[Buildlog] Multifunctionele whiteboard plotter

[NuclearBanana]

Hallo mede-tweakers!
Laten we beginnen bij het begin, ik ben een werktuigouwkunde student met een passie voor electronica. Ik werk al jaren in mijn vrije tijd aan leuke/gekke/handige projectjes en nu heb ik besloten om een van mijn projectjes eindelijk maar eens te delen. Ik zit al anderhalf jaar met dit idee in mijn hoofd, maar tot een paar weken terug is er eigenlijk nooit wat van gekomen. Een multifunctionele Whiteboard plotter. Ik ben een groot fan van mijn 1 bij 2 meter whiteboard en gebruik die dan ook dagelijk voor vanalles en nogwat. Het nadeel: Je kan niet op opslaan drukken, iets anders tekenen en met een druk op de knop je formules of tekeningen terugtoveren. Hier wil ik dan ook verandering in gaan brengen.

Het concept:
- Een whiteboard plotter die alles kan tekenen wat je maar kan bedenken.
- Macro's voor bijvoorbeeld schema's en planningen en mooie to-do lijstjes enz.
- (Makkelijk en snel!) verwisselbare kop om bijvoorbeeld pennen, markers, lasers of wat dan ook te gebruiken.
- Simpele en snelle bediening
- Eventueel een app (waarschijnlijk in c#, gezien dit tegenwoordig mijn go-to taal is)

Beperkingen:
- Geld (Tsja, student he )

Gezien het feit dat ik via mijn opleiding gratis toegang heb tot leuke speeltjes zoals een lasersnijder die meer kost dan het huis van mijn ouders, maak ik daar graag gebruik van en is het overgrote deel ontworpen zodat het snel en gemakkelijk met de laser gesneden kan worden in 3 en 4mm triplex.

Als basis maak ik gebruik van standaard Nema17 motoren met een CoreXY mechaniek om de bewegende delen zo licht mogelijk en gemakkelijk schaalbaar te maken. De as beweegt over de rand van het whiteboard heen, gezien er geen grote krachten op komen en dat weer wat mechanische onderdelen scheelt vond ik het est wel een slimme oplossing. Omdat de moeren van de lagers te ver uitsteken, word het whiteboard 3mm van de muur af gehouden dmv triplex plaatjes. De Y-as bevat twee aluminium extrusie profielen (makerbeam 10x10mm) in een mogelijk volgende iteratie zal ik deze vervangen met 1515 of 2020 extrusies. Het werkt namelijk wel, maar er is mij net iets te veel buiging mogelijk (Mijn ontwerp berekeningen kwamen uit op 5 of 6mm verbuiging met 2kg druk op het midden, dit klopt ongeveer wel maar ik had meer ruimte moeten nemen bij nader inzien).









Helaas ben ik de foto's van het laseren en bouwen een beetje kwijt geraakt. Maar hierbij wel wat kiekjes van de huidige status.









Het rode draad is simpelweg goedkoop gevlochten vislijn (ookwel Spectra line genoemd). Dit omdat het goedkoop, sterk en makkelijk is.
Op dit moment wordt de boel op extra spanning gehouden met een veer. Hier moet nog een oplossing voor komen. Ook is de plotter kop zelf slechts een simpel dingetje om de boel werkend te krijgen en alles te testen. In de komende week zal ik de nieuwe kop laseren en installeren. Hier en daar slipt de lijn nog een beetje. Dit komt deels door de matig ontworpen plotter kop zonder enige vorm van goede geleiding.



Het geheel wordt nu aangestuurd door een Arduino met GRBL 1.1f firmware met een tweak die het gebruik van een servo op de kop toelaat. Dit wil ik uiteindelijk net wegwerken in een kastje


(Want ja, dit mag inderdaad wel wat netter worden )


En hierbij nog een mooi kiekjes van een tekentest:


En tenslotte een filmpje waarbij het prachtige tweakers logo getekend wordt

Al met al heeft het geheel mij tot nu toe 26 euries gekost (wanneer je de onderdelen die ik onder mijn kussen vandaan heb getoverd niet meerekent). Geen slechte score tot nu toe. Komende dagen/weken zullen er zeker nog updates volgen Ik ben benieuwd wat jullie er van vinden, en vragen, tips, tricks weetikveelwat is allemaal welkom natuurlijk!

