MESOMIX - Автоматическая машина для смешивания красок: 21 шаг (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Вы дизайнер, художник или творческий человек, который любит раскрашивать свой холст красками, но когда дело доходит до создания желаемого оттенка, часто бывает сложно.

Итак, эта художественно-техническая инструкция развеет эту борьбу в воздухе. В этом устройстве используются готовые компоненты для создания желаемого оттенка путем автоматического смешивания нужного количества пигментов CMYK (голубой-пурпурный-желтый-черный), что значительно сокращает время, затрачиваемое на смешивание цветов, или деньги, потраченные на покупку различных пигменты. И предоставит вам дополнительное время для творчества.

Надеемся, вам понравится, и приступим!

Шаг 1. Как это работает?

В основном есть две модели теории цвета, которые нам необходимо рассмотреть в этом проекте.

1) Цветовая модель RGB

Цветовая модель RGB - это аддитивная цветовая модель, в которой красный, зеленый и синий свет складываются различными способами для воспроизведения широкого спектра цветов. Основное назначение цветовой модели RGB - зондирование, представление и отображение изображений в электронных системах, таких как телевизоры и компьютеры, хотя она также использовалась в обычной фотографии.

2) Цветовая модель CMYK

Цветовая модель CMYK (триадный, четырехцветный) - это субтрактивная цветовая модель, используемая в цветных принтерах. CMYK относится к четырем типам красок, используемых при цветной печати: голубому, пурпурному, желтому и ключевому (черному). Модель CMYK работает путем частичного или полного маскирования цветов на более светлом, обычно белом фоне. Чернила уменьшают свет, который в противном случае был бы отражен. Такая модель называется субтрактивной, потому что чернила «вычитают» яркость белого.

В аддитивных цветовых моделях, таких как RGB, белый - это «аддитивная» комбинация всех основных цветных источников света, а черный - отсутствие света. В модели CMYK все наоборот: белый - это естественный цвет бумаги или другого фона, а черный - результат полной комбинации цветных чернил. Чтобы сэкономить деньги на чернилах и получить более глубокие черные тона, ненасыщенные и темные цвета получаются с использованием черных чернил вместо комбинации голубого, пурпурного и желтого.

Шаг 2: механизм

Как упоминается в «Как это работает?» шаг, чтобы в этом Машине использовались цветовые модели RGB и CMYK.

Итак, мы будем использовать модель RGB для подачи цветового кода RGB в машину, в то время как модель CMYK для создания оттенка путем смешивания пигментов CMYK, в которых объем белого цвета будет постоянным и добавляется вручную.

Итак, чтобы выяснить, как лучше всего построить эту машину, я набросал блок-схему, чтобы прояснить общую картину в моей голове.

Вот план, как все будет развиваться:

• Значения RGB и объем белого цвета будут отправлены через последовательный монитор.
• Затем эти значения RGB будут преобразованы в процентное соотношение CMYK с использованием формулы преобразования.

Значения R, G, B делятся на 255, чтобы изменить диапазон от 0..255 до 0..1:

R '= R / 255 G' = G / 255 B '= B / 255 Цвет черного ключа (K) рассчитывается из красного (R'), зеленого (G ') и синего (B') цветов: K = 1-max (R ', G', B ') Голубой цвет (C) рассчитывается из красного (R') и черного (K) цветов: C = (1-R'-K) / (1-K) Пурпурный цвет (M) рассчитывается из зеленого (G ') и черного (K) цветов: M = (1-G'-K) / (1-K) Желтый цвет (Y) рассчитывается из синего (B ') и черный (K) цвета: Y = (1-B'-K) / (1-K)

• В результате я получил процентные значения CMYK этого требуемого цвета.
• Теперь все процентные значения необходимо преобразовать в объемы C, M, Y и K, умножив каждое процентное значение на объем белого цвета.

C (мл) = C (%) * Объем белого цвета (x мл)

M (мл) = M (%) * Объем белого цвета (x мл) Y (мл) = Y (%) * Объем белого цвета (x мл) K (мл) = K (%) * Объем белого цвета (х мл)

Затем эти объемы C, M, Y и K будут умножены на количество шагов на оборот соответствующего двигателя

Шаги, необходимые для накачки Цвет = Цвет (мл) * Шаги / оборот соответствующего двигателя

И все, с помощью этого каждый цвет будет накачан, чтобы сформировать смесь цветов, которая будет смешана с точным объемом белого цвета, чтобы сформировать желаемый оттенок.

