for denne enhed.

Trin 1: IRobot Opret

IRobot Create ligner meget på iRobot's Roomba, men uden det interne vakuum. Dette giver os mulighed for at tilføje en større nyttelast og giver os praktiske monteringshuller. iRobot giver også en komplet programmeringsgrænseflade til Create, der gør styring af robotten meget enkel. Interfacet er et enkelt sæt kommandoer og parametre, der sendes til robotten i serie. Læs specifikationerne for Open Interface for mere information. For vores enkle brug krævede vi kun et par kommandoer. Ved initialisering skal 128 -kommandoen sendes for at fortælle robotten at begynde at acceptere ekstern kontrol. Dernæst skal en tilstand vælges. For fuld kontrol sender vi kommandoen 132 til Opret. Bemærk, at du skal sende alle data til Opret som heltal, ikke almindelig ascii -tekst. Hver kommandokode er en byte, værdien af denne byte er heltalets værdi 128 eller hvad som helst. Hvis du skulle sende i ascii- eller ansi -tekst, ville hvert tegn i 128 være en byte. Til test eller kontrol via pc anbefaler vi Realterm, da det gør alt meget simpelt. Du skal også indstille Baud -hastigheden til 57600 som angivet i dokumentationen til Open Interface. Nu da Opret er initialiseret, bruger vi kommandoen 137 til at køre robotten fremad. Venteafstand, 156 bruges til at stoppe robotten efter en bestemt afstand. Scriptkommandoerne 152 og 153 sætter alt sammen og laver et simpelt script, der kan køres igen og igen. IRobot sælger det, de kalder kommandomodulet, som grundlæggende er en programmerbar mikrocontroller og et par serielle porte, som du kan bruge til at styre din Create. I stedet brugte vi en Cypress Programmerbar System-on-a-Chip (PSoC) kombineret med en meget lille x86 pc kaldet eBox 2300. Robotten har et 18V batteri, som vi vil bruge til at drive alle vores eksterne enheder.

Trin 2: Printerdemontering og motorstyring

Vi brugte en gammel Epson ink-jet printer til printerens vandrette bevægelse og printhovedmonteringen. Den første ting at gøre her var omhyggeligt at adskille printeren. Dette krævede fjernelse af alle ikke-væsentlige komponenter, indtil det eneste, der var tilbage, var spormonteringen, motoren, printhovedholderen og drivremmen. Pas på ikke at ødelægge dette bælte eller dets drivmotor. Det kan også være kløver at stikke rundt med en volt-meter, før du river alle strømkortene ud, men det var vi lidt for spændte til. Bemærk, at du ikke har brug for nogen sideindføringsenhed, de faktiske printhoveder eller patroner eller kredsløbskort. Efter at alt er demonteret, skal vi finde ud af at køre denne motor. Da vi rev alt fra hinanden, inden vi testede noget, var vi nødt til at finde den rigtige spænding til at levere motoren. Du kan prøve at finde motorens specifikationer online, hvis du kan finde et modelnummer, men mangler det, tilslut den til en jævnstrømforsyning og øg langsomt spændingen til motoren. Vi var heldige og fandt ud af, at vores motor kunne køre på 12-42V, men for at være sikker testede vi den manuelt som beskrevet. Vi opdagede hurtigt, at selv ved 12V kører motoren alt for hurtigt. Løsningen her er at bruge Pulse-Width-Modulation (PWM). Grundlæggende tænder og slukker motoren meget hurtigt for at dreje motoren ved en lavere hastighed. Vores batteri leverer 18V, så for at gøre livet let vil vi køre motoren fra den samme. Når du bruger jævnstrømsmotorer, der skal vende i kredsløb, vil du opleve en stor tilbagestrøm i dit kredsløb, når motoren vendes. I det væsentlige fungerer din motor som en generator, mens den stopper og bakker. For at beskytte din controller mod dette kan du bruge det, der kaldes en H-Bridge. Dette er hovedsageligt 4-transistorer arrangeret i en H-form. Vi brugte et produkt fra Acroname. Sørg for, at den driver, du vælger, kan håndtere den nødvendige strøm til din motor. Vores motor blev vurderet til 1A kontinuerlig, så 3A -controlleren havde masser af hovedplads. Dette kort giver os også mulighed for at styre motorens retning ved blot at køre en høj eller lav indgang samt bremse (stoppe motoren og holde den i position) motoren på samme måde.

Trin 3: Printhovedet

Som meget af den originale printhovedsamling, der kunne fjernes, blev fjernet. Vi stod tilbage med en plastikboks, som gjorde det let at vedhæfte vores printhoved. En lille 5V DC -motor blev fastgjort med et bor. Boret blev valgt til at have så tæt på samme diameter som en tragt som muligt. Dette gør det muligt for boret at fylde hele udløbet af tragten. Når boret snurrer, kommer pulver ind i rillerne og roterer ned langs boret mod udgangen. Ved at rotere bit en rotation kunne vi oprette en pixel i konstant størrelse. Omhyggelig tuning er påkrævet for at få alt til at passe helt rigtigt. Oprindeligt havde vi problemer med pulveret ved blot at sprøjte over det hele, men ved at tilføje en anden tragt og hæve borekronen, blev det længere fald, mens det var begrænset til tragten, en ren pixel.

