MESOMIX - Machine ng Paghahalo ng Automated Paint: 21 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:12

Ikaw ba ay isang taga-disenyo, isang artista o isang malikhaing tao na gustong magtapon ng mga kulay sa iyong canvas, ngunit madalas na isang pakikibaka pagdating sa nais na lilim.

Kaya, ang pagtuturo ng art-tech na ito ay mawawala ang pakikibaka sa manipis na hangin. Tulad ng aparatong ito, ginagamit ang mga bahagi ng istante upang gawin ang nais na lilim sa pamamagitan ng paghahalo ng tamang dami ng mga pigment ng CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-Black) na awtomatikong mabawasan ang oras na ginugol sa paghahalo ng mga kulay o pera na ginugol sa pagbili ng iba't ibang pigment. At bibigyan ka ng labis na oras para sa iyong pagkamalikhain.

Inaasahan Natin na masiyahan ka at magsimula tayo!

Hakbang 1: Paano Ito Gumagawa?

Mayroong karaniwang dalawang mga modelo ng teorya ng kulay na kailangan nating isaalang-alang para sa proyektong ito.

1) Modelong Kulay ng RGB

Ang modelo ng kulay na RGB ay isang additive na modelo ng kulay kung saan ang pula, berde, at asul na ilaw ay idinagdag magkasama sa iba't ibang mga paraan upang makagawa ng isang malawak na hanay ng mga kulay. Ang pangunahing layunin ng modelo ng kulay ng RGB ay para sa sensing, representasyon, at pagpapakita ng mga imahe sa mga electronic system, tulad ng telebisyon at computer, kahit na ginamit din ito sa maginoo na pagkuha ng litrato.

2) Modelong Kulay ng CMYK

Ang modelo ng kulay ng CMYK (kulay ng proseso, apat na kulay) ay isang nakabawas na modelo ng kulay, na ginagamit sa mga printer ng kulay. Ang CMYK ay tumutukoy sa apat na tinta na ginamit sa ilang pag-print ng kulay: cyan, magenta, dilaw, at susi (itim). Gumagana ang modelo ng CMYK sa pamamagitan ng bahagyang o buong masking kulay sa isang mas magaan, karaniwang puti, background. Binabawasan ng tinta ang ilaw na maaaring masasalamin. Ang ganitong modelo ay tinatawag na nakakabawas sapagkat ang "tinta" ay nagbawas ng ningning mula sa puti.

Sa mga additive na modelo ng kulay tulad ng RGB, puti ang "additive" na kombinasyon ng lahat ng pangunahing mga ilaw na may kulay, habang ang itim ay ang kawalan ng ilaw. Sa modelo ng CMYK, ito ang kabaligtaran: puti ang natural na kulay ng papel o ibang background, habang ang mga itim na resulta mula sa isang buong kumbinasyon ng mga may kulay na tinta. Upang makatipid ng pera sa tinta, at upang makagawa ng mas malalim na mga itim na tono, ang hindi nabubuong at madilim na mga kulay ay ginawa sa pamamagitan ng paggamit ng itim na tinta sa halip na ang kumbinasyon ng cyan, magenta at dilaw.

Hakbang 2: Ang Mekanismo

Tulad ng nabanggit sa "Paano ito Gumagawa?" hakbang na ang parehong mga modelo ng kulay ng RGB at CMYK ay magagamit sa Machine na ito.

Sa gayon, gagamitin namin ang modelo ng RGB upang pakainin ang code ng kulay ng RGB sa makina habang ang modelo ng CMYK para sa paggawa ng lilim sa pamamagitan ng paghahalo ng mga pigment ng CMYK kung saan ang dami ng puting kulay ay magiging pare-pareho at manu-manong idinagdag.

Kaya, upang malaman ang pinakamahusay na posibleng pamamaraan upang maitayo ang makina na ito, binabalangkas ko ang isang tsart ng daloy upang malinis ang malaking larawan sa aking isipan.

Narito ang plano kung paano magpapatuloy ang mga bagay:

• Ang mga halagang RGB at ang dami ng White Color ay ipapadala sa pamamagitan ng Serial Monitor.
• Pagkatapos ang mga halagang RGB na ito ay i-convert sa porsyento ng CMYK sa pamamagitan ng paggamit ng formula sa conversion.

Ang mga halagang R, G, B ay hinati sa 255 upang mabago ang saklaw mula 0..255 hanggang 0..1:

R '= R / 255 G' = G / 255 B '= B / 255 Ang kulay ng itim na key (K) ay kinakalkula mula sa pula (R'), berde (G ') at asul (B') na mga kulay: K = 1-max (R ', G', B ') Ang kulay na cyan (C) ay kinakalkula mula sa pula (R') at itim (K) na mga kulay: C = (1-R'-K) / (1-K) Ang kulay ng magenta (M) ay kinakalkula mula sa berde (G ') at itim (K) na kulay: M = (1-G'-K) / (1-K) Ang dilaw na kulay (Y) ay kinakalkula mula sa asul (B ') at itim (K) na mga kulay: Y = (1-B'-K) / (1-K)

• Bilang isang resulta, nakakuha ako ng mga halagang porsyento ng CMYK ng kinakailangang kulay.
• Ngayon ang lahat ng mga halagang porsyento ay kinakailangan upang mai-convert sa dami ng C, M, Y, at K sa pamamagitan ng pagpaparami ng bawat halaga ng porsyento sa Dami ng Puting Kulay.

C (mL) = C (%) * Dami ng Puting Kulay (x mL)

M (mL) = M (%) * Dami ng Puting Kulay (x mL) Y (mL) = Y (%) * Dami ng Puting Kulay (x mL) K (mL) = K (%) * Dami ng Puting Kulay (x mL)

Pagkatapos ang mga volume na C, M, Y, at K ay magpaparami ng Mga Hakbang bawat Rebolusyon ng kani-kanilang Motor

Kinakailangan ang mga hakbang upang ibomba ang Kulay = Kulay (mL) * Mga Hakbang / Rev ng kani-kanilang motor

At iyon lang, sa pamamagitan ng paggamit nito ang bawat kulay ay ibobomba upang makabuo ng isang halo ng mga kulay na ihahalo sa eksaktong dami ng puting kulay upang mabuo ang nais na lilim.

Hakbang 3: Ang Disenyo

Napagpasyahan kong idisenyo ito sa SolidWorks habang ginagawa ko ito mula sa huling 2 taon at inilapat ang lahat ng aking pagdidisenyo, nakakabawas na pagmamanupaktura, at mga kasanayang pang-additive na pagmamanupaktura sa yugto ng disenyo habang pinapanatili ang lahat ng mga parameter na kasama ang paggamit ng mga pansariling sangkap, compact at disenyo ng magiliw sa desktop, tumpak ngunit mabilis at mahusay sa gastos.

Pagkatapos ng kaunting pag-ulit, nakarating ako sa disenyo na ito na nagsisilbi sa lahat ng aking mga kinakailangan at nasiyahan ako sa mga resulta.

Hakbang 4: Ano ang Kailangan Namin?

Mga Elektronikong Bahagi:

• 1x Arduino Uno
• 1x GRBL Shield
• 4x A4988 Stepper Driver
• 1x DC Jack
• 1x 13cmx9cm Rocker Switch
• 4x Nema 17
• 2x 15cm RGB LED Strip
• 1x Buzzer
• 1x HC-05 Bluetooth

Mga Bahagi ng Hardware:

• 24x 624zz Bearing
• 4x 50cm Long Silicone Tubing (6mm panlabas na diameter at 4mm panloob na lapad)
• 1x 100mL Pagsukat ng Cylinder
• 5x 100mL Beaker
• 30x M3x15 Bolts
• 30x M3 Nuts
• 12x M4x20 Bolts
• 16x M4x25 Bolts
• 30x M4 Nuts
• at ilang M3 at M4 Washers

Mga tool:

• Laser Cutting Machine
• 3d printer
• Allen Keys
• Plier
• Screw driver
• Panghinang
• Pandikit Baril

Hakbang 5: Laser Cutting

Sa una, dinisenyo ko ang frame na binubuo ng playwud ngunit nalaman na ang 6mm MDF ay gagana rin para sa makina na ito ngunit ang nag-iisang isyu sa MDF ay na madaling kapitan ng kahalumigmigan at maraming pagkakataon na ang tinta o pigment ay maaaring tumulo sa mga panel.

Upang malutas ang isyung ito ginamit ko ang isang itim na sheet ng Vinyl na nagdaragdag lamang ng kaunting pera sa kabuuang gastos ngunit nagbigay ng isang mahusay na matte finish sa makina.

Pagkatapos nito, handa ako upang kunin ang aking mga panel sa pamamagitan ng isang laser machine.

Inilalakip ko ang mga file sa ibaba at tinanggal ko na ang logo mula sa file upang madali mong maidagdag ang iyo:)

Hakbang 6: Pag-print sa 3D

Dumaan ako sa iba't ibang mga uri ng mga bomba at pagkatapos ng maraming pagsasaliksik, nalaman ko na ang peristaltic pump ay ganap na umaangkop sa aking mga kinakailangan.

Ngunit karamihan sa mga ito sa internet ay ang mga pump na may DC motors na hindi gaanong tumpak at maaaring maging sanhi ng ilang mga isyu habang kinokontrol ang mga ito, sa kabilang banda, ang ilang mga pump ay naroon kasama ang Stepper Motors, ngunit ang kanilang gastos ay medyo mataas.

Kaya, nagpasya akong pumunta sa isang 3D Printed peristaltic pump na gumagamit ng isang Nema 17 Motor at sa kabutihang-palad, dumaan ako sa isang link sa Thingiverse kung saan gumawa ang SILISAND ng isang remix ng Peristaltic Pump ng RALF. (Espesyal na salamat sa SILISAND at RALF para sa kanilang disenyo na nakatulong sa akin ng malaki.)

Kaya, ginamit ko ang Peristaltic Pump na ito para sa aking proyekto na labis na nabawasan ang gastos.

Ngunit pagkatapos ng pag-print at pagsubok sa lahat ng mga bahagi natanto ko na ang mga ito ay hindi lubos na perpekto para sa application na ito. Pagkatapos ay na-edit ko ang Tube Pressure Pipe sa pamamagitan ng pagtaas ng kurbada nito upang maaari itong maglapat ng mas maraming presyon sa medyas at na-edit din ang tuktok ng Bracket mount upang makapagbigay ng higit na mahigpit na pagkakahawak sa baras ng motor.

Mga Setting ng Aking 3D Printer:

• Materyal (PLA)
• Taas ng Layer (0.2mm)
• Kapal ng Shell (1.2mm)
• Punan ang Density (30%)
• Bilis ng Pag-print (50mm / s)
• Nozzle Temp (210 ° C)
• Uri ng Suporta (Kahit saan)
• Uri ng Adhesion ng Platform (Wala)

Maaari mong i-download ang lahat ng mga file na ginagamit sa proyektong ito -

Hakbang 7: Ang Bearing Mount

Upang tipunin ang tindig na bundok kakailanganin namin ang mga sumusunod na bahagi:

• 1x 3D Naka-print na Bearing Mount Ibabang
• 1x 3D Printed Bearing Mount Top
• 6x 624zz Bearing
• 3x M4x20 Bolts
• 3x M4 Nuts
• 3x M4 Spacers
• M4 Allen Key

Tulad ng inilarawan sa mga imahe, ipasok ang lahat ng tatlong M4x20 Bolts sa 3D Printed Bearing Mount Top, pagkatapos nito ay ipasok ang isang M4 washer na sumusunod sa dalawang 624zz tindig at isa pang washer sa bawat bolt. Pagkatapos ay ipasok ang M4 na mani sa 3D Printed Bearing Mount Bottom, higpitan ang mga bolt sa pamamagitan ng paglalagay ng ilalim na bundok.

Sundin ang parehong pamamaraan upang makagawa ng iba pang tatlong mga mounting mount.

Hakbang 8: Paghahanda ng Back Panel

Upang tipunin ang back panel kakailanganin namin ang mga sumusunod na bahagi:

• Laser Cutted Back Panel
• 4x 3D Printed Pump Base
• 16x M4 Nuts
• 8x M3x16 Bolts
• 8x M3 Washers
• 4x Nema 17 Stepper Motor
• M3 Allen Key

Upang maihanda ang back panel, kumuha ng 3D Printed Pump Base at ipasok ang M4 Nuts sa mga puwang sa likurang bahagi ng Pump Base tulad ng ipinakita sa mga imahe. Maghanda ng iba pang tatlong base ng Pump na katulad.

Ngayon ay ihanay ang Nema 17 Stepper Motor sa mga puwang sa back panel mula sa likuran at i-mount ang Pump Base gamit ang M3x15 Bolt at isang washer. At tipunin ang lahat ng mga motor at base ng bomba gamit ang parehong pamamaraan.

Hakbang 9: Pag-iipon ng Lahat ng mga Pump sa Back Panel

Upang tipunin ang lahat ng mga pump na kakailanganin namin ng mga sumusunod na bahagi:

• Ang mga Motors at Pump Base ay nagtipon ng Back Panel
• 4x Mga Pag-mount ng Bearing
• 4x 3D Printed Tube Pressure Plate
• 4x 3D Printed Pump Top
• 4x 50cm Silicon Tubing (6mm OD at 4mm ID)
• 16x M4x25 Bolts

Ipasok ang lahat ng mga tindig na mount sa mga shaft ng motor. Pagkatapos ay ilagay ang tubo ng silikon sa paligid ng mga naka-mount habang pinipindot ito ng 3D na naka-print na plate ng presyon ng Hose. At isara ang bomba gamit ang 3d Printed Pump Top na may M4x25 Bolts.

Hakbang 10: Ihanda ang Ibabang Panel

Upang tipunin ang ilalim na panel kakailanganin namin ang mga sumusunod na bahagi:

• Laser Cutted Bottom Panel
• 1x Arduino Uno
• 1x GRBL Shield
• 4x A4988 Stepper Driver
• 4x M3x15 Bolt
• 4x M3 Nut
• M3 Allen Key

I-mount ang Arduino Uno sa Back Panel gamit ang M3x15 Bolts at M3 Nuts. Matapos ang stack na GRBL Shield sa Arduino Uno na sumusunod sa A4988 Stepper Drivers sa GRBL Shield.

Hakbang 11: Magtipon ng Ibaba at Front Panel

Upang tipunin ang ilalim at harap na panel kakailanganin namin ang mga sumusunod na bahagi:

• Laser Cutted Front Panel
• Ang Bottom Panel ay binuo kasama ang Electronics
• 6x M3x15 Bolts
• 6x M3 Nuts
• 3D Printed Beaker Holder

Ipasok ang Ibabang Panel sa mas mababang mga puwang ng Front Panel at ayusin ito gamit ang M3x15 Bolts at M3 Nuts. Pagkatapos ay ayusin ang 3D Printed Beaker Holder sa lugar gamit ang M3x15 Bolts at M3 Nuts.

Hakbang 12: Ipasok ang Mga Tubes sa 3D Printed Tube Holder

Upang tipunin ang ilalim at harap na panel kakailanganin namin ang mga sumusunod na bahagi:

• Ganap na Pinagsama sa Balik Panel
• 3D Printed Tube Holder

Sa hakbang na ito, ipasok ang lahat ng apat na tubo sa mga butas ng may-ari ng 3D Printed Tube. At tiyaking naka-protrud ang ilang tubo sa may-ari.

