Трейси - Машина для рисования: 22 шага (с изображениями)

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Работа над этим руководством находится в стадии разработки - мы будем усердно работать, чтобы упростить его, но для начальных черновиков потребуется опыт производителя, 3D-печать, сборка деталей, пайка электронных деталей, опыт работы с Arduino IDE и т. Д.

Мы будем благодарны за обратную связь, она поможет улучшить шаги и любые проблемы, которые могут быть исправлены.

Tracey - это машина для рисования пантографов с сервоприводом.

Он состоит из двух основных частей:

• Плата контроллера
• Сборка механизма чертежа.

После правильной калибровки Трейси может создавать красивые забавные рисунки, слегка шаткие, но такова природа используемых деталей.

Существуют различные забавные конфигурации, в которых можно использовать Трейси, некоторые из них перечислены ниже:

• Ручка на бумажных рисунках. - мы сосредоточимся на этом режиме в этой инструкции
• Лазерный рисунок на дереве / пластике - с использованием небольших лазерных модулей
• УФ светодиодный рисунок на светящейся краске.
• Рисунок на Magna Doodle.
• Сканирование объектов с помощью различных датчиков - инфракрасного датчика тепла, датчика освещенности и т. Д.
• Подвижные объекты для игр - экспериментальные

Плата контроллера:

Контроллер основан на ESP8266: недорогой микрочип Wi-Fi с полным стеком TCP / IP и микроконтроллером.

Конкретным типом, используемым в этом проекте, является WeMos D1 Mini, этот тип имеет приятный малый форм-фактор - можно использовать другие типы, если у них достаточно контактов.

Использование ESP8266 означает, что мы можем связываться с машиной, используя как Wi-Fi (Telnet), так и последовательный интерфейс.

У Трейси есть интерпретатор Gcode и интерфейс GRBL, поэтому на момент написания нижеприведенное программное обеспечение работает:

LaserGRBL - это отличное программное обеспечение с открытым исходным кодом, Tracey работает как с Telnet, так и с последовательным интерфейсом. -Трейси притворяется лазерным гравером.

Easel - веб-программа для карвинга, очень симпатичная. Установите на x вырезать, x контроллер * -Трейси притворяется резчиком.

Универсальный отправитель Gcode - отправитель GCode с открытым исходным кодом на основе Java. *

Существует также приложение для Android под названием Tracey App Beta, оно отправляет чертежи по Wi-Fi - подробнее об этом позже.

* Также скоро появится плата Tracey-Link для отправки последовательных данных из Easel и UGS в Tracey через telnet.

Если вы хотите написать свои собственные программы для взаимодействия с Tracey, это тоже очень просто, все в интерфейсе очень открыто, и все детали будут объяснены.

Сборка механизма чертежа:

Машина для физического рисования состоит из ряда деталей, напечатанных на 3D-принтере, и трех мини-сервоприводов, а также нескольких подшипников диаметром 3 мм и винтов M3.

Два сервопривода используются для рисования, а один - для подъемного механизма.

Сервоприводы чертежа должны быть хорошего качества, сервопривод подъема - нет - его разрешение и точность не важны, и он должен выполнять много работы.

Мы приложили немало усилий для того, чтобы детали и сборка, напечатанные на 3D-принтере, были как можно более простыми, и их должно быть легко распечатать на любом стандартном 3D-принтере.

Благодарности:

Бартон Дринг - этот парень немного зверь, когда дело касается рисовальных машин и контроллеров.

Его запись в блоге о его клоне Line-us была тем местом, где я познакомился с этой идеей, и она оказалась чрезвычайно полезной.

www.buildlog.net/blog/2017/02/a-line-us-clo…

И, конечно же, с чего все началось: великая Line-us

Это великолепно выглядящая машина, очень хорошо спроектированная и, кажется, там большое сообщество.

www.line-us.com/

Запасы

ESP8266

Конденсаторы: 1 X 470 мкФ, 1 X 0,1 мкФ

Резистор: 1X100 Ом

Нажать кнопку

1 х светодиод

3 х 3 мм болта M3 - длина 8 мм. 2 х 3 мм болта M3 - длина 20 мм.

