MESOMIX - Geautomatiseerde verfmengmachine - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Ben je een ontwerper, een kunstenaar of een creatief persoon die graag kleuren op je canvas gooit, maar het is vaak een worsteling om de gewenste schaduw te maken.

Dus deze kunst-technische instructie zal die strijd in het niets verdwijnen. Omdat dit apparaat gebruik maakt van standaardcomponenten om de gewenste tint te maken door automatisch de juiste hoeveelheid CMYK-pigmenten (cyaan-magenta-geel-zwart) te mengen, waardoor de tijd die wordt besteed aan het mengen van de kleuren of het geld dat wordt besteed aan het kopen van verschillende pigmenten. En geeft u die extra tijd voor uw creativiteit.

Laten we hopen dat je geniet en laten we beginnen!

Stap 1: Hoe werkt het?

Er zijn in principe twee modellen van kleurentheorie die we in overweging moeten nemen voor dit project.

1) RGB-kleurmodel

Het RGB-kleurmodel is een additief kleurenmodel waarin rood, groen en blauw licht op verschillende manieren bij elkaar worden opgeteld om een breed scala aan kleuren te reproduceren. Het belangrijkste doel van het RGB-kleurmodel is het waarnemen, representeren en weergeven van afbeeldingen in elektronische systemen, zoals televisies en computers, hoewel het ook is gebruikt in conventionele fotografie.

2) CMYK-kleurenmodel

Het CMYK-kleurmodel (proceskleur, vierkleuren) is een subtractief kleurenmodel dat wordt gebruikt in kleurenprinters. CMYK verwijst naar de vier inkten die bij sommige kleurenafdrukken worden gebruikt: cyaan, magenta, geel en key (zwart). Het CMYK-model werkt door kleuren geheel of gedeeltelijk te maskeren op een lichtere, meestal witte, achtergrond. De inkt vermindert het licht dat anders zou worden gereflecteerd. Zo'n model wordt subtractief genoemd omdat inkten de helderheid van wit "aftrekken".

In additieve kleurmodellen zoals RGB is wit de "additief" combinatie van alle primaire gekleurde lichten, terwijl zwart de afwezigheid van licht is. In het CMYK-model is het omgekeerd: wit is de natuurlijke kleur van het papier of een andere achtergrond, terwijl zwart het resultaat is van een volledige combinatie van gekleurde inkten. Om geld te besparen op inkt en om diepere zwarttinten te produceren, worden onverzadigde en donkere kleuren geproduceerd door zwarte inkt te gebruiken in plaats van de combinatie van cyaan, magenta en geel.

Stap 2: Het mechanisme

Zoals vermeld in de "Hoe werkt het?" stap dat zowel RGB- als CMYK-kleurmodellen in deze Machine zullen worden gebruikt.

We zullen dus het RGB-model gebruiken om de RGB-kleurcode naar de machine te voeren, terwijl het CMYK-model voor het maken van de schaduw door CMYK-pigmenten te mengen waarin het volume van de witte kleur constant is en handmatig wordt toegevoegd.

Dus om de best mogelijke procedure te vinden om deze machine te bouwen, heb ik een stroomschema geschetst om het grote plaatje in mijn hoofd te wissen.

Hier is het plan hoe het verder gaat:

• De RGB-waarden en het volume van de witte kleur worden verzonden via seriële monitor.
• Vervolgens worden deze RGB-waarden omgezet naar CMYK-percentage met behulp van de conversieformule.

De R, G, B-waarden worden gedeeld door 255 om het bereik te wijzigen van 0..255 tot 0..1:

R' = R/255 G' = G/255 B' = B/255 De zwarte toets (K) kleur wordt berekend uit de rode (R'), groene (G') en blauwe (B') kleuren: K = 1-max(R', G', B') De cyaankleur (C) wordt berekend uit de rode (R') en zwarte (K) kleuren: C = (1-R'-K) / (1-K) De magenta kleur (M) wordt berekend uit de groene (G') en zwarte (K) kleuren: M = (1-G'-K) / (1-K) De gele kleur (Y) wordt berekend uit de blauwe (B') en zwarte (K) kleuren: Y = (1-B'-K) / (1-K)

• Als resultaat kreeg ik CMYK-percentagewaarden van die vereiste kleur.
• Nu moeten alle percentagewaarden worden geconverteerd naar de C-, M-, Y- en K-volumes door elke procentuele waarde te vermenigvuldigen met het Volume van de Witte Kleur.

