Режущий плоттер своими руками схемы. Делаем плоттер своими руками

Графопостроители представляют собой устройства, которые в автоматическом режиме с заданной точностью производят вычерчивание чертежей, рисунков, схем на бумаге, ткани, коже и прочих материалах. Распространены модели техники с функцией резки. Изготовление плоттера своими руками в домашних условиях вполне возможно. Для этого понадобятся детали от старого принтера либо dvd-привода, определенное программное обеспечение и еще некоторые материалы.

Сделать небольшой плоттер из dvd привода самостоятельно относительно просто. Такое устройство на ардуино обойдется намного дешевле своего фирменного аналога.

Рабочая область у создаваемого устройства будет 4 на 4 см.

Для работы потребуются следующие материалы :

• клей или двухсторонний скотч;
• припой для пайки;
• провода для монтажа перемычек;
• dvd-привод (2 шт.), из которого берется шаговый двигатель;
• Arduino uno;
• серводвигатель;
• микросхема L293D (драйвер, осуществляющий управление двигателями) – 2 шт.;
• макетная плата беспаечная (основание из пластмассы с набором проводящих электрический ток разъемов).

Чтобы воплотить задуманный проект в жизнь, следует собрать такие инструменты :

• паяльник;
• отвертку;
• мини-дрель.

Опытные любители электронных самоделок могут использовать дополнительные детали, чтобы собрать более функциональный аппарат.

Этапы сборки

Сборку cnc плоттера проводят по такому алгоритму:

• с помощью отвертки разбирают 2 dvd-привода (результат изображен на фото далее) и достают из них шаговые электродвигатели, при этом из оставшихся деталей выбирают два боковых основания для будущего графопостроителя;

Разобранные dvd-привода

• отобранные основания соединяют с помощью винтов (предварительно подогнав их по размерам), получая при этом оси X и Y, как на фотографии ниже;

Оси X-Y в сборке

• к оси Х прикрепляют ось Z, которая представляет собой сервопривод с держателем для карандаша либо ручки, что показано на фото;

• прикрепляют к оси Y квадрат размером 5 на 5 см из фанеры (или пластика, доски), который будет служить основанием для укладываемой бумаги;

Основание для размещения бумаги

• собирают, уделяя особое внимание подсоединению шаговых электродвигателей, электрическую цепь на беспаечной плате по схеме, представленной ниже;

Схема электрических соединений

• вводят код для тестирования работоспособности осей Х-Y;
• проверяют функционирование самоделки: если шаговые электродвигатели заработали, то детали соединены по схеме верно;
• загружают в сделанный чпу плоттер рабочий код (для Arduino);
• скачивают и запускают программу exe для работы с G-кодом;
• устанавливают на компьютер программу Inkscape (векторный графический редактор);
• инсталлируют дополнение к ней, позволяющее преобразовывать в изображения G-код;
• настраивают работу Inkscapе.

После этого самодельный мини плоттер готов к работе.

Некоторые нюансы работы

Оси координат должны быть обязательно расположены перпендикулярно друг к другу. При этом карандаш (либо ручка), зафиксированный в держателе, должен без проблем перемещаться вверх-вниз сервоприводом. Если шаговые привода не работают, то требуется проверить правильность их соединения с микросхемами L293D и найти рабочий вариант.

Код для тестирования осей Х-Y, работы графопостроителя, программу Inkscape с дополнением можно скачать в интернете.

G-код представляет собой файл, содержащий координаты X-Y-Z. Inkscape выступает в роли посредника, позволяющего создавать совместимые с плоттером файлы с данным кодом, который затем преобразуется в движение электродвигателей. Чтобы распечатать нужное изображение или текст, понадобится с помощью программы Inkscape предварительно перевести их в G-код, который после будет послан на печать.

Следующее видео демонстрирует работу самодельного плоттера из двд-привода:

Плоттер из принтера

Графопостроители классифицируются по различным критериям. Аппараты, в которых носитель закрепляется неподвижно механическим, электростатическим или вакуумным способом, называются планшетными . Такие устройства могут как просто создавать изображение, так и вырезать его, при наличии соответствующей функции. При этом доступна горизонтальная и вертикальная резка. Параметры носителя ограничиваются только размерами планшета.

