Подложка для плоттера своими руками

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 05.10.2024

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.

ЧПУ плоттер из двд-привода

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;

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;

собирают каретку для установки пера либо лазера;

Каретка с отверстиями под направляющие

Крепление под маркер

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.

Важно учесть, что большинство типографий назначает цену за печать не из расчета количества наклеек, а из расчета расхода материала, как правило – это метр квадратный. То есть, в большинстве случаев, если у вас будет одна наклейка размером 10 мм * 10 мм, платить придется как за метр. Поэтому размер монтажной области нужно создать 1000 мм * 1000 мм (либо 500 мм * 500 мм как вариант).
На этом квадратном метре, можно расположить свои стикеры (наклейки), при чем они могут быть совершенно разного размера и формы, а также текст.

Но прежде чем заняться подготовкой макета, не поленитесь попросить у типографии технические требования. В разных типографиях они могу значительно отличаться.

1. По краям монтажной области необходимо выставить метки (крестики). Он помогут правильно расположить лист в режущем плоттере. Важно знать, что для изготовления наклеек необходимо будет создать 2 макета: один для печати (на котором будут напечатаны изображения), второй для резки (на нем отмечены только контуры).

Если наклейка не предусматривает белой обводки вокруг и должна быть вырезана в край, тогда необходимо предусмотреть вылеты. Создать их можно по аналогии с предыдущим шагом. Если объект очень сложный, тогда придется повозиться.

Когда нужна наклейка с текстом белого цвета, тогда вы пишите текст, который необходимо вырезать. Переводите его в кривые. Заливки у такого текста быть не должно, а обводка черного цвета.

Если нужны будут буквы, например, золотого цвета, то макет делаете по аналогии, просто предупреждаете типографию о том, чтобы они вырезали буквы на золотой пленке. Обратите внимаете на то, чтобы текст был единый. Ниже представлена картинка как не должно быть. Иначе плоттер, просто изрежет вам весь текст по линиям контура учитывая все мелке кусочки.

Так выглядят буквы в режиме просмотра контуров Ctrl+Х.

Результат должен получиться таким:

4. На одной монтажной области оставляем только цветные изображения, все черные контуры с этой монтажной области убираем, в том числе и с текста. На копии монтажной области наоборот убираем все цветные изображения – оставив только черные контуры.
Все. Макет готов. В некоторых случаях типографии могут попросить выслать 2 файла. В одном только цветные изображения, во втором только контуры резки.

Украшение моделей делает их более яркими и привлекательными, именно по этому моделисты прибегают к окраске, или оклейке моделей цветными пленками. Также модели украшают декалями и наносят на них разнообразные надписи. Перед многими стает вопрос, как резать пленку или изготавливать трафареты для окраски, ведь этот процесс весьма трудоемкий, требует аккуратности и много времени. Можно конечно обратится в рекламную фирму, и заказать у них эту работу или купить маленький плоттер, но это весьма дорого.
Взглянув на кучу барахла в гараже и обратившись к google я вдруг подумал, а почему бы не сделать самодельный режущий плоттер которым можно будет резать пленку и скотч быстро и качественно.

Управление двигателями по XY осталось тем же, только изменены настройки моторов, установлен делитель 1:16 ускорение выставил на минимум, скорость выставил экспериментальным путем а число шагов на мм. Честно пытался посчитать, но цифры у меня не сходились, подобрал все опытным путем. Данные ременного привода и редуктора я предоставлю также как получившиеся значения, я надеюсь, кто-нибудь прокомментирует мне этот момент и поможет в нем разобраться.

Редуктор:
Шестерня двигателя - 14 чубов
Шестерня вала подачи - 68 чубов
Промежуточная шестерня - 63 х 17
Ременной привод:
Шестерня - 20 зубов.
Ремень - 2мм зуб.

Что касается управления механизма опускания ножа, то он приводится в движение транзисторным ключом, управляющий сигнал я снимаю с незадействованного драйвера оси "Z". Сигнал снимается с канала DIR после опторазвязки.

Транзистор IRF540 внутри уже установлен защитный диод. Все это помещаем в термоусадку и прячем в корпусе. Блок управления при этом не теряет своей функциональности и его по прежнему можно использовать на ЧПУ.
С механикой, и электрической частью мы ознакомились, теперь можем приступить к подготовке программы.
Важным элементом качественной резки флюгерным ножом является компенсация офсета ножа, добрые люди уже позаботились об этом и на просторах интернета была найдена маленькая утилита, работающая в среде питон, которые адаптирует программу для работы на плоттере (все необходимые программы вы найдете в конце статьи). Работает программа просто, в корне диска создаем папку с простым названием латинскими буквами, закидываем в нее нашу уттилитку и файл который нам необходимо преобразовать. Далее мы просто перетаскиваем мышкой наш файл на эту утилиту и через мгновение мы получаем адаптированный файл для нашего плоттера. Дальше все как обычно, запускаем программу мач3 и открываем наш файл, задаем нулевые координаты и запускаем процесс.

