PCB CNC-Plotter

緣起

因為洗電路板很麻煩，曬電路板又很容易失敗，原本是想 DIY 一台 PCB CNC 來協助製作電路板，但是 CNC PCB 的速度太慢了，但是看到 Dirk Herrendoerfer 先生製作的 PCB CNC-Plotter 計畫，驚為天人，所以想要開始製作這個工具。

Source

https://github.com/dherrendoerfer/uCNC_controller/tree/master/Extras

紀錄

  • 影片
    •

    *

    http://www.youtube.com/watch?v=P0nTmpGKBTo&list=PLotvT33qzzfLRwgobtJN5hoL4Ef7nsFFY&index=6

    簡介

    uCNC_controller 是一個 g-code 解碼控制器的應用程式，它是用於 Arduino 的平台上。它解碼 g-code的命令並且從而去控制 unipolar 步進馬達（3）、一些數位輸出（2）、伺服馬達（1）。

    照片

    Nick Kavalieris 製作的版本。

    列印過程

     

    列印過程：

    使用 eagle 畫好電路板

    點選 cam job ，在 output 的 device 中，選擇 HPGL。在 pen 的 diameter 中，輸入0.4mm。

    儲存

    軟體

  • 在 Arduino nano w. ATMEGA328P 上的腳位設定
    •

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    硬體

  • 材料：
    •

    You need 2x ULN2003 or 2004, one 7805 regulator, two capacitors. The power regulator goes into the upper left. If you want to use the laser you also need a mosfet and a resistor. If someone is a master at eagle I would really love to have a component layer for the .brd?

  • 零件清單:
    5V版本 (Vin 7~12V) 6~15V版本(Vin 12~20V) 備註
    ULN2003A x2 ULN2004A x2
    8x2 IC座 x2 8x2 IC座 x2
    LM7805 LM78xx 視馬達電壓選用
    100uF 16v電容x2 100uF 25v電容x2
    杜邦(公)x很多 杜邦(公)x很多
    JST 5pin x3 JST 5pin x3 5線步進馬達
    Molex 2pin x1 Molex 2pin x1 雷射雕刻供電
    JUMMPER x2 JUMMPER x2

    • uCNC controller 電路板(UNO版)阿助設計。 PS: 還沒洗出來測試

    文件

  • 裝置特定的 g code 命令
    •

    &0：calibratePattern

    &1： slackPattern

    &2：slackPattern2

    &99：輸出硬體設定

    M150：設定 Z 軸模式

    g code 使用資料

  • 模式
    •

    定義模式，透過可以寫程修改狀態的控制器，來如何使用步進馬達、伺服馬達和雷射驅動。

     模式0：步進馬達 1 是 X 軸 

                    步進馬達 2 是 Y 軸 

                    步進馬達 3 是 Z 軸 

                    伺服馬達是主軸轉速 

                    雷射是由主軸驅動

     

    模式1：步進馬達 1 是 X 軸 

                  步進馬達 2 是 Y 軸 

                  步進馬達 3 是 Y 軸 

                  伺服馬達是 Z 軸 (down for Z<0) 

                  雷射是 Z 軸 (on for Z<0)

                  

    模式2：步進馬達 1 是 X 軸 

                   步進馬達 2 是 Y 軸 

                   步進馬達 3 是 Y 軸 

                   伺服馬達是 Z 軸 (+90 to -90)

                   雷射是由主軸驅動

                   

    模式3：步進馬達 1 是 X 軸 

                   步進馬達 2 是 Y 軸 

                   步進馬達 3 是 Y 軸 

                   伺服馬達是工具

                   雷射是 Z 軸 (on for Z<0)

     

    範例：

        M150 S2   ;設定為模式 2

  • 繪製電路圖使用流程
    •
    1. 使用 eagle 設計電路圖。
    2. 選擇 file > cam processor ，把 device 選項為 hpgl ，diameter 為 0.4，匯出檔案。
    3. 使用Hp2xx ，轉成 nc gcode。
    4. 打開 ardGcodeWriter.py。
    5. 讀入檔案。
    6. 列印。

    另一種獲得 nc g code 的方法，建立一個 Gerber 檔案，然後使用 gerber2gcode 得到。

    hp2xx -m nc -t <input file>

    NOTE: hp2xx must be compiled with nc support.?

  • 硬體安裝
    •

    尼龍線與馬達

    The nylon is wound around the steppers 3 times - that is ok for the needed friction to move, but if you run into the ends, it won’t damage anything. If the stepper rod is too smooth you can apply a thin layer of plasticote or thin glue and let that dry completely. A touch up with a file or metal brush would also do the trick.?

    檔案結構

    1. uCNC_controller：主程式
    2. nCNC_builtin：
    3. uCNC_gcode：
    1. uCNC_motor：
    1. uCNC_prase：解析
    2. uCNC_stepper：步進
    3. uCNC.h：

    問題

    改進

    1. 魚線專用絞盤  (3D 列印出來後比對，不適合使用)，原本的設計是直接把魚線繞在步進馬達的轉軸上，但是覺得應該有更好的方式安裝與運作，所以增加這部份。
    2. 改成皮帶帶動的方式?
    1. 筆桿機構部份改進，因為在台灣容易買到的油性筆與原作者所使用的不同，所以必須改變設計。
    1. 筆得加上彈簧頂住，下筆的時候就可以下超過行程，彈簧也會起緩衝作用，遇上 pcb 不平也能安穩抵住，pcb 就不用像雕刻那樣要用雙面膠從背部固定，只需要在外側用膠帶貼一下即可。(鉛筆壹)
    2. 加上可讀記憶卡的 lcd 控制器，來離線列印電路板，不用在列印的過程中一直電腦連線。
    1. 遠端送墨或是像鋼筆用的卡式墨匣。
    2. 可換式筆尖:印久了筆尖會開花，以前筆式繪圖機的筆好像有陶瓷筆尖，印久了比較不會開花，或是下筆控制程式有加減速功能。

    3d 列印零件改進

    http://www.thingiverse.com/thing:725706

    http://www.thingiverse.com/thing:950749

    http://www.thingiverse.com/thing:18678

    Enlarged Rostock Carriage V1.2 for 12mm smooth rod

    檢討-2014-9-10

    參考資料

  • 夾筆的機構
    •

     http://www.thingiverse.com/thing:24435

     http://www.thingiverse.com/thing:5288

     http://www.thingiverse.com/thing:3593

     http://www.thingiverse.com/thing:47696

     http://www.thingiverse.com/thing:10992 （彈簧）

     http://www.thingiverse.com/thing:47696

     http://www.thingiverse.com/thing:31983

     http://www.thingiverse.com/thing:230152  （使用教學）

     http://reprap.org/wiki/Plotting

     

     結構

     http://www.thingiverse.com/thing:182675

     http://www.thingiverse.com/thing:30961

     https://256.makerslocal.org/wiki/index.php/Makers_mantis_cnc

     http://www.thingiverse.com/thing:6115

     http://www.thingiverse.com/thing:344996

     http://www.thingiverse.com/thing:945156

     http://www.thingiverse.com/thing:18678

     

     

     相似計畫

     http://junkplusarduino.blogspot.tw/p/svg-image-plotter.html

     http://www.instructables.com/id/X-Y-Plotter-1/

     

     軟體

     https://docs.google.com/file/d/0B1DQmCDF0I3kcUxraTJITWpPV0E/edit

    硬體

    sg90 伺服馬達 datasheet

    28byj-48 datasheet