Шаг 3: Дизайн

Я решил спроектировать его в SolidWorks, так как работаю над ним последние 2 года, и применил все свои навыки проектирования, субтрактивного производства и аддитивного производства на этапе проектирования, учитывая при этом все параметры, включая использование автономных компонентов, компактность. и удобный для настольного компьютера дизайн, точный, но быстрый и экономичный.

После нескольких итераций я придумал этот дизайн, который отвечает всем моим требованиям, и я вполне доволен результатами.

Шаг 4: Что нам нужно?

Электронные компоненты:

• 1x Arduino Uno
• 1x GRBL щит
• 4x шаговый драйвер A4988
• 1x разъем постоянного тока
• 1x 13 см x 9 см кулисный переключатель
• 4x Nema 17
• Светодиодная лента RGB 2x15 см
• 1x зуммер
• 1x HC-05 Bluetooth

Компоненты оборудования:

• Подшипник 24x 624zz
• 4x 50 см длинные силиконовые трубки (внешний диаметр 6 мм и внутренний диаметр 4 мм)
• 1x 100 мл мерный цилиндр
• Стакан 5x 100 мл
• 30x болтов M3x15
• 30 гаек M3
• 12 болтов M4x20
• 16x болтов M4x25
• 30 гаек M4
• и некоторые шайбы M3 и M4

Инструменты:

• Станок для лазерной резки
• 3д принтер
• Аллен Киз
• Плоскогубцы
• Отвертка
• Паяльник
• Клей-пистолет

Шаг 5: лазерная резка

Изначально я спроектировал раму из фанеры, но выяснил, что 6-миллиметровый МДФ также подойдет для этой машины, но единственная проблема с МДФ заключается в том, что он подвержен воздействию влаги и есть большая вероятность того, что чернила или пигменты могут пролиться. на панелях.

Чтобы решить эту проблему, я использовал черный виниловый лист, который добавляет всего несколько долларов к общей стоимости, но обеспечивает отличную матовую поверхность машины.

После этого я был готов к резке панелей с помощью лазерного станка.

Я прикрепляю файлы ниже и уже удалил этот логотип из файла, чтобы вы могли легко добавить свой:)

Шаг 6: 3D-печать

Я прошел через различные типы насосов и после долгих исследований обнаружил, что перистальтические насосы идеально соответствуют моим требованиям.

Но большинство из них в Интернете - это насосы с двигателями постоянного тока, которые не очень точны и могут вызывать некоторые проблемы при их управлении, с другой стороны, некоторые насосы есть с шаговыми двигателями, но их стоимость довольно высока.

Итак, я решил использовать перистальтический насос с 3D-печатью, в котором используется двигатель Nema 17, и, к счастью, я нашел ссылку на Thingiverse, где SILISAND сделал ремикс на перистальтический насос RALF. (Особая благодарность SILISAND и RALF за их дизайн, который мне очень помог.)

Итак, я использовал этот перистальтический насос для своего проекта, который резко снизил стоимость.

Но после распечатки и тестирования всех деталей я понял, что они не совсем подходят для этого приложения. Затем я отредактировал напорную трубку шланга, увеличив ее кривизну, чтобы она могла оказывать большее давление на шланг, а также отредактировал верхнюю часть кронштейна, чтобы обеспечить лучшее сцепление с валом двигателя.

Мои настройки 3D-принтера:

• Материал (PLA)
• Высота слоя (0,2 мм)
• Толщина корпуса (1,2 мм)
• Плотность заполнения (30%)
• Скорость печати (50 мм / с)
• Температура сопла (210 ° C)
• Тип поддержки (везде)
• Тип крепления платформы (нет)

Вы можете скачать все файлы, которые используются в этом проекте -

Шаг 7: Крепление подшипника

Для сборки подшипниковой опоры нам потребуются следующие детали:

• 1x 3D-принт для крепления подшипника снизу
• 1x 3D-печатная верхняя часть крепления подшипника
• 6x 624zz подшипник
• 3x болта M4x20
• 3 гайки M4
• 3x M4 проставки
• Шестигранный ключ M4

Как показано на изображениях, вставьте все три болта M4x20 в верхнюю часть опоры подшипника, напечатанную на 3D-принтере, после чего вставьте шайбу M4, а затем два подшипника 624zz и еще одну шайбу в каждый болт. Затем вставьте гайки M4 в нижнюю часть опоры подшипника, напечатанную на 3D-принтере, и затяните болты, поместив нижнюю опору.

Выполните ту же процедуру, чтобы установить остальные три подшипника.

Шаг 8: Подготовка задней панели

Для сборки задней панели нам потребуются следующие детали:

• Лазерная резка задней панели
• 4x основание насоса с 3D-принтом
• 16 гаек M4
• 8x болтов M3x16
• 8x шайб M3
• 4 шаговых двигателя Nema 17
• Шестигранный ключ M3

Чтобы подготовить заднюю панель, возьмите основание насоса, напечатанное на 3D-принтере, и вставьте гайки M4 в прорези на задней стороне основания насоса, как показано на изображениях. Аналогичным образом подготовьте остальные три основания насоса.

Теперь совместите шаговый двигатель Nema 17 с пазами на задней панели с задней стороны и установите основание насоса, используя болт M3x15 и шайбу. Соберите все двигатели и основание насоса, используя ту же процедуру.

Шаг 9: Сборка всех насосов на задней панели

Для сборки всех насосов нам потребуются следующие детали:

• Двигатели и основание насоса в сборе Задняя панель
• 4x подшипниковые опоры
• 4x 3D печатная нажимная пластина для шланга
• Насосный топ с 3D-принтом 4x
• Силиконовые трубки 4x 50 см (наружный диаметр 6 мм и внутренний диаметр 4 мм)
• 16x болтов M4x25

Установите все подшипниковые опоры на валы двигателей. Затем поместите силиконовую трубку вокруг опор подшипников, прижимая ее прижимной пластиной шланга, напечатанной на 3D-принтере. Закройте насос с помощью 3D-печатной крышки насоса с болтами M4x25.

Шаг 10: Подготовьте нижнюю панель

Для сборки нижней панели нам потребуются следующие детали:

• Лазерная резка нижней панели
• 1x Arduino Uno
• 1x GRBL щит
• 4x шаговый драйвер A4988
• 4x болт M3x15
• 4x гайка M3
• Шестигранный ключ M3

Закрепите Arduino Uno на задней панели с помощью болтов M3x15 и гаек M3. После этого стек GRBL Shield на Arduino Uno, а затем Stepper Drivers A4988 на GRBL Shield.

Шаг 11: соберите нижнюю и переднюю панели

Для сборки нижней и передней панели нам потребуются следующие детали:

• Лазерная резка передней панели
• Нижняя панель в сборе с электроникой
• 6 болтов M3x15
• 6 гаек M3
• Держатель для стакана с 3D-принтом

Вставьте нижнюю панель в нижние прорези передней панели и закрепите ее болтами M3x15 и гайками M3. Затем закрепите держатель стакана с 3D-печатью с помощью болтов M3x15 и гаек M3.

Шаг 12: вставьте пробирки в держатель пробирок, напечатанный на 3D-принтере

Для сборки нижней и передней панели нам потребуются следующие детали:

• Полностью собранная задняя панель
• Держатель для трубок с 3D-печатью

На этом этапе вставьте все четыре пробирки в отверстия держателя пробирок для 3D-печати. И убедитесь, что какая-то трубка выступает из держателя.

Шаг 13: соберите четыре панели вместе

Для сборки передней, задней, верхней и нижней панели нам потребуются следующие детали:

• Передняя и нижняя панели в сборе
• Задняя панель в сборе
• Верхняя панель
• Холодная белая светодиодная лента

Чтобы собрать все эти панели, сначала закрепите держатель пробирки на верхней части держателя стакана. Затем приклейте светодиодные ленты к нижней стороне верхней панели, а затем вставьте верхнюю панель в прорези на задней и передней панели.

Шаг 14: соберите провода двигателя и боковые панели

Для сборки проводов двигателя и боковых панелей нам потребуются следующие детали:

• Собраны четыре панели
• 4x провода двигателя
• Боковые панели
• 24x болта M3x15
• 24 гайки M3
• Шестигранный ключ M3

Вставьте провода в разъемы двигателя и закройте обе боковые панели. И закрепите панели с помощью болтов M3x15 и гаек M3.

Шаг 15: Подключение

Следуйте схеме, чтобы подключить всю электронику следующим образом:

Закрепите штекер постоянного тока в слоте на задней панели и подключите провода к клеммам питания GRBL Shield

Затем подключите провода двигателя к клеммам шаговых драйверов следующим образом:

Драйвер X-Stepper (GRBL Shield) - голубой провод двигателя

Y-шаговый драйвер (GRBL Shield) - пурпурный провод двигателя

Драйвер Z-шагового двигателя (экран GRBL) - желтый провод двигателя

Драйвер A-шагового двигателя (GRBL Shield) - провод ключевого двигателя

Примечание. Подключите перемычки A-Step и A-Direction экрана GRBL к контактам 12 и 13 соответственно. (Перемычки для A-Step и A-Direction доступны над клеммами питания)

Подключите HC-05 Bluetooth к следующим разъемам -

GND (HC-05) - GND (экран GRBL)

5В (HC-05) - 5В (GRBL Shield)

RX (HC-05) - TX (GRBL щит)

TX (HC-05) - RX (щит GRBL)

Подключите зуммер к следующим клеммам -

-ve (зуммер) - GND (GRBL Shield)

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

Примечание. Для питания данного устройства используйте блок питания не менее 12 В / 10 А

Шаг 16: Калибровка двигателей

После включения машины подключите Arduino к компьютеру через USB-кабель, чтобы установить калибровочную прошивку на Arduino Uno.

Загрузите приведенный ниже код калибровки, загрузите его в Arduino Uno и выполните следующие инструкции для калибровки всех шагов двигателей.

После загрузки кода откройте монитор последовательного порта со скоростью передачи 38400 и включите CR и NL.

Теперь подаем команду на калибровку мотопомп:

НАЧНИТЕ

Аргумент «Pump to Calibrate» необходим, чтобы указать Arduino, какой двигатель калибровать, и может принимать значения:

C => для голубого мотора

M => для пурпурного мотора Y => для желтого мотора K => для ключевого мотора

Подождите, пока насос загрузит цвет в трубку.

После загрузки очистите колбу, если в нее заклинание цвета, Arduino будет ждать, пока вы не отправите команду подтверждения, чтобы начать калибровку. Отправьте «Да» (без кавычек), чтобы начать калибровку.

Теперь мотор закачивает цвет в колбу, которую мы собираемся измерить с помощью мерного цилиндра.

Получив измеренное значение перекачиваемого цвета, мы можем узнать количество шагов на единицу (мл) для выбранного двигателя, используя данную формулу:

5000 (шаги по умолчанию)

Шагов на ML = -------------------- Измеренное значение

Теперь укажите количество шагов на единицу (мл) для каждого двигателя в основном коде с заданными константами:

строка 7) const float Cspu => Удерживает значение шагов на единицу голубого двигателя.

строка 8) const float Mspu => удерживает значение для шагов на единицу пурпурного двигателя, строка 9) const float Yspu => сохраняет значение для шагов на единицу желтого двигателя, строка 10) const float Kspu => удерживает значение для шагов на Блок ключевого двигателя

ПРИМЕЧАНИЕ. Все шаги и процедуры для правильной калибровки двигателей будут отображаться во время калибровки на последовательном мониторе

Шаг 17:

Шаг 18: кодирование

После калибровки двигателей самое время загрузить основной код для создания цветов.

Загрузите основной код, указанный ниже, загрузите его в Arduino Uno и используйте доступные команды для использования этой машины:

ЗАГРУЗИТЬ => Используется для загрузки цветного пигмента в силиконовую трубку.

CLEAN => Используется для выгрузки цветного пигмента в силиконовую трубку. СКОРОСТЬ => Используется для обновления скорости откачки устройства. возьмите целое число, представляющее обороты двигателей. По умолчанию установлено 100 и может быть обновлено от 100 до 400. НАСОС => Используется для команды устройству сделать желаемый цвет. принимает целочисленное значение, представляющее значение красного цвета. принимает целочисленное значение, представляющее значение Green. принимает целочисленное значение, представляющее значение Blue. принимает целочисленное значение, представляющее объем белого цвета.

ПРИМЕЧАНИЕ. Перед использованием этого кода обязательно обновите значения шагов по умолчанию для каждого двигателя из кода калибровки

Шаг 19: И МЫ СДЕЛАНО

Наконец-то готово! Вот как должен выглядеть и работать конечный продукт.

Щелкните здесь, чтобы увидеть это в действии

Шаг 20: будущее

Поскольку это мой первый прототип, он оказался намного лучше, чем я ожидал, но да, он требует большой оптимизации.

Вот некоторые из следующих обновлений, которые я ищу для следующей версии этой машины -

• Экспериментируйте с разными чернилами, цветами, красками и пигментами.
• Разработка Android-приложения, которое может обеспечить лучший пользовательский интерфейс с помощью уже установленного нами Bluetooth.
• Установка дисплея и поворотного энкодера, которые могут сделать его автономным устройством.
• Будем искать более качественные и надежные варианты прокачки.
• Установка Google Assistance, которая сделает его более отзывчивым и умным.

Шаг 21: ПОЖАЛУЙСТА, ГОЛОСОВАТЬ

Если вам понравился этот проект, проголосуйте за него в конкурсе «Первый автор».

Действительно очень ценится! Надеюсь, вам понравился проект!

Финалист конкурса цветов радуги