Режущий плоттер по-другому называется катер. Он имеет встроенный резец или нож. Наиболее часто изображения вырезаются аппаратом из таких материалов:

• обычной и фотобумаги;
• винила;
• картона;
• различных видов пленки.

Сделать планшетный печатающий или режущий плоттер можно из принтера: в первом случае в держателе будет установлен карандаш (ручка), а во втором – нож либо лазер.

Самодельный планшетный графопостроитель

Чтобы собрать устройство своими руками, понадобятся следующие комплектующие детали и материалы:

• шаговые двигатели (2), направляющие и каретки из принтеров;
• Arduino (совместимый с USB) или микроконтроллер (например, ATMEG16, ULN2003A), служащий для преобразования поступающих с компьютера команд в сигналы, вызывающие движение приводов;
• лазер мощностью 300 мВт;
• блок питания;
• шестерни, ремни;
• болты, гайки, шайбы;
• органическое стекло или доска (фанера) в качестве основы.

Лазер позволяет резать тонкие пленки и выжигать по дереву.

Простейший вариант планшетного графопостроителя собирают в такой последовательности:

• делают основу из выбранного материала, соединяя элементы конструкции болтами или склеивая их;

• сверлят отверстия и вставляют в них направляющие как на фотографии ниже;

Установка направляющих

• собирают каретку для установки пера либо лазера;

Каретка с отверстиями под направляющие

• собирают крепление;

Крепление под маркер

Фиксирующий механизм

• устанавливают шаговые двигатели, шестерни, ремни, получая изображенную ниже конструкцию;

Собранный самодельный плоттер

• соединяют электрическую схему;
• устанавливают программное обеспечение на компьютер;
• запускают устройство в работу после проверки.

Если использовать Arduino , то подойдут рассмотренные выше программы. Применение разных микроконтроллеров потребует установки различного ПО.

Когда для разрезания пленки или бумаги (картона) устанавливается нож, глубину его проникновения следует правильно отрегулировать экспериментальным способом.

Приведенную конструкцию можно усовершенствовать, добавив автоматики . Детали по параметрам понадобится подбирать опытным путем, исходя из имеющихся в распоряжении. Возможно, некоторые потребуется докупить.

Оба рассмотренных варианта графопостроителей можно сделать самостоятельно, лишь бы была старая ненужная техника и желание. Такие дешевые аппараты способны рисовать чертежи, вырезать различные изображения и фигуры. До промышленных аналогов им далеко, но при необходимости частого создания чертежей, работу они значительно облегчат. При этом программное обеспечение доступно в сети бесплатно.

Часто моделистам и другим любителям ручной работы приходится сталкиваться с задачей оформления своих изделий. Для таких целей идеально подходит самоклеящаяся пленка различных цветов. Такое оформление значительно улучшает внешний вид самодельных моделей. Чтобы элементы оформления выглядели аккуратно, лучше всего вырезать их не вручную ножницами, а на специальном оборудовании с программным обеспечением - плоттере. С помощью данного устройства воспроизводят, например, на бумаге различные чертежи или рисунки. Приобретать такой аппарат в магазине дорого и не всегда целесообразно, поскольку можно легко изготовить плоттер своими руками.

Планшетный плоттер из старого принтера

Плоттер, в котором бумажный или другой носитель закрепляется неподвижно, называется планшетным . Это сравнительно простая конструкция, возможности которой ограничиваются работой в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Нарисовать чертеж, рисунок или вырезать определенный узор для скрапбукинга – все это можно сделать с помощью планшетного плоттера. Он может быть как печатным, так и режущим – все зависит от закрепленного в аппарате рабочего инструмента. Для печатных устройств это может быть карандаш, перьевая ручка, маркер, а для режущих модификаций – нож или лазер.

Подобные устройства работают с различными рабочими поверхностями: картон, бумага, разные виды пленок .

Важно! Формат используемых материалов зависит исключительно от размеров изготовленного планшета, которые, в свою очередь, определяются длиной примененных при сборке валов.