C(mL) = C(%) * Volume witte kleur (x ml)

M(mL) = M(%) * Volume witte kleur (x ml) Y(mL) = Y(%) * Volume witte kleur (x ml) K(mL) = K(%) * Volume witte kleur (x ml)

Vervolgens worden deze C-, M-, Y- en K-volumes vermenigvuldigd met de Stappen per Omwenteling van de respectievelijke Motor

Stappen die nodig zijn om te pompen Kleur = Kleur (ml) * Stappen/Rev van respectieve motor

En dat is alles, door dit te gebruiken, wordt elke kleur gepompt om een mengsel van kleuren te vormen die zal worden gemengd met het exacte volume witte kleur om de gewenste tint te vormen.

Stap 3: Het ontwerp

Ik besloot het in SolidWorks te ontwerpen terwijl ik er de afgelopen 2 jaar aan werk en heb al mijn vaardigheden op het gebied van ontwerpen, subtractieve fabricage en additieve fabricage toegepast in de ontwerpfase, terwijl ik alle parameters in gedachten hield, waaronder het gebruik van de zelfcomponenten, compact en desktopvriendelijk ontwerp, nauwkeurig maar toch snel en kostenefficiënt.

Na een paar iteraties kwam ik met dit ontwerp dat aan al mijn eisen voldoet en ik ben redelijk tevreden met de resultaten.

Stap 4: Wat hebben we nodig?

Elektronische componenten:

• 1x Arduino Uno
• 1x GRBL-schild
• 4x A4988 Stepper-stuurprogramma
• 1x DC-aansluiting
• 1x 13cmx9cm tuimelschakelaar
• 4x Nema 17
• 2x 15 cm RGB LED-strip
• 1x zoemer
• 1x HC-05 Bluetooth

Hardware onderdelen:

• 24x 624zz lager
• 4x 50 cm lange siliconen slang (6 mm buitendiameter en 4 mm binnendiameter)
• 1x 100 ml maatcilinder
• 5x 100 ml Beker
• 30x M3x15 bouten
• 30x M3 Moeren
• 12x M4x20 bouten
• 16x M4x25 bouten
• 30x M4 Moeren
• en enkele M3- en M4-ringen

Gereedschap:

• Laser snij machine
• 3D-printer
• Inbussleutels
• tang
• Schroevendraaier
• Soldeerbout
• Lijmpistool

Stap 5: lasersnijden

Aanvankelijk ontwierp ik het frame van multiplex, maar kwam erachter dat 6 mm MDF ook voor deze machine zal werken, maar het enige probleem met MDF is dat het gevoelig is voor vocht en dat er een grote kans is dat er inkt of pigmenten worden gemorst op de panelen.

Om dit probleem op te lossen, heb ik een zwarte vinylplaat gebruikt die slechts een paar dollar toevoegt aan de totale kosten, maar de machine een geweldige matte afwerking geeft.

Hierna was ik helemaal klaar om mijn panelen via een lasermachine te laten zagen.

Ik voeg de onderstaande bestanden bij en heb dat logo al uit het bestand verwijderd, zodat je het jouwe gemakkelijk kunt toevoegen:)

Stap 6: 3D printen

Ik heb verschillende soorten pompen doorgenomen en na veel onderzoek ontdekte ik dat peristaltische pompen perfect aan mijn eisen voldoen.

Maar de meeste op internet zijn de pompen met DC-motoren die niet zo nauwkeurig zijn en problemen kunnen veroorzaken bij het besturen ervan, aan de andere kant zijn er pompen met stappenmotoren, maar hun kosten zijn vrij hoog.

Dus besloot ik om met een 3D-geprinte peristaltische pomp te gaan die een Nema 17-motor gebruikt en gelukkig kwam ik via een link op Thingiverse waar SILISAND een remix maakte van RALF's peristaltische pomp. (Speciale dank aan SILISAND en RALF voor hun ontwerp dat me enorm heeft geholpen.)

Dus ik gebruikte deze slangenpomp voor mijn project, wat de kosten drastisch verlaagde.

Maar na het printen en testen van alle onderdelen realiseerde ik me dat ze niet helemaal perfect zijn voor deze toepassing. Vervolgens heb ik de slangdrukpijp bewerkt door de kromming ervan te vergroten, zodat deze meer druk op de slang kan uitoefenen en ook de bovenkant van de beugelbevestiging bewerkt om meer grip op de motoras te bieden.

Mijn 3D-printerinstellingen:

• Materiaal (PLA)
• Laaghoogte (0,2 mm)
• Shell-dikte (1,2 mm)
• Vuldichtheid (30%)
• Afdruksnelheid (50 mm/s)
• Mondstuktemperatuur (210°C)
• Ondersteuningstype (overal)
• Type platformhechting (geen)

U kunt alle bestanden downloaden die in dit project worden gebruikt -

Stap 7: De lagermontage

Om de lagermontage te monteren hebben we de volgende onderdelen nodig:

• 1x 3D-geprinte lagermontage onderkant
• 1x 3D-geprinte lagermontagebovenkant
• 6x 624zz lager
• 3x M4x20 bouten
• 3x M4 Moeren
• 3x M4 afstandhouders
• M4 inbussleutel

Zoals beschreven in de afbeeldingen, plaatst u alle drie de M4x20-bouten in de 3D-geprinte lagermontagebovenkant, daarna plaatst u een M4-ring met twee 624zz-lagers en een andere sluitring in elke bout. Plaats vervolgens de M4-moeren in de 3D-geprinte lagermontagebodem, draai de bouten vast door de bodemmontage te plaatsen.

Volg dezelfde procedure om de andere drie lagermontages te maken.

Stap 8: Achterpaneel voorbereiden

Om het achterpaneel te monteren hebben we de volgende onderdelen nodig:

• Lasergesneden achterpaneel
• 4x 3D-geprinte pompvoet
• 16x M4 Moeren
• 8x M3x16 bouten
• 8x M3-ringen
• 4x Nema 17 Stappenmotor
• M3 inbussleutel

Om het achterpaneel voor te bereiden, neemt u een 3D-geprinte pompbasis en steekt u de M4-moeren in de sleuven aan de achterkant van de pompbasis, zoals weergegeven in de afbeeldingen. Bereid de andere drie Pompvoeten op dezelfde manier voor.

Lijn nu de Nema 17 stappenmotor uit met de sleuven op het achterpaneel vanaf de achterkant en monteer de pompbasis met behulp van de M3x15 bout en een ring. En monteer alle motoren en pompbasis volgens dezelfde procedure.

Stap 9: Montage van alle pompen op het achterpaneel

Om alle pompen te monteren, hebben we de volgende onderdelen nodig:

• Motoren en pompbasis gemonteerd achterpaneel
• 4x lagerbevestigingen
• 4x 3D-geprinte slangdrukplaat
• 4x 3D-geprinte pomptop
• 4x 50 cm siliconen slang (6 mm OD en 4 mm ID)
• 16x M4x25 bouten

Plaats alle lagerbevestigingen op de motorassen. Plaats vervolgens de siliconenslang rond de lagerbevestigingen terwijl u deze aandrukt met een 3D-geprinte slangdrukplaat. En sluit de pomp met behulp van de 3D Printed Pump Top met M4x25 Bouten.

Stap 10: Bereid het onderste paneel voor

Om het onderpaneel te monteren hebben we de volgende onderdelen nodig:

• Lasergesneden bodempaneel
• 1x Arduino Uno
• 1x GRBL-schild
• 4x A4988 Stepper-stuurprogramma
• 4x M3x15 Bout
• 4x M3 Moer
• M3 inbussleutel

Monteer Arduino Uno op het achterpaneel met behulp van M3x15-bouten en M3-moeren. Daarna stapel GRBL Shield op Arduino Uno, gevolgd door A4988 Stepper Drivers op GRBL Shield.

Stap 11: Monteer bodem- en voorpaneel

Om het bodem- en voorpaneel te monteren, hebben we de volgende onderdelen nodig:

• Lasergesneden voorpaneel
• Bodempaneel gemonteerd met elektronica
• 6x M3x15 bouten
• 6x M3 Moeren
• 3D-geprinte bekerhouder

Steek het onderpaneel in de onderste sleuven van het voorpaneel en zet het vast met M3x15 bouten en M3 moeren. Bevestig vervolgens de 3D-geprinte bekerhouder op zijn plaats met behulp van de M3x15-bouten en M3-moeren.

Stap 12: Plaats de buizen in de 3D-geprinte buishouder

Om het bodem- en voorpaneel te monteren, hebben we de volgende onderdelen nodig:

• Volledig gemonteerd achterpaneel
• 3D-geprinte buishouder

Steek in deze stap alle vier de buizen in de gaten van de 3D-geprinte buishouder. En zorg ervoor dat er een buisje door de houder steekt.

Stap 13: Monteer de vier panelen samen

Om het voor-, achter-, boven- en onderpaneel te monteren, hebben we de volgende onderdelen nodig:

• Montage voor- en onderpaneel
• Achterpaneel montage
• Bovenpaneel
• Koele witte ledstrip

Om al deze panelen te monteren, bevestigt u eerst de Tube Holder op de bovenkant van de bekerhouder. Plak vervolgens de LED-strips op de onderkant van het bovenpaneel en plaats vervolgens het bovenpaneel in de sleuven van het achter- en voorpaneel.

Stap 14: Monteer de motordraden en de zijpanelen

Om de motordraden en de zijpanelen te monteren, hebben we de volgende onderdelen nodig:

• Geassembleerde vier panelen
• 4x motordraden
• Zijpanelen
• 24x M3x15 bouten
• 24x M3 Moeren
• M3 inbussleutel

Steek de draden in de sleuven van de motor en sluit beide zijpanelen. En bevestig de panelen met M3x15 Bouten en M3 Moeren.

Stap 15: Bedrading

Volg het schema om alle elektronica op de volgende manier te bedraden:

Bevestig de DC-aansluiting in de sleuf van het achterpaneel en sluit de draden aan op de voedingsklemmen van het GRBL-schild

Sluit vervolgens de draden van de motor als volgt aan op de klemmen van de Stepper Drivers:

X-Stepper Driver (GRBL Shield) - Cyaan motordraad

Y-Stepper Driver (GRBL Shield) - Magenta Motordraad

Z-Stepper Driver (GRBL Shield) - Gele motordraad

A-Stepper Driver (GRBL Shield) - Sleutelmotordraad

Opmerking: Sluit A-Step en A-Direction Jumpers van het GRBL Shield aan op respectievelijk pin 12 en pin 13. (De jumpers voor A-Step en A-Direction zijn beschikbaar boven de Power Terminals)

Sluit de HC-05 Bluetooth aan op de volgende aansluitingen -

GND (HC-05) - GND (GRBL-schild)

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

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

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

Sluit de zoemer aan op de volgende klemmen -

-ve (zoemer) - GND (GRBL-schild)

+ve (zoemer) - CoolEn-pin (GRBL-schild)

Opmerking: voed deze machine met een voeding van minimaal 12V/10Amp

Stap 16: Kalibratie van de motoren

Nadat u de machine hebt ingeschakeld, sluit u de Arduino aan op de computer via een USB-kabel om de kalibratiefirmware op de Arduino Uno te installeren.

Download de onderstaande kalibratiecode en upload deze naar de Arduino Uno en voer de volgende instructies uit om alle motorstappen te kalibreren.

Open na het uploaden van de code de seriële monitor met de baudrate van 38400 en schakel zowel CR als NL in.

Geef nu het commando om de motorpompen te kalibreren:

BEGIN

Het argument "Pomp om te kalibreren" is nodig om de Arduino opdracht te geven naar welke motor moet worden gekalibreerd en waarden kan aannemen:

C => Voor Cyaan Motor

M => Voor Magenta Motor Y => Voor Gele Motor K => Voor Sleutel Motor

Wacht tot de pomp de kleur in de buis heeft geladen.

Na het laden, maak de fles schoon als er wat kleur in zit, de Arduino wacht tot je de bevestigingsopdracht verzendt om te beginnen met kalibreren. Stuur "Ja" (zonder aanhalingstekens) om te beginnen met kalibreren.

Nu pompt de motor de kleur in de kolf die we gaan meten met een maatcilinder.

Zodra we de gemeten waarde van de gepompte kleur hebben, kunnen we de stappen per eenheid (ml) voor de geselecteerde motor achterhalen met behulp van de gegeven formule:

5000 (standaard stappen)

Stappen Per ML = -------------------- Gemeten waarde

Zet nu de waarde Steps per Unit (ml) voor elke motor in de hoofdcode in gegeven constanten:

regel 7) const float Cspu => Bevat de waarde voor stappen per eenheid van cyaanmotor

regel 8) const float Mspu => Bevat de waarde voor Steps per Unit of Magenta Motor line 9) const float Yspu => Bevat de waarde voor Steps per Unit van Yellow Motor line 10) const float Kspu => Bevat de waarde voor Steps per Eenheid van sleutelmotor

OPMERKING: Alle stappen en procedures om de motoren correct te kalibreren worden weergegeven tijdens de kalibratie in de seriële monitor

Stap 17:

Stap 18: Coderen

Na het kalibreren van de motoren is het tijd om de hoofdcode voor het maken van kleuren te downloaden.

Download de onderstaande hoofdcode en upload deze naar de Arduino Uno en gebruik de beschikbare opdrachten om deze machine te gebruiken:

LOAD => Wordt gebruikt om het kleurpigment in de siliconenbuis te laden.

CLEAN => Wordt gebruikt om het kleurpigment in de siliconenbuis te verwijderen. SPEED => Wordt gebruikt om de pompsnelheid van het apparaat bij te werken. neem de gehele waarde die het toerental van de motoren vertegenwoordigt. De standaardinstelling is 100 en kan worden bijgewerkt van 100 naar 400. PUMP => Wordt gebruikt om het apparaat de opdracht te geven de gewenste kleur te maken. neemt de gehele waarde die de rode waarde vertegenwoordigt. neemt de gehele waarde die de groene waarde vertegenwoordigt. neemt de gehele waarde die de blauwe waarde vertegenwoordigt. neemt de gehele waarde die het volume van de witte kleur vertegenwoordigt.

OPMERKING: Voordat u deze code gebruikt, moet u ervoor zorgen dat u de waarden van de standaardstappen voor elke motor bijwerkt vanuit de kalibratiecode

Stap 19: En we zijn klaar

Je bent eindelijk klaar! Hier is hoe het eindproduct eruit zou moeten zien en zou moeten werken.

Klik hier om het in actie te zien

Stap 20: Toekomstige reikwijdte

Omdat het mijn eerste prototype is, dat veel beter blijkt te zijn dan ik had verwacht, maar ja, het vereist veel optimalisatie.

Hier zijn enkele van de volgende upgrades die ik zoek voor de volgende versie van deze machine -

• Experimenteren met verschillende Inkten, Kleuren, Verven en Pigmenten.
• Ontwikkeling van een Android-app die een betere gebruikersinterface kan bieden door gebruik te maken van Bluetooth dat we al hebben geïnstalleerd.
• Installatie van een display en een roterende encoder waardoor het een stand-alone apparaat kan worden.
• Zal op zoek gaan naar betere en betrouwbare pompopties.
• Installatie van Google Assistance waardoor het responsiever en slimmer kan worden.

Stap 21: STEM ALSJEBLIEFT

Als je dit project leuk vindt, stem er dan op voor de "First Time Author"-wedstrijd.

Echt zeer gewaardeerd! Ik hoop dat jullie genoten hebben van het project!

Tweede plaats in de kleuren van de regenboogwedstrijd