Diferencia entre revisiones de «CNC DIY»

De Casiopea
(Desarrollo Electrónica)
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Desarrollo_Electrónica_DIYLILCNC
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Desarrollo paso a paso de la Electrónica de la Máquina de manera OPEN SOURCE
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===Materiales a cortar===
 
===Materiales a cortar===

Revisión del 14:07 28 nov 2013





Caso de Estudio
NombreEnsamble y Despieze de DIYLILCNC
AutorJuan Carlos Jeldes, Danisa Peric M, Pedro Garretón
LugarMADLAB
Período2011-
Palabras ClaveDIYLILCNC CNC CORTE
RelacionadoMADLAB
Estudiado enTaller de Construcción DI 4 - 2013, Proyecto de Tesis de Juan José Peters, Ing. Electrónica EIE
Estudiado porViviana Acevedo, Juan José Peters
Logo-MADLAB-negro.png


Fabricación Formal

"Experimentación desde el Diseño en Control Numérico y Código Abierto"

Proyecto iniciado el año 2011, como un modo de desarrollar el potencial productivo para los diseñadores en la investigación de máquinas de control numérico y código abierto.

Este Caso de Estudio está basado en los estudios previos de las máquinas a trabajar, como las de CNC (Corte de Control Numérico) y de impresión tridimensional REPRAP. Hechos por Pedro Garretón y Danisa Peric desde los años 2011 hasta la actualidad.

  1. Proyecto DIYLILCNC
  2. Proyecto RepRap

Caso de Estudio

DIYLILCNC

Se desarollará mejoras para la DIYLILCNC ya existente en cuanto a temas electricos y mecánicos. La mejora de Software y circuitos electrónicos será desarollado por Juan José Peters, y los temas formales y mecánicos por Viviana Acevedo

La máquina DIYLILCNC es una derivada de la herramienta Router CNC. La diferencia entre ellas es el tamaño a trabajar, ya que la Router CNC soporta dimensiones de una plancha entera de madera (1300 mm x 2500 mm), en cambio la DIYLILCNC apunta a otras necesidades, tal como su nombre lo indica

DIY: Do it Yourself (Házlo tu mismo, corriente de trabajo basada
     en solucionar los problemas en base al trabajo propio y
     no recurrir a empresas fabricantes)

LIL: Abreviación de la palabra "Little", Pequeño en español

CNC: Corte de Control Numérico.

El proyecto DIYLILCNC es gratis y de código abierto, lo que permite que cualquiera pueda trabajarlo, los planos están a disposición para que se pueda construir de manera no costosa y completamente funcional una fresadora CNC de 3 dimensiones. Ésta fresadora está pensada para que cualquier individuo pueda construirla con nociones básicas de carpintería y herramientas de fácil acceso.

http://diylilcnc.org/


Este tipo de máquina tiene una base de 762 mm x 609 mm, por lo que su capacidad de corte es más reducido en tamaño que la Router CNC, pero mantiene las mismas propiedades, eliminando los errores de operación, permitiendo la producción de piezas con variación en los tamaños, reducción de costes de mano de obra, precisión constante y uso óptimo de los materiales y el equipo.


IMG 2797limpio.jpg


Todas las piezas que conforman la máquina ya cortadas, antes de ser armadas
Detalle de Ensamble "T" con un perno y una tuerca

Retiro del motor, Vista General

Como primera parte del estudio se debe analizar los componentes erróneos o dañados de la máquina, para poder empezar a utilizarla.

Uno de los componentes dañados de la máquina fue el motor, por lo que la primera etapa de investigación es como ensamblar uno nuevo en ella. Se empiezan a desarmar ciertas capas para poder tener acceso a la "Correa de Distribución de las fuerzas", la cual conecta rodamientos y motor para lograr el desplazamiento de la fresadora a lo largo de la mesa de trabajo.

Retiro del motor, Vista Desde los Ejes

Eje X

Eje Y


Eje Z



Análisis de sus componentes

Sistema de Conexiones entre Sistemas

Esquemapcdriversmotor.png

Componentes de la DIYLILCNC

Dremel

Dremel.jpg

La Dremel 4000 es una herramienta de velocidad variable que ofrece el mayor performance y versatilidad de su clase . La incrementada fuerza de su motor, más su retroalimentación en el circuito permite niveles de alta velocidad y rendimiento. Dremel 4000 puede ser usada con todos los accesiorios existentes y los de alto rendimiento, abarcando el mayor rango de proyectos a realizar.

Fresas

Dibujo Fresa100px.jpg

Las fresas son herramientas de corte de forma, material y dimensiones muy variadas de acuerdo con el tipo de fresado que se quiera realizar. Una fresa está determinada por su diámetro, su forma, material constituyente, números de labios o dientes que tenga y el sistema de sujeción a la máquina.

Las dimensiones que posee una fresa están determinadas por:

D: Diámetro de la parte que realiza el trabajo, puede ser de mayor o menor tamaño que la base L:Largo total de la Fresa B: Alto del Corte, es la parte que realmente trabaja y es la profundidad máxima a trabajar en los materiales d: El Diámetro de la base de una fresa (puede ser aplicado este diámetro a toda la fresa, dependiendo de su forma)

Catálogos Existentes en la Escuela:

http://www.timberline-amana.com/timberline-boring-drillingbits.html

Hardware

(Lo material)

Las placas, las conexiones a utilizar. Traductor o Interfaz Corresponde a un circuito cuya tarea es convertir las señales que maneja la CPU (computador), la cual transmite hacia el exterior según el puerto que se utilice en su correspondiente protocolo de transmisión (Paralelo, serie, USB) en señales apropiadas para el control de los drivers. O sea, traduce la información generada por la computadora y genera los pulsos de control que determinarán la cantidad de pasos y el sentido de giro de cada motor para ubicar cada uno de los ejes de la fresadora en la posición cartesiana que se desee. Tradicionalmente se han utilizado drivers basados en compuertas lógicas, trabajando en conexión con puerto paralelo y serie. En la actualidad, han sido yendo reemplazados por el puerto USB y a la aparición de placas de desarrollo basado en Microprocesadores (PIC, Arduino y otros).

Estas placas de desarrollo son las encargadas de traducir todo lo que el computador dice, en impulsos eléctricos que los Drivers si pueden leer.

Placas de desarrollo

Una placa de desarrollo(en inglés: Single Board Computer o SBC) es una computadora completa en un sólo circuito. El diseño se centra en un sólo microprocesador con todas las demás características de un computador funcional en una sola tarjeta que suele ser de tamaño reducido, y que tiene todo lo que necesita en la placa base. Tiene hechas unas conexiones previas, por lo que facilita el trabajo de conectar nuevos dispositivos a esta "Placa" y así traducir todas las órdenes que el computador entrega, en impulsos eléctricos capaces de ser leídos por los drivers y las máquinas.

Las placas de desarrollo más comunes son:

Raspberry Pi
  • Raspberry Pi: Es una placa de desarrollo (SBC) de bajo costo desarrollada en Reino Unido por la Fundación Raspberry Pi, con el objetivo de estimular la enseñanza de ciencias de la computación en las escuelas.

http://www.raspberrypi.org/


Duinomite
  • Duinomite: Es una placa de desarrollo (computador básico) compatible con Maximite, originalmente diseñado por Geoff Graham, con características adicionales y un mapeo de pines similar al de Arduino. DuinoMite te permite programar en lenguaje BASIC y tiene una interface VGA (entrada similar al de los proyectores) y de teclado para que puedas desarrollar y escribir tus códigos en Basic sin la necesidad de computador. Duinomite se caracteriza por ser la placa "de más bajo costo" del mercado. Facturado en Bulgaria

http://www.duinomite.com/


Arduino
  • Arduino: Es la placa de desarrollo más completa y estable del mercado, desarrollada en Italia y de excelente manufactura, se posiciona como una de las mejores y preferidas para trabajar en robótica.

http://www.arduino.cc/es/


Para el desarrolo del proyecto y máquina DIYLILCNC se decide utilizar la placa de desarrollo Arduino, ya que ella es una excelente opción por su estabilidad y gran versatilidad, además de poseer un propio programa donde se pueden "Programar" las funciones que este dispositivo debe traducir en impulsos eléctricos

Arduino

Arduino es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinarios. Arduino se puede utilizar para desarrollar objetos interactivos autónomos o puede ser conectado a software del ordenador (por ejemplo: Macromedia Flash, Processing, Max/MSP, Pure Data). Las placas se pueden montar a mano o adquirirse. El entorno de desarrollo integrado libre se puede descargar gratuitamente.

____________________________

Placa Arduino UNO, en su empaque y con conexión al computador

Software

(Lo No-Material)

El programa utilizado para poder enviar los comandos del computador a la placa y que se ejecuten las acciones que queremos, ha sido desarrollado por el mismo Arduino y es posible descargarlo desde su página web. Es similar a la programación HTML, pero posee su propia biblioteca de comandos.

Imagen del Programa a utilizar para programar la placa
Programa con código escrito para un parpadeo de una luz led


Ejemplo de Código Libre a trabajar en Arduino

/*
  Destello
  Enciende el LED por un segundo, luego lo apago por un segundo, intermitentemente.
 
  Este código de ejemplo es de dominio público.
 */
 
// Pin 13 tiene un LED conectado, en la mayoría de las placas Arduino.
// Nómbrela:
int led = 13;

// La Rutina "setup" empieza a funcionar una vez que se presiona "Resetear":
void setup() {                
  // Diga que el pin digital es un output (sin energía) .
  pinMode(led, OUTPUT);     
}

// La Rutina "loop" (bucle) enpieza una y otra vez, ilimitadamente:
void loop() {
  digitalWrite(led, HIGH);   // Prende el LED (HIGH es el nivel de voltaje)
  delay(1000);               // Espera por un segundo
  digitalWrite(led, LOW);    // Apague el LED bajando el voltaje a LOW
  delay(1000);               // Espera por un segundo
}
Conectar Arduino al pc y programar el código correctamente
Testeo del código, LED encendido por un segundo
LED apagado por un segundo


Drivers

Un controlador de dispositivo El driver para un motor paso a paso corresponde a un circuito electrónico, el cual tiene la característica de conmutar cada una de las bobinas del Stepper y a su vez, generar la secuencia en que debe alimentarse cada bobina para generar un paso.

Para poder practicar ordenes de conexiones y "posibles resultados" entre elementos electrónicos existe este programa de Representación llamado "Fritzing"


Logofritzing300x292.jpg Página oficial del proyecto y link de descarga

Motores

Es la parte sistemática de una máquina capaz de hacer funcionar el sistema transformando algún tipo de energía (eléctrica, de combustibles fósiles, etc.), en energía mecánica capaz de realizar un trabajo. Existen distintos de motores, clasificándolos en el tipo de energía a utilizar para su funcionamiento. Existen motores térmicos, de combustión, turbina de vapor, eléctricos y muchas categorías más. Dentro de los motores eléctricos (la categoría a utilizar) se subdividen en 3 tipos

Motor interior servo.jpg

*Servo motor: Un servomotor es un motor eléctrico que consta con la capacidad de ser controlado, tanto en velocidad como en posición.

Video explicativo funcionamiento de un motor servo


Motor-electrico-sin-nucleo.jpg

Motor sin núcleo: Cuando se necesita un motor eléctrico de baja inercia (arranque y parada muy cortos), se elimina el núcleo de hierro del rotor, lo que aligera su masa y permite fuertes aceleraciones, se suele usar en motores de posicionamiento



Motor1.jpg

Motor Paso a Paso: Dentro de las aplicaciones de control numérico computacional y en la robótica en general, es bastante común encontrar motores del tipo “Paso a Paso” o Stepper como se les conoce comúnmente. Estos motores son ideales en la construcción de mecanismos donde se necesiten movimientos de precisión. La característica principal de estos motores es el hecho de poder moverlos un paso a la vez por cada pulso que se le aplique. Este puede ser desde 90° hasta pequeños movimientos de tan solo 1.8°.




El motor utilizado es el modelo 23HS8430 Stepper, de 3 Amperes y con una graduación del paso de 1.8°. Se necesitan 3 de éstos, uno para cada eje, para motorizar así en 3 dimensiones.

Estos motores son construídos por distintas empresas y con distintas características de acuerdo a las necesidades, por lo que se encargan a productores fuera del país e independientes


Proceso de Construcción

Para poder construir una caja de similares características a la ya Existente "Caja de Drivers" se tomaron ciertas consideraciones para construir la "Caja de Fuente de Poder", como la técnica de curvado de madera Patrones de Corte Láser. De esta manera, esta técnica se estudia más en profundidad otorgando nuevas herramientas para desarrollar curvado de madera sin la necesidad de matrices.

Caja de Poder

El armado y creación de la caja tiene los siguientes pasos a seguir:

[1]Diseño y ejecución de las piezas "Laterales", frontales y posteriores

[2] Ensamble y encolado de las piezas y sus respectivos calces. Detalle de las curvas adaptadas a la forma

[3]Instalación de los componentes electrónicos y piezas de sujeción a la máquina

[4]Luego de Armada la caja con sus componentes correctamente instalados y cableados, vienen las capas de finales, como lo son el acrílico protector, y un "Marco" final para evitar deformaciones debido al peso

Armado de caja DIYLILCNC.jpg


Proceso de Desarrollo de la Caja de la Fuente de Poder

Conjunto y desarrollo de Acoples

CJTO ACOPLES.png


Acople Metálico

[1] Acople Metálico: Este acople tenía una perforación de 6 mm en todo su largo, por lo que no lograba unir al motor (de diámetro 8 mm) con el "eje" (de diámetro 6 mm). Fue mandado a tornear para expandir la perforación de 6mm a 8mm, pero no fue hecha con precisión y al unir el motor y el "eje" no quedaban perfectamente centrados. Sin ese movimiento perfecto, no es posible que la cadena gire adecuadamente al ritmo del motor


Acople Madera

[2] Acople de Madera: En un intento de confeccionar con las herramientas existentes en el MADLAB, se diseña un acople de similares características al de metal y se fabrica en Madera de Raulí junto con la máquina CNC router

[3] Acople Caucho revestido de Acero :

[4] Acople de Aluminio


Video Funcionamiento

Desarrollo Electrónica

Desarrollo paso a paso de la Electrónica de la Máquina de manera OPEN SOURCE Desarrollo_Electrónica_DIYLILCNC

Materiales a cortar

Materiales ya testeados en el taller: Espuma, terciado, acrílico, MDF, chapas delgadas de cobre, etc

Acrílicos

Ideología del Proyecto

Código Abierto

Logocodigoabierto.png

Código abierto (Open Source) es el término con el que se conoce al software distribuido y desarrollado libremente. El código abierto tiene un punto de vista más orientado a los beneficios prácticos de poder acceder al código, que a las cuestiones éticas y morales las cuales se destacan en el software libre.

La idea del código abierto se centra en la premisa de que al compartir el código, el programa resultante tiende a ser de calidad superior al software propietario. Éste software libre no propicia ganancias para nadie, y entrega fuentes tipográficas, traducciones, localizaciones, plantillas, sonidos, imágenes, FAQs, guías, manuales... a cualquiera que quiera acceder a ellas.

Algunos programas hechos en base a "Open Source", donde el usuario no paga licencias y es posible la intervención de los usuarios en su Código.

Navegador Web Mozilla Firefox, creado "por y para personas" y mejorar su experiencia en la navegación http://www.mozilla.org/en-US/ Reproductor de video VLC es un reproductor multimedia, multiplataforma y de código abierto que permite reproducir prácticamente todos los formatos de vídeo y audio más utilizados en la actualidad. http://www.videolan.org/vlc/ Sistema Operativo Ubuntu , se distribuye como software libre y gratuito. Está orientado al usuario novato y promedio, con un fuerte enfoque en la facilidad de uso y en mejorar la experiencia de usuario. http://www.ubuntu.com/ E-mail Thunderbird, su objetivo es desarrollar un Explorador Mozilla más liviano y rápido en la navegación. http://www.mozilla.org/es/thunderbird/
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Listado y Página de descargas de Programas "Open Source" http://sourceforge.net/

Proyectos Open Source

Otro tipo de aplicar el "Open Source" son los llamados "Proyectos Open Source" que promulgan la fabricación personal de los objetos además del propio desarrollo, investigación y colaboración al objeto. Algunos ejemplos de ellos son:

Arduino, placa electrónica para usos multidiciplinarios Proyecto Oscar

http://www.theoscarproject.org iniciativa de creación de un automóvil de código abierto. Cualquier persona puede unirse, mejorando el diseño, la mecánica, la publicidad y la distribución del automóvil.

TuXphone http://docs.huihoo.com/tuxphone Teléfono móvil que funciona en libre y software de código abierto Simputer, es un computador de mano económico, que busca traer poder de cómputo para las masas
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