MESOMIX - Automatyczna maszyna do mieszania farb: 21 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Czy jesteś projektantem, artystą lub osobą kreatywną, która uwielbia rzucać kolory na swoje płótno, ale często trudno jest uzyskać pożądany odcień.

Tak więc ta instrukcja sztuki technicznej zniknie, że walka rozpłynie się w powietrzu. Ponieważ urządzenie to wykorzystuje gotowe komponenty do uzyskania pożądanego odcienia poprzez automatyczne mieszanie odpowiedniej ilości pigmentów CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-Black), co drastycznie skróci czas poświęcony na mieszanie kolorów lub pieniądze wydane na zakup różnych pigmenty. I zapewni ci dodatkowy czas na twoją kreatywność.

Miejmy nadzieję, że Ci się spodoba i zacznijmy!

Krok 1: Jak to działa?

Istnieją zasadniczo dwa modele teorii kolorów, które musimy wziąć pod uwagę w tym projekcie.

1) Model kolorów RGB

Model kolorów RGB to addytywny model kolorów, w którym światło czerwone, zielone i niebieskie jest sumowane na różne sposoby w celu odtworzenia szerokiej gamy kolorów. Głównym celem modelu kolorów RGB jest wykrywanie, przedstawianie i wyświetlanie obrazów w systemach elektronicznych, takich jak telewizory i komputery, chociaż jest on również używany w konwencjonalnej fotografii.

2) Model kolorów CMYK

Model kolorów CMYK (kolor procesowy, czterokolorowy) to subtraktywny model kolorów stosowany w drukarkach kolorowych. CMYK odnosi się do czterech atramentów używanych w niektórych drukach kolorowych: cyan, magenta, yellow i key (czarny). Model CMYK działa poprzez częściowe lub całkowite maskowanie kolorów na jaśniejszym, zazwyczaj białym tle. Atrament redukuje światło, które w przeciwnym razie zostałoby odbite. Taki model nazywamy subtraktywnym, ponieważ atramenty „odejmują” jasność od bieli.

W addytywnych modelach kolorów, takich jak RGB, biel jest „addytywną” kombinacją wszystkich podstawowych kolorów światła, a czerń jest brakiem światła. W modelu CMYK jest odwrotnie: biel jest naturalnym kolorem papieru lub innym tłem, natomiast czerń wynika z pełnej kombinacji kolorowych tuszów. Aby zaoszczędzić pieniądze na atramencie i uzyskać głębsze odcienie czerni, nienasycone i ciemne kolory są tworzone przy użyciu czarnego atramentu zamiast kombinacji kolorów cyjan, magenta i żółtego.

Krok 2: Mechanizm

Jak wspomniano w „Jak to działa?” krok, że w tym urządzeniu będą używane zarówno modele kolorów RGB, jak i CMYK.

Tak więc użyjemy modelu RGB do podania kodu koloru RGB do maszyny, natomiast modelu CMYK do wykonania odcienia poprzez mieszanie pigmentów CMYK, w których objętość koloru białego będzie stała i dodana ręcznie.

Tak więc, aby wymyślić najlepszą możliwą procedurę zbudowania tej maszyny, naszkicowałem schemat blokowy, aby oczyścić mój umysł z dużego obrazu.

Oto plan, jak będzie przebiegać sprawa:

• Wartości RGB i głośność koloru białego zostaną wysłane przez monitor szeregowy.
• Następnie te wartości RGB zostaną przekonwertowane na procent CMYK przy użyciu formuły konwersji.

Wartości R, G, B są dzielone przez 255, aby zmienić zakres od 0..255 do 0..1:

R' = R/255 G' = G/255 B' = B/255 Kolor czarnego klawisza (K) jest wyliczany z kolorów czerwonego (R'), zielonego (G') i niebieskiego (B'): K = 1-max(R', G', B') Kolor cyjan (C) jest obliczany z kolorów czerwonego (R') i czarnego (K): C = (1-R'-K) / (1-K) Kolor magenta (M) jest obliczany z kolorów zielonego (G') i czarnego (K): M = (1-G'-K) / (1-K) Kolor żółty (Y) jest obliczany z niebieskiego (B') i czarny (K): Y = (1-B'-K) / (1-K)

• W rezultacie otrzymałem wartości procentowe CMYK tego wymaganego koloru.
• Teraz wszystkie wartości procentowe należy przekonwertować na objętości C, M, Y i K, mnożąc każdą wartość procentową przez objętość koloru białego.

C(mL) = C(%) * Objętość białego koloru (x mL)

M(mL) = M(%) * Objętość koloru białego (x mL) Y(mL) = Y(%) * Objętość koloru białego (x mL) K(mL) = K(%) * Objętość koloru białego (x ml)

Następnie te objętości C, M, Y i K zostaną pomnożone przez kroki na obrót odpowiedniego silnika

Kroki wymagane do pompowania Kolor = Kolor (mL) * Kroki/Obrót odpowiedniego silnika

I to wszystko, używając tego każdy kolor będzie pompowany, aby utworzyć mieszankę kolorów, która zostanie zmieszana z dokładną ilością koloru białego, aby uzyskać pożądany odcień.

Krok 3: Projekt

Postanowiłem zaprojektować go w SolidWorks, ponieważ pracuję nad nim przez ostatnie 2 lata i wykorzystałem wszystkie moje umiejętności projektowania, wytwarzania subtraktywnego i wytwarzania addytywnego w fazie projektowania, mając na uwadze wszystkie parametry, w tym wykorzystanie komponentów własnych, zwarty i konstrukcja przyjazna dla komputerów stacjonarnych, precyzyjna, ale szybka i oszczędna.

Po kilku iteracjach wymyśliłem ten projekt, który spełnia wszystkie moje wymagania i jestem całkiem zadowolony z wyników.

Krok 4: Czego potrzebujemy?

Części elektroniczne:

• 1x Arduino Uno
• 1x tarcza GRBL
• 4x sterownik krokowy A4988
• 1x gniazdo prądu stałego
• 1x13 cm x 9 cm przełącznik kołyskowy
• 4x Nema 17
• Taśma LED 2x15 cm RGB
• 1x brzęczyk
• 1x HC-05 Bluetooth

Komponenty sprzętowe:

• Łożysko 24x624zz
• 4x50cm długi silikonowy przewód (średnica zewnętrzna 6mm i średnica wewnętrzna 4mm)
• 1x100 ml cylinder pomiarowy
• 5x 100mL zlewka
• 30x śrub M3x15
• 30x Nakrętki M3
• 12x śrub M4x20
• 16x śrub M4x25
• 30x Nakrętki M4
• i niektóre podkładki M3 i M4

Narzędzia:

• Maszyna tnąca laserem
• drukarka 3d
• Klucze imbusowe
• Obcęgi
• Śrubokręt
• Lutownica
• Pistolet na klej

Krok 5: Cięcie laserowe

Początkowo zaprojektowałem ramę tak, aby była wykonana ze sklejki, ale stwierdziłem, że 6 mm MDF również będzie działać na tej maszynie, ale jedynym problemem z MDF jest to, że jest podatny na wilgoć i istnieje duża szansa, że atrament lub pigmenty mogą się rozlać na panelach.

Aby rozwiązać ten problem, użyłem czarnego arkusza winylu, który dodaje tylko kilka dolców do całkowitego kosztu, ale zapewnia świetne matowe wykończenie maszyny.

Po tym byłem już gotowy, aby moje panele zostały przycięte za pomocą maszyny laserowej.

Załączam pliki poniżej i już usunąłem to logo z pliku, abyś mógł łatwo dodać swoje:)

Krok 6: Drukowanie 3D

Przeszedłem przez różne typy pomp i po wielu badaniach stwierdziłem, że pompy perystaltyczne idealnie odpowiadają moim wymaganiom.

Ale większość z nich w Internecie to pompy z silnikami prądu stałego, które nie są zbyt precyzyjne i mogą powodować pewne problemy podczas sterowania nimi, z drugiej strony niektóre pompy są wyposażone w silniki krokowe, ale ich koszt jest dość wysoki.