Необходимые материалы и инструменты

Наличие в доме старого принтера обеспечивает почти всеми запчастями, необходимыми для изготовления плоттера своими руками. В первую очередь необходимо разобрать струйное или лазерное устройство и отобрать запчасти, необходимые для нового изделия:

• шаговые двигатели (2 шт.);
• направляющие валы;
• каретки;
• блок питания;
• шестеренки;
• ремень;
• болты, шайбы, гайки, клей для сборки.

Помимо деталей, полученных из принтера, необходимо заготовить материал для корпуса изделия (органическое стекло или фанеру) и управляющую плату. В качестве последней подойдет Ардуино (Arduino) с возможностью подключения через USB. Также можно использовать другой микроконтроллер, например, ULN2003A или ATMEG16.

Ардуино имеет встроенный процессор и память , с помощью которых можно задавать алгоритм работы любых электрических приборов. Для любителей конструировать разнообразные электронные девайсы данная управляющая платформа является хорошей находкой.

На Ардуино находится порядка 20 контактов , к которым можно подсоединять различного рода датчики, роутеры, лампы и другую электротехнику. Также преимуществом Ардуино является возможность расширения за счет добавления дополнительных плат с новым функционалом.

Совет! Для переделки принтера в плоттер необходимо предварительно приготовить отвертку, нож, дрель и паяльник, чтобы не отвлекаться в процессе сборки. Нужна также небольшая пила с полотном по оргстеклу либо фанере.

Алгоритм сборки устройства

Сборку плоттера выполняют в такой последовательности.

Завершающим этапом запуска плоттера в работу является подключение электроники и установка программного обеспечения . Драйвера, на которых может работать Ардуино, имеются в свободном доступе в интернете.

Важно! Если домашний плоттер задумывался как режущий, необходимо опытным путем отрегулировать глубину погружения инструмента в материал заготовки.

Самодельный плоттер на основе dvd-приводов

Изготовить самодельный плоттер можно с использованием шаговых двигателей и направляющих из dvd-приводов . Если дома не осталось старых дисководов, то их можно очень дешево приобрести на любом радиорынке, потому что устройства для считывания компакт-дисков – это уже устаревший атрибут компьютерной техники. Рабочая площадь такого устройства будет сравнительно небольшой – 4*4 см.

Подготовка к сборке

Для работы понадобится приготовить следующие детали и материалы:

• 2 dvd-привода;
• серводвигатель;
• 2 микросхемы L293D для управления шаговыми двигателями;
• макетную беспаечную плату;
• монтажные провода;
• плату Ардуино;
• болты, гайки, припой и другие крепежные материалы.

Чтобы сделать плоттер из dvd-привода, необходим такой же набор инструментов, что и для сборки изделия из принтера.

Последовательность изготовления плоттера

Сборочный процесс начинают с того, что старые приводы разбирают и отбирают необходимые составные элементы для изготавливаемого агрегата. Для создаваемого устройства понадобится шаговый двигатель и приводные панели, которые будут служить боковыми основаниями плоттера.

Совет! Сборку цепи следует осуществлять в соответствии со схемой, представленной выше. Особенно тщательно нужно подсоединять шаговые двигатели.

После сборки цепи необходимо провести тестирование собранного электроприбора – при загрузке тестового кода обязательно должны заработать двигатели. В противном случае следует сверить подсоединения с чертежом схемы, устранить ошибки и провести повторный тест.

Для окончательной подготовки к работе изделия с ЧПУ (CNC) загружают рабочий код для Ардуино и запускают программу для работы с ним. Затем производят установку и настройку совместимого с имеющимся программным обеспечением графического редактора.

Важно! Оптимальным вариантом графического редактора является широко распространенная, бесплатная и профессиональная программа Inkscape. Она успешно работает на Windows, Mac OS X и Linux.

Все необходимые программы доступны для скачивания в интернете . Если установка прошла корректно, сделанный своими руками cnc плоттер готов выполнять свои функции.

Заключение

Предложенные варианты изготовления домашних плоттеров при желании легко усовершенствовать за счет большей автоматизации. Благодаря этому при необходимости есть возможность достижения большей производительности. Можно также оснастить самодельный плоттер Bluetooth-модулем и обеспечить беспроводное соединение устройства с компьютером. Чтобы улучшить дизайн самодельного изделия, нужно использовать для корпуса вместо подручных средств, специально изготовленные на станке заготовки. Такие усовершенствования не будут оказывать большого влияния на себестоимость изготовления.

В этом проекте я покажу вам как легко и просто построить свой дешевый мини ЧПУ плоттер на арудино. Конечно, ведь можно и просто взять и купить плоттер, но во первых это очень дорого, а во вторых не нужно мне 🙂

Для осей X и Y мы используем шаговые двигатели и направляющие, вытащенные из двух старых dvd\cd приводов. Рабочая зона у нашего ЧПУ плоттера будет 4 на 4 сантиметра.

Поскольку проект основан на использовании последовательного порта то вы сможете так-же использовать Bluetooth-модуль (например HC-06) для того чтобы подключать плоттер к компьютеру без проводов!

Шаг 9. Программа для работы с G-кодом.

Теперь мы готовы печатать свое первое изображение с помощью нашего мини ЧПУ плоттера! Для этого нам понадобится программа-посредник между нами и плоттером. Она преобразует G-код в движения сервоприводов.

Что такое G-код? G-код это файл с координатами X, Y и Z. Выглядит это вот так:

M300 S30.00 (Опустили печатающий прибор)
G1 X10.00 Y10.00 F2500.00

G1 X20.00 Y10.00 F2500.00

M300 S50.00 (Подняли печатающий прибор)

Затем вам нужно будет установить к нему аддон, который позволяет экспортировать изображения в G-код. Скачать его можете по этой ссылке .

Настроим Inkscape для первого использования. Откройте программу, идите в меню «File» и нажмите «Document Properties». Смотрите первую иллюстрацию сверху и измените так, как показано на картинке. Потом закройте это окошко. Мы будем использовать зону печати равную 4 на 8 сантиметров. Далее смотрите вторую картинку.

Как печатать текст: Введите текст, поменяйте шрифт на Times New Roma и выставите размер 22. Затем кликните на иконку с курсором и выровняйте текст так, как показано на третьей картинке выше. Выберите путь из меню «Object to Path».

Как печатать изображения: Это сложнее чем тект. Изображения должны иметь прозрачный фон. Перенесите изображение мышкой в Inkscape. Кликните «Ок» в следующем окошке. Затем вы должны изменить размер изображения так, чтобы оно влазило в нашу область печати (смотри картинку 4). Нажмите «Path» из меню и выберите «Trace Bitmap». Сделайте затем так, как показано на 5м изображении. Нажмите Ок и закройте окошко. Затем двигайте серое изображение и удалите цветное позади него. Черно-белое изображение передвиньте в нужное место еще раз и кликните опять в меню «Path» кнопку «Object to path». На шестой картинке показано как удалить изображение.

Экспортируем как G-код: Наконец, идите в меню File, кликните «Save as» и выберите «.gcode». Кликните ок на следующем окне. Вот и все! Наш G-код готов на печати на нашем новеньком мини ЧПУ плоттере!

Вконтакте

Создание печатной платы

После травления печатной платы, вы можете приступить к пайке. Я предлагаю вам паять в указанном порядке.

Микроконтроллеры и микросхемы:

1. ATmega16
2. FT232RL
3. L293DD
4. ULN2803
5. TCMT1109 x2
6. Резисторы:
7. 100 x3
8. 2k4 x2
9. 4k7 x3
10. Конденсаторы:
11. 22px2
12. 100nx4
13. Транзисторы:
14. IRLML250
15. BC857 x2

Диоды:

1. LL4148
2. Красный светодиод
3. Зелёный светодиод x2
4. Штыри:
5. 1×2 x4
6. 1×6 x2

Перемычка х2

Другое:

1. 5k потенциометр
2. 16 МГц кварц
3. Кнопки x4
4. Разъем USB мини B
5. AK500 / 3 Разъем
6. Выключатель 2-канальный
7. 16×2 ЖК-дисплей

На фотографии была ошибка. Я забыл резистор для выхода оптопары. Не волнуйтесь, это было исправлено в чертеже печатной платы в архиве RAR.

Программирование AVR

Файл, прилагающийся ниже, содержит проект PCBв Eagle.

Я думаю, что многие из вас и сами знают, как прошивать микроконтроллеры.

Дополнительная информация.

