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DIY一个可折叠绘图仪,能在布料上压印电路

本文作者: 何忞 2015-11-26 09:51
导语:科技改变天赋

你曾经想过随时随地绘一副艺术作品吗?像一个艺术家一样。没一艺术天分没关系,用科技来弥补你的天赋吧。

DIY一个可折叠绘图仪,能在布料上压印电路

今天硬创邦的DIY教程是做一个便携式的绘图仪器,这个绘图仪还能在布料上制作电路。

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关于这个绘图仪的小贴士:

  • 精确度- 只要带子不会乱跳,精确度会在2到3毫米。示踪会有一些斑点,所以我不会使示踪有相距3到4毫米的间隙。

  • 常见失误及未来的设计微调- 我会用一个连接杆和一个定制的螺杆上的栓塞来控制注射器。这样一来,在更换材料的时候就会更加容易,而且减少材料浪费。我还会把一个马达驱动器连接在上面,像Grbl的运动控制器一样实现真正控制。

  • 所需材料-这款绘图仪是充分开发Makeblock 绘图机器人套件的结果。所以你完全可以开发出自己的部分,令它更便宜更好用。如果你做了,请告诉我!

  • 估计成本:500美元   

  • 估计时间:组装需要8-16小时 

 好啦,废话不多说,开始教程。

第一步:取得制作材料   

这个项目是我从MIT的Bot of Cloth中得到的灵感。在一种兴奋的眩晕中(就是那种感觉自己的梦可能实现的感觉),我把Bot of Cloth的全部Thingivers的文件全部打印了出来。但不幸的是,它们并不能达到我想要的结果。所以我在未知的令人兴奋的领域探索出用定制的Makeblock绘图机器人套件来制作一个布料上可用的绘图仪。

除了Makeblock绘图仪v0.2套件,你还需要一些其他的材料组件:

1) 直线作动器,比如这个—Karlsson Robotics

2) 易步进电机驱动 、

3) 3D打印的注射器栓塞

4) 激光切断机和一片1/8″的丙烯酸塑料

5) 松紧带

6) 18英寸的重型机织物

7) 氰基丙烯酸盐粘合剂或者不会使丙烯酸塑料雾化的强胶

8) 少量压制塑料用的EMF Yshield 漆

9) 压制用的5毫升20个刻度的注射器和针头

10)封边用的松紧带,铁质的镶边更好

11)制作注射器挤出机的STL

12)4-3销侧释放夹

13)用于打印的1片1/4″的木头和带子

14)打印用的腈纶手套   

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第二步:裁剪织物底座  

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“一块不受限制的帆布就要完成一些严肃的任务了!”想着这个,你可以把你的绘图仪做成任何尺寸(限制只出现在齿轮带大小上)。我的底座是34″x 24″的。裁剪出一个你想要大小的矩形。

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然后,你需要在每个角上用三边有叉子齿的释放夹来连接上松紧带。用丙烯酸塑料片应该可以在织物上实现这个步骤。

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我用绝缘带清洁了绘图仪的边,我下次可能会用粘合胶带,因为橡胶带和织物带粘的不是特别好。

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你需要把一些旋转的部分直接固定在布料上,有很多方法可以固定,比如缝起来或者用胶水粘,但是我用螺丝和螺母来固定。

第三步:组装Makeblock 组件

我用了很多Makeblock套件里的研磨片、机械零件和微控制器,还有我自己的丙烯片和混合的电子器件。 

制作一个布料上可用的绘图仪,你需要组装以下的Makeblock组件:

不带笔筒的X构台;

有两Y轴插放的金属托槽,同时连接着齿轮皮带。你并不需要使用任何长金属片作为绘图仪底座;

2个停止触发器,安装在X轴的(0,0)位置(这样机器可以自动导航);

(0,0) 位置还应该有一个可移动的小车,供两个马达安置。

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正常的组装说明见此链接

第四步:制作定制的激光切割组件

你需要制作一些组件使绘图仪调整成适合在布料上使用的状态。必要的调整如下:

1) 为马达和注射器制作一个压出机。这个注射器得能够移动。

2) 制作一个框架。这个框架要能把织物外围的松紧带紧紧地按在桌子上,还要固定绘图仪的底座,把这个框架做结实点。

3) 需要两个小车,X、Y轴各一个,要能在织物上灵活的上下滑动。其中一个小车是支持马达的,另一个支持齿形皮带的另一边。但神奇的是,你其实并不需要轮子,轴承或其他滑动有摩擦力的东西都是可以用的。

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 文件:plotterV003SelectParts.ai

第五步:注射器栓塞

注射器压出器被连接在直线作动器上的3D打印注射器栓塞控制。我在Objet 树脂机器上打印出这些小小的大头钉,但实际上我发现用Makerbot也能打印的不错。如果是Makerbot版,就用注射器栓塞本来的橡皮碗,这样做出的活塞就能像标准的一样不漏气。

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第六步:连接电子器件

制作Makeblock绘图仪的电子器件的说明在Makeblock里面都有。这个说明链接可以帮你把部件组装在两个X、Y步进马达里。你还需要添加另一个步进马达用来推进,你可能需要在直线作动器上为步进马达驱动器接通电源。我使用了另一个RJ电线并且切断了连接器,然后,我把它焊接在了马达驱动器上,并接进了Makeblock面板上。

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我只用了两个停止触发器,因为不管怎样,我的设计没有一个超过(12000,12000)范围的。 

第七步:制作定制界面

你可以在这里找到Makeblock软件。我个人认为这个软件使用起来有点冗长累赘,而且代码的处理永远连不上Arduino Serial。我觉得可能是因为Makeblock把他们的主MCU从一个基于Leonardo的设备变成了一个基于Uno的设备但是他们没有升级说明书和代码。不过没关系,利用Arduino+Processing Serial交互的好处使得制作定制界面变得超级简单。

我写了一个快速的Arduino脚本,并接上Processing,这样我可以轻松跑测试。

让你的Arduino与Processing同步很容易。这个Sparkfun教程会教你一些诀窍。

如果你按这个程序,我给你推荐以下P5界面的数据处理按钮:

1、 停止

2、 上、下、右、左

3、 挤压

4、 模式1

5、 模式2(等等)

6、 返回主页

第八步:程序追踪

我用锯齿形参量追踪我的硬代码。当然,理想状况,它应该是G代码,但是我想看看他能否在设定其他软件前工作。我发现,当你设定100-200个步骤的行进和5个步骤的挤出时,有一个模式运行得相当好,而且当你设定模式的时候,它也会继续。请让我知道这样的方法对你也有用。

第九步:测试

让挤出的部分变得可靠的工作有点繁复。我最后是将织物粘在了一个1/4″的木头上,用了一个长长的有20个刻度的注射器和针头才使得打印喷出的较为完美。因为这样有助于让木头更贴近注射器针头的末端,再小小的调整一下,就可以得到完美的可传导的轨迹了。另外,我又写了一个用来连接Arduino跑程序的界面。如果你用了一个合适的3步进马达驱动器板,你得能用Grbl之类的东西使挤压机和X/Y步进马达同步运动。我不能保证,但是我觉得这样一定会是你的打印过程和轨迹质量有很大的提升。

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第十步:在布料上打印电路

为了使电路能打印出来,你需要如下步骤:

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1) 给绘图仪装上丙烯酸和石墨传导涂料。比如这个就非常好。5ml的注射器装的越满越好,最好能把连接在直线作动器上的注射器活塞冲开,或者就在顶部下面。

2) 把织物嵌入一块1/4″的木头上,固定好材料和绘图仪,使其有一个干净的拓扑结构。把它放置在绘图仪的(0,0)点。

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3) 把注射器装在马达上,把马达装在压出机的顶部。

4) 转动直线作动器直到注射器挤出一滴涂料。

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5) 在程序里按下开始按钮,拿住木头,使其在打印时正好在注射器下面。在打印的时候,涂料应该轻轻地浮在布料上。

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打印好后,你就得到了一个布料上的电路。丙烯酸涂料需要1.5小时风干和真正可以传导。不要倾斜板子因为涂料会流动。

尽情的挥洒你的艺术吧!

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