Zdecydowałem się więc na pompę perystaltyczną z nadrukiem 3D, która wykorzystuje silnik Nema 17 i na szczęście trafiłem na link na Thingiverse, gdzie SILISAND wykonał remiks pompy perystaltycznej RALF. (Szczególne podziękowania dla SILISAND i RALF za ich projekt, który bardzo mi pomógł.)

Użyłem więc tej pompy perystaltycznej do mojego projektu, co drastycznie obniżyło koszty.

Ale po wydrukowaniu i przetestowaniu wszystkich części zdałem sobie sprawę, że nie są one idealne do tego zastosowania. Następnie edytowałem rurę ciśnieniową węża, zwiększając jej krzywiznę, aby mogła wywierać większy nacisk na wąż, a także edytowałem górną część mocowania wspornika, aby zapewnić większą przyczepność na wale silnika.

Moje ustawienia drukarki 3D:

• Materiał (PLA)
• Wysokość warstwy (0,2 mm)
• Grubość skorupy (1,2 mm)
• Gęstość wypełnienia (30%)
• Prędkość drukowania (50 mm/s)
• Temperatura dyszy (210°C)
• Typ wsparcia (wszędzie)
• Typ przyczepności do platformy (brak)

Możesz pobrać wszystkie pliki, które są używane w tym projekcie -

Krok 7: Montaż łożyska

Do montażu łożyska będziemy potrzebować następujących części:

• 1x dolne mocowanie łożyska z nadrukiem 3D
• 1x górny uchwyt łożyska z nadrukiem 3D
• Łożysko 6x624zz
• 3x śruby M4x20
• 3x nakrętki M4
• 3x dystanse M4
• Klucz imbusowy M4

Jak opisano na zdjęciach, włóż wszystkie trzy śruby M4x20 w górną część mocowania łożyska z nadrukiem 3D, a następnie włóż podkładkę M4 z dwoma łożyskami 624zz i kolejną podkładką w każdą śrubę. Następnie włóż nakrętki M4 do dolnego mocowania łożyska drukowanego 3D, dokręć śruby, umieszczając dolne mocowanie.

Wykonaj tę samą procedurę, aby wykonać pozostałe trzy mocowania łożyska.

Krok 8: Przygotowanie panelu tylnego

Do montażu tylnego panelu potrzebne będą następujące części:

• Laserowo wycinany panel tylny
• 4x podstawa pompy z nadrukiem 3D
• 16x nakrętki M4
• 8x śrub M3x16
• 8x podkładki M3
• 4x silnik krokowy Nema 17
• Klucz imbusowy M3

Aby przygotować tylny panel, weź wydrukowaną w 3D podstawę pompy i włóż nakrętki M4 w szczeliny z tyłu podstawy pompy, jak pokazano na ilustracjach. W podobny sposób przygotuj pozostałe trzy podstawy pompy.

Teraz dopasuj silnik krokowy Nema 17 do szczelin na tylnym panelu od tyłu i zamontuj podstawę pompy za pomocą śruby M3x15 i podkładki. I zmontuj wszystkie silniki i podstawę pompy, stosując tę samą procedurę.

Krok 9: Montaż wszystkich pomp na tylnym panelu

Do montażu wszystkich pomp potrzebne będą następujące części:

• Panel tylny zmontowany z silnikami i podstawą pompy
• 4x mocowania łożysk
• 4x płytka dociskowa do węży z nadrukiem 3D
• 4x koszulka z nadrukiem 3D
• 4 x 50 cm rurki silikonowe (6 mm OD i 4 mm ID)
• 16x śrub M4x25

Włóż wszystkie mocowania łożysk na wały silników. Następnie umieść rurkę silikonową wokół mocowań łożyska, dociskając ją za pomocą drukowanej w 3D płyty dociskowej węża. I zamknij pompę za pomocą 3d Printed Pump Top ze śrubami M4x25.

Krok 10: Przygotuj dolny panel

Do montażu dolnego panelu potrzebne będą następujące części:

• Wycinany laserowo panel dolny
• 1x Arduino Uno
• 1x tarcza GRBL
• 4x sterownik krokowy A4988
• 4x śruba M3x15
• 4x Nakrętka M3
• Klucz imbusowy M3

Zamontuj Arduino Uno na tylnym panelu za pomocą śrub M3x15 i nakrętek M3. Następnie stos GRBL Shield na Arduino Uno, a następnie sterowniki krokowe A4988 na GRBL Shield.