Серводвигатель 2 X 9G MG90S

1 X Микро Серводвигатель SG90 9G

Подшипники 3 мм x 10 мм x 4 мм X 3

Трейси - 3D части

Шаг 1: Схема платы контроллера

Первым делом нужно собрать плату контроллера и убедиться, что все работает.

Для очень простого тестирования вы можете просто загрузить код на «сырую» плату ESP8266.

Схема выше - это Трейси в ее простейшей конфигурации.

Примечание. Винтовой зажим 5 В - это если вы решили запитать плату от внешнего источника, если вы решили запитать плату через USB-блок питания, винтовой зажим можно не использовать - подробнее об этом позже.

Шаг 2: Схема макета

Схема макета с сервоприводами, разъем питания не обязателен.

Важное замечание по поводу питания Tracey заключается в том, что с подключенными сервоприводами можно запитать устройство от USB-блока питания, так как они обычно могут подавать около 1 А при напряжении около 5 В.

Попытка запитать Tracey от порта USB 1.0 или USB 2.0 не будет работать надежно или вообще не будет работать и может даже вызвать повреждение порта USB - хотя большинство портов имеют защиту от перегрузки по току.

Питание от выделенного USB-концентратора, который может подавать 1 А на порт, должно работать нормально.

Питание от порта USB 3.0 работает нормально.

Шаг 3: Создаем свою собственную доску

Макетная плата хороша для тестирования и проверки того, что все работает, но вам понадобится что-то более прочное для серьезного использования.

Сделать собственную плату достаточно просто, если у вас есть некоторый опыт пайки, так как схема очень проста.

Выше фотографии - несколько старых прототипов плат, которые я сделал - неаккуратно - на стрип-картоне, как вы можете видеть, это не так уж и много.

Также показана печатная плата, которую я изготовил. Если будет достаточно интереса, я могу распространить их.

Шаг 4: Код платы контроллера

Примечание. Предполагается, что на вашем ПК установлен правильный драйвер USB для платы ESP8266.

Если у вас есть опыт работы с Arduino IDE и вы уже загрузили код на свою плату ESP8266, тогда все должно быть в порядке.

Код представлен в виде bin-файла, который загружается на плату с помощью esptool - процесса, который используется для загрузки скомпилированных двоичных файлов из Arduino IDE.

Включена программа только для Windows с исходным кодом TraceyUploader, которая делает этот процесс очень быстрым и легким.

Почему мы не выпускаем исходный код C? Что ж, мы можем выпустить его в будущем, но на данный момент он слишком большой, сложный и претерпевает слишком много изменений, загрузка файла bin - гораздо более простой процесс.

Воспользуйтесь приведенными ниже ссылками, чтобы загрузить двоичный файл и средство загрузки с Github - для обоих выберите кнопку «Клонировать или Загрузить».

Двоичный файл

Инструмент загрузки Tracey

Скачайте оба и распакуйте. Поместите файл Tracey.bin в папку TraceyUploader.

Подключите ESP8266 к компьютеру и дождитесь подключения.

Запустите TraceyUploader.exe, пути к bin-файлу и esptool должны быть правильными.

Выберите COM-порт, к которому подключен ваш ESP8266, и нажмите кнопку «Build Bin File Command», вы должны получить что-то вроде:

"C: / temp / Tracey-Uploader --- Stand-Alone-master / TraceyUploader / esptool.exe" -vv -cd nodemcu -cb 115200 -cp COM10 -ca 0x00000 -cf "C: / temp / Tracey-Uploader- - Автономный мастер / TraceyUploader / Tracey.bin"

в текстовом поле.

Нажмите кнопку «Отправить на устройство», должно открыться командное окно и вы увидите, что файл bin загружается в ESP8266.

Примечание: при загрузке кода через порт USB 1.0 или USB 2.0 сервоприводы должны быть отключены!

Использование USB-концентратора с питанием или USB 3.0, похоже, работает нормально.

Шаг 5: Тестирование платы контроллера - 1

Теперь, когда файл Tracey.bin загружен на вашу плату - светодиодный индикатор должен начать мигать примерно через 15-20 секунд, медленное мигание светодиода означает, что Tracey находится в режиме ожидания и готова к вводу.

Примечание: вы можете пропустить шаг «Подключение к Wi-Fi», если вы не хотите подключаться через последовательный порт, но последовательный порт отлично подходит для предоставления информации и особенно полезен, если у вас возникли какие-либо проблемы.

Вы можете сразу же подключиться к Tracey, используя программу последовательного терминала, например Tera Term:

Тера Срок

Установите и выберите Serial и выберите свой порт - вы должны знать это с последнего шага.

Перейдите к настройке последовательного порта и выберите скорость передачи 115200 бод.

Возможно, вам придется перезагрузить доску после вышеуказанного.

Если все прошло хорошо, на следующем шаге вы должны увидеть экран:

Шаг 6: Тестирование платы контроллера - 2

Выше показан последовательный вывод Трейси при первом запуске.

Вы заметите две вещи; это предупреждение о том, что калибровка не была выполнена и не удалось подключиться к Wi-Fi, мы рассмотрим обе эти проблемы в следующих шагах.

Вы можете ввести «%», чтобы войти в меню помощи и конфигурации Tracey, если хотите, там много информации и все настройки объяснены.

Важно отметить, что Tracey работает «вслепую» или «с открытым циклом» в том смысле, что она не получает никакой информации из реального мира о своих задачах рисования, она просто перемещает свои руки рисования туда, где ему говорят, и делает это, отправляя входные данные своему три сервопривода.

Потому что, если это так, без подключенной сборки чертежей Трейси все еще может получать чертежи из различных программ, перечисленных выше - это может быть полезно для базового тестирования.

Те, у кого есть осциллограф, могут контролировать выводы сервопривода во время отправки чертежа, чтобы увидеть изменяющиеся сигналы ШИМ.

Шаг 7: Тестирование платы контроллера - подключение к WiFI

Примечание. Если вы не планируете использовать Wi-Fi, его можно отключить в меню справки и конфигурации с помощью программы терминала на предыдущем шаге. Это уменьшит время загрузки.

Tracey использует WiFiManager, библиотеку, которая устанавливает ESP в режим станции и позволяет вводить учетные данные WiFi в простом веб-интерфейсе.

Чтобы перевести Tracey в этот режим, нужно нажать кнопку (заземление D5) более двух секунд, светодиод должен быстро мигнуть два раза.

Вы должны увидеть точку доступа под названием «Tracey WiFi Config» в списке WiFi-устройств.

Подключитесь к точке доступа и откройте браузер с URL-адресом: 192.168.4.1.

Введите свои учетные данные WiFI с помощью веб-интерфейса.

Как только это будет сделано, вам следует перезагрузить / сбросить плату контроллера, теперь вы должны увидеть, что Трейси подключилась к Wi-Fi в терминале, а синий свет на ESP8266 должен оставаться включенным.

Примечание. Для этого подойдет телефон или планшет, мы обнаружили, что браузер Firefox является самым надежным.

Шаг 8: Тестирование платы контроллера - Тестирование WiFi с помощью приложения

Теперь WiFI настроен и Трейси подключена, давайте проведем небольшое тестирование.

Мы начнем с самого простого и простого способа - с помощью приложения.

В настоящее время приложение предназначено только для устройств Android - извините, люди Apple-, его можно установить здесь:

Бета-версия приложения Tracey

Как сказано в названии, он находится на стадии бета-тестирования, так что еще есть над чем поработать, но он работает довольно хорошо и очень полезен.

Запустите приложение, и, если все работает, в верхнем левом углу экрана должно отобразиться «Найденные службы: 1».

Нажмите кнопку подключения в правом нижнем углу, и вы должны получить меню с вашим устройством Tracey и его IP-адресом, выберите его.

-наименование вашего устройства может быть изменено в меню конфигурации, полезно, если у вас есть более одного устройства Tracey-.

Теперь у вас должна быть информация о подключении в левом верхнем углу.

Нажмите кнопку Draw и выберите Screen to Tracey, рисунок на экране теперь будет отправлен на вашу плату Tracey, светодиод должен мигать, поскольку он получает различные коды рисования.

О приложении можно сказать гораздо больше, но этого достаточно для целей тестирования.

Шаг 9: Тестирование платы контроллера - Тестирование WiFi с помощью Putty

Чтобы проверить соединение Wi-Fi с помощью клиента Telnet, вы можете использовать Putty.

Скачать здесь:

Шпатлевка

Чтобы подключиться к Putty, вам необходимо знать IP-адрес вашей платы контроллера Tracey, ниже приведены несколько способов его найти:

• Используйте приложение Tracey на предыдущем шаге.
• Откройте командную строку на ПК с Windows, который находится в той же сети Wi-Fi, что и Tracey, и введите «ping Tracey.local» -Примечание: если вы изменили имя вашей платы контроллера Tracey, вам придется использовать это имя вместо Tracey.
• Просмотр вывода последовательного терминала при загрузке
• Обнаружение службы mDNS - подробности об этом позже.

Когда у вас есть IP-адрес, выберите соединение Telnet для сеанса и введите IP-адрес.

Нажмите на терминал и установите локальное эхо и редактирование локальной строки на «Force Off».

Откройте соединение, и вы должны увидеть экран приветствия.

Вы можете нажать «%», чтобы войти в меню справки и конфигурации, как в случае с последовательным соединением; можно изменить настройки и выполнить калибровку.

Шаг 10: LaserGRBL

Я не могу сказать достаточно хороших слов об этой программе, ее открытый исходный код, масса функций и активная разработка.

LaserGRBL

Он будет подключаться к Tracey через последовательный порт или Telnet.

Он может конвертировать изображения в Gcode, используя различные методы, и их можно напрямую отправлять в Tracey или сохранять и отправлять с помощью приложения Tracey.

Это отличный способ начать работу и настоятельно рекомендуется.

Шаг 11: Сборка сборки чертежа

Теперь, когда контроллер собран и протестирован, приступим к созданию остального!

Как указывалось в начале, сборка чертежей в основном состоит из трехмерных деталей, включая подшипники 3 х 3 мм и несколько винтов M3.

Распечатайте все части здесь:

3D детали

Примечание: есть и другие сборки, которые обеспечивают немного лучшую / более чистую производительность пера, эта была выбрана, потому что это простая печать и сборка.

Следующие два шага являются наиболее важными в процессе сборки.

Шаг 12: сервоприводы и сервоприводы

Примечание: этот шаг будет применяться к обоим сервомеханизмам.

Это один из наиболее важных шагов при сборке.

Отрежьте рог сервопривода, как показано на рисунках, убедитесь, что он входит в рычаг сервопривода, возможно, вам придется слегка подпилить рог сервопривода.

Вскоре вы приклеите эту деталь к руке.

Важно убедиться, что снайперский сервомеханизм расположен прямо / ровно - не обязательно заподлицо - в руке, в противном случае сборка рычага не будет находиться на одинаковом расстоянии от области рисования для всех точек, и это приведет к тому, что перо не будет втягиваться определенные области и это настоящая головная боль.

Надеюсь, я объяснил это достаточно хорошо, чтобы вы поняли, в основном, когда вы вставляете сервопривод в рычаг, он должен быть ровным - перпендикулярным - сервоприводу во всех положениях.

Нанесите немного суперклея вокруг отверстия на рычаге сервопривода и вставьте рог сервопривода.

Уловка, чтобы убедиться, что он ровный, состоит в том, чтобы быстро вставить сервопривод после приклеивания и при необходимости отрегулировать.

Шаг 13: Присоединение сервомеханизма к сервоприводу и первая калибровка

Примечание: этот шаг будет применяться к обоим сервомеханизмам, этот шаг - к верхнему сервомеханизму. - длинная рука

Это еще один очень важный шаг, который потребует первого процесса калибровки.

Хорошая калибровка является ключом к хорошим чертежам, есть два этапа калибровки - сначала калибровка, а затем точная калибровка.

Вы можете выполнить этот шаг с помощью соединения через последовательный порт (Tera Term) или через Telnet (Putty).

Откройте терминальное соединение с Трейси.

