MESOMIX - Macchina per la miscelazione della vernice automatizzata: 21 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Sei un designer, un artista o una persona creativa che ama gettare i colori sulla tua tela, ma spesso è una lotta quando si tratta di creare la tonalità desiderata.

Quindi, questa istruzione tecnica artistica svanirà quella lotta nel nulla. Poiché questo dispositivo, utilizza componenti standard per creare la tonalità desiderata mescolando automaticamente la giusta quantità di pigmenti CMYK (Cyan-Magenta-Yellow-Black), il che ridurrà drasticamente il tempo speso per mescolare i colori o i soldi spesi per l'acquisto di diversi pigmenti. E ti fornirà quel tempo extra per la tua creatività.

Speriamo che vi piaccia e cominciamo!

Passaggio 1: come funziona?

Ci sono fondamentalmente due modelli di teoria del colore che dobbiamo considerare per questo progetto.

1) Modello di colore RGB

Il modello di colore RGB è un modello di colore additivo in cui la luce rossa, verde e blu vengono sommate in vari modi per riprodurre un'ampia gamma di colori. Lo scopo principale del modello di colore RGB è il rilevamento, la rappresentazione e la visualizzazione di immagini in sistemi elettronici, come televisori e computer, sebbene sia stato utilizzato anche nella fotografia convenzionale.

2) Modello di colore CMYK

Il modello di colore CMYK (quadricromia, quadricromia) è un modello di colore sottrattivo, utilizzato nelle stampanti a colori. CMYK si riferisce ai quattro inchiostri utilizzati in alcune stampe a colori: ciano, magenta, giallo e chiave (nero). Il modello CMYK funziona mascherando parzialmente o interamente i colori su uno sfondo più chiaro, solitamente bianco. L'inchiostro riduce la luce che altrimenti verrebbe riflessa. Tale modello è chiamato sottrattivo perché gli inchiostri "sottraggono" la luminosità dal bianco.

Nei modelli di colore additivo come RGB, il bianco è la combinazione "additiva" di tutte le luci colorate primarie, mentre il nero è l'assenza di luce. Nel modello CMYK è il contrario: il bianco è il colore naturale della carta o di un altro sfondo, mentre il nero è il risultato di una combinazione completa di inchiostri colorati. Per risparmiare sull'inchiostro e per produrre toni di nero più profondi, i colori insaturi e scuri vengono prodotti utilizzando l'inchiostro nero invece della combinazione di ciano, magenta e giallo.

Passaggio 2: il meccanismo

Come è menzionato nella sezione "Come funziona?" passo che entrambi i modelli di colore RGB e CMYK verranno utilizzati in questa macchina.

Quindi, utilizzeremo il modello RGB per alimentare il codice colore RGB alla macchina mentre il modello CMYK per creare l'ombra mescolando i pigmenti CMYK in cui il volume del colore bianco sarà costante e aggiunto manualmente.

Quindi, per capire la migliore procedura possibile per costruire questa macchina, ho abbozzato un diagramma di flusso per chiarire il quadro generale nella mia mente.

Ecco il piano come procederanno le cose:

• I valori RGB e il volume del Colore Bianco verranno inviati tramite Serial Monitor.
• Quindi questi valori RGB verranno convertiti in percentuale CMYK utilizzando la formula di conversione.

I valori R, G, B sono divisi per 255 per modificare l'intervallo da 0..255 a 0..1:

R' = R/255 G' = G/255 B' = B/255 Il colore del tasto nero (K) è calcolato dai colori rosso (R'), verde (G') e blu (B'): K = 1-max(R', G', B') Il colore ciano (C) è calcolato dai colori rosso (R') e nero (K): C = (1-R'-K) / (1-K) Il colore magenta (M) è calcolato dai colori verde (G') e nero (K): M = (1-G'-K) / (1-K) Il colore giallo (Y) è calcolato dal blu Colori (B') e nero (K): Y = (1-B'-K) / (1-K)

• Di conseguenza, ho ottenuto i valori percentuali CMYK di quel colore richiesto.
• Ora tutti i valori percentuali sono necessari per essere convertiti nei volumi C, M, Y e K moltiplicando ciascun valore percentuale con il volume del colore bianco.

C(mL) = C(%) * Volume di colore bianco (x mL)

M(mL) = M(%) * Volume di colore bianco (x mL) Y(mL) = Y(%) * Volume di colore bianco (x mL) K(mL) = K(%) * Volume di colore bianco (x ml)

Quindi questi volumi C, M, Y e K verranno moltiplicati per gli Step per Revolution del rispettivo motore

Passi necessari per pompare Colore = Colore (mL) * Passi/giro del rispettivo motore

E questo è tutto, usando questo ogni colore verrà pompato per formare una miscela di colori che verrà miscelata con il volume esatto di colore bianco per formare la tonalità desiderata.

Passaggio 3: il design

Ho deciso di progettarlo in SolidWorks mentre ci sto lavorando da 2 anni e ho applicato tutte le mie capacità di progettazione, produzione sottrattiva e produzione additiva in fase di progettazione, tenendo a mente tutti i parametri che includono l'utilizzo di componenti indipendenti, compatti e design desktop friendly, preciso ma veloce ed economico.

Dopo poche iterazioni, sono arrivato a questo design che soddisfa tutte le mie esigenze e sono abbastanza soddisfatto dei risultati.

Passaggio 4: cosa ci serve?

Componenti elettronici:

• 1x Arduino Uno
• 1x scudo GRBL
• 4x driver passo-passo A4988
• 1x presa CC
• 1x interruttore a bilanciere da 13 cm x 9 cm
• 4x Nema 17
• 2 strisce LED RGB da 15 cm
• 1x cicalino
• 1x HC-05 Bluetooth

Componenti hardware:

• Cuscinetto 24x 624zz
• 4 tubi in silicone lunghi 50 cm (6 mm di diametro esterno e 4 mm di diametro interno)
• 1x cilindro graduato da 100 ml
• 5 bicchieri da 100 ml
• 30x M3x15 bulloni
• 30 dadi M3
• 12x M4x20 bulloni
• 16 bulloni M4x25
• 30 dadi M4
• e alcune rondelle M3 e M4

Utensili:

• Macchina da taglio laser
• stampante 3d
• Chiavi a brugola
• pinza
• Cacciavite
• Saldatore
• Pistola a colla

Passaggio 5: taglio laser

Inizialmente, ho progettato il telaio in modo che fosse costituito da compensato, ma ho capito che l'MDF da 6 mm funzionerà anche per questa macchina, ma l'unico problema con l'MDF è che è soggetto all'umidità e ci sono molte possibilità che l'inchiostro o i pigmenti possano fuoriuscire sui pannelli.

Per risolvere questo problema ho usato un foglio di vinile nero che aggiunge solo pochi dollari al costo totale ma ha fornito un'ottima finitura opaca alla macchina.

Dopo questo, ero pronto per tagliare i miei pannelli tramite una macchina laser.

Allego i file qui sotto e ho già rimosso quel logo dal file in modo che tu possa aggiungere facilmente il tuo:)

Passaggio 6: stampa 3D

Ho esaminato vari tipi di pompe e dopo molte ricerche ho scoperto che le pompe peristaltiche si adattano perfettamente alle mie esigenze.

Ma la maggior parte di loro su Internet sono le pompe con motori DC che non sono molto precisi e possono causare alcuni problemi durante il controllo, d'altra parte, alcune pompe sono lì con motori passo-passo, ma il loro costo è piuttosto elevato.

Quindi, ho deciso di utilizzare una pompa peristaltica stampata in 3D che utilizza un motore Nema 17 e fortunatamente sono arrivato attraverso un collegamento su Thingiverse in cui SILISAND ha realizzato un remix della pompa peristaltica di RALF. (Un ringraziamento speciale a SILISAND e RALF per il loro design che mi ha aiutato molto.)

Quindi, ho usato questa pompa peristaltica per il mio progetto che ha drasticamente ridotto i costi.

Ma dopo aver stampato e testato tutte le parti mi sono reso conto che non sono proprio perfette per questa applicazione. Quindi ho modificato il tubo di pressione del tubo aumentandone la curvatura in modo che possa applicare più pressione sul tubo e ho anche modificato la parte superiore del supporto della staffa per fornire una maggiore presa sull'albero del motore.

Le mie impostazioni della stampante 3D:

• Materiale (PLA)
• Altezza strato (0,2 mm)
• Spessore guscio (1,2 mm)
• Densità di riempimento (30%)
• Velocità di stampa (50 mm/s)
• Temperatura ugello (210 °C)
• Tipo di supporto (ovunque)
• Tipo di adesione della piattaforma (nessuno)

Puoi scaricare tutti i file utilizzati in questo progetto -

Passaggio 7: il supporto per cuscinetti

Per assemblare il supporto del cuscinetto avremo bisogno delle seguenti parti:

• 1x supporto per cuscinetti stampato in 3D inferiore
• 1x supporto per cuscinetti stampato in 3D superiore
• 6x 624zz Cuscinetto
• 3x M4x20 bulloni
• 3 dadi M4
• 3x M4 distanziali
• Chiave a brugola M4

Come descritto nelle immagini, inserire tutti e tre i bulloni M4x20 nella parte superiore del supporto per cuscinetti stampati in 3D, quindi inserire una rondella M4 seguita da due cuscinetti 624zz e un'altra rondella in ciascun bullone. Quindi inserire i dadi M4 nella parte inferiore del supporto del cuscinetto stampato in 3D, serrare i bulloni posizionando il supporto inferiore.

Seguire la stessa procedura per realizzare altri tre supporti per cuscinetti.

Passaggio 8: Preparazione del pannello posteriore

Per assemblare il pannello posteriore avremo bisogno delle seguenti parti:

• Pannello posteriore tagliato al laser
• 4x base pompa stampata in 3D
• 16 dadi M4
• 8x M3x16 bulloni
• 8 rondelle M3
• 4x motore passo-passo Nema 17
• Chiave a brugola M3

Per preparare il pannello posteriore, prendi la base della pompa stampata in 3D e inserisci i dadi M4 nelle fessure sul lato posteriore della base della pompa come mostrato nelle immagini. Preparare altre tre basi della pompa in modo simile.

Ora allinea il motore passo-passo Nema 17 con le fessure sul pannello posteriore dal retro e monta la base della pompa usando il bullone M3x15 e una rondella. E assemblare tutti i motori e la base della pompa usando la stessa procedura.

Passaggio 9: assemblaggio di tutte le pompe sul pannello posteriore

Per assemblare tutte le pompe avremo bisogno delle seguenti parti:

• Motori e Base Pompa assemblati Pannello Posteriore
• 4x supporti per cuscinetti
• 4x Piastra di pressione del tubo stampata in 3D
• 4x Top pompa stampato in 3D
• 4 tubi in silicone da 50 cm (6 mm di diametro esterno e 4 mm di diametro interno)
• 16 bulloni M4x25

Inserire tutti i supporti dei cuscinetti sugli alberi dei motori. Quindi posizionare il tubo in silicone attorno ai supporti del cuscinetto mentre lo si preme con la piastra di pressione del tubo stampata in 3D. E chiudi la pompa usando la parte superiore della pompa stampata in 3D con bulloni M4x25.

Passaggio 10: preparare il pannello inferiore

Per assemblare il pannello inferiore avremo bisogno delle seguenti parti:

• Pannello inferiore tagliato al laser
• 1x Arduino Uno
• 1x scudo GRBL
• 4x driver passo-passo A4988
• 4x M3x15 Bullone
• 4x dadi M3
• Chiave a brugola M3

Monta Arduino Uno sul pannello posteriore utilizzando bulloni M3x15 e dadi M3. Dopodiché impila GRBL Shield su Arduino Uno seguendo i driver Stepper A4988 su GRBL Shield.

Passaggio 11: assemblare il pannello inferiore e anteriore

Per assemblare il pannello inferiore e frontale avremo bisogno delle seguenti parti:

• Pannello frontale tagliato al laser
• Pannello inferiore assemblato con l'elettronica
• 6x M3x15 bulloni
• 6 dadi M3
• Supporto per bicchiere stampato in 3D

Inserire il Pannello Inferiore nelle fessure inferiori del Pannello Frontale e fissarlo utilizzando Bulloni M3x15 e Dadi M3. Quindi fissa il supporto per bicchiere stampato in 3D in posizione utilizzando i bulloni M3x15 e i dadi M3.

Passaggio 12: inserire i tubi nel supporto per tubi stampato in 3D

Per assemblare il pannello inferiore e frontale avremo bisogno delle seguenti parti:

• Pannello posteriore completamente assemblato
• Supporto per tubo stampato in 3D

In questo passaggio, inserisci tutti e quattro i tubi nei fori del supporto per tubi stampati in 3D. E assicurati che un po' di tubo sporga attraverso il supporto.

Passaggio 13: assemblare i quattro pannelli insieme

Per assemblare il pannello anteriore, posteriore, superiore e inferiore avremo bisogno delle seguenti parti:

• Gruppo pannello anteriore e inferiore
• Assemblaggio del pannello posteriore
• Pannello superiore
• Striscia led bianca fredda

Per assemblare tutti questi pannelli, per prima cosa fissa il Tube Holder sulla parte superiore del beaker holder. Quindi attaccare le strisce LED sulla faccia inferiore del pannello superiore e quindi inserire il pannello superiore nelle fessure del pannello posteriore e anteriore.

Passaggio 14: assemblare i cavi del motore e i pannelli laterali

Per assemblare i cavi del motore e i pannelli laterali avremo bisogno delle seguenti parti:

• Assemblato quattro pannelli
• 4x cavi motore
• Pannelli laterali
• 24 bulloni M3x15
• 24 dadi M3
• Chiave a brugola M3

Inserire i fili nelle asole del Motore e chiudere entrambi i pannelli laterali. E fissa i pannelli usando bulloni M3x15 e dadi M3.

Passaggio 15: cablaggio

Seguire lo Schema per cablare tutta l'elettronica nel seguente modo:

Fissare il DC Jack nello slot del pannello posteriore e collegare i fili ai terminali di alimentazione del GRBL Shield

Quindi, collegare i fili del motore ai terminali dei driver passo-passo come segue:

Driver X-Stepper (schermo GRBL) - Cavo motore ciano

Driver Y-Stepper (schermo GRBL) - Cavo motore magenta

Z-Stepper Driver (schermo GRBL) - Cavo motore giallo

Driver A-Stepper (schermo GRBL) - Cavo motore chiave

Nota: collegare i ponticelli A-Step e A-Direction del GRBL Shield rispettivamente al pin 12 e al pin 13. (I ponticelli per A-Step e A-Direction sono disponibili sopra i terminali di alimentazione)

Collegare l'HC-05 Bluetooth ai seguenti terminali:

GND (HC-05) - GND (schermo GRBL)

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

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

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

Collegare il Buzzer ai seguenti morsetti -

-ve (cicalino) - GND (scudo GRBL)

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

Nota: Alimentare questa macchina con almeno 12V/10Amp di alimentazione

Passaggio 16: calibrazione dei motori

Dopo aver alimentato la macchina, collegare Arduino al computer tramite cavo USB per installare il firmware di calibrazione su Arduino Uno.

Scarica il codice di calibrazione indicato di seguito e caricalo su Arduino Uno ed esegui le seguenti istruzioni per calibrare tutti i passaggi dei motori.

Dopo aver caricato il codice, aprire il monitor seriale con il baud rate di 38400 e abilitare sia CR che NL.

Ora dai il comando per tarare le motopompe:

COMINCIARE

L'argomento "Pump to Calibrate" è necessario per comandare ad Arduino su quale motore calibrare e può assumere valori:

C => Per motore ciano

M => Per motore magenta Y => Per motore giallo K => Per motore chiave

Attendi che la pompa carichi il colore nel tubo.

Dopo il caricamento, pulisci la fiaschetta se contiene qualche incantesimo di colore, Arduino attenderà fino a quando non invierai il comando di conferma per iniziare la calibrazione. Invia "Sì" (senza virgolette) per avviare la calibrazione.

Ora il motore pomperà il colore nella beuta che andremo a misurare utilizzando un cilindro graduato.

Una volta che abbiamo il valore misurato del colore pompato, possiamo scoprire i passi per unità (ml) per il motore selezionato utilizzando la formula data:

5000 (passi predefiniti)

Passi per ML = -------------------- Valore misurato

Ora inserisci il valore Passi per unità (ml) per ciascun motore nel codice principale in determinate costanti:

riga 7) const float Cspu => Contiene il valore per Steps per Unit of Cyan Motor

riga 8) const float Mspu => Mantiene il valore di Passi per Unità di Motore Magenta riga 9) const float Yspu => Mantiene il valore di Passi per Unità di Motore Giallo riga 10) const float Kspu => Mantiene il valore di Passi per Unità del motore chiave

NOTA: Tutti i passaggi e le procedure per calibrare correttamente i motori verranno visualizzati durante la calibrazione nel monitor seriale

Passaggio 17:

Passaggio 18: codifica

Dopo aver calibrato i motori, è il momento di scaricare il codice principale per creare i colori.

Scarica il codice principale indicato di seguito e caricalo su Arduino Uno e utilizza i comandi disponibili per utilizzare questa macchina:

LOAD => Usato per caricare il pigmento colorato nel tubo di silicone.

CLEAN => Usato per scaricare il pigmento colorato nel tubo di silicone. SPEED => Usato per aggiornare la velocità di pompaggio del dispositivo. prendere il valore intero che rappresenta il numero di giri dei motori. Di default è impostato 100 e può essere aggiornato da 100 a 400. PUMP => Usato per comandare al dispositivo di realizzare il colore desiderato. prende il valore intero che rappresenta il valore Red. prende il valore intero che rappresenta il valore verde. prende il valore intero che rappresenta il valore Blu. prende il valore intero che rappresenta il volume del colore bianco.

NOTA: prima di utilizzare questo codice assicurarsi di aggiornare i valori dei passaggi predefiniti per ciascun motore dal codice di calibrazione

Passaggio 19: E abbiamo finito

Hai finalmente finito! Ecco come dovrebbe apparire e funzionare il prodotto finale.

Clicca qui per vederlo in azione

Passaggio 20: ambito futuro

Poiché è il mio primo prototipo, che risulta essere di gran lunga migliore di quello che mi aspettavo, ma sì, richiede molta ottimizzazione.

Ecco alcuni dei seguenti aggiornamenti che sto cercando per la prossima versione di questa macchina:

• Sperimentando con diversi inchiostri, colori, vernici e pigmenti.
• Sviluppo di un'app Android in grado di fornire una migliore interfaccia utente utilizzando il Bluetooth che abbiamo già installato.
• Installazione di un Display e di un Encoder rotativo che possono renderlo un dispositivo autonomo.
• Cercherà alcune opzioni di pompaggio migliori e affidabili.
• Installazione di Google Assistance che può renderlo più reattivo e intelligente.

Passo 21: PER FAVORE VOTA

Se ti piace questo progetto, votalo per il concorso "Autore per la prima volta".

Davvero molto apprezzato! Spero che il progetto vi sia piaciuto!

Secondo classificato nel concorso I colori dell'arcobaleno