Da denne motor kun må styres til eller fra, var en H-bro ikke nødvendig her. I stedet brugte vi en simpel transistor i serie med motorens jordforbindelse. Transistorens port blev styret af en digital udgang fra vores mikrokontroller på samme måde som de digitale indgange til H-broen. Det lille printkort ved siden af DC -motoren er en infrarød sort -hvid sensor. Dette kort sender simpelthen et digitalt højt eller lavt signal, når sensoren ser henholdsvis sort eller hvid. Kombineret med den sorte og hvide encoderstrimmel giver os mulighed for hele tiden at kende printhovedets position ved at tælle sorte til hvide overgange.

Trin 4: Mikrocontrolleren

Cypress PSoC integrerer alle de separate hardwareelementer. Et Cypress -udviklingsbord gav en let grænseflade til at arbejde med PSoC og tilslutte periferiudstyr. PSoC er en programmerbar chip, så vi faktisk kan oprette fysisk hardware i chippen som en FPGA. Cypress PSoC Designer har præfabrikerede moduler til almindelige komponenter såsom PWM-generatorer, digitale ind- og udgange og serielle RS-232 com-porte.

Udviklingskortet har også et integreret proto-board, som muliggjorde let montering af vores motorstyringer. Koden på PSoC samler alt. Den venter på at modtage en seriel kommando. Dette er formateret som en enkelt linje med 0 og 1s, der angiver, at der skal udskrives eller ikke for hver pixel. Koden går derefter gennem hver pixel og starter motoren. En kantfølsom afbrydelse på input fra den sort/hvide sensor udløser en vurdering af vejret eller ikke at udskrive på hver pixel. Hvis en pixel er tændt, køres bremseudgangen højt, en timer startes. Et afbrydelse på timeren venter på.5 sekunder, og driver derefter doseringsudgangen højt, hvilket får transistoren til at tænde og borekronen drejer, timertælleren nulstilles. Efter endnu et halvt sekund udløser en afbrydelse motoren til at stoppe og drivmotoren til at bevæge sig igen. Når betingelsen for udskrivning er falsk, sker der simpelthen intet, før encoderen læser en anden sort til hvid kant. Dette gør det muligt for hovedet at bevæge sig jævnt, indtil det skal stoppe for at udskrive. Når slutningen af en linje er nået ("\ r / n") sendes en "\ n" på den serielle port for at angive til pc'en, at den er klar til en ny linje. Retningskontrollen på H-broen er også omvendt. Opret sendes signalet om at gå 5 mm fremad. Dette gøres via en anden digital udgang tilsluttet en digital indgang på Create's DSub25 -stik. Begge enheder bruger standard 5V TTL -logik, så en fuld seriel grænseflade er unødvendig.

Trin 5: PC'en

For at oprette en fuldstændig uafhængig enhed blev der brugt en lille x86 -pc kaldet eBox 2300. For maksimal fleksibilitet blev en tilpasset build af Windows CE Embedded installeret på eBox. En applikation blev udviklet i C til at læse et 8-bit gråtonebitmap fra et USB-drev. Applikationen geneksamplerede derefter billedet og udsendte det derefter en linje ad gangen til PSoC via seriel com-port.

Brug af eBox kan muliggøre mange yderligere udviklinger. En webserver kunne tillade, at billeder uploades eksternt via integreret trådløs. Fjernbetjening kunne implementeres, blandt mange andre ting. Yderligere billedbehandling, muligvis endda en ordentlig printerdriver, kan oprettes for at give enheden mulighed for at udskrive fra programmer som f.eks. Notesblok. En sidste ting, vi næsten savnede, var strøm. Opret forsyninger 18V. Men de fleste af vores enheder kører på 5V. En Texas Instruments DC-DC strømforsyning blev brugt til aktivt at konvertere spændingen uden at spilde strømmen til varme og dermed forlænge batteriets levetid. Vi var i stand til at realisere over en times udskrivningstid. Et brugerdefineret printkort gjorde monteringen af denne enhed og nødvendige modstande og kondensatorer let.

Trin 6: Det er det

Godt det er det for vores PrintBot oprettet efterår 07 for Dr. Hamblens ECE 4180 Embedded Design -klasse hos Georgia Tech. Her er nogle billeder, vi har udskrevet med vores robot. Vi håber, at du kan lide vores projekt, og måske vil det inspirere til yderligere udforskning! Stor tak til PosterBot og alle de andre iRobot Create Instructables for deres inspiration og vejledning.