Krok 11: Zamontuj panel dolny i przedni

Do montażu panelu dolnego i przedniego będziemy potrzebować następujących części:

• Wycinany laserem panel przedni
• Panel dolny zmontowany z elektroniką
• 6x śrub M3x15
• 6x Nakrętki M3
• Uchwyt na zlewki z nadrukiem 3D

Włóż dolny panel do dolnych otworów panelu przedniego i zamocuj go za pomocą śrub M3x15 i nakrętek M3. Następnie zamocuj uchwyt zlewki z nadrukiem 3D na miejscu za pomocą śrub M3x15 i nakrętek M3.

Krok 12: Włóż probówki do uchwytu probówek z nadrukiem 3D

Do montażu panelu dolnego i przedniego będziemy potrzebować następujących części:

• W pełni zmontowany panel tylny
• Uchwyt na tubę z nadrukiem 3D

W tym kroku włóż wszystkie cztery rurki do otworów uchwytu rurek drukowanych 3D. I upewnij się, że jakaś rurka wystaje z uchwytu.

Krok 13: Złóż razem cztery panele

Do montażu panelu przedniego, tylnego, górnego i dolnego potrzebne będą następujące części:

• Montaż panelu przedniego i dolnego
• Montaż tylnego panelu
• Górny panel
• Fajny biały pasek Led

Aby zmontować wszystkie te panele, najpierw zamocuj uchwyt rurki na górze uchwytu zlewki. Następnie przyklej paski LED na dolnej powierzchni panelu górnego, a następnie włóż panel górny w szczeliny panelu tylnego i przedniego.

Krok 14: Zamontuj przewody silnika i panele boczne

Do montażu przewodów silnika i paneli bocznych będziemy potrzebować następujących części:

• Zmontowane cztery panele
• 4x przewody silnika
• Panele boczne
• 24x śruby M3x15
• 24x nakrętki M3
• Klucz imbusowy M3

Włóż przewody do gniazd silnika i zamknij oba panele boczne. I przymocuj panele za pomocą śrub M3x15 i nakrętek M3.

Krok 15: Okablowanie

Postępuj zgodnie ze schematem, aby okablować całą elektronikę w następujący sposób:

Zamocuj gniazdo DC w gnieździe na tylnym panelu i podłącz przewody do zacisków zasilania osłony GRBL

Następnie podłącz przewody silnika do zacisków sterowników krokowych w następujący sposób -

Sterownik krokowy X (osłona GRBL) - przewód silnika w kolorze cyjan

Sterownik krokowy Y (osłona GRBL) - przewód silnika w kolorze magenta

Sterownik krokowy Z (osłona GRBL) - żółty przewód silnika

Sterownik krokowy A (osłona GRBL) - przewód silnika klucza

Uwaga: Podłącz zworki Kroku A i Kierunku A osłony GRBL odpowiednio do styku 12 i styku 13. (Zworki dla A-Step i A-Direction są dostępne nad zaciskami zasilania)

Podłącz HC-05 Bluetooth do następujących terminali -

GND (HC-05)-GND (osłona GRBL)

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

RX (HC-05) - TX (osłona GRBL)

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

Podłącz brzęczyk do następujących zacisków -

-ve (brzęczyk) - GND (osłona GRBL)

+ve (brzęczyk) - Pin CoolEn (osłona GRBL)

Uwaga: Zasil to urządzenie zasilaczem o napięciu co najmniej 12 V/10 amperów

Krok 16: Kalibracja silników

Po włączeniu zasilania urządzenia podłącz Arduino do komputera za pomocą kabla USB, aby zainstalować oprogramowanie kalibracyjne na Arduino Uno.

Pobierz kod kalibracji podany poniżej i prześlij go do Arduino Uno i wykonaj poniższe instrukcje, aby skalibrować wszystkie kroki silników.

Po wgraniu kodu otwórz monitor szeregowy z szybkością transmisji 38400 i włącz zarówno CR, jak i NL.

Teraz wydaj polecenie kalibracji pomp silnikowych:

POCZĄTEK

Ardument "Pump to Calibrate" jest potrzebny do polecenia Arduino do jakiego silnika ma kalibrować i może przyjmować wartości:

C => dla silnika cyjan

M => dla silnika magenta Y => dla żółtego silnika K => dla silnika klucza

Poczekaj, aż pompa załaduje kolor do tuby.

Po załadowaniu wyczyść kolbę, jeśli jakiś kolor zaklęcia do niej, Arduino poczeka, aż wyślesz polecenie potwierdzenia, aby rozpocząć kalibrację. Wyślij „Tak” (bez cudzysłowów), aby rozpocząć kalibrację.

Teraz silnik wpompuje kolor do kolby, którą będziemy mierzyć za pomocą cylindra miarowego.

Mając zmierzoną wartość pompowanego koloru możemy obliczyć Kroki na Jednostkę (ml) dla wybranego silnika korzystając z podanego wzoru:

5000 (kroki domyślne)

Kroki na ML = -------------------- Zmierzona wartość

Teraz umieść wartość Steps per Unit(ml) dla każdego silnika w głównym kodzie w podanych stałych:

line 7) const float Cspu => przechowuje wartość kroków na jednostkę silnika cyjan

line 8) const float Mspu => przechowuje wartość kroków na jednostkę magenta silnika line 9) const float Yspu => przechowuje wartość kroków na jednostkę żółtego silnika line 10) const float Kspu => przechowuje wartość kroków na jednostkę Jednostka kluczowego silnika

UWAGA: Wszystkie kroki i procedury prawidłowej kalibracji silników zostaną wyświetlone podczas kalibracji na monitorze seryjnym

Krok 17:

Krok 18: Kodowanie

Po Kalibracji silników czas na pobranie głównego kodu do tworzenia kolorów.

Pobierz kod główny podany poniżej i prześlij go do Arduino Uno i użyj dostępnych poleceń, aby korzystać z tego komputera:

LOAD => Służy do ładowania kolorowego pigmentu do silikonowej rurki.

CLEAN => Służy do wyładowania kolorowego pigmentu do silikonowej rurki. SPEED => Służy do aktualizacji prędkości pompowania urządzenia. weź wartość całkowitą reprezentującą obroty silników. Domyślnie ustawiona jest wartość 100 i może być aktualizowana od 100 do 400. POMPA => Służy do nakazania urządzeniu wykonania żądanego koloru. przyjmuje wartość całkowitą reprezentującą wartość Red. przyjmuje wartość całkowitą reprezentującą wartość Green. przyjmuje wartość całkowitą reprezentującą wartość Blue. przyjmuje wartość całkowitą reprezentującą objętość koloru białego.

UWAGA: Przed użyciem tego kodu należy zaktualizować wartości domyślnych kroków dla każdego silnika z kodu kalibracji

Krok 19: I gotowe

Wreszcie skończyłeś! Oto jak powinien wyglądać i działać produkt końcowy.

Kliknij tutaj, aby zobaczyć to w akcji

Krok 20: Przyszły zakres

Ponieważ jest to mój pierwszy prototyp, który okazuje się znacznie lepszy niż się spodziewałem, ale tak, wymaga wielu optymalizacji.

Oto niektóre z następujących ulepszeń, których szukam w następnej wersji tej maszyny -

• Eksperymentowanie z różnymi tuszami, kolorami, farbami i pigmentami.
• Opracowanie aplikacji na Androida, która może zapewnić lepszy interfejs użytkownika dzięki wykorzystaniu już zainstalowanego Bluetootha.
• Instalacja wyświetlacza i enkodera obrotowego, dzięki czemu może stać się samodzielnym urządzeniem.
• Poszuka lepszych i niezawodnych opcji pompowania.
• Instalacja Google Assistance, która może sprawić, że będzie bardziej responsywny i inteligentniejszy.

Krok 21: PROSZĘ GŁOSOWAĆ

Jeśli podoba Ci się ten projekt, zagłosuj na niego w konkursie „Pierwszy raz autor”.

Naprawdę bardzo doceniane! Mam nadzieję, że podobał wam się projekt!

Drugie miejsce w konkursie Kolory tęczy