Это не так легко контролировать всё устройство одним микроконтроллером. Самая трудная часть была в создании сигналов движения по осям XY, когда движение осуществлялось по обеим осям. В конце концов, кварц довольно хорошо справился в этим.

Вторая сложность — связь с ПК. Я должен был написать свой собственный протокол связи через UART. Это похоже на АТ команды, но требует гораздо меньше памяти и скорость гораздо выще.

Шаг 3: Ось Z

Теперь можно делать механическую часть устройства. Начнём с оси Z.

На фотографии вы можете увидеть всё, что понадобится для создания оси Z.

Детали были вырезаны довольно плохо. Видимо кто-то не учитывал ширину лазерного луча. На самом деле, все части были немного меньше, чем я заказывал. Мне пришлось обработать всё наждачной бумагой.

Начнём клеить. Я использовал суперклей для оргстекла и ламината. Ламинат служит в качестве прокладки между электромагнитом и оргстеклом. Электромагнит я закрепил двумя винтами.

Шаг 4: Yось

Как и в прошлом шаге нужно всё склеить. Все детали из оргстекла я обработал наждачной бумагой. Также я осмотрел рельс для мебели на предмет дефектов. Места склеивания я обработал ацетоном.

Монтаж зубчатого ремня

Самый простой способ, чтобы закрепить ремень, — это использовать небольшую стяжку. Один конец ремня нужно закрепить на подвижно каретке, а второй конец провести через шестерни. Необходимо натянуть ремень, а потом уже прикреплять к каретке.

Монтаж концевых выключателей и других вещей

Нужно приклеить выключатель, как показано на фотографии. К выключателю нужно припаять красно-коричневый провод. Ещё нужно приклеить два куска ламината на каретку.

На фотографии есть описание и цвета всех кабелей. Это кабели шагового двигателя (Y +, Y1, Y2, Y3, Y4), электромагнитного кабеля (Z +, Z-) и концевых выключателей (2xYmin, 2xYmax).

Ymin является кабелем концевого переключателя рядом с двигателем.

На последней фотографии представлено 12-жильный кабель с описанием его соединений.

Шаг 5: Ось X

И вот наступает самый трудный шаг …

Вам нужно смонтировать 2 параллельных ползунка. Я не могу всегда точно описывать, что нужно делать. Но вы можете ориентироваться по фотографиям.

После того, как вы приклеили ползунки. Можно приклеить к ним каретки, а следом и рельс оси Y.

Нужно смонтировать шаговый двигатель, зубчатый ремень и концевые выключатели как в прошлом шаге.

Шаг 6: Остальной монтаж

Из оргстекла и ламината с помощью горячего клея я сделал держатель для карандаша.

В качестве рабочего поля я решил использовать магнитную плёнку. Бумагу я собираюсь крепить к ней с помощью магнитов.

Шаг 7: Финальный монтаж

Теперь всё нужно закрепить на одном основании. Схемы и ЖК-экран я решил установить на специальные держатели.

Шаг 8: Программное обеспечение

Как я уже говорил, я написал своё собственное приложение. Это моё первое приложение в VisualC#, так что там много ошибок.

Вот список доступных команд в окне командной строки:

returnxy — возвращается в исходное положение

SetXY ху — перемещает перо в указанное положение (в мм)

Setxy ху — перемещает перо в указанное положение (с шагом, проверьте настройки приложений)

Getz – возвращает 1, если ручка поднята, 0 в противном случае

getxy — возвращает позицию пера (в мм)

selectpen — ждет, пока пользователь не нажмет кнопку ОК

rectx1 y1 x2 y2 — рисует прямоугольник, основанный на 2 противоположных вершин (в мм)

arc X Y R A1 A2 т — рисует дугу с центром в точке (х, у), радиус r, с начальным угорм a1 и заканчивая углом а2 (от горизонтали)

text x y size spacing text — рисует текст в (х, у), из заданного размера и промежутках символов

Чуть не забыл. Чтобы запустить приложение, необходим.NET Framework 4.

Шаг 9: Финал

Эта статья показывает, как сделать плоттер. Я не призываю чётко следовать инструкции, так как говорил, что некоторые мои решения неэффективны. Я хотел показать вам то, что считаю интересным. Во время создания было получено много опыта.