प्रिंटबॉट: 6 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:23

PrintBot एक iRobotCreate- माउंटेड डॉट-मैट्रिक्स प्रिंटर है। PrintBot किसी भी जमीन की सतह पर टैल्कम पाउडर का उपयोग करके प्रिंट करता है। आधार के लिए रोबोट का उपयोग करने से रोबोट लगभग असीमित आकार में प्रिंट कर सकता है। फ़ुटबॉल क्षेत्र या बास्केटबॉल कोर्ट के बारे में सोचें। हो सकता है कि प्रतिद्वंद्वियों को अगले साल इन धन्यवाद सप्ताहांत के झुंड की तलाश में होना चाहिए। रोबोट प्रिंटर की गतिशीलता की भी अनुमति देता है, जिससे वह प्रिंट करने के लिए किसी स्थान पर जा सकता है, फिर दूसरे पर जा सकता है। वायरलेस शामिल है, इसलिए रिमोट कंट्रोल भी संभव है। इस उपकरण के लिए फुटपाथ कला और विज्ञापन भी एक लक्ष्य-बाजार है।

चरण 1: आईरोबोट बनाएं

iRobot Create बहुत हद तक iRobot के Roomba से मिलता-जुलता है, लेकिन आंतरिक निर्वात के बिना। यह हमें अधिक पेलोड जोड़ने की अनुमति देता है और हमें सुविधाजनक बढ़ते छेद देता है। iRobot क्रिएट को एक संपूर्ण प्रोग्रामिंग इंटरफ़ेस भी प्रदान करता है जो रोबोट को नियंत्रित करना बहुत आसान बनाता है। इंटरफ़ेस रोबोट को क्रमिक रूप से भेजे गए आदेशों और मापदंडों का एक सरल सेट है। अधिक जानकारी के लिए ओपन इंटरफेस विनिर्देशों को पढ़ें। हमारे सरल उपयोग के लिए हमें केवल कुछ कमांड की आवश्यकता है। रोबोट को बाहरी नियंत्रण को स्वीकार करना शुरू करने के लिए कहने के लिए इनिशियलाइज़ेशन पर 128 कमांड भेजा जाना चाहिए। अगला एक मोड चुना जाना चाहिए। पूर्ण नियंत्रण के लिए हम 132 कमांड को क्रिएट को भेजते हैं। ध्यान दें कि आपको सभी डेटा को पूर्णांक के रूप में बनाना चाहिए, नियमित एएससीआई पाठ नहीं। प्रत्येक कमांड ऑपोड एक बाइट है, उस बाइट का मान पूर्णांक मान 128 या जो भी हो। यदि आप एएससीआई या एएनएसआई टेक्स्ट में ट्रांसमिट करना चाहते हैं, तो 128 में प्रत्येक कैरेक्टर एक बाइट होगा। पीसी के माध्यम से परीक्षण या नियंत्रण के लिए हम रियलटर्म की सलाह देते हैं क्योंकि यह सब कुछ बहुत आसान बनाता है। ओपन इंटरफ़ेस दस्तावेज़ीकरण में बताए गए अनुसार आपको बॉड दर को 57600 पर सेट करने की भी आवश्यकता होगी। अब जब क्रिएट इनिशियलाइज़ हो गया है, तो हम रोबोट को आगे बढ़ाने के लिए 137 कमांड का उपयोग करते हैं। प्रतीक्षा दूरी, 156 का उपयोग रोबोट को एक निर्दिष्ट दूरी के बाद रोकने के लिए किया जाता है। स्क्रिप्ट कमांड 152 और 153 सब कुछ एक साथ रखता है और एक साधारण स्क्रिप्ट बनाता है जिसे बार-बार चलाया जा सकता है। iRobot वह बेचता है जिसे वे कमांड मॉड्यूल कहते हैं जो मूल रूप से एक प्रोग्राम योग्य माइक्रो कंट्रोलर और कुछ सीरियल पोर्ट हैं जिनका उपयोग आप अपने क्रिएट को नियंत्रित करने के लिए कर सकते हैं।. इसके बजाय हमने एक सरू प्रोग्रामेबल सिस्टम-ऑन-ए-चिप (PSoC) का उपयोग किया, जो एक बहुत छोटे x86 पीसी के साथ संयुक्त है जिसे eBox 2300 कहा जाता है। रोबोट में एक 18V बैटरी है जिसका उपयोग हम अपने सभी बाह्य उपकरणों को पावर देने के लिए करेंगे।

चरण 2: प्रिंटर डिस्सेप्लर और मोटर नियंत्रण

हमने प्रिंटर की क्षैतिज गति और प्रिंट हेड माउंट असेंबली के लिए एक पुराने Epson इंक-जेट प्रिंटर का उपयोग किया। यहां करने वाली पहली बात यह थी कि प्रिंटर को सावधानीपूर्वक अलग करना था। इसके लिए सभी गैर-आवश्यक घटकों को हटाने की आवश्यकता थी जब तक कि जो कुछ बचा था वह ट्रैक असेंबली, मोटर, प्रिंट हेड होल्डर और ड्राइव बेल्ट था। सावधान रहें कि इस बेल्ट या इसकी ड्राइविंग मोटर को न तोड़ें। इससे पहले कि आप सभी बिजली बोर्डों को फाड़ दें, वोल्ट-मीटर के साथ चारों ओर पोक करना भी चतुर हो सकता है, लेकिन हम इसके लिए थोड़ा उत्साहित थे। ध्यान दें कि आपको किसी भी पेज फीड असेंबली, वास्तविक प्रिंट हेड्स या कार्ट्रिज या किसी सर्किट बोर्ड की आवश्यकता नहीं है। सब कुछ अलग होने के बाद, हमें यह पता लगाना चाहिए कि इस मोटर को कैसे चलाया जाए। चूंकि हमने कुछ भी परीक्षण करने से पहले सब कुछ अलग कर दिया था, इसलिए हमें मोटर की आपूर्ति के लिए उचित वोल्टेज खोजने की जरूरत थी। यदि आप एक मॉडल नंबर पा सकते हैं, तो आप मोटर के स्पेक्स को ऑनलाइन खोजने का प्रयास कर सकते हैं, लेकिन इसके अभाव में, इसे डीसी बिजली की आपूर्ति से जोड़ दें और धीरे-धीरे मोटर में वोल्टेज बढ़ाएं। हम भाग्यशाली थे और पाया कि हमारी मोटर 12-42V पर चल सकती है, लेकिन यह सुनिश्चित करने के लिए कि हमने इसे मैन्युअल रूप से वर्णित किया है। हमें जल्दी ही पता चल गया कि 12 वी पर भी मोटर बहुत तेजी से चल रही होगी। यहां समाधान पल्स-चौड़ाई-मॉड्यूलेशन (पीडब्लूएम) का उपयोग करना है। मूल रूप से यह मोटर को धीमी गति से घुमाने के लिए बहुत तेज़ी से चालू और बंद करता है। हमारी बैटरी 18V की आपूर्ति करती है इसलिए जीवन को आसान बनाने के लिए हम मोटर को उसी से चलाएंगे। डीसी मोटर्स का उपयोग करते समय जो सर्किट में रिवर्स होना चाहिए, आप मोटर को उलटते समय अपने सर्किट में एक बड़े बैक-करंट का अनुभव करेंगे। अनिवार्य रूप से आपकी मोटर एक जनरेटर के रूप में कार्य करती है जबकि यह रुक रही है और उलट रही है। अपने कंट्रोलर को इससे बचाने के लिए आप एच-ब्रिज कहलाने वाले का उपयोग कर सकते हैं। यह अनिवार्य रूप से 4-ट्रांजिस्टर है जिसे एच-आकार में व्यवस्थित किया गया है। हमने Acroname के एक उत्पाद का उपयोग किया। सुनिश्चित करें कि आपके द्वारा चुना गया ड्राइवर आपकी मोटर के लिए आवश्यक करंट को संभाल सकता है। हमारी मोटर को 1 ए निरंतर के लिए रेट किया गया था, इसलिए 3 ए नियंत्रक बहुत अधिक हेड रूम था। यह बोर्ड हमें केवल एक इनपुट को उच्च या निम्न इनपुट के साथ-साथ ब्रेकिंग (मोटर को रोकना और इसे स्थिति में रखकर) मोटर की दिशा को नियंत्रित करने की अनुमति देता है।

चरण 3: प्रिंट हेड

जितना मूल प्रिंट हेड असेंबली को हटाया जा सकता था। हमारे पास एक प्लास्टिक बॉक्स बचा था जिससे हमारे प्रिंट हेड को अटैच करना आसान हो गया था। एक छोटी 5V DC मोटर को एक ड्रिल बिट के साथ जोड़ा गया था। बिट को फ़नल के समान व्यास के जितना संभव हो उतना करीब रखने के लिए चुना गया था। यह ड्रिल को फ़नल के पूरे आउटलेट को भरने की अनुमति देगा। जब बिट घूमता है, तो पाउडर खांचे में प्रवेश करता है और बाहर निकलने की ओर थोड़ा नीचे की ओर घूमता है। बिट वन रोटेशन को घुमाकर हम लगातार आकार का पिक्सेल बना सकते हैं। सब कुछ ठीक करने के लिए सावधानीपूर्वक ट्यूनिंग की आवश्यकता होगी। शुरू में हमें पाउडर के पूरे स्थान पर छिड़काव करने में समस्या थी, लेकिन एक दूसरा फ़नल जोड़कर और ड्रिल बिट को बढ़ाकर, फ़नल तक सीमित रहते हुए लंबे समय तक गिरने से एक साफ पिक्सेल बन गया।

चूंकि इस मोटर को केवल चालू या बंद ही नियंत्रित किया जाना चाहिए, इसलिए यहां एच-ब्रिज की आवश्यकता नहीं थी। इसके बजाय हमने मोटर के ग्राउंड कनेक्शन के साथ श्रृंखला में एक साधारण ट्रांजिस्टर का उपयोग किया। ट्रांजिस्टर के गेट को हमारे माइक्रो कंट्रोलर से एक डिजिटल आउटपुट द्वारा नियंत्रित किया गया था, जैसे कि डिजिटल इनपुट एच-ब्रिज। डीसी मोटर के बगल में छोटा पीसीबी एक इन्फ्रारेड ब्लैक एंड व्हाइट सेंसर है। जब सेंसर क्रमशः काला या सफेद देखता है तो यह बोर्ड केवल एक डिजिटल उच्च या निम्न सिग्नल आउटपुट करता है। काले और सफेद एन्कोडर पट्टी के साथ संयुक्त हमें हर समय काले से सफेद संक्रमणों की गणना करके प्रिंट हेड की स्थिति जानने की अनुमति देता है।

चरण 4: माइक्रोकंट्रोलर

सरू पीएसओसी हार्डवेयर के सभी अलग-अलग टुकड़ों को एकीकृत करता है। एक सरू विकास बोर्ड ने पीएसओसी के साथ काम करने और बाह्य उपकरणों को जोड़ने के लिए एक आसान इंटरफ़ेस प्रदान किया। PSoC एक प्रोग्राम करने योग्य चिप है इसलिए हम वास्तव में FPGA की तरह चिप में भौतिक हार्डवेयर बना सकते हैं। सरू पीएसओसी डिजाइनर के पास पीडब्लूएम जनरेटर, डिजिटल इनपुट और आउटपुट, और सीरियल आरएस -232 कॉम पोर्ट जैसे सामान्य घटकों के लिए पूर्व-निर्मित मॉड्यूल हैं।

