基于不器3D打印机_改装绘图机方案教程

 

重要说明：

没有买mega2560的板子，因为最近价格有些贵。12块的8266手上有几块。这个绘图机可能和大家都的不一样，只是一个玩具，验证性的原型机。

• 这只是一个原型机，它的绘制速度非常慢，只有大约30mm/s。原因主要是用的不是C语言实现，而是micro python脚本语言实现。
• 只能做个demo演示。限位开关都没有装，装了目前也用不上，原因是esp8266能用的脚太少，没有足够安全可用的GPIO, 换成esp32才能加。
• 没有大量测试，除了慢，按照要求生成gcode它还是能工作的。

 

教程开始：

1. 改装硬件部分

材料准备：

1. 不器方案3D打印机相关配件。
2. Esp8266 node-mcu一块。
3. 一支写字笔，带弹簧的那种。

 

1. 机器安装

完如下图，只用XYZ相关部分，不用安装挤出相关部件，但要安装打印头的铝块。

  

1. 绘制笔改装

这种笔很常见，把笔打开，削掉一部分笔芯，然后把弹簧放在顶部，解决绘制过程中纸面不平的问题，由于笔尖有弹性可以自动补偿。这个是参考了大鱼。

绘制笔的安装，笔刚好能放进打印洞，然后用２根扎带穿过笔上端的孔，绕过打印头中间轴固定好笔。

1. Ramp1.4/1.5连接esp8266控制板

esp8266只控制step/dir两种信号，共计6个，同时输出5V供电机驱动模块。42电机驱动使能脚全部接地。虽然esp8266有更多的GPIO脚，但是它们是复用的，使用了会引起一些问题，比如下载受影响。这6个脚是摸索出来的，可以安全使用。

X电机:

Xstep-> esp8266控制板D6也就是GPIO12

Xdir-> esp8266控制板D5也就是GPIO14

Y电机:

Ystep-> esp8266控制板D1也就是GPIO5

Ydir-> esp8266控制板D2也就是GPIO4

Z电机:

Zstep-> esp8266控制板D0也就是GPIO16

Zdir-> esp8266控制板D7也就是GPIO13

具体连接参考如下图：

  

 

 

还有ramps的供电：

是用8266上的5V供电，也就是usb供的电。

    

完整的电路连接：

以上硬件完成后，

 

1. 改装软件部分

大致流程是：

• 先用inkscape生成svg矢量图，比如调整到合适的大小。
• 然后用转换svg成gcode。
• 下载gcode到esp8266上，它有4MB flash.
• 调整XYZ工作点
• 执行绘制程序，指定一下绘制文件名，运行脚本程序开始绘制。

 

A)矢量图编辑

矢量图编辑软件，选择的是开源免费的inkscape1.0.2.去官网下载。

如果拿一张图片制作矢量图，有时候还是很麻烦的，如果本身就是线条型图片，相对容易得多。如果能下到svg这样的矢量图最好。

以葫芦娃图片为例生成svg文件。

插入inkscape,会自动弹出导入选择ok

 

进入path/trace bitmap

选择autotrace效果比较好，OK后关掉

 

点击红框内的path，进入路径模式，会显示path信息。如下图，说明路径信息已经生成。

 

点击红框内，进入对象模式，点击图片，然后按del键删除图片，只保留path对象。

然后如下图，只有path.

调整大小，和位置。

 

输出保存为svg文件。

 

1. 转换svg成gcode

 Inkscape  扩展插件gcodeplot有这个功能。

不过它原先是绘制区域的方式，我改了一下只描边，直接用命令行进行转换gcode。

转换工具代码：

https://github.com/chuanjinpang/esp8266_upy_plotter_controller_fireware/tree/main/svg-gcodeplot

转换命令：

python3 gcodeplot.py   -Z 2.5 -Z 0 -t 0.125 your_file_name.svg

转换结果：

生成带注释的your_file_name.svg.gcode

和一个不带注释，更紧凑的rmc_your_file_name.svg.gcode

由于上传速度慢，一般使用rmc_your_file_name.svg.gcode

 

 

参数说明：

 

 -Z|--lift-delta-z=z: amount to lift for pen-up (millimeters) Z轴提笔高度，相对于z-work的。如果板子很平，可以设置得比较小。

 -z|--work-z=z: z-position for drawing (millimeters) Z轴工作高度，一般设置为0.因为没有限位。

 -t|--tolerance=x: ignore (some) deviations of x millimeters or less [default 0.05] 绘制精度，越小越精细，当然gcode文件也会越大。绘制时间也会越久。

 

 可以用些软件查看生成的gcode 绘制结果。这个网页查看不错：https://ncviewer.com/

 

1. 下载gcode到esp8266上

相关windows软件下载地址：

https://github.com/chuanjinpang/esp8266_upy_plotter_controller_fireware/tree/main/upy_windows_tool

可以使用MicroPython File Uploader，将gcode文件上传到esp8266上。

选择好串口，打开串口，选择要上传的文件，发送。

说明：不要使用uPyCraft上传，它好像会自动去掉\r\n这样的行，然后python逐行读取gcode会出现问题。

 

上传完毕后，可以在uPyCraft/device文件夹下看到相对的xx.gcoe文件。

1. 调整XYZ工作点

这一步本来是不必要的，但是因为没有装限位器，所以要手工把X,Y,Z调整到合适的位置。

原代码如下位置为XY的零点。Z零点就是在纸面工作位置上。

E执行绘制程序

个人喜欢用uPyCraft操作upy。简单快捷。

将绘制程序上传，py文件用uPyCraft上传没有问题。

绘制程序只有３个文件：

stepper.py	实现42步进驱动 A4988 或者TMC2225，驱动dir/step/en.   step(self, count)实现方向转动step，负值是反向，正值是挂电正向转step.   由于8266实际可用GPIO脚太少，只有6个可安全任意使用，其它脚会引起一些问题，比如使用GPIO15影响下载，运行后下载就状态不对了。
corexy.py	实现corexy的位置控制，   set_xy(self,ex,ey)驱动X,Y轴位置   set_z(sz,ez)驱动Z轴位置   注意这里Z轴是独立的，不是corexy的部件，原因是Z本身是独立的，如果是激光绘制，就没有Z轴步进的概念，只有一个控制信号。   可能将来会做一个激光雕刻的原型机。
draw_gcode.py	实现gcode绘制   draw_gcode_file(cxy,sz,gp,"3rect.svg.gcode")绘制指定的gcode.   由一个gcode_parse来解析gcode,支持最多４个参数。   def cxy_run_gcode_file(cxy,sz,gp,file_name)   解析器单独运行，负责解析，然后调用cxy_run_xyz（）驱动3轴运行。   def cxy_run_one_gcode(cxy,sz,gp,line):     update,x,y,z= gp.parse_one_gcode(line)     if update:         return cxy_run_xyz(cxy,sz,x,y,z)       else :         return x,y,z

 

在主绘制程序文件draw_gcode.py中，指定一下要绘制的gcode文件名：

draw_gcode_file(cxy,sz,gp,"rmc_plane_v.svg.gcode")

具体代码如下：然后点击>下载并运行。

1. 等待绘制完成

绘制有点慢，下面好像画了30分钟？

 

1. 调试

为啥用upy进行原型机开发，原因是快速，交互性调试。开发效率高，除了运行慢。

 

stepper.py 里面是步进电机控制的，可以来测试单个电机的操作。

 

可以在console里面直接输入

sx = Stepper(14, 12, 13, speed=10000,name="x")

sx.step(100)进行交互性调试，这也是python方便强大的地方。

 

Corexy.py一样，有一个调试程序，也可以直接在console里面交互性调试。