Hakbang 13: Magtipon ng Sama-sama ang Apat na Mga Panel

Upang tipunin ang harap, likod, tuktok at ilalim na panel kakailanganin namin ang mga sumusunod na bahagi:

• Pagpupulong sa Harap at Ibabang Panel
• Back Panel Assembly
• Nangungunang Panel
• Malamig na White Led Strip

Upang tipunin ang lahat ng mga panel na ito, unang ayusin ang Tube Holder sa tuktok ng may hawak ng beaker. Pagkatapos Idikit ang mga LED Strips sa ibabang mukha ng tuktok na panel at pagkatapos ay ipasok ang tuktok na panel sa mga puwang ng likod at harap na panel.

Hakbang 14: Ipunin ang Mga Motor Wires at ang Mga Side Panel

Upang tipunin ang mga wire ng Motor at ang Mga Panels ng Side kakailanganin namin ang mga sumusunod na bahagi:

• Pinagsama ang apat na mga panel
• 4x Motor Wires
• Mga gilid na panel
• 24x M3x15 Bolts
• 24x M3 Nuts
• M3 Allen Key

Ipasok ang mga wire sa mga puwang ng Motor at isara ang magkabilang mga panel ng gilid. At ayusin ang mga panel gamit ang M3x15 Bolts at M3 Nuts.

Hakbang 15: Mga kable

Sundin ang Schematic upang i-wire ang lahat ng mga electronics sa sumusunod na paraan:

Ayusin ang DC Jack sa puwang ng back panel at ikonekta ang mga wire sa mga terminal ng kuryente ng GRBL Shield

Pagkatapos, I-plug ang mga wire ng motor sa mga terminal ng Stepper Drivers tulad ng sumusunod -

X-Stepper Driver (GRBL Shield) - Cyan Motor Wire

Y-Stepper Driver (GRBL Shield) - Magenta Motor Wire

Z-Stepper Driver (GRBL Shield) - Dilaw na Motor Wire

A-Stepper Driver (GRBL Shield) - Key Motor Wire

Tandaan: Ikonekta ang A-Step at A-Direction Jumpers ng GRBL Shield upang i-pin ang 12 at i-pin ang 13 ayon sa pagkakabanggit. (Ang mga jumper para sa A-Hakbang at A-Direksyon ay magagamit sa itaas ng Mga Power Terminal)

Ikonekta ang HC-05 Bluetooth sa mga sumusunod na terminal -

GND (HC-05) - GND (GRBL Shield)

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

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

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

Ikonekta ang Buzzer sa mga sumusunod na terminal -

-ve (Buzzer) - GND (GRBL Shield)

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

Tandaan: I-power ang machine na ito na may hindi bababa sa 12V / 10Amp Power Supply

Hakbang 16: Pagkakalibrate ng mga Motors

Pagkatapos ng Pagpapatakbo ng Makina, Ikonekta ang Arduino sa Computer sa pamamagitan ng USB cable upang mai-install ang calibration firmware sa Arduino Uno.

I-download ang Calibration Code na ibinigay sa ibaba at i-upload ito sa Arduino Uno at isagawa ang mga sumusunod na tagubilin upang i-calibrate ang lahat ng mga hakbang sa motor.

Matapos i-upload ang code, buksan ang serial monitor gamit ang baud rate na 38400 at paganahin ang parehong CR at NL.

Ngayon bigyan ang utos na i-calibrate ang mga motor pump:

MAGSIMULA

Kailangan ang argument na "Pump to Calibrate" upang utusan ang Arduino kung aling motor ang mag-calibrate at maaaring kumuha ng mga halaga:

C => Para sa Cyan Motor

M => Para sa Magenta Motor Y => Para sa Yellow Motor K => Para sa Key Motor

Maghintay para sa pump na mai-load ang kulay sa tubo.

Matapos ang pag-load, linisin ang prasko kung ang ilang mga spell ng kulay dito, maghihintay ang Arduino hanggang maipadala mo ang utos ng kumpirmasyon upang simulang mag-calibrate. Ipadala ang "Oo" (nang walang mga marka ng panipi) upang magsimulang mag-calibrate.

Ngayon ay ibobomba ng motor ang kulay sa prasko na susukat namin gamit ang isang pagsukat ng silindro.

Kapag nasusukat na ang halaga ng pumped color maaari nating malaman ang Mga Hakbang bawat Yunit (ml) para sa napiling motor gamit ang ibinigay na pormula:

5000 (Mga default na hakbang)

Mga Hakbang Bawat ML = ----------------- Nasusukat na Halaga

Ilagay ngayon ang halagang Mga Hakbang bawat Yunit (ml) para sa bawat motor sa pangunahing code sa mga ibinigay na pare-pareho:

linya 7) const float Cspu => Humahawak ng halaga para sa Mga Hakbang bawat Yunit ng Cyan Motor

linya 8) const float Mspu => Hawak ang halaga para sa Mga Hakbang bawat Yunit ng Magenta Motor line 9) const float Yspu => Hawak ang halaga para sa Mga Hakbang bawat Yunit ng linya ng Yellow Motor 10) const float Kspu => Hawak ang halaga para sa Mga Hakbang bawat Yunit ng Key Motor

TANDAAN: Ang lahat ng mga hakbang at pamamaraan upang maayos na i-calibrate ang mga motor ay ipapakita sa panahon ng pagkakalibrate sa serial monitor

Hakbang 17:

Hakbang 18: Pag-coding

Matapos i-calibrate ang mga motor, oras na upang i-download ang pangunahing code para sa paggawa ng mga kulay.

I-download ang Pangunahing Code na ibinigay sa ibaba at i-upload ito sa Arduino Uno at gamitin ang mga magagamit na utos upang magamit ang makina na ito:

LOAD => Ginamit upang mai-load ang kulay na pigment sa silicon tube.

MALINIS => Ginamit upang ibaba ang kulay na kulay sa silicon tube. SPEED => Ginamit upang i-update ang bilis ng pumping ng aparato. kunin ang halaga ng integer na kumakatawan sa RPM ng mga motor. Ang default ay itinakda ng 100 at maaaring ma-update mula 100 hanggang 400. PUMP => Ginamit upang utusan ang aparato na gawin ang nais na kulay. Kinukuha ang halagang integer na kumakatawan sa Pulang halaga. Kinukuha ang halagang integer na kumakatawan sa berdeng halaga. Kinukuha ang halagang integer na kumakatawan sa Blue na halaga. Kinukuha ang halaga ng integer na kumakatawan sa dami ng puting kulay.

TANDAAN: Bago gamitin ang code na ito siguraduhing i-update ang mga halaga ng mga default na hakbang para sa bawat motor mula sa calibration code

Hakbang 19: At Tapos Na Kami !

Tapos ka na sa wakas! Narito kung paano dapat magmukhang at gumana ang panghuling produkto.

Mag-click Dito upang makita ito sa pagkilos

Hakbang 20: Saklaw sa Hinaharap

Dahil ito ang aking unang prototype, na lumalabas upang maging mas mahusay kaysa sa inaasahan ko ngunit oo nangangailangan ito ng maraming pag-optimize.

Narito ang ilan sa mga sumusunod na pag-upgrade na hinahanap ko ang susunod na bersyon ng machine na ito -

• Pag-eksperimento sa iba't ibang mga Inks, Kulay, Pinta at Pigment.
• Pag-unlad ng isang Android App na maaaring magbigay ng isang mas mahusay na interface ng gumagamit sa pamamagitan ng paggamit ng Bluetooth na na-install na namin.
• Pag-install ng isang Display at isang Rotary Encoder na maaaring gawin itong isang stand-alone na aparato.
• Hahanap ba ng ilang mas mahusay at maaasahang mga pagpipilian sa pumping.
• Pag-install ng Tulong sa Google na maaaring gawing mas madaling tumugon at mas matalino.

Hakbang 21: MANGYARING MAGBOTA

Kung gusto mo ang proyektong ito, mangyaring iboto ito para sa "First Time May-akda" Contest.

Talagang pinahahalagahan! Inaasahan kong nasiyahan kayo sa proyekto!

Runner Up sa Mga Kulay ng Rainbow Contest