विकास बोर्ड में एक एकीकृत प्रोटो-बोर्ड भी है जो हमारे मोटर नियंत्रकों को आसानी से माउंट करने की अनुमति देता है। PSoC पर कोड सब कुछ एक साथ लाता है। यह एक सीरियल कमांड प्राप्त करने की प्रतीक्षा करता है। इसे 0 और 1s की एकल पंक्ति के रूप में स्वरूपित किया गया है जो प्रत्येक पिक्सेल के लिए प्रिंट करने या न करने का संकेत देता है। कोड तब ड्राइव मोटर शुरू करते हुए प्रत्येक पिक्सेल के माध्यम से लूप करता है। ब्लैक/व्हाइट सेंसर से इनपुट पर एक एज-सेंसिटिव इंटरप्ट मौसम के मूल्यांकन को ट्रिगर करता है या प्रत्येक पिक्सेल पर प्रिंट नहीं करता है। यदि एक पिक्सेल चालू है, तो ब्रेक आउटपुट उच्च संचालित होता है एक टाइमर शुरू होता है। टाइमर पर एक रुकावट.5 सेकंड तक प्रतीक्षा करती है, फिर डिस्पेंसर आउटपुट को उच्च ड्राइव करती है, जिससे ट्रांजिस्टर चालू हो जाता है और ड्रिल बिट स्पिन हो जाता है, टाइमर काउंटर रीसेट हो जाता है। एक और आधे सेकंड के बाद, एक रुकावट मोटर को रुकने के लिए और ड्राइव मोटर को फिर से चलने के लिए प्रेरित करती है। जब प्रिंट करने की शर्त झूठी होती है, तब तक कुछ भी नहीं होता है जब तक कि एन्कोडर एक और काले से सफेद किनारे को नहीं पढ़ता। यह सिर को तब तक सुचारू रूप से चलने की अनुमति देता है जब तक कि उसे प्रिंट करने के लिए रुकने की आवश्यकता न हो। जब एक लाइन के अंत तक पहुँच जाता है ("\r\n") एक "\n" पीसी को इंगित करने के लिए सीरियल पोर्ट पर भेजा जाता है कि यह एक नई लाइन के लिए तैयार है। एच-ब्रिज पर दिशा नियंत्रण भी उलट है। 5 मिमी आगे बढ़ने के लिए क्रिएट को सिग्नल भेजा जाता है। यह Create के DSub25 कनेक्टर पर एक डिजिटल इनपुट से जुड़े एक अन्य डिजिटल आउटपुट के माध्यम से किया जाता है। दोनों डिवाइस मानक 5V TTL तर्क का उपयोग करते हैं, इसलिए एक पूर्ण सीरियल इंटरफ़ेस अनावश्यक है।

चरण 5: पीसी

पूरी तरह से स्वतंत्र डिवाइस बनाने के लिए, एक छोटे x86 पीसी का उपयोग किया गया था जिसे ईबॉक्स 2300 कहा जाता था। अधिकतम लचीलेपन के लिए ईबॉक्स पर विंडोज सीई एंबेडेड का एक कस्टम बिल्ड स्थापित किया गया था। USB ड्राइव से 8-बिट ग्रे-स्केल बिटमैप पढ़ने के लिए C में एक एप्लिकेशन विकसित किया गया था। एप्लिकेशन ने फिर छवि को फिर से नमूना दिया और फिर सीरियल कॉम पोर्ट के माध्यम से पीएसओसी को एक बार में एक लाइन आउटपुट किया।

ईबॉक्स का उपयोग करने से कई और विकास हो सकते हैं। एक वेब सर्वर एकीकृत वायरलेस के माध्यम से छवियों को दूरस्थ रूप से अपलोड करने की अनुमति दे सकता है। कई अन्य बातों के अलावा, रिमोट कंट्रोल को लागू किया जा सकता है। आगे की छवि प्रसंस्करण, संभवतः एक उचित प्रिंट ड्राइवर भी बनाया जा सकता है ताकि डिवाइस को नोटपैड जैसे अनुप्रयोगों से प्रिंट करने की अनुमति मिल सके। एक आखिरी चीज जो हम लगभग चूक गए थे, वह थी शक्ति। बनाएँ आपूर्ति 18V। लेकिन हमारे ज्यादातर डिवाइस 5V पर चलते हैं। एक टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स डीसी-डीसी बिजली की आपूर्ति का उपयोग बिजली को गर्मी में बर्बाद किए बिना वोल्टेज को सक्रिय रूप से परिवर्तित करने के लिए किया गया था, इस प्रकार बैटरी जीवन को लम्बा खींच दिया। हम मुद्रण समय के एक घंटे से अधिक का एहसास करने में सक्षम थे। एक कस्टम सर्किट बोर्ड ने इस उपकरण की माउंटिंग और आवश्यक प्रतिरोधों और कैपेसिटर को आसान बना दिया।

चरण 6: वह यह है

खैर, जॉर्जिया टेक में डॉ हैम्बलेन के ईसीई 4180 एंबेडेड डिज़ाइन क्लास के लिए हमारे प्रिंटबॉट ने फॉल 07 बनाया। यहां कुछ चित्र दिए गए हैं जिन्हें हमने अपने रोबोट से मुद्रित किया है। हमें उम्मीद है कि आपको हमारा प्रोजेक्ट पसंद आया होगा और हो सकता है कि यह आगे की खोज को प्रेरित करे! पोस्टरबॉट और अन्य सभी iRobot को उनकी प्रेरणा और मार्गदर्शन के लिए इंस्ट्रक्शंस बनाने के लिए बहुत-बहुत धन्यवाद।