[ Voor 2% gewijzigd door NuclearBanana op 22-04-2018 12:35 . Reden: Linkjes, plaatjes ]

[Sethro]

Super cool!

[Franko P.]

Heel erg gaaf.
Weet niet precies wat voor lijn spectra line precies is, maar je zou eens kunnen kijken naar dunne gevlochten vislijn.
Spiderwire bijvoorbeeld. Erg sterk, geen rek.

Misschien gebruik maken van een kabel rups voor X en Y richting zodat je losse draad mooi weggewerkt is.

Zoiets dus: https://iprototype.nl/images/products/2324_original.png

[ Voor 33% gewijzigd door Franko P. op 14-04-2018 20:07 ]

[MAX3400]

Franko P. schreef op zaterdag 14 april 2018 @ 20:05:
Heel erg gaaf.
Weet niet precies wat voor lijn spectra line precies is, maar je zou eens kunnen kijken naar dunne gevlochten vislijn.
Spiderwire bijvoorbeeld. Erg sterk, geen rek.

Het rode draad is simpelweg goedkoop gevlochten vislijn (ookwel Spectra line genoemd). Dit omdat het goedkoop, sterk en makkelijk is.

Staat in de (lange) topicstart...

[sypie]

Als technisch docent met een verminderd talent voor het tekenen op een whiteboard is dit voor mij zeker een must-have. Tof om te zien.

[Franko P.]

MAX3400 schreef op zaterdag 14 april 2018 @ 20:07:
[...]

Het rode draad is simpelweg goedkoop gevlochten vislijn (ookwel Spectra line genoemd). Dit omdat het goedkoop, sterk en makkelijk is.

Staat in de (lange) topicstart...

Klopt maar dat neemt niet weg dat ik niet weet hoe goed of slecht spectra line is.

[NuclearBanana]

Franko P. schreef op zaterdag 14 april 2018 @ 20:11:
[...]


Klopt maar dat neemt niet weg dat ik niet weet hoe goed of slecht spectra line is.

Het is Gevlochten PE draad van DIAOWAN, 0.55mm met een maximale trekkracht van 45Kg. Vanuit een technisch perspectief had ik eigenlijk willen gaan voor GT2 belts. Maar gezien het feit dat het hier om een Teken apparaat gaat en niet een 3d printer of CNC volstaat dit ruim.

[NuclearBanana]

Franko P. schreef op zaterdag 14 april 2018 @ 20:05:
Heel erg gaaf.
Weet niet precies wat voor lijn spectra line precies is, maar je zou eens kunnen kijken naar dunne gevlochten vislijn.
Spiderwire bijvoorbeeld. Erg sterk, geen rek.

Misschien gebruik maken van een kabel rups voor X en Y richting zodat je losse draad mooi weggewerkt is.

Zoiets dus: https://iprototype.nl/images/products/2324_original.png

Ik heb expres nog geen cable guide gemaakt omdat de plotter kop zelf nog vervangen moet worden voor een de uiteindelijke versie. Dit is puur om het geheel te testen. Maar het zal opgelost worden met deze ingieuze elegante oplossing als inspiratie:

https://hackaday.com/2017...-looks-great-stays-cheap/

En over de draad, het is simpelweg chinese variant van spiderwire

[ Voor 4% gewijzigd door NuclearBanana op 14-04-2018 20:28 ]

[WillemHteA]

Leuk project, al mooi gemaakt vind ik😀
Ga je er ook nog een wis-voorziening bij maken? Of blijft dat handwerk?

[_ferry_]

Leuk gedaan, volgens mij heeft @Sprite_tm ook eens zoiets gemaakt

[Mr_gadget]

Gaaf ontwerp! Leuk dat je zo'n goedwerkend iets hebt weten te maken tegen deze kosten

[DaCoTa]

Heel gaaf! Met een pendikte van een paar mm maakt de precisie natuurlijk niet zo heel veel uit.

Ik weet niet of je hem al kent, maar misschien kun je hier ook nog inspiratie uit halen: https://www.kickstarter.c...display-that-draws-with-a / http://www.joto.rocks/.

[NuclearBanana]

Een hele goede morgen maar weer! Bedankt voor de leuke reacties en suggesties!
Ik heb weer een update van de voortgang. Door drukte op school heb ik geen tijd gehad om de lasersnijder aan te jagen, dit zal morgen of maandag gebeuren.

WillemHteA schreef op zondag 15 april 2018 @ 11:09:
Leuk project, al mooi gemaakt vind ik😀
Ga je er ook nog een wis-voorziening bij maken? Of blijft dat handwerk?

Maar zoals willem al zag, hoewel het tekenen zelf mooi automatisch gaat, is het erg gepiel met gcode om de boel draaiende te krijgen. Daarom ben ik de laatste dagen bezig geweest met een grove opzet voor een mooi programmaatje waarmee je makkelijk en snel g-codes kan laden uitijnen en uitspugen op het bord.

Dit is geschreven in Visual C#, en delen ervan kunnen direct gekopieerd worden naar Xamarin voor een toekomstige android (of zelfs IOS) app.



Je kan gewoon de tekening aanklikken en rondslepen over het bord heen en de interface schaalt netjes dynamisch mee bij vergroten of verkleinen. Dit is echt nog een V0.0001 als het ware, maar niet slecht voor een paar uurtjes werk
Momenteel loop ik nog tegen een paar lastige dingetjes aan. Zoals dat hij soms het venterpunt van de cirkel niet helemaal lekker tekent en performance met veel arcs. (programmeer en wiskunde helden: tips en tricks worden dus gewaardeerd xD). Ook moet ik de boel nog even netjes multithreaded maken zodra de basis van het grafische deel draait.

Ook zal dit programma de basis zijn van het inscannen van tekeningen (Wat nog een heel interessante beeldverwerkingsuitdaging gaat zijn ).

Laat de reacties en suggesties vooral lekker doorgaan. Ik geef wel weer een update zodra er meer is!


#UPDATE# 20-4-2018 2:00 uur

Na flink gepield te hebben met de code heb ik het programma flink verbeterd
- Multithreaded rendering is nu werkend (GPU rendering komt hierna ofc.)
- Verdere opschoning van de code
- Kleine functie tweaks (Remove knop was eerst nog niet werkend, alle knoppen werken nu)
- Als je naar de screenshot kijkt lijkt er niks veranderd

Maarja, Waarbij het programma eerder depressief werd van grote G-Code files vliegt hij nu door grote tekeningen heen (veel grotere bestanden dan ik realistisch gezien ooit zal kunnen tekenen met de plotter)


(deze test deed ik eerder ook al. Nu vliegt hij door het slepen, roteren en transformeren van meerdere gigantische tekeningen heen, waar hij eerst moeite had met inladen van slechts 1 tekening)

Ten slotte kwam een huisgenoot met een idee, en ik wil de eventuele animo wel even plotten (gehehe woordgrappen toch).
Gezien het feit dat ik dit idee eigenlijk toch wel wil gaan doorontwikkelen tot een daadwerkelijk leuk apparaat. Zowel hardware- als softwarematig. Zijn er eventueel mensen die geinteresseerd zijn in een eventuele bouwkit van dit systeem?
Hoewel ik van plan ben om alles tegen het eind te open-sourcen heeft natuurlijk niet iedereen toegang tot een lasersnijder. Dit zou dan pas zijn als de laatste hardware revisie is geweest en de software ook netjes gemakkelijk werkt. Het gaat nu vooral om een eventuele animo peiling

[ Voor 28% gewijzigd door NuclearBanana op 20-04-2018 02:15 . Reden: Update toegevoegd ]

[sebastius]

Tof! Zo’n ding zou ik ook wel bij onze hackerspace willen bouwen.

Over open source: gebruik github en doe het nu al. Jouw proces qua bouwen en ontwerpen is leuk om te zien en input op te kunnen geven.

Mocht je trouwens een keertje langs willen komen bij Revspace (goed bereikbaar met oa tram 19) ben je van harte welkom. Denk dat het wel iets voor je is, gezien deze build!

[NuclearBanana]

Hallo tweakers!
De ontwikkeling gaat gestaag door! afgelopen dagen volle bak bezig geweest om de GUI helemaal operationeel te maken tot een alpha versie die gerbuikt kan worden om de hardware tot zijn limieten te testen.

Updates:
- Onderliggende parser verschoond
- Multithreaded optimalisatie, UI blijft operationeel tijdens alle operaties.
- plaatjes gaan nu zo: GCode -> Grafische elementen -> Transformaties -> nieuw gegenereerde GCode van grafische elementen.
- Seriele verbinding werkend
- Settings van de plotter laden en parsen
- Plaatjes tekenen werkend
- Github Repo gemaakt

Kortom je kan nu gewoon tekeningetjes inladen, rondslepen, draaien, vergroten/verkleinen en vervolgens precies wat je in de GUI ziet laten tekenen op het bord

Huidige problemen:
- De plotter kop *moet* echt vervangen worden. Hij heeft veel weerstand bij bewegen en zorgt voor het slippen van het systeem. En het bord is lichtelijk bolstaand, dus in het midden raakt de pen het bord wel, maar richting de randen niet meer (valt op het filmpje tegen het eind goed te zien).
- Software development, hoewel leuk, kost veel tijd.

en voor de liefhebbers: https://github.com/BeatSkip/PlotControl

Ik laat zoals gewoonlijk meer horen zodra er meer te vertellen is!

[ Voor 5% gewijzigd door NuclearBanana op 22-04-2018 12:36 ]

[NuclearBanana]

sebastius schreef op zondag 22 april 2018 @ 12:09:
Tof! Zo’n ding zou ik ook wel bij onze hackerspace willen bouwen.

Over open source: gebruik github en doe het nu al. Jouw proces qua bouwen en ontwerpen is leuk om te zien en input op te kunnen geven.

Mocht je trouwens een keertje langs willen komen bij Revspace (goed bereikbaar met oa tram 19) ben je van harte welkom. Denk dat het wel iets voor je is, gezien deze build!

hahaha, mooie timing! Was *precies* de github repo aan het opzetten toen jij jouw reply aan het typen was hahaha. Maar in mijn vorige post staat de github repo. Alle input op gebied van software is zeer welkom! Gezien het feit dat ik zeer zeker een Werktuigbouwkundige en *geen* software developer ben. Alles op het gebied van software is zelf aangeleerd (over 14 jaar dan wel, wat niet slecht is voor een 22 jarige , Al is het grootste deel daarvan low level C op microcontrollers geweest. Visual c# ben ik pas een maand of twee geleden mee begonnen )

Edit (volgende geldt voor alle lezers) :
Mocht je suggesties hebben omtrent de code, kijk maar even of het handiger is om dat te doen op de Github repo (nooit eerder gewerkt met github, dus heb eerlijk gezegd geen idee of dat handiger is).

En als je wilt helpen met het project op het gebied van software, neem dan vooral contact met mij op!
Het hardware ontwerp houd ik liever voor mijzelf, gezien het een zeer leerzame uitdaging voor mijzelf is (al word dat ook volledig open-sourced!). Input is natuurlijk wel altijd heel welkom! daar niet van

[ Voor 26% gewijzigd door NuclearBanana op 22-04-2018 14:22 . Reden: grammatica, edit ]

[sebastius]

NuclearBanana schreef op zondag 22 april 2018 @ 12:27:
[...]


hahaha, mooie timing! Was *precies* de github repo aan het opzetten toen jij jouw reply aan het typen was hahaha. Maar in mijn vorige post staat de github repo. Alle input op gebied van software is zeer welkom! Gezien het feit dat ik zeer zeker een Werktuigbouwkundige en *geen* software developer ben. Alles op het gebied van software is zelf aangeleerd (over 14 jaar dan wel, wat niet slecht is voor een 22 jarige , Al is het grootste deel daarvan low level C op microcontrollers geweest. Visual c# ben ik pas een maand of twee geleden mee begonnen )

EDIT:
Mocht je suggesties hebben omtrent de code, kijk maar even of het handiger is om dat te doen op de Github repo (nooit eerder gewerkt met github, dus heb eerlijk gezegd geen idee of dat handiger is).

En als je wilt helpen met het project op het gebied van software, neem dan vooral contact met mij op!
Het hardware ontwerp houd ik liever voor mijzelf, gezien het een zeer leerzame uitdaging voor mijzelf is (al word dat ook volledig open-sourced!). Input is natuurlijk wel altijd heel welkom! daar niet van

Oh ik ben geen softwaremens. Maar kom eens buurten bij Revspace, denk wel dat het wat voor je is. Veel gezelligheid, veel gereedschap en veel kennis

[NuclearBanana]

Beste tweakers,
Hier ben ik weer met een update.

Ik heb besloten dat ik de stepper motoren ga vervangen met borstelloze motoren. Dit zal het mogelijk maken om vele malen sneller te bewegen over het bord. Het nadeel hiervan is dat ze relatief complex zijn om aan te sturen en geen enkele vorm van positie feedback geven.
Echter wanneer goed uitgevoerd maakt het geniale snelheden mogelijk.
Hier een demo van een goed uitgevoerde bldc aandrijving en aansturing:

Voor de positiefeedback heb ik optische encoders besteld met 400 posities per revolutie. De uiteindelijke resolutie zou ik het liefst hoger willen hebben. Maar de encoders zijn altijd uit te wisselen indien een upgrade vereist is.



Als motor zelf heb ik nu deze liggen, een Durafly 3648 550Kv gemodificeerd van Delta naar Ster windingen om op lagere snelheden een zo hoog mogelijk koppel te hebben.



EDIT:
De motorkeuze is veranderd naar een 5065 270Kv motor, dit omdat de as doorsteekt naar onderen en deze motor geschikter is voor aansturing in deze situatie.
Hier onder het ontwerp van de testopstelling waarmee ik de aansturing werkend kan krijgen.
Vanwege het feit dat de encoder een quadrature encoder is kan je het aantal punten per rotatie vermenigvuldigen met vier door de sensor simpelweg goed uit te lezen. Dit maakt 1600 punten per rotatie mogelijk. Ook maakt de opstelling gebruik van een tandwielverhouding van ongeveer 0.18 wat de totale resolutie 9200 punten per rotatie maakt. De precieze diameter van de pulley die aan zal sluiten op de draden heb ik nog niet bepaald. Eerst deze testopstelling werkend krijgen en dan verder dimensioneren aan de hand van de resultaten daaruit.

[ Voor 27% gewijzigd door NuclearBanana op 26-04-2018 19:48 . Reden: Update toegevoegd ]

[NuclearBanana]

Hallo tweakers!
Hier ben ik dan weer met een update!
Vandaag druk bezig geweest met de lasersnijder om de nieuwste harware te maken.







De nieuwe tekenkop:


De nieuwe motor mount:


Ik moet nog wachten tot het laatste wieltje, de assen en de lineaire geleiders voor de kop binnen zijn voordat ik deze kan monteren. Dus hierbij nogmaals, ik laat het horen zodra er meer te zien of vertellen is!

[masauri]

Ziet er verdomd mooi uit, ik kijk uit naar meer

[NuclearBanana]

masauri schreef op donderdag 3 mei 2018 @ 21:14:
Ziet er verdomd mooi uit, ik kijk uit naar meer

Dankje! Er is zeker nog heel wat werk te gaan, maar het gaat gestaag door Zal zo veel mogelijk proberen om consistent updates te plaatsen

[Henky87]

Leuk project,
Ik was al een tijdje opzoek naar een plotter die op een krijtbord of muur kon schrijven. Echter nooit gelukt bij gebrek aan kennis. Ik ben misschien wel een leuke video tegengekomen.

[NuclearBanana]

Beste Tweakers!
het is weer even geleden dat ik voor het laatst een update heb geplaatst. Echter dit betekent niet dat ik heb stilgezeten. Ik heb in mijn overige tijd sinds mijn laatste update een ESC gemaakt en geprogrammeerd om een BLDC aan te sturen. Alle bestaande opties voor aansturingen waren te duur of te complex. Om deze reden heb ik dan maar weer gekozen voor het wiel opnieuw uitvinden. vanmiddag of morgen zal een uitgebreidere update volgen. Maar ik wil deze eerste sneak peak alvast delen. de servo aansturing kan van stilstand, naar twee
vijf rotaties en weer naar stilstad voordat het schroefje de tafel raakt. Echt niet normaal, nog nooit zo'n snelle servo buiten industriele omgeving gezien.

Allemachtig wat was dit alles een programmeerwerk deze week (ja ik had deels kant en klaar kunnen kopen/gebriuken, maarja wat is de lol daarin he )

Excuses voor mijn brakkerige slomo-camerawerk Maar ja je ziet het goed VIJF rotaties

Hier 10.5 rotaties in 574ms 326 milliseconden stilstand tot stilstand (wtf!)

Om te zien welk verschil tunen maakt is dit een mooie, die heeft nog aanzienlijk wat overshoot.
https://youtu.be/3AYj-hdMKDU

Na wat rekenwerk en nog wat testen. heb ik een snelheid van 10 rotaties in 181ms kunnen krijgen op 33.2 Volt. Wanneer je dit omrekent naar RPM kom je uit op ongeveer 3150 RPM. Toen ik keek naar de getallen bleek wat leuks. De motor die hier gebruikt wordt is 87Kv, wat inhoudt dat als je de motor optimaal aanstuurt je 87 RPM behaalt voor elke volt waarmee je hem aanstuurt. Vervolgens: 3150/87 = 36.20 Volt. Dit betekent dat ik EN vrijwel de maximale snelheid uit de motor haal voor elke volt aansturing met mijn programma EN dat de Kv rating eerder op 3150 rpm / 33.2 = 94.87Kv zit. Hoewel mijn aansturing niet perfect *kan* zijn. bevestigd dit voor mij dat het zowel snel als zeer efficient werkt!

(en ja de getallen vliegen alle kanten op in deze post. Maar heb hem in 3 uur tijd 5 keer bijgewerkt en elke keer ontdekte ik een nieuwe optimalisatie. Definitieve max snelheid is 3150 RPM ofwel 18.1 milliseconden per rotatie. *let op* dit is nauwkeurig gecontroleerd 18.1ms met 3-fase aansturing en niet gewoon een motor aanblazen )

[ Voor 53% gewijzigd door NuclearBanana op 13-05-2018 10:18 . Reden: Motor kan nu 5 rotaties in dezelfde tijd + rekenfoutje ]

[NuclearBanana]

Beste tweakers,
Hier weer een update. ik vind dat het principe van de aandrijving nu vrijwel goed is. Tijd om een printplaat te ontwerpen, gezien de hopeloze hoop draadjes en proefprintjes niet echt een "profi" look heeft.

Hier een mooi filmpje van de BLDC aansturing in Servo sweep modus. Zoals je ziet kan je heb blokkeren wat je wilt, maar schiet feilloos bijna onzichtbaar snel terug naar de goede positie.

Nu is het wachten op de definitieve motoren en encoders om te kijken of het uiteindelijke geheel ook zo netjes werkt.

Note: de kant en klare BLDC driver die je ziet, daar heb ik slechts ingehaakt op de MOSFET's als 'power stage' als het ware. het aansturen van de mosfets gebeurt dus volledig op de ESP32. De reden hiervoor is dat de esp gecombineerd met de encoder een vele malen preciezer en sneller resultaat geeft. De aansturing van de kant en klare driver wordt dus volledig omzeild (sterker nog, de IC is eraf gesloopt )

[ Voor 26% gewijzigd door NuclearBanana op 15-05-2018 18:23 . Reden: notitie toegevoegd ]

[Btje]

Nu een camera erop en je kunt inscannen wat je met de hand hebt getekend. Dat hebben we hier op het werk ook alleen zijn die dingen knetter duur.

[NuclearBanana]

Btje schreef op woensdag 16 mei 2018 @ 08:23:
Nu een camera erop en je kunt inscannen wat je met de hand hebt getekend. Dat hebben we hier op het werk ook alleen zijn die dingen knetter duur.

Jups! zoals ik in mijn eerste post al meldde, is dat zeker ook wel mijn plan! Al wordt dat nog een interessant beeldverwerkings uitdaginkje

[NuclearBanana]

Hallo allemaal!
Nou het is eindelijk zo ver! de nieuwe motoren en encoders zijn binnen! Dus we kunnen eindelijk aan de slag om die aan de praat te krijgen. Hier even wat kiekjes van de nieuwe motors! Echt allemachtig, dit zijn best wel grote units!

[DRaakje]

Er is nu ook een kickstarter die het al erg goed doet.

https://www.kickstarter.c...ref=popular&ref=discovery