DIY便携式肖像绘图机

简介:便携式人像画家

介绍

互联网上可能有一百多种基于Arduino的绘图机,并附有如何制作的说明。(据我所知)使这一独特之处在于内置的摄像头和屏幕。其他绘图仪必须连接到计算机。这个完全独立地工作。

屏幕上显示的20fps视频使您可以轻松地用相机捕获图片,然后只需按画图按钮即可在不到5分钟的时间内获得水彩肖像。

感谢Indrek Luuk(他编写了摄像机/视频代码)和Sourav S(他解决了如何从屏幕上读取信息)(获得比赛参赛者的书面许可)。还要感谢达西·怀特(Darcy Whyte)(发明家艺术家),他启发了笔绘方法对绘图仪的启发。

指导说明

以下说明是制作您自己的便携式肖像画家的详细分步指南。在尝试此项目之前,您应该具有以下技能:

  • 操作3D打印机
  • 能够将草图上传到Arduino
  • 焊接
  • 零件组装
  • 如果要调整设计,则需要能够为Arduino编写代码并调整Fusion 360 CAD文件。

该项目可不是一件小事:

  • 零件总成本(不包括48x 3D打印零件)几乎为400英镑!
  • 所需工具的总成本为371英镑(包括您可能已经拥有的工具,例如,价值180英镑的3D打印机)。
  • 我估计需要20多个小时才能完成该项目。

步骤1:工具和材料

随附3x列表:

  • 所需的所有工具的列表。
  • 所需的所有零件,紧固件和电气组件的列表。
  • 您需要打印的所有零件的列表。
    • 我将在说明中按名称引用3D零件。您会知道我指的是3D打印的零件,因为它将以粗体显示,然后您可以检查此列表(按字母顺序)。

如果要在开始之前购买所有东西,则需要跳到购买激光切割基板和制造PCB的步骤。

还附带了所有要打印的STL文件。

 

步骤2:设计概述


 

建成后,机器应看起来像上面的Fusion 360 CAD图像。关键部件标有参考号。

这是一个公共链接,它应该让您查看Fusion 360设计:https://a360.co/39e3x8v

不幸的是,您无法从此链接下载(这需要我订阅F360,但需要付费),但是如果您想修改设计,可以进行测量并进行反向工程。

 

步骤3:购买激光切割基板

您可以使用手动工具制作底板。可以将3mm胶合板锯成一定尺寸,然后使用手钻钻出各种孔。可以使用钢丝锯和锉刀切割筛孔。

但是,激光切割底板将为您带来以下好处:

  • 相机和屏幕的清洁孔要多得多。
  • 确保用于安装线性导轨的孔足够准确。
  • 激光雕刻文字!

我选择了在eBay上提供激光切割服务的众多人之一,并向他们发送了DXF文件。他们中的大多数人都乐于在DXF上工作,但会对最后一部分进行调整。

确保保留从安装屏幕的备用材料上切下的两个部分。这些“缺口”用于加固带齿的惰轮组件。

调整DXF文件

激光切割服务将能够对您的

DXF文件。您需要进行的编辑是:

  1. 测量已购买(或制造)的盒子的内部尺寸,并确保底板可以放入内部。请注意,箱壁可能不是笔直的-开口的一端或中间可能会变窄。您可以告诉激光切割服务,根据您的测量来调整L x W的整体尺寸。
  2. DXF中有占位符文本,您可能需要用自己选择的字体替换此文本-只需询问激光切割服务即可。
  3. 如果您购买了其他的1.8英寸屏幕,则必须相应地测量和调整安装孔。
  4. 您可以发挥创意,并添加自己的文字或图像进行雕刻。

清除煤烟残渣

几乎可以肯定,激光切割的零件上会残留有煤烟残留物。用湿肥皂刷擦拭即可轻松清除。

涂上喷漆

使用一罐喷漆(我选择了哑光面漆),将3层涂在底板上,在各层之间打磨。观看一些YouTube视频,了解与此相关的正确技术。喷漆可以保护木材,尤其是保护笔刷。如果您不小心用毛笔在木材上涂漆,则可以用湿布将其擦掉。

 

步骤 4:制造H型机器人龙门


 


 


 


 

完成此步骤后,您的程序集应如上图所示。

准备MGN9导轨:

您可能会认为使用MGN9轴承对于这种低精度喷漆机来说是不必要的昂贵选择。我选择此滑轨的原因有两个:首先,滑轨和车架的尺寸较小。其次,导轨具有双重作用-将其向下夹在胶合板的前面,并迫使胶合板笔直而平坦。

切割X轴的MGN9导轨

假设您订购了3x 300mm长的MGN9导轨,
则需要将X轴切成一定长度。X轴需要切成220mm的长度(沿其长度将有11个孔)。钢锯不是切割这种硬化钢的最佳工具,但最便宜。请按照以下说明进行操作,以使其尽可能轻松:

用小型钢锯切割MGN9导轨将花费20分钟。

  • 每个150mm的初级钢锯锯条在钝之前只能切入约1mm的深度。刀片变钝后,您可以看到24小时,并且无法继续前进。
  • 刀片变钝仅需2-3分钟。

因此,做到这一点的方法是:

  • 获取一包10个钢锯条(约2英镑)。
  • 在更换新刀片之前,只锯了3分钟。(总共需要6-7个刀片)。

MGN9切割指南将有助于对齐刀片当你开始切割,如果刀片跳出的同时,减少那么塑料将保护铁路屏幕刮伤。使用M3螺母和螺栓将3D打印的切割导轨固定到导轨上。

润滑滚珠轴承座圈

关于线性循环轴承要了解的事项:

  • 无论出于何种原因,轴承制造商都提供未润滑的轴承。由于公差太小,它们将无法顺畅自由地运行。
  • MGN9轴承是昂贵得多的专业Hiwin轴承的仿制设计。我收到的那些东西很松脆,总是会停留在特定的位置,表明制造相对较差。

您会发现YouTube视频,其中详细介绍了如何清洁然后润滑这些轴承。他们涉及从车厢中取出所有球,这看起来既困难又费时。取而代之的是,我只是在滑架上添加了很多油脂,直到它们运转良好(避免拆卸)。我将描述我使用的方法。

我推荐的润滑脂是SuperLube。这是一种广泛使用的润滑脂。SuperLube是无毒的,您可以将任何油腻的纸巾丢弃到普通的家庭垃圾中。我能够买到一个方便的10毫升装满的注射器(而不是满管的注射器)。您只需要几分之一毫米。

我使用23G针将SuperLube直接分配到裸露的轴承上。MGN9滑架上的孔看起来像是设计用来接受油脂的,不要被诱惑–这些是官方Hiwin滑架上的油脂孔,但它们在MGN9滑架上没有任何作用。

剪短针头以减少分配润滑脂所需的力。您将需要使用钳子来稍微调整一下针的末端,使其适合滚珠轴承座圈。然后将针头插入滚珠轴承中,并用力挤压注射器以分配润滑脂。

由于所需的力,我发现分配润滑脂非常困难。较小的注射器可能有所帮助,或者另一种方法可能是将油脂直接涂在线性导轨上,并使滑架在其上运行,然后用纸巾(未对此进行测试)清理脏物。

继续涂抹润滑脂,直到滑架平稳移动。

组装并安装Y轴滑架

根据分解图将Y轴滑架组装到MGN9滑架上。

对于两个托架中的每个托架,您将需要:

  • (2x)M3x30
  • (2x)M3x25
  • (2个)M3x8
  • (2个)M3方螺母
  • (4x)3毫米Harwin垫片
  • (2x)光滑的惰轮
  • (1x)Y型托架顶部
  • (1x)Y型滑架LHS / RHS
  • (2x)Y型托架垫片

安装MGN9滑轨

重要的是,Y轴MGN9导轨必须彼此平行安装,以使龙门架正确移动。为了达成这个:

  1. 将3个线性滑轨安装到位,并整理好紧固件,使它们紧贴但不紧,并允许滑轨移动。
    • 通过4个M3x8mm螺栓和方螺母,通过Y型托架LHS / RHS安装孔将X轴固定在适当的位置。每个螺栓的头部下方是一个1mm的MGN垫片,它将使螺栓的末端停止伸出太远并撞到皮带上。
    • 使用2x 2020挤压长度,4x M3 x 8mm螺栓和4x金属T螺母将Y轴固定到位。由于精确安装轴的重要性,我不建议使用3D打印的T型螺母(在设计中的其他位置使用)。2020拉伸应该垂直于Y轴。
  2. 拧紧X轴螺栓。
  3. 拧紧Y轴导轨之一上的2个螺栓。
  4. 将龙门移动到Y轴的最上方,然后拧紧顶部螺栓。
  5. 然后将龙门移动到Y轴的最底部,并拧紧底部螺栓。
  6. 既然所有螺栓都已拧紧,请检查龙门是否可以自由移动回Y轴的顶部。如果不是,请松开顶部螺栓以使导轨枢转,将龙门架移至顶部,然后重新固定螺栓。
  7. 重复上,下移动机架的过程,同时拧紧和松开螺栓,直到机架可以自由移动。

安装步进电机

使用8x M3x10mm螺栓,8x橡胶减震垫圈和2x软木减震器将两个步进电机安装到基板上。减震软木塞和橡胶垫圈将有助于减少机器的噪音。

使用平头螺钉将带齿的驱动皮带轮安装到步进电机轴上。您稍后需要调整这些皮带轮的高度,以使其与其他皮带轮的高度相同。

安装惰轮组件

根据分解图,将两个带齿的惰轮组装到底板上。3mm的胶合板部件用于分散皮带受拉时产生的力。

对于两个带齿的惰轮,您将需要:

  • (1x)M3x40mm内六角按钮头螺钉
  • (1x)齿形惰轮
  • (1x)Harwin垫片
  • (1x)惰轮垫片
  • (2个)M3法兰螺母
  • (1x)加固胶合板激光切割边角料

组装并安装回形针

拆卸迷你衣夹以得到弹簧,然后根据下图使用弹簧组装回形针。除非您设法购买与我的弹簧大小相同的迷你衣夹,否则您将需要在Fusion 360或其他CAD软件中编辑纸夹的设计。

我使用填充木材的PLA灯丝印刷了回形针,从而改善了美观并提供了良好的触感。

使用(8x)M3x12mm螺栓和(8x)M3六角螺母安装纸夹。

安装按钮

将3x按钮安装到标有“校准”,“上色/停止”和“相机”的孔中。

H-bot龙门装配现已完成。

 

步骤5:制作电刷架组件


 


 

花在设计机器上的时间中有80%左右是在此电刷架组件上的。它挤满了组件,组装起来应该很有趣。

下一步完成后,组装应类似于上面的前/后图片。

下一步:

  • 步骤6:组装X轴滑架
  • 步骤7:组装伺服支架
  • 步骤8:组装电刷架

 

步骤6:组装X轴支架


 


 


 


 

此步骤指的是3D打印的零件“ X轴滑架”。

你会需要:

  • (2x)M3 x 8mm内六角按钮头螺钉。
  • (4x)M3 x 12mm内六角按钮头螺钉。
  • (4x)M1.2 x 12mm一字螺丝
  • (4个)M1.2螺母
  • (4x)Ø5mmx 10mm磁铁
  • (2x)M3螺纹插入件,长度4mm,外径Ø4.3mm
  • (1x)M3螺纹插件,长度5.2mm,外径Ø4.3mm

安装螺纹插件

有几种安装螺纹嵌件的方法。我的

个人喜好是用虎钳将它们压入尺寸过小的3D打印孔中。

  • 它足够坚固,除非力足够大以至于不能破坏3D打印组件,否则螺纹不会松脱。
  • 除了虎钳,它不需要任何工具。
  • 如果您要刮掉零件并想取回螺纹嵌件,则可以轻松地用虎钳将其从塑料中压碎/撬起。我认为对于已熔化或胶合到位的插入件不值得为之烦恼。

将M3螺纹插件安装到X轴托架上我建议在将插入件按入到位时,将一个长的M3螺栓插入螺纹插入件中,以使夹具更容易进入,如上图所示。我在皮带夹旁边的两个孔中使用了较短的螺纹嵌件。

安装限位开关和磁铁

根据分解图,使用M1.2 x 12mm螺栓和M1.2六角螺母安装限位开关。

使用强力胶将磁铁固定在X轴滑架上,以将其固定在适当的位置。磁铁的北/南方向很重要– X轴滑架必须磁性吸引伺服支架跳到中的说明和胶水的磁铁插入伺服支架-磁铁的方向伺服支架并不重要。

将一块磁铁放在伺服支架的外部,以找到正确的磁铁方向。然后,将磁铁粘贴到X轴滑架中,确保方向正确。X轴滑架上的4x磁铁安装位置重复此步骤,以便使伺服支架在水平或垂直安装位置都卡入到位。

剥开并插入螺旋电缆

螺旋USB电缆在连接到USB连接器的一端应有一个短的直段。剪下USB连接器,然后剥去大约20毫米的外部黑色绝缘层,露出4根电线。剥去这4根导线中每根的末端(例如3-5mm)。

剥离后,将螺旋电缆推入X轴托架的前部,以使外部绝缘层刚好从出口孔中突出。这应该是一个紧密的配合,因为该孔可以减轻电缆的应力(防止电缆意外脱落)。如果安装松动,请考虑使用一些胶水。

安装压脚

压脚在机器画轻轻地向下推纸或卡片。纸张比我想象的要弯曲,因此压脚至关重要。要安装压脚,您将需要:

  • (1x)M4x8mm内六角按钮头螺钉
  • 压脚
  • 压脚手柄
  • Amtech AM-S6210弹簧提供Ø5.6x 17.5mm压缩弹簧

M4钮扣头螺钉提供了光滑的表面,可以在不夹住纸张的情况下在纸张上运行。使用M4龙头在压脚内孔中穿线,然后安装M4x8mm螺钉。

清除压脚压脚手柄上多余的塑料,使它们可以在X轴滑架的压脚孔内平稳移动

将压缩弹簧插入孔中。弹簧后插入压脚适用超级胶料滴向的端部压脚柄穿过的上部和插入件的X轴滑架压脚手柄

 

步骤7:组装伺服支架


 


 


 


 

此步骤指的是3D打印的零件Servo Bracket

你会需要:

  • (4x)Ø5mmx 10mm磁铁
  • (2x)Ø3mmx 25mm销钉
  • (2x)M2 x 10mm内六角按钮头螺钉
  • (2个)M2六角螺母
  • (3x)M3 x 10mm内六角按钮头螺钉
  • (1x)激光切割丙烯酸压克力伺服安装板(来自电子致动器)

粘磁铁

将4个磁铁粘到伺服支架上磁铁的方向并不重要。

黏合销钉

将(2x)Ø3mmx 24mm销钉与一些超级胶水一起推入伺服支架中,以将它们固定到位。

将伺服驱动到90°位置

暂时将伺服器连接到Robotdyne Arduino MEGA Pro,以便您可以将其驱动到90°位置。您可以复制/粘贴以下草图。将红色线连接到5v,将棕色线连接到地(0V),将橙色线连接到引脚3。一旦上传了草图,伺服器将驱动到所需的安装位置,并且您可以从Arduino断开连接。

#include <Servo.h>
servo myservo; //创建伺服对象以控制伺服
void setup(){
  myservo.attach(3); //将伺服器的针脚3固定在伺服对象上
}
void loop(){
  myservo.write(90); //将伺服器设置为90度                      
}

安装伺服

使用2个M2 x 10mm螺栓和六角螺母将伺服器安装到位。伺服器的标签应朝上–远离3D打印部件。还将丙烯酸树脂安装板从Kitronic部件上推到伺服机构上。这应该卡入到位并且不需要胶水(安装后,电刷架将防止其松动)。

焊接限位开关和伺服

伺服和限位开关将焊料焊接到螺旋USB电缆上。从伺服电缆上剪下连接器,剥去电线的末端。

  1. 确定要使用限位开关的哪些引脚。在连接模式下使用万用表,并标识两个引脚:
    • 按下开关时连接。
    • 未按下开关时未连接。
  2. 根据下图连接伺服和限位开关。请使用热缩电缆(或热熔胶)以防止接头绞合在一起。

请参考图表和图片,了解我的操作方式。

如果拖曳的导线散落在皮带上,则可能会在皮带上摩擦,因此,如有必要,可将它们粘在3D打印部件的底面,以使其不被遮挡。我还使用了热熔胶对焊点进行绝缘,以防止短路。

 

步骤8:组装电刷架


 

此步骤指的是3D打印的零件“笔刷架”。

你会需要:

  • (1x)M3螺纹插入件,长4mm,外径Ø4.3mm
  • (1个)M3 x 6毫米按钮头内六角螺钉
  • (2个)M3 x 12毫米按钮头内六角螺钉
  • (2个)M3六角螺母
  • (1x)M3 x 10mm指旋螺钉
  • (1x)M3方螺母
  • (1x)激光切割的亚克力齿条(来自电子致动器)。
  • (1x)Igus导轨切成30mm长

安装螺纹插件

用虎钳将M3螺纹插入件压入到位。

安装指旋螺钉

将M3方形螺母粘到适当的位置,然后装上指旋螺钉。最好让翼形螺钉紧贴而不是紧紧,因为PLA会随着时间的推移而蠕变(变形)。

安装Igus线性导轨

Igus铁路和马车上的游乐设施非常
糟糕,它们几乎比小型MGN7替代品便宜,后者也同样低调。从好的方面来说,组装/拆卸时不会有滚珠轴承洒到各处的风险。

用钢锯将线性导轨切成一定长度,然后用单个M3 x 10mm螺栓将线性导轨拧入到螺纹插入件中。

安装齿条

使用2个M3 x 12mm
螺栓和2个M3六角螺母将齿条安装到电刷架上

安装电刷架

你会需要:

  • (1x)激光切割的丙烯酸小齿轮(来自电子致动器)。
  • (1x)伊格斯马车
  • (3个)M3 x 10毫米按钮头内六角螺钉
  • (1x)Amtech拉伸弹簧6.4 x 22.2mm

将Igus托架滑到安装在电刷架上的Igus线性导轨上。将Igus滑架推入伺服支架,然后用M3x10mm螺栓将其固定到位(滑架的一个螺纹孔将保持未拧紧状态)。

将2颗M3x10mm螺钉通过亚克力齿条中的插槽拧入亚克力安装板。

现在,将拉伸弹簧钩在伺服支架X轴滑架的两个弹簧钩上确保弹簧伸出至少5mm的同时,将丙烯酸小齿轮推到伺服轴上。

现在应将电刷架安装到伺服支架X轴托架上伺服器处于其90°位置,弹簧伸出至少5mm。

弹簧的目的是预加载齿条和小齿轮。这样可以确保齿始终相互接触,并消除了当伺服器改变方向并且齿条/小齿轮齿脱离/重新啮合时的任何“反冲”或“倾斜”。

将电刷架组件安装到MGN9托架

使用4x M3 x 12mm的圆头螺栓将电刷架组件安装在H型机器人龙门架X轴上的MGN9托架上。

 

步骤9:安装皮带


 


 

放置皮带,使皮带齿与X轴滑架上的齿啮合,然后用2个M3x8mm螺栓皮带夹固定到位,以将皮带固定到位。

如图中红色所示,将皮带缠绕在H型机器人龙门上。

尝试估计皮带需要多长时间,然后如图所示将皮带穿入皮带张紧器中,以使齿彼此啮合。

使用M3 x 12mm螺栓将皮带张紧器拧入X轴滑架如果皮带太长/太短,请通过将皮带重新拧入皮带张紧器中进行粗调。当皮带有点紧时,可以通过拧紧皮带张紧器螺钉来增加张力。

皮带应该好紧。晃动皮带应产生音符。皮带张力过低实际上会导致更多的力施加到夹具上,因为当滑架改变方向时,皮带会突然卡紧。

 

步骤10:安装电池和充电电路


 


 

3芯电池和电池充电器使用JST连接器。在本节中,您将使用相当昂贵的压接工具(每把工具和各种JST连接器25英镑)制作自己的JST连接器。从物理上讲,可以避免购买该工具,而花费大量时间将连接器绑定在一起。我强烈建议您购买压接工具,即使仅用于该项目,也值得100%避免这种痛苦。

安装电池

使用2个M3 x 10mm螺栓和2带有M3方螺母的2020 T形螺母电池座安装到2020凸出部分。

使用电缆扎带将电池安装到电池座中。

锂聚合物电池有火警危险。电池充电过程中最有可能发生火灾,因此,您切勿无视这种相当大的电池充电。有可用的玻璃纤维电池袋,但它们完全没用(请查看有关它们失败的YouTube视频)。为了给电池带来最好的机会,请从信誉良好的来源购买电池,不要对电池造成实际损坏。只能使用适当的LiPo充电器对其进行充电。电池只能充电10到15幅画,但是较大的电池则具有更大的着火风险(再次参见YouTube)。

如果用手指触摸带电电线,则12V不会对您造成伤害,但是,电池的高电流输出意味着,如果短路,它会产生较大的火花。电池短路会引起火灾,并在不到1秒的时间内永久损坏电池。

安装电池放电保护器

电池放电保护器可防止在机器开机时过度消耗电池电量。当电池电压降至某个阈值以下时,继电器将切断电路电源并发出警报。

如果没有电池放电保护器,则如果将机器留在屏幕上,那么屏幕,摄像头和Arduino将继续从电池汲取电流,直到电池过度消耗。这将永久杀死电池。电池保护器本身会消耗很小的电流,这最终会耗尽电池的电量(为什么会发出警报),因此在不使用机器时应始终关闭机器。

通常预先设置用于12V电池的电池放电保护器,以在电池电压降至10.5 V左右时切断电源。如果您使用的是可变电压电源,则可以使用电池上的电位计来调节切断电压。放电保护器。喷漆机将在约10.7 V处开始发生故障(例如,在喷漆中间停止移动)。

