MESOMIX - Automatisert malingsblandemaskin: 21 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Er du en designer, en kunstner eller en kreativ person som elsker å kaste farger på lerretet ditt, men det er ofte en kamp når det gjelder å lage ønsket nyanse.

Så denne art-tech-instruksjonen vil forsvinne som sliter ut i luften. Siden denne enheten bruker hyllekomponentene til å lage ønsket nyanse ved å blande riktig mengde CMYK (cyan-magenta-gul-svart) pigmenter automatisk, noe som vil redusere tiden som brukes på å blande fargene eller pengene som brukes på å kjøpe forskjellige, drastisk. pigmenter. Og vil gi deg den ekstra tiden for kreativiteten din.

La oss håpe du liker det, og la oss begynne!

Trinn 1: Hvordan fungerer det?

Det er i utgangspunktet to modeller for fargelære som vi må vurdere for dette prosjektet.

1) RGB -fargemodell

RGB -fargemodellen er en additiv fargemodell der rødt, grønt og blått lys settes sammen på forskjellige måter for å gjengi et bredt spekter av farger. Hovedformålet med RGB -fargemodellen er for sensing, representasjon og visning av bilder i elektroniske systemer, for eksempel fjernsyn og datamaskiner, selv om den også har blitt brukt i konvensjonell fotografering.

2) CMYK -fargemodell

CMYK -fargemodellen (prosessfarge, fire farger) er en subtraktiv fargemodell som brukes i fargeskrivere. CMYK refererer til de fire blekkene som brukes i noen fargeutskrifter: cyan, magenta, gul og nøkkel (svart). CMYK -modellen fungerer ved å maskere farger helt eller delvis på en lysere, vanligvis hvit, bakgrunn. Blekket reduserer lyset som ellers ville reflekteres. En slik modell kalles subtraktiv fordi blekk "trekker" lysstyrke fra hvitt.

I additive fargemodeller som RGB er hvit den "additive" kombinasjonen av alle primærfargede lys, mens svart er fravær av lys. I CMYK -modellen er det motsatt: hvitt er papirets naturlige farge eller en annen bakgrunn, mens svart skyldes en full kombinasjon av fargede blekk. For å spare penger på blekk og for å produsere dypere svarte toner, produseres umettede og mørke farger ved å bruke svart blekk i stedet for kombinasjonen cyan, magenta og gul.

Trinn 2: Mekanismen

Som det er nevnt i "Hvordan fungerer det?" trinn som både RGB- og CMYK -fargemodeller vil bli brukt i denne maskinen.

Så vi vil bruke RGB -modellen til å mate RGB -fargekoden til maskinen mens CMYK -modellen for å lage skyggen ved å blande CMYK -pigmenter der volumet av den hvite fargen vil være konstant og legges til manuelt.

Så for å finne ut den best mulige fremgangsmåten for å bygge denne maskinen, skisserte jeg ned et flytdiagram for å fjerne det store bildet i tankene mine.

Her er planen for hvordan ting vil gå frem:

• RGB -verdiene og volumet av hvit farge sendes via Serial Monitor.
• Da blir disse RGB -verdiene konvertert til CMYK -prosent ved å bruke konverteringsformelen.

R, G, B verdiene er delt med 255 for å endre området fra 0..255 til 0..1:

R '= R/255 G' = G/255 B '= B/255 Den svarte tasten (K) fargen beregnes ut fra de røde (R'), grønne (G ') og blå (B') fargene: K = 1-maks (R ', G', B ') Cyanfargen (C) beregnes ut fra de røde (R') og svarte (K) fargene: C = (1-R'-K) / (1-K) Magenta-fargen (M) beregnes ut fra de grønne (G ') og svarte (K) fargene: M = (1-G'-K) / (1-K) Den gule fargen (Y) er beregnet ut fra den blå (B ') og svarte (K) farger: Y = (1-B'-K) / (1-K)

• Som et resultat fikk jeg CMYK prosentverdier av den nødvendige fargen.
• Nå må alle prosentverdiene konverteres til volumene C, M, Y og K ved å multiplisere hver prosentverdi med volumet i den hvite fargen.

C (ml) = C (%) * Volum av hvit farge (x ml)

M (ml) = M (%) * Volum av hvit farge (x ml) Y (ml) = Y (%) * Volum av hvit farge (x ml) K (ml) = K (%) * Volum av hvit farge (x ml)

Da blir disse C-, M-, Y- og K -volumene multiplisert med trinnene per revolusjon for den respektive motoren

Trinn som kreves for å pumpe Farge = Farge (ml) * Trinn/omdreining for respektive motor

Og det er det, ved å bruke denne pumpes hver farge for å danne en blanding av farger som vil blandes med det eksakte volumet av hvit farge for å danne ønsket nyanse.

Trinn 3: Designet

Jeg bestemte meg for å designe det i SolidWorks ettersom jeg jobber med det fra de siste 2 årene og brukte alle mine design-, subtraktive produksjons- og additive produksjonskunnskaper i designfasen, samtidig som jeg holdt alle parametrene i tankene, inkludert bruk av selvkomponenter, kompakte og skrivebordsvennlig design, presis, men rask og kostnadseffektiv.

Etter få iterasjoner kom jeg på dette designet som dekker alle mine krav, og jeg er ganske fornøyd med resultatene.

Trinn 4: Hva trenger vi?

Elektroniske komponenter:

• 1x Arduino Uno
• 1x GRBL -skjold
• 4x A4988 stepperdriver
• 1x DC -kontakt
• 1x vippebryter på 13 cm x 9 cm
• 4x Nema 17
• 2x 15 cm RGB LED -stripe
• 1x summer
• 1x HC-05 Bluetooth

Maskinvarekomponenter:

• 24x 624zz peiling
• 4x 50 cm lang silikonslange (6 mm ytre diameter og 4 mm innvendig diameter)
• 1x 100 ml målesylinder
• 5x 100 ml beger
• 30x M3x15 bolter
• 30x M3 nøtter
• 12x M4x20 bolter
• 16x M4x25 bolter
• 30x M4 nøtter
• og noen M3 og M4 skiver

Verktøy:

• Laserskjæremaskin
• 3D -skriver
• Allen Keys
• Tang
• Skrutrekker
• Loddejern
• Limpistol

Trinn 5: Laserskjæring

I utgangspunktet designet jeg rammen for å være laget av kryssfiner, men fant ut at 6 mm MDF også vil fungere for denne maskinen, men det eneste problemet med MDF er at den er utsatt for fuktighet og det er stor sjanse for at blekk eller pigmenter kan søle på panelene.

For å løse dette problemet brukte jeg et svart vinylark som bare gir noen få dollar i den totale kostnaden, men ga maskinen en flott matt finish.

Etter dette var jeg klar til å kutte panelene mine via en lasermaskin.

Jeg legger ved filene nedenfor og har allerede fjernet logoen fra filen slik at du enkelt kan legge til dine:)

Trinn 6: 3D -utskrift

Jeg gikk gjennom forskjellige typer pumper, og etter mye forskning fant jeg ut at peristaltiske pumper passer perfekt til mine krav.

Men de fleste av dem på internett er pumpene med likestrømsmotorer som ikke er så mye presise og kan forårsake noen problemer mens du kontrollerer dem. På den annen side er det noen pumper der med Stepper Motors, men kostnaden er ganske høy.

Så jeg bestemte meg for å gå med en 3D -trykt peristaltisk pumpe som bruker en Nema 17 -motor, og heldigvis kom jeg gjennom en lenke på Thingiverse der SILISAND laget en remiks av RALFs Peristaltic Pump. (Spesiell takk til SILISAND og RALF for deres design som hjalp meg mye.)

Så jeg brukte denne peristaltiske pumpen til prosjektet mitt som reduserte kostnadene drastisk.

Men etter å ha skrevet ut og testet alle delene innså jeg at de ikke er helt perfekte for denne applikasjonen. Deretter redigerte jeg slangetrykkrøret ved å øke krumningen slik at den kan legge mer trykk på slangen og redigerte også brakettmonteringsoverdelen for å gi mer grep om motorakselen.

Mine 3D -skriverinnstillinger:

• Materiale (PLA)
• Laghøyde (0,2 mm)
• Skalltykkelse (1,2 mm)
• Fylltetthet (30%)
• Utskriftshastighet (50 mm/s)
• Dyse Temp (210 ° C)
• Støttetype (overalt)
• Plattformadhesjonstype (ingen)

Du kan laste ned alle filene som brukes i dette prosjektet -

Trinn 7: Lagerfeste

For å montere lagerfestet trenger vi følgende deler:

• 1x 3D -trykt lagermonteringsbunn
• 1x 3D -trykt lagermontert topp
• 6x 624zz peiling
• 3x M4x20 bolter
• 3x M4 nøtter
• 3x M4 -avstandsstykker
• M4 unbrakonøkkel

Som beskrevet på bildene, sett inn alle de tre M4x20 -boltene i 3D -trykt lagermontert topp, sett deretter inn en M4 -skive med to 624zz -lagre og en annen skive i hver bolt. Sett deretter inn M4 -mutterne i den 3D -trykte lagermonteringsbunnen, stram boltene ved å plassere bunnfeste.

Følg samme fremgangsmåte for å lage andre tre lagerfester.

Trinn 8: Forberede bakpanelet

For å montere bakpanelet trenger vi følgende deler:

• Laserskåret bakpanel
• 4x 3D -trykt pumpebase
• 16x M4 nøtter
• 8x M3x16 bolter
• 8x M3 skiver
• 4x Nema 17 trinnmotor
• M3 unbrakonøkkel

For å klargjøre bakpanelet, ta 3D -trykt pumpebase og sett inn M4 -nøtter i sporene på baksiden av pumpebasen som vist på bildene. Forbered de andre tre pumpebasene på samme måte.

Juster nå Nema 17 trinnmotor med sporene på bakpanelet fra baksiden og monter pumpebasen ved hjelp av M3x15 -bolten og en skive. Og monter alle motorene og pumpebasen ved hjelp av samme prosedyre.

Trinn 9: Montering av alle pumpene på bakpanelet

For å montere alle pumpene trenger vi følgende deler:

• Motorer og pumpebase montert bakpanel
• 4x lagerfester
• 4x 3D -trykt slangetrykkplate
• 4x 3D -trykt pumpetopp
• 4x 50 cm silisiumrør (6 mm OD og 4 mm ID)
• 16x M4x25 bolter

Sett inn alle lagerfestene på motorakslene. Plasser deretter silisiumrøret rundt lagerfestene mens du trykker på det med 3D -trykt slangetrykkplate. Og lukk pumpen ved hjelp av 3d -trykt pumpetopp med M4x25 bolter.

Trinn 10: Forbered bunnpanelet

For å montere bunnpanelet trenger vi følgende deler:

• Laserskåret bunnpanel
• 1x Arduino Uno
• 1x GRBL -skjold
• 4x A4988 stepperdriver
• 4x M3x15 Bolt
• 4x M3 mutter
• M3 unbrakonøkkel

Monter Arduino Uno på bakpanelet med M3x15 bolter og M3 muttere. Etter den stakken GRBL Shield på Arduino Uno følger med A4988 Stepper Drivers på GRBL Shield.

Trinn 11: Monter bunn og frontpanel

For å montere bunnen og frontpanelet trenger vi følgende deler:

• Laserskåret frontpanel
• Bunnpanel montert med elektronikk
• 6x M3x15 bolter
• 6x M3 nøtter
• 3D -trykt begerholder

Sett bunnpanelet inn i de nedre sporene på frontpanelet og fest det med M3x15 bolter og M3 muttere. Fest deretter 3D -trykte begerholderen på plass med M3x15 -boltene og M3 -mutrene.

Trinn 12: Sett rørene inn i 3D -trykt rørholder

For å montere bunnen og frontpanelet trenger vi følgende deler:

• Fullstendig montert bakpanel
• 3D -trykt rørholder

I dette trinnet setter du inn alle de fire rørene i hullene på 3D -trykte rørholder. Sørg for at noe rør stikker ut gjennom holderen.

Trinn 13: Monter de fire panelene sammen

For å montere front-, bak-, topp- og bunnpanelet trenger vi følgende deler:

• Front- og bunnpanelmontering
• Montering på bakpanel
• Topplate
• Cool White Led Strip

For å montere alle disse panelene må du først feste rørholderen på toppen av begerholderen. Fest deretter LED -stripene på undersiden av topppanelet, og sett deretter det øverste panelet inn i sporene på bak- og frontpanelet.

Trinn 14: Monter motortrådene og sidepanelene

For å montere motortrådene og sidepanelene trenger vi følgende deler:

• Monterte fire paneler
• 4x motorledninger
• Sidepaneler
• 24x M3x15 bolter
• 24x M3 nøtter
• M3 unbrakonøkkel

Sett ledningene inn i motorens spor og lukk begge sidepanelene. Og fikser panelene med M3x15 bolter og M3 muttere.

Trinn 15: Kabling

Følg skjemaet for å koble all elektronikken på følgende måte:

Fest DC -kontakten i sporet på bakpanelet og koble ledningene til strømterminalene på GRBL -skjoldet

Koble deretter motorens ledninger til Stepper Drivers -terminalene som følger -

X -Stepper Driver (GRBL Shield) - Cyan motor wire

Y -Stepper Driver (GRBL Shield) - Magenta motorledning

Z -Stepper Driver (GRBL Shield) - Gul motortråd

A -Stepper Driver (GRBL Shield) - Nøkkelmotorledning

Merk: Koble A-Step og A-Direction Jumpers til GRBL Shield til henholdsvis pin 12 og pin 13. (Hopperne for A-Step og A-Direction er tilgjengelige over strømterminalene)

Koble HC -05 Bluetooth til følgende terminaler -

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

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

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

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

Koble summeren til følgende terminaler -

-ve (summer) - GND (GRBL Shield)

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

Merk: Strøm denne maskinen med minst 12V/10Amp strømforsyning

Trinn 16: Kalibrering av motorene

Etter at du har slått på maskinen, kobler du Arduino til datamaskinen via USB -kabel for å installere kalibreringsfastvaren til Arduino Uno.

Last ned kalibreringskoden som er angitt nedenfor, og last den opp til Arduino Uno, og følg instruksjonene nedenfor for å kalibrere alle trinnene i motoren.

Etter å ha lastet opp koden, åpner du den serielle skjermen med overføringshastigheten på 38400 og aktiverer både CR og NL.

Gi nå kommandoen for å kalibrere motorpumpene:

START

Argumentet "Pump to Calibrate" er nødvendig for å kommandere Arduino som motoren skal kalibreres til og kan ta verdier:

C => For cyan motor

M => For magenta motor Y => For gul motor K => For nøkkelmotor

Vent til pumpen laster fargen inn i røret.

Etter lasting, rengjør kolben hvis det er farge i den, Arduino venter til du sender bekreftelseskommandoen for å begynne å kalibrere. Send "Ja" (uten anførselstegn) for å begynne å kalibrere.

Nå vil motoren pumpe fargen inn i kolben som vi skal måle ved hjelp av en målesylinder.

Når vi har målt verdien av pumpet farge, kan vi finne ut trinnene per enhet (ml) for den valgte motoren ved hjelp av gitt formel:

5000 (standard trinn)

Trinn per ml = -------------------- Målt verdi

Sett nå trinn per enhet (ml) -verdi for hver motor i hovedkoden i gitte konstanter:

linje 7) const float Cspu => Holder verdien for trinn per enhet cyanmotor

linje 8) const float Mspu => Holder verdien for trinn per enhet magenta motorlinje 9) const float Yspu => Holder verdien for trinn per enhet gul motorlinje 10) const float Kspu => Holder verdien for trinn pr. Enhet med nøkkelmotor

MERK: Alle trinnene og prosedyrene for riktig kalibrering av motorene vil bli vist under kalibrering på den serielle skjermen

Trinn 17:

Trinn 18: Koding

Etter kalibrering av motorene, er det på tide å laste ned hovedkoden for å lage farger.

Last ned hovedkoden nedenfor og last den opp til Arduino Uno og bruk de tilgjengelige kommandoene for å bruke denne maskinen:

LOAD => Brukes til å legge fargepigmentet i silisiumrøret.

CLEAN => Brukes til å fjerne fargepigmentet i silisiumrøret. SPEED => Brukes til å oppdatere pumpehastigheten til enheten. ta heltallsverdien som representerer turtallet for motorene. Standard er satt 100 og kan oppdateres fra 100 til 400. PUMP => Brukes til å kommandere enheten til å lage ønsket farge. tar heltallsverdien som representerer rød verdi. tar heltallsverdien som representerer grønn verdi. tar hele tallverdien som representerer blå verdi. tar heltallsverdien som representerer volumet av hvit farge.

MERK: Før du bruker denne koden, må du oppdatere verdiene til standardtrinnene for hver motor fra kalibreringskoden

Trinn 19: Og vi er ferdige

Endelig er du ferdig! Slik skal det endelige produktet se ut og fungere.

Klikk her for å se det i aksjon

Trinn 20: Fremtidsomfang

Siden det er min første prototype, som viser seg å være langt bedre enn jeg forventet, men ja, det krever mye optimalisering.

Her er noen av de følgende oppgraderingene som jeg ser etter den neste versjonen av denne maskinen -

• Eksperimenterer med forskjellige blekk, farger, maling og pigmenter.
• Utvikling av en Android -app som kan gi et bedre brukergrensesnitt ved å bruke Bluetooth som vi allerede har installert.
• Installasjon av en skjerm og en roterende koder som kan gjøre den til en frittstående enhet.
• Skal se etter noen bedre og pålitelige pumpealternativer.
• Installasjon av Google Assistance som kan gjøre den mer responsiv og smartere.

Trinn 21: VENNLIGST AVSTEMME

Hvis du liker dette prosjektet, kan du stemme det for konkurransen "Første gang forfatter".

Setter stor pris på det! Håper dere likte prosjektet!

Andreplass i regnbuens konkurranser