Плоттер на основе конструктора Makeblock

Посылка пришла примерно через две недели после оформления заказа в виде увесистой и плотно набитой деталями коробки из грубого картона. Внутри все в хорошем состоянии, каждая деталь в какой-нибудь обертке, но на одной из несущих конструкций рамы я обнаружил неприятную вмятину, которая, впрочем, не повлияла на функциональность детали.

Один раз застрял винт во втулке. Дело в том, что втулки крепятся к оси маленькими установочными винтами без шляпки. На начальной стадии сборки не было указано, что потом эти втулки надо куда-то смещать и выравнивать, поэтому я их хорошо затянул. Позже обнаружилось, что винт застрял — отвертка буксует и не хочет отвинчивать. К слову, материал прилагаемых инструментов самый дешевый, метал мягкий. Я рассматривал несколько вариантов решения, от покупки новых деталек до вытаскивания винта методом накручивания еще меньшего винта с левой резьбой. Положения спасла отвертка из более твердой стали.

Имеются два шаговых двигателя, по одному на каждую ось перемещения. С помощью передаточных ремней, закрепленных концами на платформе, вращение оси двигателя преобразуется в линейное движение платформы вдоль «рельс».

Карандаш жестко крепится к планке, а планка крепится на ось. Планка делится осью на два плеча — на одном карандаш, а на другом крепится резинка так, чтобы планка прижимала карандаш к бумаге. «Лопасть» сервопривода имеет два рабочих положения: вертикальное, в котором «лопасть» поднимает планку, не давая ей прижимать карандаш к бумаге, и горизонтальное, в котором «лопасть» не препятствует планке прижимать карандаш к бумаге.

Вдоль оси крепления планки существует люфт, который приводит к «дрожанию» линий. Мне удалось его убрать, добавив резинку, прижимающую планку к платформе.

В плате имеется 8 портов RJ25, через которые соединяются контроллеры двух шаговых двигателей, сервопривод и четыре выключателя на случай, когда платформа упирается в раму. Питание для шаговых двигателей подводится отдельно через поставляемый блок питания с американской вилкой.

В теории увеличение количества микрошагов улучшает плавность линий и уменьшает шум, но и существенно понижает крутящий момент двигателей. Я попробовал сравнить качество получаемого изображения в зависимости от количества микрошагов:

Как видно из этой картинки, самое лучшее качество дает 1/8 и 1/4 шага. Далее оказалось, что при разрешении 1/8 шага один из двигателей начинает буксовать и «терять» микрошаги из-за нехватки крутящего момента. Увеличение силы тока до максимума только немного улучшило положение, поэтому победителем вышел режим 1/4 шага. Кстати, в режиме микрошагов двигатель шумит заметно меньше!

Программа изначально рассчитана на Windows, но после загрузки нужной библиотеки запускается и под MacOS.

Я обнаружил, что иногда соединение с плоттером зависает, поэтому написал на этот случай скрипт на Python, высылающий G-код напрямую через последовательное соединение. При этом Java-программу я использую, чтобы установить исходную точку, потом запускаю скрипт.

###############################################################################

import serial, re, time
import sys, argparse

SERIAL = "/dev/tty.usbmodem1421"

parser = argparse.ArgumentParser(description = "G-code file sender")
parser.add_argument("--input",  help = "file to send", required = True)
args = vars(parser.parse_args())

###############################################################################

def send(stream, command):
    if command[-1] != "n": command += "n"
    sys.stdout.write("<= " + command)
    stream.write(command)
    while True:
        s = stream.readline()
        sys.stdout.write("=> " + s)
        if s[0] != "#": break

fin = open(args["input"])

stream = serial.Serial(SERIAL, 115200)

send(stream, "$1 X8 Y12 Z21")
send(stream, "$2 X11 Y13 Z9")
send(stream, "$3 X22 Y19 Z22")
send(stream, "$4 X23 Y18 Z23")
send(stream, "$6 X88.0 Y88.0 Z40.0") # set axis resolution
send(stream, "G90")
send(stream, "G21")

for s in fin:
    s = re.sub(r"([^)]*)", r"", s)
    if s.strip(): send(stream, s.strip())

fin.close()

###############################################################################

long calculate_feedrate_delay(float feedrate)
{
    //how long is our line length?
    float distance = sqrt(delta_units.x*delta_units.x + delta_units.y*delta_units.y + delta_units.z*delta_units.z / 100.f);
    ...
}

Подшипники на замену я заказал на eBay по $2.55 за штуку, всего шесть штук. Направляющие оси оказались гораздо дороже, поскольку они сделаны по специальному заказу, но я решил их не менять, а провернуть, чтобы сместить борозды с путей подшипников.