Еще хотел бы остановится на регулировке вылета ножа (чем меньше нож выступает из держателя тем дольше он прослужит). Нож должен выступать так, чтобы он прорезал пленку и слегка захватывал подложку. Обычно устанавливается экспериментальным путем. Еще один важный момент, который не реализован в этой конструкции это регулировка усилия прижима ножа. Я хотел реализовать это при помощи регулятора тока, но для упрощении конструкции отказался от этой идеи. Плоттер запитан от лабораторного блока питания и способен работать в широком диапазоне напряжений. В результате в процессе резки я могу слегка изменять напряжение что сказывается на давлении ножа. Если нож будет прижиматься слишком сильно, то пленка будет клинить под ножом и качественно порезать ничего не получится.

Видео по сборке плоттера:

Тестовые испытания, резка различного рода пленки:

На этом все друзья, пишите комментарии, делитесь своими мыслями. Если проект окажется интересным, то будем развивать его дальше из качественных комплектующих. Для тех, кто заинтересовался ссылки на комплектующие вы можете найти в описании к видео на моем канале, всем спасибо, удачи, до новых встреч!

(Чертежиплоттер.7z)
(Программы для плоттера.rar)

Взглянув на кучу барахла в гараже и обратившись к google я вдруг подумал, а почему бы не сделать самодельный режущий плоттер которым можно будет резать пленку и скотч быстро и качественно.

В качестве материала изготовления была выбрана 4мм. фанера, собственно только она и была в гараже, а тратить деньги на что-то другое небыло никакого желания. Основным донором будущего плоттера является широкоформатный матричный принтер epson lx-1050+

С минимальными знаниями "компас" был изготовлен чертеж (с чертежами вы можете ознакомится в конце статьи). Проектировался он из такого расчета, чтобы его можно было вырезать ручным лобзиком, но я человек ленивый, поэтому я отдал эту рутинную работу бездушной машине.
После того как она закончила я получил следующий набор деталей:

Склеиваем части и получаем боковые панели будущего плоттера. Места сверления и отверстия для саморезов я проклеивал циакрином, так соединение получается надежнее.

А так выглядит каретка, которая будет перемещать соленоид и механизм опускания ножа. Я клеил ПВА и пожалел об этом, деталь сложная, пока совмещал элементы клей схватился и получился небольшой перекос, это не критично, но не приятно. Я рекомендую всеже соединить все детали вместе и проклеить "циакрином".

В процессе сборки и подгонки фанера запачкалась и потеряла внешний вид, поэтому было решено придать ему более нарядный вид и покрасить его каким-нибудь веселеньким цветом. Красил обычным баллончиком, как оказалась маляр из меня таксебе, но как получилось так получилось. На фото ниже боковая стенка плоттера с установленным подшипником вала подачи пленки и каретка с установленными бронзовыми втулками. Втулки вклеивались обычным "циакрином".

Так выглядит весь набор деталей необходимых для сборки плоттера, за исключением болтиков и шестеренок.

Очень важным моментом для работы плоттера является вал подачи пленки и прижимные резиновые ролики. Вал подачи на промышленных плоттерах рифленый, а вал из принтера гладкий из очень твердой резины. Чтобы пленка не скользила его необходимо оклеить наждачной бумагой. Вал необходимо оклеить лентой по спирали, так удастся избежать неровностей. Этот способ я честно украл подсмотрел на просторах интернета, оказалось очень простое и надежное решение. В качестве клея можно использовать любой обувной клей который клеит резину, ткань и т.д.

