DrawingBot - Un plotter casero OpenSource

Post en construcción ---Iré actualizando, por lo que falte información específica, pero seguro que te sirve para desarrollar el proyecto---


DrawingBot es una versión Open Hardware de la versión comercial AxiDraw. No es mas que un sencillo y moderno plotter, capaz de escribir o dibujar sobre casi cualquier superficie plana mediante un bolígrafo, rotulador, lápiz, etc,...

También existe otro proyecto llamado 4xiDraw que está bastante mejor documentado y que tal vez encuentras mas información en Instructables.

Ingredientes para el montaje

Para realizar el proyecto vas a necesitar:

Estructura

  • Juego de piezas impresas
  • 2x Varillas M8 x 450mm (Eje X)
  • 2x Varillas M8 x 350mm (Eje Y)
  • 2x Varillas 3.5mm (Eje Z) (Se pueden encontrar en las antiguas CDROM o utilizar dos clavos de ese diámetro como he usado yo)
  • 1x Varilla roscada M8 x 470mm (para dar consistencia a la estructura)
  • 8x Rodamientos lineales Lm8uu
  • 2x Engranajes GT2 16 (para los motores NEMA17)
  • 5x Rodamientos 624zz
  • 2000mm (aprox) Correa GT2
  • Tornillos, tuercas y arandelas para M3, M4 (pendiente inventariar)
  • 4x Tuercas M8
  • 4x Arandelas para M8

Los diseños para imprimir de DrawingBot los podéis bajar de Thingiverse

Electrónica

  • 2x Motores NEMA 17
  • 1x Servo sg90
  • 2x EndStop (opcional, yo no los he utilizado ya que no hago homing al inicio de la impresión)
  • 1x Kit Arduino UNO + Shield CNC + drivers motores DRV4988 (he optado por esta solución mucho mas simple y sencilla)
  • Fuente alimentación 12V a 2A

Hardware

Vamos a revisar específicamente los aspectos importantes a la hora montar la electrónica.

Vamos a utilizar el kit Arduino UNO + Shield CNC y los correspondientes drivers 4988. Este kit lo podéis encontrar muy económico por ejemplo en aliexpress

Montaremos la shield sobre el Arduino y colocaremos tres jumpers de configuración a cada driver (son los que están justo debajo de cada driver y configuran el número de pasos a los que va a trabajar cada motor).


Fijaros solo en un detalle, por si luego tenéis algún problema. Si tenemos así orientada la electrónica respecto a la estructura del plotter, el motor de la izquierda de la imagen está conectado como eje X, y el de la derecha como eje Y.

El servo sg90, lo vamos a tener que conectar a los pines de alimentación (5v) y GND y el cable de PWM (normalmente de color amarillo anaranjado) lo colocaremos en el pin de endstops de Z+. Ésto es así, porque el firmware grbl que vamos a utilizar está modificado para ese pin (ojo, que he visto varios comentarios, que en función del Arduino, éste pin puede variar, para Arduino UNO no hay problema ni hacer modificaciones)

Software de control

El firmware que tenemos que subir a Arduino es una versión del Grbl modificada para poder trabajar con el servo, que subierá y bajará el lápiz cuando toque grbl 0.9i with Servo motor support. A parte tendremos que hacer un pequeño cambio en el fichero config.c para que esté configurado como una máquina CoreXY:

Buscamos la linea donde aparece la definición desactivada y la activamos, eliminado el "//" (código comentado), quedando de esta forma:

// Enable CoreXY kinematics. Use ONLY with CoreXY machines.
// IMPORTANT: If homing is enabled, you must reconfigure the homing cycle #defines above to
// #define HOMING_CYCLE_0 (1<<X_AXIS) and #define HOMING_CYCLE_1 (1<<Y_AXIS)
// NOTE: This configuration option alters the motion of the X and Y axes to principle of operation
// defined at (http://corexy.com/theory.html). Motors are assumed to positioned and wired exactly as
// described, if not, motions may move in strange directions. Grbl assumes the CoreXY A and B motors
// have the same steps per mm internally.

define COREXY // Default disabled. Uncomment to enable.

¿Cómo paso un dibujo al DrawingBot?

Yo he utilizado Inkscape, que además podemos encontrar plugins (o extensiones, como se llama), para generar el fichero GCode que enviaríamos a nuestro DrawingBot.

Tenemos que pensar que nuestra imagen siempre tiene que ser vectorial. Es la única forma de que puede ser interpretados los paths y generados los comandos GCode.

Los paths son tratados cómo contornos, es decir, que si escribimos unas letras y las vemos rellenas en un color, el relleno no es una característica vectorial interpretable.

¿Cómo relleno los objetos con trazos vectorizados?

Para rellenar objetos, utilizo la extensión Hatch Fill que hay desarrollada para el EggBot y que podéis descargar en su repositorio GitHub: https://github.com/evil-mad/EggBot/releases/.

Es una forma sencilla de rellenar figuras, hay otros métodos, pero éste me ha resultado fácil. Esto es importante porque tened en cuenta que el plotter va a dibujar contornos, no el relleno. Mas adelante veréis un ejemplo con las letras rellenas.

¿Cómo paso de un dibujo vectorial al GCODE?

Para pasar de imagen vectorizada a GCode, utilizo la extensión J Tech Laser Tool, que generá el gCode a partir de la imagen vectorizada. Remarco los parámetros importantes:

  • M03: Para que libere el lápiz
  • M05: Para que lo levante y poder moverse libremente


Ya tenemos nuestro fichero listo para ser procesado por nuestro DrawingBot.

¿Cómo envío el fichero GCODE a procesar por el DrawingBot?

Una de las aplicaciones mas sencillas para enviar el GCODE a nuestro firmware GRBL es Universal GcodeSender basado en Java y compatible con GRBL.

La aplicación es muy sencilla, una vez descargada la ejecutamos y revisamos el puerto donde tenemos conectado nuestro DrawingBot y nos conectamos. Veremos en ese momento que si todo va bien, nos aparecerán las opciones de configuración de grbl. También si enviamos el comando "$$" podremos verlas. Estas opciones están guardadas en la memoria interna del Arduino. Antes de enviar nuestra primera prueba, vamos a tener que verificar y posiblemente cambiar algunos de los valores de los parámetros.

Para cambiar el valor de un parámetro es muy sencillo: < $numero_parametro > = < nuevo__valor >. Veamos, los parámetros que hay que revisar son: