MESOMIX - Автоматизирана машина за смесване на бои: 21 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Вие сте дизайнер, художник или творчески човек, който обича да хвърля цветове върху платното ви, но често е трудно да се направи желаният нюанс.

И така, тази инструкция за арт-технология ще изчезне тази борба на въздух. Тъй като това устройство използва компонентите от рафта, за да направи желания нюанс чрез автоматично смесване на точното количество пигменти CMYK (циан-магента-жълто-черно), което драстично ще намали времето, изразходвано за смесване на цветовете, или парите, изразходвани за закупуване на различни пигменти. И ще ви осигури това допълнително време за вашето творчество.

Да се надяваме, че ще ви хареса и да започнем!

Стъпка 1: Как работи?

Има основно два модела на теорията на цветовете, които трябва да разгледаме за този проект.

1) RGB цветен модел

Цветовият модел RGB е адитивен цветен модел, при който червената, зелената и синята светлина се добавят заедно по различни начини, за да възпроизведат широка гама от цветове. Основната цел на цветовия модел RGB е за откриване, представяне и показване на изображения в електронни системи, като телевизори и компютри, въпреки че е бил използван и в конвенционалната фотография.

2) Цветен модел CMYK

Цветовият модел CMYK (цветен процес, четирицветен) е изваждащ се цветен модел, използван в цветни принтери. CMYK се отнася до четирите мастила, използвани при някои цветен печат: циан, магента, жълто и ключ (черно). Моделът CMYK работи чрез частично или изцяло маскиране на цветовете на по -светъл, обикновено бял фон. Мастилото намалява светлината, която иначе би се отразила. Такъв модел се нарича изваждащ, защото мастилата "изваждат" яркостта от бялото.

При адитивните цветни модели като RGB, бялото е комбинацията от „добавки“на всички основни цветни светлини, докато черното е липсата на светлина. В модела CMYK е обратното: бялото е естественият цвят на хартията или друг фон, докато черното е резултат от пълна комбинация от цветни мастила. За да се спестят пари за мастило и да се получат по -дълбоки черни тонове, ненаситените и тъмните цветове се произвеждат чрез използване на черно мастило вместо комбинацията от циан, магента и жълто.

Стъпка 2: Механизмът

Както е споменато в "Как работи?" стъпка, че и цветните модели RGB и CMYK ще бъдат използвани в тази машина.

Така че, ние ще използваме RGB модел за подаване на RGB цветен код към машината, докато CMYK модел за създаване на нюанс чрез смесване на CMYK пигменти, в които обемът на белия цвят ще бъде постоянен и добавен ръчно.

Така че, за да разбера най -добрата възможна процедура за изграждане на тази машина, скицирах схема на процеса, за да изчистя голямата картина в съзнанието си.

Ето плана как ще се развият нещата:

• Стойностите на RGB и обемът на бял цвят ще бъдат изпратени чрез сериен монитор.
• Тогава тези RGB стойности ще бъдат преобразувани в CMYK процент чрез формулата за преобразуване.

Стойностите R, G, B се разделят на 255, за да се промени диапазонът от 0..255 на 0..1:

R '= R/255 G' = G/255 B '= B/255 Цветът на черния ключ (K) се изчислява от червения (R'), зеления (G ') и синия (B') цвят: K = 1-max (R ', G', B ') Циановият цвят (C) се изчислява от червения (R') и черния (K) цвят: C = (1-R'-K) / (1-K) Пурпурният цвят (M) се изчислява от зелените (G ') и черните (K) цветове: M = (1-G'-K) / (1-K) Жълтият цвят (Y) се изчислява от синьото (B ') и черни (K) цветове: Y = (1-B'-K) / (1-K)

• В резултат на това получих CMYK процентни стойности на този необходим цвят.
• Сега всички процентни стойности са необходими, за да бъдат преобразувани в обемите C, M, Y и K чрез умножаване на всяка процентна стойност с обема на белия цвят.

C (mL) = C (%) * Обем на бял цвят (x mL)

M (mL) = M (%) * Обем на бял цвят (x mL) Y (mL) = Y (%) * Обем на бял цвят (x mL) K (mL) = K (%) * Обем на бял цвят (x mL)

Тогава тези обеми C, M, Y и K ще бъдат умножени по стъпките на оборот на съответния двигател

Необходими стъпки за изпомпване Цвят = Цвят (mL) * Стъпки/Обороти на съответния двигател

И това е всичко, като се използва това, всеки цвят ще се изпомпва, за да образува смес от цветове, които ще бъдат смесени с точния обем на бял цвят, за да образуват желания нюанс.

Стъпка 3: Дизайнът

Реших да го проектирам в SolidWorks, тъй като работя върху него от последните 2 години и приложих всичките си умения за проектиране, изваждане на производството и адитивно производство във фазата на проектиране, като същевременно имах предвид всички параметри, включително използването на самокомпонентите, компактни и настолен дизайн, прецизен, но бърз и рентабилен.

След няколко повторения измислих този дизайн, който отговаря на всички мои изисквания и съм доста доволен от резултатите.

Стъпка 4: Какво ни трябва?

Електронни компоненти:

• 1x Arduino Uno
• 1x GRBL щит
• 4x A4988 Стъпков драйвер
• 1x DC жак
• 1 x 13 см x 9 см превключвател
• 4x Nema 17
• 2x 15 см RGB LED лента
• 1x зумер
• 1x HC-05 Bluetooth

Хардуерни компоненти:

• 24x 624zz лагер
• 4x 50 см дълги силиконови тръби (6 мм външен диаметър и 4 мм вътрешен диаметър)
• 1x 100 ml измервателен цилиндър
• 5x 100 ml чаша
• 30x болтове M3x15
• 30x гайки M3
• 12x болтове M4x20
• 16x болтове M4x25
• 30x M4 гайки
• и някои шайби М3 и М4

Инструменти:

• Машина за лазерно рязане
• 3D принтер
• Алън Кийс
• Клещи
• Отвертка
• Поялник
• Пистолет за лепило

Стъпка 5: Лазерно рязане

Първоначално проектирах рамката да бъде изработена от шперплат, но разбрах, че 6 мм MDF също ще работи за тази машина, но единственият проблем с MDF е, че е податлив на влага и има голям шанс мастилото или пигментите да се разлеят върху панелите.

За да разреша този проблем, използвах черен винилов лист, който добавя само няколко долара към общата цена, но осигурява страхотно матово покритие на машината.

След това бях готов да отрежа панелите си чрез лазерна машина.

Прикачвам файловете по -долу и вече премахнах това лого от файла, за да можете лесно да добавите вашето:)

Стъпка 6: 3D печат

Преминах през различни видове помпи и след много изследвания установих, че перисталтичните помпи напълно отговарят на моите изисквания.

Но повечето от тях в интернет са помпите с DC двигатели, които не са толкова прецизни и могат да причинят някои проблеми, докато ги контролират, от друга страна, някои помпи са там със стъпкови двигатели, но цената им е доста висока.

Така че реших да отида с 3D печатна перисталтична помпа, която използва двигател Nema 17 и за щастие стигнах до връзка в Thingiverse, където SILISAND направи ремикс на перисталтичната помпа на RALF. (Специални благодарности на SILISAND и RALF за техния дизайн, който ми помогна много.)

Така че, използвах тази перисталтична помпа за моя проект, което драстично намали разходите.

Но след отпечатване и тестване на всички части разбрах, че те не са съвсем идеални за това приложение. След това редактирах тръбата под налягане на маркуча, като увеличих кривината му, така че да може да приложи по -голям натиск върху маркуча, а също така редактирах горната част на скобата, за да осигуря повече захващане на вала на двигателя.

Моите настройки за 3D принтер:

• Материал (PLA)
• Височина на слоя (0,2 мм)
• Дебелина на корпуса (1,2 мм)
• Плътност на пълнене (30%)
• Скорост на печат (50 мм/сек)
• Температура на дюзата (210 ° C)
• Тип поддръжка (навсякъде)
• Тип адхезия на платформата (Няма)

Можете да изтеглите всички файлове, използвани в този проект -

Стъпка 7: Монтаж на лагера

За да сглобим лагерния монтаж, ще ни трябват следните части:

• 1x Монтиран отдолу лагер с 3D печат
• 1x Монтиран лагер за 3D печат
• 6x 624zz лагер
• 3 болта M4x20
• 3x M4 гайки
• 3x M4 дистанционни елементи
• М4 алънов ключ

Както е описано в изображенията, поставете всичките три болта M4x20 в горната част на лагера, отпечатан с 3D, след това поставете шайба M4 с две лагери 624zz и друга шайба във всеки болт. След това поставете гайките M4 в долната част на монтирания 3D лагер, затегнете болтовете, като поставите долния монтаж.

Следвайте същата процедура, за да направите други три опори за лагери.

Стъпка 8: Подготовка на задния панел

За да сглобим задния панел ще ни трябват следните части:

• Лазерно изрязан заден панел
• 4x 3D печатна помпа
• 16x M4 гайки
• 8x M3x16 болта
• 8x шайби M3
• 4x стъпков двигател Nema 17
• M3 Алън ключ

За да подготвите задния панел, вземете 3D отпечатаната помпа за основа и поставете гайките M4 в слотовете на задната страна на основата на помпата, както е показано на изображенията. Пригответе други три основи на помпата по подобен начин.

Сега подравнете стъпковия двигател Nema 17 с прорезите на задния панел от задната страна и монтирайте основата на помпата, като използвате болта M3x15 и шайбата. И Сглобете всички двигатели и основата на помпата, като използвате същата процедура.

Стъпка 9: Сглобяване на всички помпи на задния панел

За да сглобим всички помпи, ще ни трябват следните части:

• Двигателите и основата на помпата са сглобени от задната страна
• 4x лагерни стойки
• 4x 3D печатна маркуч за налягане
• 4x 3D печатна помпа отгоре
• 4x 50 см силициеви тръби (6 мм OD и 4 мм ID)
• 16x болтове M4x25

Поставете всички опори на лагерите върху валовете на двигателите. След това поставете силиконовата тръба около опорите на лагера, като я притискате с 3D отпечатана пластина за налягане на маркуча. И затворете помпата с помощта на 3d отпечатаната горна част на помпата с болтове M4x25.

Стъпка 10: Подгответе долния панел

За да сглобим долния панел ще ни трябват следните части:

• Долен панел с лазерно рязане
• 1x Arduino Uno
• 1x GRBL щит
• 4x A4988 Стъпков драйвер
• 4x болт M3x15
• 4x M3 гайка
• M3 Алън ключ

Монтирайте Arduino Uno на задния панел с помощта на болтове M3x15 и гайки M3. След това стекайте GRBL Shield на Arduino Uno, следвайки A4988 Stepper Drivers на GRBL Shield.

Стъпка 11: Сглобете долния и предния панел

За да сглобим долния и предния панел ще ни трябват следните части:

• Лазерно изрязан преден панел
• Долен панел, сглобен с електроника
• 6 болта M3x15
• 6x M3 гайки
• Поставка за чаши с 3D печат

Поставете долния панел в долните слотове на предния панел и го фиксирайте с помощта на болтове M3x15 и гайки M3. След това фиксирайте 3D отпечатания държач за чаша на място с помощта на болтовете M3x15 и гайки M3.

Стъпка 12: Поставете тръбите в държача за 3D отпечатани тръби

За да сглобим долния и предния панел ще ни трябват следните части:

• Напълно сглобен заден панел
• Държач за тръби с 3D печат

В тази стъпка поставете всичките четири тръби в отворите на държача за 3D печатни тръби. И се уверете, че някаква тръба излиза през държача.

Стъпка 13: Сглобете четирите панела заедно

За да сглобите предния, задния, горния и долния панел ще ни трябват следните части:

• Монтаж на предния и долния панел
• Монтаж на заден панел
• Горен панел
• Студена бяла LED лента

За да сглобите всички тези панели, първо фиксирайте държача на тръбата в горната част на държача за чаша. След това залепете LED лентите на долната страна на горния панел и след това поставете горния панел в слотовете на задния и предния панел.

Стъпка 14: Сглобете проводниците на двигателя и страничните панели

За да сглобим проводниците на двигателя и страничните панели, ще ни трябват следните части:

• Сглобени четири панела
• 4x проводници на двигателя
• Странични панели
• 24x болтове M3x15
• 24x M3 гайки
• M3 Алънов ключ

Поставете проводниците в слотовете на двигателя и затворете двата странични панела. И фиксирайте панелите с помощта на болтове M3x15 и гайки M3.

Стъпка 15: Окабеляване

Следвайте схемата, за да свържете цялата електроника по следния начин:

Закрепете DC жака в слота на задния панел и свържете проводниците към захранващите клеми на GRBL щита

След това включете проводниците на двигателя в терминалите на стъпкови драйвери, както следва -

X -Stepper Driver (GRBL Shield) - Циан двигател

Y -стъпков драйвер (GRBL щит) - пурпурен проводник на двигателя

Z -Stepper Driver (GRBL Shield) - Жълт проводник на двигателя

A -Stepper Driver (GRBL Shield) - Ключ за мотора

Забележка: Свържете джъмперите A-Step и A-Direction на GRBL щита към щифт 12 и 13 съответно. (Джъмперите за A-Step и A-Direction са налични над клемите за захранване)

Свържете HC -05 Bluetooth към следните терминали -

GND (HC -05) - GND (GRBL щит)

5V (HC -05) - 5V (GRBL щит)

RX (HC -05) - TX (GRBL щит)

TX (HC -05) - RX (GRBL щит)

Свържете зумера в следните терминали -

-ve (Звуков сигнал) - GND (GRBL щит)

+ve (Звуков сигнал) - CoolEn Pin (GRBL щит)

Забележка: Захранвайте тази машина с поне 12V/10Amp захранване

Стъпка 16: Калибриране на двигателите

След като включите машината, свържете Arduino към компютъра чрез USB кабел, за да инсталирате фърмуера за калибриране към Arduino Uno.