Механизм опускания ножа выполнен из куска алюминия с проделанными в нем отверстиями для направляющих и отверстие для крепления держателя ножа. Для уменьшения шума при срабатывании механизма необходимо наклеить пористую резину или как в данном случае войлочную прокладку из "хозмага" Для опускания механизма был использован соленоид, который попался под руку (происхождение его я сказать не могу) Возврат механизма в исходное положение осуществляется двумя пружинами. Данное решение не очень удачное ввиду сложности его реализации (очень трудно соблюсти сооснось и избежать подклинивания механизма, к тому-же оказалось очень чувствителен к температуре)

Теперь поговорим о перемещении каретки. Тут я немного просчитался. Дело в том, что двигатель с шестерней под зубчатый ремень была взята от EPSON LX300 (там прямой привод с двигателем 1.8' на шаг) и как позже выяснилось, ремни у них немного отличаются. В результате ремни, подходящие под шестерню оказались короткие. Переделывать мне все не хотелось по этому я просто взял два коротких ремня, разрезал их и склеил. Пробовал клеить обувным клеем для кожи, ткани, резины и прочего, но держаться оно категорически не хотело. В итоге я просто склеил его "циакрином"

Из алюминиевого уголка был изготовлен фиксатор ремня. Просверлил отверстия, нарезал резьбу и закрепил это все на каретку.

На фото выше виден белый прямоугольник, это опора предотвращающая каретку от проворачивания. Эта деталь изготовлена из фторопласта 5мм. толщиной. Двигается она вдоль П-образного металлического профиля.

Теперь, после того как мы ознакомились с основными моментами, можем приступать к окончательной сборке. Установим двигатель и соберем редуктор.

Редуктор собран в таком же виде, какой он был в принтере. Двигатель 7.5' это очень большой шаг и при использовании прямого привода не позволит добиться необходимой точности. Чертеж рассчитывался точно, поэтому шестерни не люфтят.

Первоначально ремень натягивался пружиной, но на определенных режимах было видно, что ремень растягивается, поэтому пружину я удалил и укоротил ремень так, чтобы он устанавливался с необходимым натяжением. Это конечно не лучший вариант, поэтому лучше предусмотреть какой-нибудь механизм натяжения.

Теперь поговорим о прижимных роликах, На промышленных плоттерах установлены независимые ролики с независимой подвеской, их можно регулировать индивидуально. Данное конструкторское решение весьма сложное для домашнего изготовления. По этому, из недр принтера был выдран стальной стержень диаметром 6мм. и на него насажены 2 резиновых ролика. Именно 2, больше нет смысла использовать, так-так направляющий стержень прижимается по краям кабанчиками с пружинным механизмом.

В результате вал выгибается, и прижим становится не равномерным. Основное усилие приходится на крайние точки и ролики в середине становятся практически бесполезны. Решить эту задачу можно применением более толстой направляющей или независимыми роликами с индивидуальной регулировкой прижима. Но как показали испытания, при данной рабочей ширине двух роликов вполне достаточно.

С механикой мы разобрались, теперь можем перейти к электрической части. Чтобы не тратить деньги я использовал блок управления от своего ЧПУ станка.
(для тех кто забыл или не знал вот статья там же вы найдете инструкцию по настройке Mach3)

Но для тех, кто будет собирать плоттер, всю электронику можно разместить на нижней части плоттера, места там хватает.

Редуктор:
Шестерня двигателя - 14 чубов
Шестерня вала подачи - 68 чубов
Промежуточная шестерня - 63 х 17

Ременной привод:
Шестерня - 20 зубов.
Ремень - 2мм зуб.

Транзистор IRF540 внутри уже установлен защитный диод. Все это помещаем в термоусадку и прячем в корпусе. Блок управления при этом не теряет своей функциональности и его по прежнему можно использовать на ЧПУ.

С механикой, и электрической частью мы ознакомились, теперь можем приступить к подготовке программы.

Важным элементом качественной резки флюгерным ножом является компенсация офсета ножа, добрые люди уже позаботились об этом и на просторах интернета была найдена маленькая утилита, работающая в среде питон, которые адаптирует программу для работы на плоттере (все необходимые программы вы найдете в конце статьи).

Работает программа просто, в корне диска создаем папку с простым названием латинскими буквами, закидываем в нее нашу уттилитку и файл который нам необходимо преобразовать. Далее мы просто перетаскиваем мышкой наш файл на эту утилиту и через мгновение мы получаем адаптированный файл для нашего плоттера. Дальше все как обычно, запускаем программу мач3 и открываем наш файл, задаем нулевые координаты и запускаем процесс.

Я хотел реализовать это при помощи регулятора тока, но для упрощении конструкции отказался от этой идеи. Плоттер запитан от лабораторного блока питания и способен работать в широком диапазоне напряжений. В результате в процессе резки я могу слегка изменять напряжение что сказывается на давлении ножа. Если нож будет прижиматься слишком сильно, то пленка будет клинить под ножом и качественно порезать ничего не получится.

Видео по сборке плоттера:

Тестовые испытания, резка различного рода пленки:

Читайте также: