การร่างแบบจลนศาสตร์ 2 มิติ: The Arduino Clever Plotter

การสั่งให้ Arduino วาดวงกลมที่สมบูรณ์แบบบนกระดาษเป็นปัญหาทางวิทยาการคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อนอย่างไม่น่าเชื่อ คุณต้องซิงโครไนซ์ Stepper motors สองตัวที่อยู่ตรงข้ามกันซึ่งเคลื่อนที่ด้วยเส้นโค้งเรขาคณิตแบบเร่ง/ลดความเร็วที่ซับซ้อนผ่าน Cartesian space ให้สมบูรณ์แบบ! The Clever Plotter สร้างแกน Computer Numerical Control (CNC) ทางกายภาพที่แม่นยำ โดยใช้ Stepper motors ที่ขับเคลื่อนด้วยสายพาน ซึ่งทั้งหมดนี้ควบคุมอย่างสมบูรณ์โดยการอัปโหลด GRBL CNC Firmware ที่ซับซ้อนอย่างน่าทึ่งลงบน Arduino Uno cortex โดยตรง! สิ่งนี้ทำลายขีดจำกัดของการหมุนมอเตอร์แบบง่ายๆ เปลี่ยนระบบให้เป็นเครื่องจักรสำหรับอ่าน G-Code ระดับอุตสาหกรรมชั้นยอด!

ละทิ้ง Setup/Loop เพื่อ The GRBL Firmware Matrix

คุณไม่สามารถเขียนโค้ดสำหรับ Plotting ด้วยตนเองได้เลย; การวาดวงกลมต้องใช้เมทริกซ์ตรีโกณมิติ sine/cosine ที่เข้มข้นซึ่งคำนวณ 500 ครั้งต่อวินาที!

1. คุณต้องลบสคริปต์ .ino มาตรฐานของคุณออกทั้งหมด และ "flash" GRBL (.hex) firmware แบบ open-source ขนาดใหญ่ลงบน core processor โดยตรง
2. Arduino Uno จะไม่รันโค้ดปกติอีกต่อไป; ตอนนี้มันเป็น G-Code mathematical interpreter โดยเฉพาะ!
3. การใช้โปรแกรม Desktop PC เช่น Universal Gcode Sender (UGS) คุณจะส่ง String ผ่านสาย USB Serial: G01 X50 Y50 F100!
4. GRBL Arduino จะแยก String เดียวกันนั้นออกเป็น Microscopic pulse-trains ที่ซิงโครไนซ์กันอย่างสมบูรณ์แบบหลายพันชุด ซึ่งส่งตรงไปยัง Stepper Motor Driver boards!

ลอจิก A4988 Dual Stepper Driver

การขับเคลื่อน NEMA 17 Stepper Motors ขนาดใหญ่ต้องใช้ Raw voltage pulses ที่น่าทึ่ง ซึ่งกำหนดเวลาได้อย่างสมบูรณ์แบบสำหรับ Micro-stepping electromagnetic coils!

• Arduino ใช้บอร์ด CNC Shield V3 ที่เสียบเข้ากับขา Uno ได้อย่างลงตัว
• ชิป Stepper Driver สองตัว A4988 / DRV8825 ถูกเสียบเข้ากับซ็อกเก็ต X และ Y โดยเฉพาะ
• อัลกอริทึม GRBL จะใช้ลอจิก HIGH/LOW บนขา DIR (Direction) อย่างเต็มที่ และส่ง Square waves ที่เร็วมากเข้าสู่ขา STEP เพื่อให้มอเตอร์เคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้อย่างไร้ที่ติ 1.8 องศาโดยไม่สูญเสียตำแหน่ง!

Servo ยกปากกาขั้นสูง (Z-Axis G-Code)

ปากกาจะลากไปบนกระดาษไม่ได้เมื่อเคลื่อนที่ไปยังพิกัดเริ่มต้นใหม่!

• The Clever plotter ใช้ Micro Servo (SG90) ที่เร็วเพื่อยกปากกาขึ้นและลงอย่างรวดเร็ว!
• การตั้งค่าที่ซับซ้อนใน GRBL architecture หรือการใช้ "CoreXY Plotter Firmware" เฉพาะ เช่น Marlin จะเชื่อมต่อ Z-Axis dive เข้ากับสัญญาณ M3/M5 (Spindle ON/OFF) laser PWM โดยตรง ทำให้เกิดหยดหมึกที่สมบูรณ์แบบโดยไม่ทำลายกระดาษ!

โครงสร้างทางกายภาพที่ซับซ้อนที่จำเป็น

• Arduino Uno Rev3 + CNC Shield V3 Extension Board
• 2x A4988 Stepper Motor Driver Modules (VREF trimpot จะต้องปรับด้วย Multimeter ด้วยตนเอง เพื่อไม่ให้มอเตอร์ละลาย!).
• 2x NEMA 17 Bi-Polar Stepper Motors (แรงบิดระดับอุตสาหกรรมสูงและความแม่นยำสูงพิเศษ!).
• MG90 Micro Servo สำหรับการยกปากกา Z-Axis ในแนวตั้งที่แม่นยำ
• GT2 Timing Belts, Pulleys, และ Gantries / Smooth Rods ที่พิมพ์ 3D แบบกำหนดเอง
• Vector conversion Software Matrix: จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องใช้ Inkscape เพื่อแปลง JPEG ปกติให้เป็น XYZ coordinate Path G-Code strings จริง!