Изтеглете дадения по -долу код за калибриране и го качете в Arduino Uno и изпълнете следните инструкции, за да калибрирате всички стъпки на двигателя.

След като качите кода, отворете сериен монитор със скорост на предаване 38400 и активирайте CR и NL.

Сега дайте командата за калибриране на помпите на двигателя:

СТАРТ

Аргументът "Помпа за калибриране" е необходим за командване на Arduino към кой двигател да се калибрира и може да приема стойности:

C => За циан двигател

M => За пурпурен двигател Y => за жълт двигател K => за ключов двигател

Изчакайте помпата да зареди цвета в тръбата.

След зареждане, почистете колбата, ако в нея има някакъв цвят, Arduino ще изчака, докато изпратите командата за потвърждение, за да започне калибрирането. Изпратете „Да“(без кавички), за да започнете калибрирането.

Сега двигателят ще изпомпва цвета в колбата, която ще измерим с помощта на измервателен цилиндър.

След като имаме измерената стойност на изпомпвания цвят, можем да разберем стъпките на единица (ml) за избрания двигател, използвайки дадената формула:

5000 (стъпки по подразбиране)

Стъпки на ML = -------------------- Измерена стойност

Сега поставете стойността на стъпки на единица (ml) за всеки двигател в основния код в дадените константи:

ред 7) const float Cspu => Задържа стойността за стъпки на единица циан двигател

ред 8) const float Mspu => Задържа стойността за стъпки на единица от пурпурен двигател ред 9) const float Yspu => Задържа стойността за стъпки за единица от жълта линия Motor 10) const float Kspu => Задържа стойността за Steps per Единица на ключовия двигател

ЗАБЕЛЕЖКА: Всички стъпки и процедури за правилно калибриране на двигателите ще бъдат показани по време на калибрирането в серийния монитор

Стъпка 17:

Стъпка 18: Кодиране

След калибрирането на двигателите е време да изтеглите основния код за създаване на цветове.

Изтеглете основния код, даден по -долу, и го качете в Arduino Uno и използвайте наличните команди, за да използвате тази машина:

LOAD => Използва се за зареждане на цветния пигмент в силиконовата тръба.

CLEAN => Използва се за разтоварване на цветния пигмент в силиконовата тръба. SPEED => Използва се за актуализиране на скоростта на изпомпване на устройството. вземете целочислената стойност, представляваща оборотите на двигателя. По подразбиране е зададено 100 и може да бъде актуализирано от 100 на 400. PUMP => Използва се за командване на устройството да направи желания цвят. приема целочислената стойност, представляваща червената стойност. приема цяло число, представляващо зелена стойност. приема целочислената стойност, представляваща синята стойност. приема цяло число, представляващо обема на белия цвят.

ЗАБЕЛЕЖКА: Преди да използвате този код, не забравяйте да актуализирате стойностите на стъпките по подразбиране за всеки двигател от кода за калибриране

Стъпка 19: И ние сме готови

Най -накрая сте готови! Ето как трябва да изглежда и да работи крайният продукт.

Щракнете тук, за да го видите в действие

Стъпка 20: Бъдещ обхват

Тъй като това е първият ми прототип, който се оказва далеч по -добър от това, което очаквах, но да, изисква много оптимизация.

Ето някои от следните надстройки, които търся за следващата версия на тази машина -

• Експериментирайте с различни мастила, цветове, бои и пигменти.
• Разработване на приложение за Android, което може да осигури по -добър потребителски интерфейс с помощта на вече инсталиран Bluetooth.
• Инсталиране на дисплей и въртящ се енкодер, който може да го направи самостоятелно устройство.
• Ще търси някои по -добри и надеждни опции за изпомпване.
• Инсталиране на Google Assistance, което може да го направи по -отзивчив и по -интелигентен.

Стъпка 21: МОЛЯ, ГЛАСУВАЙТЕ

Ако този проект ви харесва, моля, гласувайте за конкурса „Автор за първи път“.

Наистина много ценен! Надявам се, че сте харесали проекта!

Вицешампион в конкурса „Цветовете на дъгата“