这个平面绘图仪有两个可控制的坐标轴,也可以调整画笔的高低。绘图仪底部有一个小孔,可以把笔从中穿过去。这样就可以保证在纸面、地面、墙面、各种表面上作画。两个坐标轴都以步进电机和传送带作为动力装置,通过伺服电机控制画笔高度。所有电子设备都由Arduino控制,由12伏电源适配器供电。
该项目由科罗拉多大学博尔德分校的Tommaso Buvoli, Kristina Callaghan, Bruce Deakyne, and Phillip Dunlap在2011年春天完成。
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5 固定记号笔接下来做一个简单的小配件。它用来固定记号笔,控制画笔的升降。(下载 ,查看里面两个部件的图纸。) 根据需要,调整正方形夹子的大小。要是你习惯用大号记号笔画画,那就调大夹子的间距。把这两个部件简单拼接在一起,最后成型就是图中所示。把固定标记笔的四个螺丝拧紧,笔就不会滑落了。 6 齿轮组和传动带现在我们需要钻两个带齿轮轴的孔,建议手动钻孔,比较容易控制间距。我们需要的间距大概是11.75英寸,但是同样还是要根据你的齿轮带的长度调整。最重要的是保证齿轮带够紧,防止松弛;但又不能太紧,会产生较大摩擦。 安装X轴电机:最好让支柱的位置接近齿轮后方。把小齿轮用胶水或者树脂胶站在电机轴上后,对准传带齿轮和电机齿轮。如图所示,步进电机装好后应该是翻过来的。调整高度使两个齿轮平齐。用树脂或胶水把支柱的一边固定在电机上,最好是能让电线对着Y轴方向的一边。 连好电机后,调整支柱的位置使齿轮对齐。把齿轮固定住,移动齿轮带;如果你的齿轮不在正中间,那就要调整一下电机的位置。只要找到最佳位置,齿轮就可以均匀咬合了。把两个新加螺丝的小孔位置标记出来。钻孔,并安装支柱。我们发现,在X轴底部增加2个压克力”引导块”,可以让X轴移动的更平滑。在Y轴上重复同样的制作过程。注意为Y轴电机在另一边加上适当的配重。 7 电路这个电路算是相当简单了。把两个ULN2003A驱动芯片安装在面包板上。Arduino上的PWM管脚提供数字输出。具体的引脚在下一步中的软件中可以自定义。驱动每个步进电机需要四个Arduino的管脚(称作数模引脚pins A-D,由软件中选择的PWM输出管脚决定)。每个电机的每个线圈需要两个引脚。连接Arduino的数模管脚和ULN2003的1-4管脚。将8管脚接地,9管脚接2.5V大电流电源。按下面的顺序连接彩色步进电机线和驱动芯片:
16管脚:橙色15管脚:黑色14管脚:红色13管脚:黄色9管脚:白色另附 步进电机数据表和ULN2003输出管脚 。
电机连接在由Arduino驱动的EasyDriver电机驱动器上。用于来回移动记号笔的代码如下:int stepPin = 2;int dirPin = 3;int LEDpin = 13;int ii = 0;void setup(){pinMode(2, OUTPUT);pinMode(3, OUTPUT);pinMode(13,OUTPUT);digitalWrite(stepPin, HIGH);digitalWrite(dirPin, HIGH);}void loop() {digitalWrite(dirPin, HIGH);for(ii = 0; ii8 进一步的软件设计
我们的计划是用RepRap固件来驱动电机。RepRap是一个开放源代码项目,作为一个三轴G代码解释器,最初用于3D打印机。尽管G代码需要针对特定设备做修改,但因为它的简洁和占用空间小,在我们的平面绘图仪中已经够用了。我们打算用ReplicatorG(一个开放源代码项目,同样用于3D打印机)生成我们的G代码。它可以读取标准的svg文件,然后通过连接的装置(比如我们的平面绘图仪)将图形描绘出来。
相关材料在 和中可以了解到。
9 拓展工作这个项目展示了设计和制作平面绘图仪的基础工作。在此之上还可以做些改进:
尽量精简平台,齿轮带,电机,画笔架等等,做出更简洁更cool的平面绘图仪。使用更高扭矩的电机。写一个可以在瓷砖上打印svg文件中图案的程序。按现状来说,这个项目的意义在于:如果想用比较容易找到的材料绘制各式各样的图形,可以用平面绘图仪来实现……