使用3D打印的电池放电保护垫片,2个M3 x 10毫米螺栓和2个2020 M型螺母和M3方形螺母将组件安装到2020型材上。

连接电源开关

根据图示连接电源开关。在检查是否短路之前,请确保电池断开连接,并且说明中指定了该连接电池的时间。

JST插头

  • 使用压接工具在500mm长的电线末端制成JST 4针公插头。
  • 要整理500毫米长的电线,请考虑将其套入550根Paracord电缆中,并使用热缩管将其末端收起。

JST插座

  • 从电源开关到JST 4针母孔的电线仅需100mm长。
  • 焊接JST凹形插座是很麻烦的,因为塑料的熔点很低,所以引脚最终会脱线。我建议将插头插入插座,以在焊接时将插座插针固定在适当的位置。(实际上,这些插座旨在安装在PCB上)。
  • 插座成功焊接后,插入/拔下电池插头时,焊点很容易折断。很可能在尝试握住插槽时,您不小心将电线和电池短路了(这发生在我身上)。一小撮热熔胶不足以解决这个问题。我使用了Araldite两部分腻子,并将其模制在插座和焊接连接周围。它可以非常坚硬地固化。使用腻子时,请务必戴上乳胶/丁腈手套,因为它发粘,有臭味,并且(像许多粘合剂一样)含有少量致癌物(癌症)。我还将腻子涂在电源开关的焊点上。

电池放电接头

  • 将12V和0V电线连接至电池放电保护器螺丝端子。检查电池放电连接器的文档,以识别正确的端子。重要的是,不要在这些电线松动时连接电池,因为它们可能会意外相互接触并导致短路。

制作/测试充电/电源电路

电源开关有两个位置:

位置ON:电池12V和0V电线连接到电池放电保护器12V和0V电线。

位置OFF /充电:4条电池线连接到JST插头。

仔细仔细检查接线是否正确。电池导线必须连接到新制成的JST连接器中的相同插针,与原始电池JST连接器中的相同。

  1. 手动跟踪电线。
  2. 在电导率模式下使用万用表仔细检查导线。
  3. 在电导率模式下使用万用表检查电线之间是否没有短路(即电源开关上的12个引脚都没有相互连接,除非通过预期的方式进行操作)。
  4. 将电池连接到插座,并在电压模式下使用万用表检查新JST插头引脚上的电压与电池JST插头引脚上的电压是否相同。

阅读3芯电池充电器的说明,然后将新制作的JST插头连接到3芯电池充电器,然后将电源开关切换到充电位置。如果您未正确连接JST连接器,则电池会着火!(充电器可能带有安全功能,以防止为未正确连接的电池充电,但我尚未检查)。

 

步骤11:制作和接线PCB


 


 


 


 

订购PCB

订购定制PCB听起来可能令人生畏,但它与在线订购其他产品一样容易。

  1. 下载PCB Gerber文件。您不需要解压缩文件夹。(“ v3绘画机原理图_2021-03-23”)。Instructables不接受这些文件类型,但是您可以在我的GitHub上找到文件:https://github.com/benlucy/Arduino-Portable-Portrait-Painter
    • 该zip文件名为:v3绘画机原理图_2021-03-23
  2. 转到中国制造商的网站,例如JLC-PCB或Elecrow。
  3. 点击订购PCB。
  4. 上载包含Gerber文件的压缩文件夹。
  5. 选择图片中突出显示的选项。大多数选项将默认为显示的选项。选择您喜欢的颜色。赢得世界的青睐,选择无铅HASL表面处理。

调整电压转换器

板上有两个电压转换器。一种是为Arduino,屏幕,摄像头和TMC2208逻辑供电。另一种是给伺服系统供电。将它们都设置为6.5V。

要设置电压转换器的电压,请将输入引脚连接到电池端子(12V),然后使用万用表测量输出引脚两端的电压。调节电位器以调节电压。

焊接PCB

我经常将母排针用于电路板上较昂贵的组件。在某种程度上,我可以根据需要在其他项目中使用这些组件,但是在大多数情况下,如果我不小心破坏了板上的某个组件,则可以轻松提取出有价值的组件,然后重新开始使用新的PCB。

在这种情况下,如果使用母头安装步进电机驱动器,则木箱中没有足够的空间容纳PCB。如果使用步进电机保护板(强烈建议使用),则无论如何都可以换掉有价值的TMC2208板。如果愿意,您可以使用Robotdyne Arduino Mega Pro主板的母排针。

您的PCB与我的看起来有些不同。我原来的PCB有几个错误,这些错误是我通过切割痕迹和焊接多余的导线和组件来解决的。您下载的Gerber文件将这些修复程序合并到PCB中。

将组件焊接到板上

  • Robotdyne Arduino MEGA专业版
  • 2个TMC步进保护器
  • 2个TMC2208步进电机驱动器。应用TMC2208板随附的2x粘性散热器。
  • 2个4针端子块。
  • 2个电压转换器。
  • 2个100uF极化电容器。
  • 1个100nF陶瓷电容器。
  • 1个倾斜传感器。
  • 电阻1、2、3、4、5和6为1k欧姆。
  • 电阻7、8、9、10、11和12为680欧姆。
  • 电阻13和14为10k欧姆。
  • 电阻15为1M欧姆,电阻16为500k欧姆。

焊接屏幕和摄像头电线

焊接屏蔽线:

  • 屏幕和板之间必须焊接8根电线。引脚标记在屏幕上,相应的孔标记在PCB上。我不建议为此使用接线端子,因为与焊接接头相比,该连接不可靠。

焊接摄像机线:

  • 与屏幕类似,在相机和主板之间必须焊接18根电线。引脚标记在相机上,相应的孔标记在PCB上。
  • 摄像机线极易受到干扰。用手指捏住摄像机的电线将消除干扰。我尝试使用某些电缆扎带复制此文件,但操作不是很成功。我得到了一根单独的电线,然后将其紧紧缠绕在相机电线上。那对我有用。我不确定这是物理上的约束还是盘绕线是否以有用的方式与生成的场相互作用。

一旦将屏幕,摄像头和PCB安装到机器中后,请确保屏幕和摄像头的导线足够长。

焊接按钮线

切割并剥去6倍长度的导线末端,使其到达三个按钮位置(〜200mm)。

将这些导线焊接到贴有标签的PCB上。(校准输入,校准输出,涂料输入,涂料输出,相机输入,相机输出)。

将螺旋USB电缆焊接到PCB

将USB连接器从USB电缆的自由端上剪下。
露出约20mm长的4x内部电线,并剥去每根4x电线的末端。

将USB电缆穿过底板孔,然后将其缠绕以使大部分螺旋线位于底板的下面。我在底板的正面留下了大约3英寸的螺旋线,或者说21个螺旋线。

将4根USB线焊接到PCB上。

  • 绿色到信号
  • 红色到+ VE
  • 黑色至GND
  • 白色转XLIM / IN

焊接电源线(12V和接地)

切开并剥去大约300mm长的两根导线的末端。将它们焊接到标有“ 12V”和“ GROUND”的PCB上。我使用22AWG电线来做这些,因为它们会承载大量电流。

安装和焊接Y轴限位开关

此步骤的材料:

  • 金属丝
  • (2x)限位开关
  • (2x)“限位开关盖”
  • (4个)M1.2 x 12mm螺丝
  • (4个)M1.2六角螺母

切割并剥去4倍长度的导线的末端,每根导线的长度约为300毫米。

在连续性设置上使用万用表确定在闭合限位开关时(与X轴限位开关一样)连接了限位开关的哪些引脚。将4x导线焊接到确定的限位开关针上。

通过顶部和底部Y轴限位开关的孔戳电线,将限位开关放在安装孔上方的位置,然后使用螺钉和限位开关盖进行安装以改善外观。

将电线焊接到有标签的PCB上。(YLIM /底部/输出,YLIM /底部/输入,YLIM /顶部/输入,YLIM /顶部/输出)。

调整TMC2208电流限制

确保您没有跳到前面,也没有将步进电机连接到PCB。调整TMC2208的电流限制应在没有连接步进电机的情况下进行。

打开电源开关。

测量每个TMC2208板上的电压,将一个万用表探头放在电位计上,另一个放在接地引脚上。调节电位器的电压,以将每块板的电压调节至约1.27V。

连接步进电机

步进电机的每条都应有4根导线
如果电线的自由端有连接器,请将其剪断并剥去电线的末端。

将电线的末端连接到PCB上的螺丝端子。您将需要检查步进电机的数据表/文档,以识别哪些导线是哪种导线(A +,A-,B +,B-),然后根据下图将其接线。

如果找不到步进电机的文档,请按照以下说明进行操作:

  1. 确定步进电机的两个线圈。
    • 在两条步进电机导线上放置一个LED,然后手动旋转电机轴。如果LED短暂闪烁,则那两条线是一个线圈,另外两条线是另一线圈。如果LED不闪烁,请尝试使用其他电线组合。
  2. 猜测哪个线圈是A,哪个线圈是B。
  3. 稍后,在运行程序时,如果x / y机架移动方向错误,请交换A / B导线。
    • (第一次运行该程序时要小心-当前代码尚未设置限位开关,以防止在发生碰撞时停止电动机)。

安装屏幕和摄像头

使用4个M3x8mm螺栓和4个六角螺母安装筛网。

将相机安装到所述安装照相机使用4倍M3 X10毫米螺栓和4个的方形螺母,然后粘上照相机安装到使用强力胶底板。

 

步骤12:准备木箱


 


 


 


 

购买或建造木箱

该机器设计为可装在我在亚马逊上可以找到的最大木箱内。根据您在何处/何时阅读本内容,此框可能不再可用。在这种情况下,您必须调整设计以适合类似的盒子,也可以自己建造。

如果要购买包装盒,请注意机器仅适合所选包装盒的内部尺寸(380L x 280W x 115H mm)。如果您的包装盒大于我的包装盒,则只需增大底板尺寸,并仅调整4x安装孔的位置即可(请参阅“调整DXF文件”)。或者,您可以自己做一些设计/编码工作并增加龙门架的尺寸。(请参阅附录中的“可能的设计改进”)。

如果要构建一个盒子,我相信您会找到合适的Instructable。就我个人而言,我认为最简单的方法是订购一些带有连接小片的激光切割10mm胶合板,然后将它们粘合在一起。如果我要制造一台更大的机器,这就是我要采取的方法。有许多免费的在线工具可为定制尺寸的激光切割盒生成DXF文件,例如:

其余说明假定您已成功购买了与我相同的盒子。如果您不这样做,则必须自己修改这些说明。

取下盖子

盒子的两个铰链隐藏在插槽中,并且销子穿过铰链的顶部和底部以将其固定到位。要卸下铰链,必须卸下销钉。

可以使用大头钉或小钉子将销钉锤出。首先,将平头钉的头部变钝–这将阻止其从销钉侧面逸出,这将使销钉的拆卸更加困难。用锤子敲打钉子的尖头可以使钉子钝化。

将钝的大头钉插入针孔,然后轻轻锤打。别针将被推入盒子中,您可以在其中抓住它,然后用钳子拉动其余的部分。然后,铰链将从插槽中提出。

我成功地用这种技术从4个针脚中删除了3个。我没有使钉子钉住的第一针。万一销钉没有伸出,可以逐渐将铰链直接向上拉出插槽。像这样拉动铰链时,固定它的销会慢慢弯曲成两半,从而可以卸下铰链。

安装销钉和磁铁

为了使盖子可拆卸,我决定使用效果很好的胶合金属销钉和磁铁。

  • 4个Ø4mm销钉从钻入盖子的孔中伸出。
  • 盖上盖子后,定位销插入在木盒子中钻出的4个Ø5mm孔中。
  • Ø5mm孔深处的磁铁吸引销钉并保持盖子上的状态。

使用盖子销钉钻导引器在盖子和底座上钻孔,以使孔对齐。在钻头上使用电工胶带控制钻到的深度。您只希望销钉伸出〜5mm。如果销钉伸出的距离过长,则可能会意外地将盖子用作杠杆来撬开底座上的孔,这很不好。要将Ø5mm的磁铁向下推入孔中,可以使用长的不锈钢(非磁性)螺栓。

安装手柄

我从eBay购买了喜欢的外观的手柄,并使用沉头螺钉将其安装。重要的是,安装不要阻塞底板安装座或底板本身。

制作并组装底板安装座

一旦打印了3个“底板安装座”,并且还打印了1个“细长底板安装座”,请使用虎钳将4x M5螺纹插入件压入到位。

下一步是使用3.5毫米x 10毫米自攻木螺钉将底板安装座拧入盒中。基板安装座与基板对齐是至关重要的。

  1. 用肉眼将底板安装座放置在盒子中(注意1x超薄底板安装座的正确位置–靠近摄像机)。
  2. 将一点蓝光推向基板安装座的侧面,以将其固定到位。
  3. 将底板放入盒中,并确保安装孔与螺纹嵌件对齐。
  4. 如果孔没有对齐,请重复步骤1-3,直到孔对齐为止。
  5. 取下底板,并使用蓝光底板底座作为导向,在木材上钻2.5mm〜5mm的导向孔。引导孔是一种预防措施,可确保在拧入3.5毫米螺钉时不会劈开木头。
  6. 拧紧8颗3.5mm螺钉(每个底板安装座两个)。

安装橡胶脚

在机器底部的4x橡胶脚上钻4x 2.5mm孔,然后使用3.5mm x 10mm的木螺钉将它们拧紧到位。

搭建并安装充电端口和电缆

如果您想打开包装盒给电池充电,则可以跳过此步骤。否则,此步骤将在框中创建一个充电端口。充电时机器无法开机。我认为这将很难实现,我也没有将其作为一种选择。

充电口

在微型DIN连接器插座上钻一个Ø12mm的孔,然后以DIN插座为模板,钻2个3.5mm的孔来安装它。该孔应距底座约27mm。如果钻孔太高,则内部组件和电源开关会发生冲突。

将4x〜80mm的电线焊接到JST母插座上。该插座将连接到来自电源开关的JST插头,明智的做法是使用相同颜色的电线,以便在将插头插入插座时更容易看到要连接的电线。

首先将4根导线穿过充电端口,然后再穿过12mm孔。将电线焊接到mini-DIN插座焊杯上。然后将mini-DIN插槽推入其安装孔。参见上图。

使用2个M3 x 20mm螺栓和2个M3螺母将充电端口和mini-DIN插座安装到木箱上。将JST插座粘到充电端口中

充电线

打开迷你DIN插头以露出焊杯。切割并剥去4根长度为300-500mm的电线的末端,然后将其焊接到锡杯上。使用与以前相同的四种颜色。确保将DIN插头插入DIN插座时,接触的引脚具有相同颜色的焊锡丝。

将4根导线的线与一些paracord一起套好,使用热缩管密封两端,然后合上DIN插头。完成结果请参见上图。

使用压接工具,在电缆的另一端安装一个4针JST插头。确保按照图将电线连接到正确的引脚上进行充电。看起来确实有些荒谬,但是所有这些连接器都是必需的。请记住,仔细检查这些导线是否正确以及执行此操作的方法的重要性。如果充电器未正确连接到电池,则电池可能着火。

 

步骤 13:上传Arduino程序

  • 从Github下载文件:https://github.com/benlucy/Arduino-Portable-Portrait-Painter
    • 将文件夹“ LiveOV7670”保存到您的计算机。
  • 将“ src / lib / LiveOV7670Library”和“ src / lib / Adafruit_GFX_Library”复制到Arduino“ libraries”文件夹(如果您已经拥有“ Adafruit_GFX_Library”,则不必复制该文件夹)。
  • 在Arduino IDE中打开文件OV7670。
  • 使用USB电缆将Arduino连接到计算机。
  • 转到``工具''>``开发板''>``Arduino AVR开发板''>``Arduino / Genuino Mega或Mega 2560''。
  • 转到“工具”>“处理器”>“ ATmega2560(Mega 2560)”。
  • 转到“工具”>“端口”。然后选择正确的USB端口。
  • 单击上载箭头,然后等待程序上载。

如果您在执行此步骤时遇到困难,请完成Adafruit.com上的Arduino基本教程,以使您轻松使用Arduino。

上传完成后。断开Arduino的连接,使用惰轮和X轴龙门作为手柄将基板放入盒中,然后使用4x M5 x 8mm螺栓将基板固定到位。

恭喜您完成构建!机器现在可以为您的肖像画画了!

 

步骤14:使用说明书

  1. 抬起压脚,以免阻塞负载
  2. 在回形针中装入一张纸。稍加练习,一个人就可以做到这一点而无需弄皱纸张。
  3. 打开机器(以确保电刷架处于正确的高度)。
  4. 放低压脚。
  5. 稍微松开翼形螺钉,然后插入笔刷。调整笔的高度,以使笔尖非常接近纸张。然后拧紧翼形螺钉。
  6. 按下“校准”按钮。机器现在将开始来回移动刷子。每增加一条新线,画笔就会降低一次。一旦画笔在笔划的整个长度上绘制了一条与画笔接触的直线,请再次按“校准”按钮。现在,机器知道可以确保与纸张接触的最小刷子位置。
  7. 按下“相机”按钮以运行相机。
  8. 按下“相机”按钮定格图像(拍摄照片)。如果您不喜欢该图片,只需再次按下该按钮即可返回实况视频。为了获得最佳效果,请确保人的脸充满整个屏幕,以便机器可以挑选出细节。
  9. 在屏幕上显示喜欢的图片后,按“绘画/停止”开始绘画。要出于任何原因取消打印,请再次按按钮。
  10. 绘画完成后,很难除去纸,而不会意外地用刷子在上面画出弯曲的线条。因此,在去除油漆之前,请去除刷子(或将伺服支架移至90°安装位置)。

请注意,画笔笔可能会从纸张上渗出到下一张纸或木头上。如果在不移动轴的情况下将刷子按在纸张上,则可能会发生这种情况。如果您已经用喷涂清漆处理了胶合板,则可以用湿布擦去油漆。最好在机器中放几张纸/卡片。

请注意,打开机器电源时,屏幕将闪烁颜色以指示电池状态。绿色=高,黄色=中,红色=低。当电池电量很低时,机器可能会出现故障,并在打印或校准过程中停止移动。当电池跌落到〜10.5V以下时,电池放电保护器将启动,并防止机器在电池充电完成之前打开。

 

步骤15:对设计的潜在改进

增加龙门架的尺寸,以通过绘制更多像素来增加细节

屏幕可容纳160行,每行128像素,但是当前机器仅每隔两行(80行)绘制一次。因此,可以使用其中两倍的信息来创建更详细的绘画。为什么我没有在当前机器上完成此操作?

  • 画笔笔的分辨率有限。目前,它绘制的线距为2mm。尝试绘制间隔为1mm的线条是行不通的,因为最厚和最细的笔触厚度之间的差异很小。
  • 因此,必须将图像本身做大一些,以使线条之间的距离可以保持2mm。
  • 因此,需要更大的机器。机器仅需宽65毫米,即可覆盖A4纸的整个宽度。

较大的计算机将具有以下限制:

这种尺寸的盒子没有现货供应,因此需要定制。

  • 目前,大约需要4:50进行绘画(不包括准备时间或拍摄照片所花费的时间)。每画10分钟,两倍的线条大约需要两倍的时间。使用较小的机器,四个人可以在半小时内完成人像拍摄。较大的机器将花费一个小时的大部分时间。这会少很多乐趣,而且涉及很多。但是,较大的机器可能具有较大的皮带轮,因此以较快的速度运行,这可能在很大程度上抵消了这一点。
  • 如果将行以2mm的距离涂漆(因此是两倍高),则无法适应整个图像,因为A4纸的宽度不足以使绘画的宽度加倍。图像的侧面必须被裁剪。
  • 较大的盒子会稍微损害美观和便携性。

提高轴的刚性

X轴更改方向时,可以看到龙门架的巨大“倾斜”运动。这是由于H型机器人施加的不均匀力以及3D打印Y轴滑架的刚性差。可以将Y轴滑架重新设计为更大的尺寸,然后合并沿X轴延伸的第二根横梁以提高刚度。这会稍微减小Y轴上的运动范围,但是已经有超过所需范围的可用范围。

幸运的是,出于仅从左向右移动的目的,机架运动非常一致,因此画质不会受到影响。但是,如果您想将龙门架与执行更复杂绘图动作的其他Arduino程序一起使用,则消除机架运动将是必不可少的。

改善充电电路,使机器可以在充电时运行。

由于可能会混淆充电器,损坏电池并引起火灾,因此我根本没有研究此问题。但是,我认为可以安全地执行此操作。

利用倾斜传感器

倾斜传感器包含在PCB设计/制造中。最初,我设想能够将机器旋转90°来制作风景画(也许一次两个人)。我没有在代码中包含它,并且我目前不打算这样做。但是,所有必要的代码段都已准备好进行修改,包括读取160像素列(而不是128行)的功能,因此,如果将来我不这样做的话,您可以自己做。

限位开关的代码“中断”

我还没有做到这一点,现在我可能不会。可能的情况是,如果机器崩溃,则限位开关会切断电动机的电源。这可以使用中断来完成。X和Y限位开关连接到MEGA的中断引脚。

Ben Lucy. 2021.

 


FAQ:

8条留言

/1先生先生

惊人的!!我想知道您是否实现了一些代码来绘制完美的圆形或其他形状,对不对?

/2雪花81

很棒的工作!除了gerber之外,您是否有可能在图形文件中共享原理图或电路板布局?我试图打开您的文件旅馆Altium,但出现错误。我有兴趣复制arduino和pololu驱动程序的设置

/1佐尔夫

绝对惊人的项目!

您是否尝试过这样的主意:以常规方式打印图像,然后将图像旋转90度(在Arduino和纸张中)并再次执行绘图,以便将已旋转的图像打印在已经打印过的纸张上?它可以(理论上)以与水平线相同的方式向图像添加垂直线。也许“质量”会提高?

/1masoud256

太奇妙了!非常好。

/1Penolopy Bulnick

这个肖像画家令人印象深刻的工作:)

版权说明

便携式肖像画家
本文遵循CC BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。
链接:http://chandianzi.cn/portable-portrait-painter.html
作者:Ben+Lucy
版权协议:CC BY-NC-SA
分类名称:arduino-10
资源标识:Portable-Portrait-Painter

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Ben+Lucy

我还没有学会写个人说明!

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