Нажмите '%', чтобы войти в справку и конфигурацию

Нажмите '4' для сервоприводов

нажмите '3' для калибровки верхнего сервопривода

«a» и; «d» используются для перемещения сервопривода, используйте «a» для перехода к наименьшему числу, по которому сервопривод все еще движется.

Вставьте серво рычаг и поднесите его как можно ближе к 45 градусам от корпуса - см. Рисунок выше.

Зубцы на сервоприводе и рог сервопривода означают, что вы, возможно, не сможете получить его точно под 45 градусов - используйте 'a' и 'd', чтобы отрегулировать его, пока он не будет точно под правильным углом - квадрат, установленный на 45 градусов, поможет очень здесь.

Примечание: минимальный угол сервопривода, находящийся ровно под 45 градусами, очень важен и немного сложен, придерживайтесь его, пока не убедитесь, что это правильный угол.

Нажмите «o», чтобы записать значение.

Теперь нажимайте 'd', пока сервопривод не достигнет своего максимума и не перестанет двигаться, в идеале это будет 180 градусов от минимума, но не волнуйтесь, если это не так, нажмите 'o' для записи.

Теперь вы должны увидеть массив значений калибровки, а также минимум и максимум, нажмите «y» для сохранения.

Сервопривод теперь откалиброван с помощью сервопривода, вставьте стопорный винт.

Молодец, наверное, это самый сложный шаг. повторите шаги для нижнего маленького сервомеханизма.

Примечание: похоже, есть ошибка, при которой после каждого шага калибровки сервоприводы не будут двигаться в течение примерно 40 секунд, когда вы переходите к следующей калибровке - вам может потребоваться сбросить контроллер для каждой калибровки - эта ошибка есть в списке и скоро будет рассмотрено.

Обновление: это было улучшено в версии 1.05, я думал, что он исчез, но в одном тесте он появился снова. Будем приветствовать отзывы людей, столкнувшихся с этой ошибкой, это очень странная ошибка.

Шаг 14: Присоединение кулачка к сервоприводу подъема и калибровка

На этот раз необходимо снять с рожка сервопривода все детали, кроме цилиндра - это будет упрощено в будущем.

Отрежьте столько, сколько сможете, и отпилите грубые фрагменты - см. Рисунок выше.

Приклейте цилиндр к кулачку - этот шаг не требует от вас осторожности при выравнивании, как на предыдущих шагах.

Калибровка в шаге также намного проще:

Дойдите до калибровки сервопривода лифта на терминале - вы должны уметь это сделать с предыдущих шагов.

Нажмите «а», чтобы перейти к низкому значению, при котором сервопривод все еще движется.

Присоедините серво-кулачок к сервоприводу так, чтобы его носик был направлен прямо из сервопривода - см. Фото.

Нажмите 'o', чтобы записать позицию.

Нажимайте 'd' до тех пор, пока нос кулачка не окажется под углом 90 градусов или выше к корпусу сервопривода.

Для сохранения нажмите «o» и «y».

Вот и все, что касается сервопривода лифта, надеюсь, все прошло хорошо, этот шаг очень щадящий.

Шаг 15: прикрепление сервоприводов к корпусу + основанию

Из рисунка выше должно быть ясно, где прикреплены сервоприводы.

Винты с широкой резьбой, которые идут в комплекте с сервоприводами, должны быть ввинчены в отверстие заранее, чтобы получить резьбу - иногда немного жестко.

Присоедините сервоприводы к корпусу.

Прикрепите основание к корпусу с помощью болта M3 длиной не менее 20 мм.

Уловка здесь заключается в том, чтобы сначала вкрутить болт в корпус, а затем продолжать завинчивать, пока он не начнет соскальзывать - я знаю, немного неприятно - это облегчит перемещение корпуса на болте.

Как только корпус и основание соединены, продолжайте работать с ними обоими, тело должно легко плюхнуться и зафиксироваться в сидячем положении.

Примечание: для этого кулачок сервопривода подъема должен находиться под углом 90 градусов или выше от сервопривода. - нос должен быть обращен наружу или выше, обращен наружу.

Шаг 16: прецизионная калибровка

Это вторая и последняя калибровка, она предназначена только для верхнего и нижнего сервоприводов.

Это очень важно и поможет с лучшими чертежами ваших сервоприводов.

Используйте терминал для входа в меню справки и конфигурации.

Нажмите «4», чтобы войти в сервоменю.

Нажмите «5», чтобы ввести точную калибровку.

Здесь используются кнопки a / d для перемещения маленькой руки и j / l для перемещения длинной руки.

Осторожно переместите маленькую руку так, чтобы она находилась ровно под 90 градусами влево от тела, а длинная рука не указывала прямо вверх.

Нажмите «o», чтобы записать значение.

Используйте те же клавиши, но на этот раз длинная рука должна быть под углом 90 градусов вправо от тела, а короткая рука должна быть прямо вверх.

Нажмите «o», чтобы записать значение, и выберите «y», чтобы сохранить.

Шаг 17: ручка и рычаг

Теперь, когда вся калибровка выполнена, пришло время добавить ручку и рычаги.

Замечание о 3-миллиметровых подшипниках - не стоит их покупать слишком дешево, так как у действительно дешевых подшипников будет слишком много люфта.

Два подшипника нужно вставить в рычаг, проталкивая их внутрь, они должны плотно прилегать.

Один должен быть вставлен в длинный сервомеханизм.

3 х 3 мм болта M3 - длина 8 мм.

1 х 3 мм болт M3 - длиной 20 мм - для фиксации ручки

Соберите, как показано на картинках.

После полной сборки отправьте несколько рисунков, не прикрепляя ручку, чтобы убедиться, что все работает должным образом.

Примечание: если подшипник слишком болтается в рычагах, вы можете попробовать немного клея, чтобы лучше закрепить их - не допускайте попадания клея на внутренние части подшипников.

Шаг 18: Установка высоты пера

Переключать перо вверх и вниз можно, удерживая кнопку нажатой менее 2 секунд.

Важно установить перо на хорошей высоте, чтобы оно не тянулось слишком сильно и не слишком высоко, чтобы не рисовать.

Поворотное телосложение помогает здесь, потому что, если ручка находится слишком низко, корпус будет вращаться и не будет слишком сильно напрягать руки.

Шаг 19: Обеспечение трассировки при рисовании

В настоящее время хороший способ обезопасить Трейси при рисовании - это два маленьких кусочка синей кнопки.

Таким образом можно легко заменить бумагу.

См. Картинку выше.

Шаг 20: видео

Некоторые видео, как Трейси рисует в разных режимах.

Шаг 21: Галерея

Некоторые рисунки - все на дереве делается лазером.

Шаг 22: Список поддерживаемых G-кодов

G0 X50.5 Y14.7 Z0 - перейти в положение 50.5, 14.7 не по прямой линии пером вверх.

G1 X55.4 Y17.7 Z-0.5 - перейти в позиции 55.4, 17.7 по прямой ручкой вниз.

G4 P2000 - Dwell - пример ожидания 2000 миллисекунд

G20 - установить единицы измерения в дюймы

G21 - установить единицы измерения в миллиметры - это значение по умолчанию

G28 - перейти в исходное положение (0, 0)

M3 - перо вниз, когда включен лазер без подъема, D8 будет установлен на высокий уровень.

M4 - перо вниз, когда включен лазер без подъема, D8 будет установлен на высокий уровень.

M5 - Pen Up, когда 'лазер без подъема включен, это установит D8 на низкий уровень

M105 - Сообщить о напряжении аккумуляторной батареи

M117 P10 - Установить точки интерполяции для линейного рисования, 0 - Авто, играйте с этим на свой страх и риск!

M121 P10 - Установите скорость рисования, по умолчанию 12, 0 - максимально возможная скорость, это также можно установить в меню Tracey. -значение не будет сохранено.

M122 P10 - Установить скорость перемещения, 7 - по умолчанию, 0 - максимально быстрая, это также можно установить в меню Tracey. -значение не будет сохранено.

M142 -переключение лазера без подъема, когда он включен, тело не будет предварительно формировать подъемник ручки, а вместо этого включит / отключит D8. Состояние не будет сохранено при перезагрузке, чтобы сохранить это состояние, установите его в меню конфигурации Gcode.