MESOMIX - Mașină automată de amestecare a vopselei: 21 de pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Sunteți un designer, un artist sau o persoană creativă căreia îi place să arunce culori pe pânza dvs., dar este adesea o luptă atunci când vine vorba de a face nuanța dorită.

Deci, această instrucțiune de art-tech va dispărea acea luptă în aer. Deoarece acest dispozitiv folosește componentele de pe raft pentru a face nuanța dorită amestecând automat cantitatea corectă de pigmenți CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-Black), ceea ce va reduce drastic timpul petrecut pentru amestecarea culorilor sau a banilor cheltuiți pentru achiziționarea diferitelor pigmenți. Și vă va oferi acel timp suplimentar pentru creativitatea dvs.

Sperăm să vă bucurați și să începem!

Pasul 1: Cum funcționează?

În principiu, există două modele de teorie a culorilor pe care trebuie să le luăm în considerare pentru acest proiect.

1) Model de culoare RGB

Modelul de culoare RGB este un model de culoare aditiv în care lumina roșie, verde și albastră sunt adăugate în diferite moduri pentru a reproduce o gamă largă de culori. Scopul principal al modelului color RGB este detectarea, reprezentarea și afișarea imaginilor în sistemele electronice, cum ar fi televizoarele și computerele, deși a fost folosit și în fotografia convențională.

2) Model de culoare CMYK

Modelul de culoare CMYK (culoare proces, patru culori) este un model de culoare subtractiv, utilizat în imprimantele color. CMYK se referă la cele patru cerneluri utilizate în unele tipăriri color: cyan, magenta, galben și cheie (negru). Modelul CMYK funcționează prin mascarea parțială sau totală a culorilor pe un fundal mai deschis, de obicei alb. Cerneala reduce lumina care altfel ar fi reflectată. Un astfel de model se numește subtractiv deoarece cernelurile „scad” luminozitatea din alb.

În modelele de culoare aditive, cum ar fi RGB, albul este combinația „aditivă” a tuturor luminilor primare colorate, în timp ce negrul este absența luminii. În modelul CMYK, este opusul: albul este culoarea naturală a hârtiei sau a altui fundal, în timp ce negrul rezultă dintr-o combinație completă de cerneluri colorate. Pentru a economisi bani pe cerneală și pentru a produce tonuri negre mai profunde, culorile nesaturate și întunecate sunt produse prin utilizarea cernelii negre în loc de combinația de cyan, magenta și galben.

Pasul 2: Mecanismul

Așa cum este menționat în „Cum funcționează?” pas că modelele color RGB și CMYK vor fi utilizate în această mașină.

Deci, vom folosi modelul RGB pentru a alimenta codul de culoare RGB către aparat, în timp ce modelul CMYK pentru realizarea nuanței prin amestecarea pigmenților CMYK în care volumul culorii albe va fi constant și adăugat manual.

Deci, pentru a afla cea mai bună procedură posibilă pentru a construi această mașină, am schițat o diagramă de flux pentru a clarifica imaginea de ansamblu din mintea mea.

Iată planul în care vor evolua lucrurile:

• Valorile RGB și volumul culorii albe vor fi trimise prin monitorul serial.
• Apoi, aceste valori RGB vor fi convertite în procente CMYK utilizând formula de conversie.

Valorile R, G, B sunt împărțite la 255 pentru a schimba intervalul de la 0..255 la 0..1:

R '= R / 255 G' = G / 255 B '= B / 255 Culoarea tastei negre (K) este calculată din culorile roșu (R'), verde (G ') și albastru (B'): K = 1-max (R ', G', B ') Culoarea cyan (C) se calculează din culorile roșu (R') și negru (K): C = (1-R'-K) / (1-K) Culoarea magenta (M) se calculează din culorile verde (G ') și negru (K): M = (1-G'-K) / (1-K) Culoarea galbenă (Y) se calculează din albastru Culori (B ') și negru (K): Y = (1-B'-K) / (1-K)

• Ca rezultat, am obținut valori procentuale CMYK ale acelei culori necesare.
• Acum sunt necesare toate valorile procentuale pentru a fi convertite în volumele C, M, Y și K prin înmulțirea fiecărei valori procentuale cu Volumul culorii albe.

C (mL) = C (%) * Volumul culorii albe (x mL)

M (mL) = M (%) * Volumul culorii albe (x mL) Y (mL) = Y (%) * Volumul culorii albe (x mL) K (mL) = K (%) * Volumul culorii albe (x ml)

Apoi, aceste volume C, M, Y și K vor fi înmulțite cu Pașii pe Revoluție ai Motorului respectiv

Pași necesari pentru pompare Culoare = Culoare (mL) * Pași / turație a motorului respectiv

Și gata, folosind aceasta, fiecare culoare va fi pompată pentru a forma un amestec de culori, care va fi amestecat cu volumul exact de culoare albă pentru a forma nuanța dorită.

Pasul 3: Proiectarea

Am decis să-l proiectez în SolidWorks, deoarece lucrez la acesta din ultimii 2 ani și mi-am aplicat toate abilitățile de proiectare, fabricare subtractivă și fabricare aditivă în faza de proiectare, păstrând în același timp toți parametrii, care includ utilizarea în afara autocomponentelor, compactă și design compatibil cu desktopul, precis, dar rapid și eficient din punct de vedere al costurilor.

După câteva iterații, am venit cu acest design care răspunde tuturor cerințelor mele și sunt destul de mulțumit de rezultate.

Pasul 4: De ce avem nevoie?

Componente electronice:

• 1x Arduino Uno
• 1x scut GRBL
• 4x A4988 Driver pas cu pas
• 1x DC Jack
• 1x comutator basculant 13cmx9cm
• 4x Nema 17
• 2x bandă LED RGB de 15cm
• 1x buzzer
• 1x HC-05 Bluetooth

Componente hardware:

• Rulment 24x 624zz
• 4x tuburi din silicon lungi de 50 cm (diametru exterior de 6 mm și diametru interior de 4 mm)
• 1x Cilindru de măsurare 100mL
• 5x pahar de 100 ml
• 30x M3x15 Șuruburi
• 30x M3 Nuts
• 12x șuruburi M4x20
• 16x șuruburi M4x25
• 30x M4 Nuts
• și unele șaibe M3 și M4

Instrumente:

• Mașină de tăiat cu laser
• imprimantă 3d
• Allen Keys
• Plier
• Șurubelniță
• Ciocan de lipit
• Pistol de lipit

Pasul 5: tăierea cu laser

Inițial, am proiectat rama să fie formată din placaj, dar mi-am dat seama că MDF de 6 mm va funcționa și pentru această mașină, dar singura problemă cu MDF este că este predispusă la umiditate și există multe șanse ca cerneala sau pigmenții să se verse pe panouri.

Pentru a rezolva această problemă, am folosit o foaie de vinil negru care adaugă doar câțiva dolari în costul total, dar a oferit un finisaj mat excelent mașinii.

După aceasta, am fost pregătit să-mi taie panourile printr-un aparat cu laser.

Atașez fișierele de mai jos și am eliminat deja acea siglă din fișier, astfel încât să le puteți adăuga cu ușurință:)

Pasul 6: Imprimare 3D

Am trecut prin diferite tipuri de pompe și după multe cercetări, am constatat că pompele peristaltice se potrivesc perfect cerințelor mele.

Dar cele mai multe dintre ele pe internet sunt pompe cu motoare de curent continuu care nu sunt atât de precise și pot provoca unele probleme în timp ce le controlează, pe de altă parte, unele pompe sunt acolo cu motoare Stepper, dar costul lor este destul de ridicat.

Așadar, am decis să merg cu o pompă peristaltică imprimată 3D care folosește un motor Nema 17 și, din fericire, am ajuns printr-un link pe Thingiverse unde SILISAND a făcut un remix al pompei peristaltice RALF. (Mulțumiri speciale SILISAND și RALF pentru designul lor, care m-au ajutat foarte mult.)

Așadar, am folosit această pompă peristaltică pentru proiectul meu, care a redus drastic costul.

Dar după ce am tipărit și testat toate piesele, mi-am dat seama că nu sunt perfecte pentru această aplicație. Apoi am editat conducta de presiune a furtunului prin creșterea curburii sale, astfel încât să poată exercita mai multă presiune pe furtun și, de asemenea, am editat partea superioară a suportului pentru a oferi mai multă aderență pe arborele motorului.

Setările mele pentru imprimantă 3D:

• Material (PLA)
• Înălțimea stratului (0,2 mm)
• Grosimea cojii (1,2 mm)
• Densitate umplere (30%)
• Viteza de imprimare (50 mm / s)
• Temp duza (210 ° C)
• Tip de asistență (pretutindeni)
• Tipul adeziunii platformei (Nici unul)

Puteți descărca toate fișierele utilizate în acest proiect -

Pasul 7: Suportul rulmentului

Pentru asamblarea suportului rulmentului vom avea nevoie de următoarele piese:

• 1x partea de jos a suportului rulmentului imprimat 3D
• 1x partea superioară a suportului rulmentului imprimat 3D
• 6x 624zz Rulment
• 3x șuruburi M4x20
• 3x M4 Nuts
• 3x distanțieri M4
• Cheie Allen M4

Așa cum este descris în imagini, introduceți toate cele trei șuruburi M4x20 în partea superioară a suportului pentru rulmenți imprimați 3D, apoi introduceți o șaibă M4 urmând cu doi rulmenți 624zz și o altă șaibă în fiecare șurub. Apoi introduceți piulițele M4 în partea inferioară a suportului pentru rulmenți imprimate 3D, strângeți șuruburile plasând suportul inferior.

Urmați aceeași procedură pentru a realiza alte trei suporturi de rulmenți.

Pasul 8: Pregătirea panoului din spate

Pentru asamblarea panoului din spate vom avea nevoie de următoarele piese:

• Panoul din spate tăiat cu laser
• 4x Baza de pompare imprimată 3D
• 16x M4 Nuts
• 8x șuruburi M3x16
• 8x șaibe M3
• 4x Motor pas cu pas Nema 17
• Cheie Allen M3

Pentru a pregăti panoul din spate, luați baza de pompare imprimată 3D și introduceți piulițele M4 în sloturile din partea din spate a bazei de pompare, așa cum se arată în imagini. Pregătiți alte trei baze ale pompei în mod similar.

Acum aliniați motorul pas cu pas Nema 17 cu sloturile de pe panoul din spate din spate și montați baza pompei folosind șurubul M3x15 și o șaibă. Și asamblați toate motoarele și baza pompei folosind aceeași procedură.

Pasul 9: Asamblarea tuturor pompelor de pe panoul din spate

Pentru asamblarea tuturor pompelor vom avea nevoie de următoarele piese:

• Motoare și bază de pompare asamblate Panoul din spate
• 4x Suporturi pentru rulmenți
• 4x Placă de presiune a furtunului imprimat 3D
• 4x Top cu pompă imprimată 3D
• 4x tuburi din siliciu de 50 cm (6 mm OD și 4 mm ID)
• 16x șuruburi M4x25

Introduceți toate suporturile lagărelor pe arborii motoarelor. Apoi așezați tubulatura de siliciu în jurul suporturilor lagărului, în timp ce apăsați-o cu placa de presiune a furtunului imprimat 3D. Și închideți pompa folosind partea superioară a pompei imprimate 3D cu șuruburi M4x25.

Pasul 10: Pregătiți panoul de jos

Pentru a asambla panoul inferior vom avea nevoie de următoarele piese:

• Panou inferior tăiat cu laser
• 1x Arduino Uno
• 1x scut GRBL
• 4x A4988 Driver pas cu pas
• 4x M3x15 Bolt
• 4x M3 Nut
• Cheie Allen M3

Montați Arduino Uno pe panoul din spate folosind șuruburi M3x15 și piulițe M3. După aceea, stivați GRBL Shield pe Arduino Uno, urmând cu A4988 Stepper Drivers pe GRBL Shield.

Pasul 11: Asamblați partea inferioară și panoul frontal

Pentru asamblarea panoului inferior și frontal, vom avea nevoie de următoarele piese:

• Panoul frontal tăiat cu laser
• Panoul inferior asamblat cu Electronics
• 6x șuruburi M3x15
• 6x M3 Nuts
• Suport pentru pahare imprimate 3D

Introduceți panoul inferior în sloturile inferioare ale panoului frontal și fixați-l folosind șuruburile M3x15 și piulițele M3. Apoi fixați suportul paharului imprimat 3D în poziție folosind șuruburile M3x15 și piulițele M3.

Pasul 12: Introduceți tuburile în suportul de tuburi imprimate 3D

Pentru asamblarea panoului inferior și frontal, vom avea nevoie de următoarele piese:

• Panoul din spate complet asamblat
• Suport pentru tuburi imprimate 3D

În acest pas, introduceți toate cele patru tuburi în găurile suportului pentru tuburi tipărite 3D. Și asigurați-vă că unele tuburi ies prin suport.

Pasul 13: Asamblați cele patru panouri împreună

Pentru asamblarea panoului frontal, posterior, superior și inferior vom avea nevoie de următoarele piese:

• Ansamblul panoului frontal și inferior
• Ansamblul panoului din spate
• Panoul de sus
• Banda LED rece albă

Pentru a asambla toate aceste panouri, fixați mai întâi suportul pentru tuburi în partea superioară a suportului paharului. Apoi lipiți benzile LED pe fața inferioară a panoului superior și apoi introduceți panoul superior în sloturile panoului din spate și din față.

Pasul 14: Asamblați firele motorului și panourile laterale

Pentru asamblarea firelor motorului și a panourilor laterale vom avea nevoie de următoarele piese:

• A montat patru panouri
• 4x fire motor
• Panouri laterale
• 24 șuruburi M3x15
• 24x M3 Nuts
• Cheie Allen M3

Introduceți firele în sloturile motorului și închideți ambele panouri laterale. Și fixați panourile folosind șuruburi M3x15 și piulițe M3.

Pasul 15: Cablare

Urmați schema pentru a conecta toate componentele electronice în felul următor:

Fixați mufa DC în fanta panoului din spate și conectați firele la bornele de alimentare ale ecranului GRBL

Apoi, conectați firele motorului la bornele driverelor pas cu pas, după cum urmează -

Driver X-Stepper (ecran GRBL) - fir motor cyan

Driver Y-Stepper (scut GRBL) - fir de motor magenta

Z-Stepper Driver (GRBL Shield) - Sârmă galbenă a motorului

A-Stepper Driver (GRBL Shield) - Sârmă cheie motor

Notă: Conectați jumperii A-Step și A-Direction de la scutul GRBL la pinul 12 și respectiv pinul 13. (Jumpers-urile pentru A-Step și A-Direction sunt disponibile deasupra terminalelor de alimentare)

Conectați HC-05 Bluetooth la următoarele terminale -

GND (HC-05) - GND (Scutul GRBL)

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

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

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

Conectați buzzerul la următoarele terminale -

-ve (Buzzer) - GND (Scutul GRBL)

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

Notă: Alimentați acest aparat cu o sursă de alimentare de cel puțin 12V / 10Amp

Pasul 16: Calibrarea motoarelor

După alimentarea aparatului, conectați Arduino la computer prin cablu USB pentru a instala firmware-ul de calibrare pe Arduino Uno.

Descărcați codul de calibrare de mai jos și încărcați-l pe Arduino Uno și efectuați următoarele instrucțiuni pentru a calibra toate etapele motoarelor.

După încărcarea codului, deschideți monitorul serial cu rata de transmisie de 38400 și activați atât CR, cât și NL.

Acum dați comanda de calibrare a pompelor cu motor:

START

Argumentul „Pump to Calibrate” este necesar pentru a comanda Arduino la care motor să se calibreze și poate lua valori:

C => Pentru motorul Cyan

M => Pentru motorul magenta Y => Pentru motorul galben K => Pentru motorul cheie

Așteptați ca pompa să încarce culoarea în tub.

După încărcare, curățați balonul în cazul în care se colorează vreo culoare, Arduino va aștepta până când veți trimite comanda de confirmare pentru a începe calibrarea. Trimiteți „Da” (fără ghilimele) pentru a începe calibrarea.

Acum motorul va pompa culoarea în balon pe care urmează să îl măsurăm folosind un cilindru de măsurare.

Odată ce avem valoarea măsurată a culorii pompate, putem afla Pașii pe unitate (ml) pentru motorul selectat folosind formula dată:

5000 (pași impliciți)

Pași pe ML = -------------------- Valoare măsurată

Acum puneți valoarea Pașii pe unitate (ml) pentru fiecare motor în codul principal în constante date:

linia 7) const float Cspu => Deține valoarea pentru Pași pe unitate de motor Cyan

linia 8) const float Mspu => Deține valoarea pentru Pași pe unitate de motor magenta linia 9) const float Yspu => Deține valoarea pentru Pași pe unitate de motor galben linia 10) const float Kspu => Deține valoarea pentru Pași pe Unitatea motorului cheie

NOTĂ: Toți pașii și procedura pentru calibrarea corectă a motoarelor vor fi afișate în timpul calibrării pe monitorul serial

Pasul 17:

Pasul 18: Codificare

După calibrarea motoarelor, este timpul să descărcați codul principal pentru realizarea culorilor.

Descărcați codul principal de mai jos și încărcați-l pe Arduino Uno și utilizați comenzile disponibile pentru a utiliza această mașină:

LOAD => Folosit pentru a încărca pigmentul de culoare în tubul de siliciu.

CLEAN => Folosit pentru descărcarea pigmentului de culoare în tubul de siliciu. SPEED => Folosit pentru actualizarea vitezei de pompare a dispozitivului. luați valoarea întreagă reprezentând RPM-urile motoarelor. Implicit este setat 100 și poate fi actualizat de la 100 la 400. PUMP => Folosit pentru a comanda dispozitivului să facă culoarea dorită. ia valoarea întreagă reprezentând valoarea roșie. ia valoarea întreagă reprezentând valoarea verde. ia valoarea întreagă reprezentând valoarea albastră. ia valoarea întreagă reprezentând volumul culorii albe.

NOTĂ: Înainte de a utiliza acest cod, asigurați-vă că actualizați valorile pașilor impliciți pentru fiecare motor din codul de calibrare

Pasul 19: Și am terminat

În sfârșit ai terminat! Iată cum ar trebui să arate și să funcționeze produsul final.

Faceți clic aici pentru ao vedea în acțiune

Pasul 20: Domeniul viitor

Deoarece este primul meu prototip, care se dovedește a fi mult mai bun decât ceea ce mă așteptam, dar da necesită multă optimizare.

Iată câteva dintre următoarele actualizări pe care le caut pentru următoarea versiune a acestei mașini -

• Experimentarea cu diferite cerneluri, culori, vopsele și pigmenți.
• Dezvoltarea unei aplicații Android care poate oferi o interfață de utilizator mai bună utilizând Bluetooth pe care l-am instalat deja.
• Instalarea unui afișaj și a unui codificator rotativ care îl poate face un dispozitiv autonom.
• Va căuta câteva opțiuni de pompare mai bune și mai fiabile.
• Instalarea asistenței Google, care o poate face mai receptivă și mai inteligentă.

Pasul 21: VOTAȚI

Dacă vă place acest proiect, vă rugăm să îl votați pentru concursul „Prima dată autor”.

Foarte apreciat! Sper să vă fi plăcut proiectul!

Locul doi în Concursul Culorile Curcubeului