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Plotter Laser: mandando o desenho em GCODE



Dando continuidade ao projeto Plotter e Laser com Raspberry Pi CNC HAT, vamos concluir hoje a parte eletrônica, além de carregar e executar um desenho. Posso dizer que gosto muito desta montagem, principalmente pela inovação de poder utilizar um Raspberry ao invés de um Arduino. Já adianto que teremos um 4º vídeo, no qual vamos substituir a caneta que temos no nosso exemplo por um laser.
No 1º vídeo sobre esse assunto, montamos uma mesa XY, que é a base desta “impressora”, a qual serve tanto para gravar quanto cortar determinados materiais, isso envolvendo todo o processo de montagem da parte mecânica. Já no 2º vídeo: Como configurar CNC com Raspberry Pi, preparamos esse microcontrolador com a imagem RPI CNC V4 usando o HAT, versão 2.58 e configuramos o GRBL. Partimos, então, para este 3º vídeo, cujo conteúdo você confere neste artigo e aqui abaixo.


Quero destacar que, além de substituir o Arduino pelo Raspberry Pi, neste projeto temos também a novidade de poder usar um HAT, que é como se fosse um Shield para Raspberry, da Protoneer (Electronic Prototyping Specialists). Veja como o projeto funciona em uma demonstração que trago neste 3º vídeo.


Recursos usados para construção da mesa

1 Raspberry Pi 3 (mas poderia ser B+, 2 ou 3 com conexão 20x2)
1 Protoneer RPi CNC Hat versão 2.58
1 Cartão micro SD 16Gb (recomendado 8Gb ou mais)
1 Fonte 12V x 10A.
3 drivers de motor de passo DRV8825.
1 Monitor com HDMI ou com adaptador.
Teclado e mouse USB
Fios, ferro de solda, solda.


Concluindo a eletrônica

FONTE: https://wiki.protoneer.co.nz/File:RPI-CNC-V258-Front.jpg

Até aqui, montamos o RPi CNC Hat no Raspberry, mas não efetuamos nenhuma conexão com os drivers, motores e sensores. Antes de continuar, não podemos esquecer de desligar corretamente o sistema operacional (shutdown) e, após sua finalização, desconectar o conjunto da fonte de alimentação.


Concluindo a eletrônica – Drivers

Vamos começar com o ajuste da resolução dos passos que utilizaremos. Optamos por usar o driver o DRV8825 com 1/16 de passo.
Entre os conectores de cada driver existem três jumpers numerados de 1 a 3, responsáveis por essa configuração. Para o driver Pololu DRV8825, a tabela do fabricante indica que somente o pino 3 deve ser ativado.

driver Pololu DRV8825: tabela do fabricante

Vamos posicionar os drivers X, Y e Z. Note a indicação do pino de “enable”, EN, ao lado da indicação do eixo.
Os drivers DRV8825 possuem uma indicação em silk do pino de EN na parte inferior. Este pino deve coincidir com a marcação EN em silk no RPi CNC Hat.

 posicionamento dos drivers X, Y e Z

Vamos conectar agora os motores, sendo que a ordem de conexão das bobinas está indicada abaixo.

ordem de conexão das bobinas


Concluindo a eletrônica – Sensores de fim de curso

Vamos conectar o pino de sinal dos sensores de fim de curso X e Y nas entradas END STOPS respectivas.

conexão do pino de sinal dos sensores de fim de curso X e Y nas entradas END STOPS

Como os sensores que utilizamos nesta montagem eram de 5V, usamos os conectores de 5V e GND sobre a placa para alimentar os sensores.
Esta fonte de alimentação é destinada à alimentação lógica dos drivers.

usamos os conectores de 5V e GND sobre a placa para alimentar os sensores


Concluindo a eletrônica - Alimentação

Por fim, conectamos a fonte de 12V/10A ao RPi CNC Hat.

conectando a fonte de 12V/10A ao RPi CNC Hat


Concluindo a eletrônica – Ajustando o limite de corrente dos motores

Precisamos agora ajustar os limites de corrente para os motores. Em cada driver DRV8825 vamos encontrar um potenciômetro para ajuste deste limite.
Usando um voltímetro, podemos medir a tensão no cursor deste potenciômetro em relação ao terra.
Para cada driver utilizamos os seguintes valores, mostrados na tabela:

Tabela com valores para cada driver 


Gerando um arquivo para impressão


Gerando um arquivo – Inkscape


1
Para gerar arquivos G-Code, uma opção interessante é utilizar o InkScape com a extensão “GCodeTools”.
Não vamos nos aprofundar em todas as opções disponíveis, mas passar um guia rápido para importar uma imagem e gerar um arquivo.
O InkScape pode ser encontrado para download na página: https://inkscape.org/pt-br/.

2
Comece importando uma imagem ou use o próprio InkScape para desenhar.
É importante que todos os objetos de seu desenho sejam convertidos em caminhos antes de prosseguir com geração do G-Code. (shift+ctrl+C) ou no menu “Caminho”.
Você pode também rasterizar uma imagem bitmap para utilizar. Para isso, acesse o menu “Caminho” ou (shift+alt+B).


3
Depois de terminar a edição de sua imagem, vamos preparar as configurações para gerar o G-Code.
Acesse o menu:
Extensões>>Gcodetools>>Pontos de Orientação
Essa função criará pontos de referência e escala para o G-Code gerado.

4
Vamos utilizar a primeira opção: “2-points mode”
Marcamos a profundidade Z como -1,5mm. Esta será a profundidade final da ponta da caneta.
Deixamos a unidade em milímetros.
Clicamos em “Aplicar” para que os pontos de referência sejam criados.

5
O ponto de referência oposto à origem que foi criado poderá ter que ser editado para que a escala fique correta. Para isso, coloque o ponteiro do mouse sobre a ponta da seta.
Observe a coordena real X indicada à direita, na barra de status. Utilize este valor da barra de status no lugar do valor gerado caso eles discordem.

6
Após ajustar os pontos de referência, acesse novamente o menu:
Extensões>>Gcodetools>>Ferramenta biblioteca
Para nosso exemplo vamos selecionar a ferramenta “padrão” e clicar em aplicar.


7
Um quadro verde como o apresentado aqui deverá aparecer.
Vamos editar dois valores:
Diameter: usaremos 0,5mm como o diâmetro da ponta da caneta.
Depth step: Usaremos 1,5 para que o desenho seja feito em um único passo.

8
Determinada a ferramenta, vamos acessar o menu:
Extensões>>Gcodetools>>Caminho para G-Code
Na aba “Preferências”, podemos especificar o nome do arquivo e o diretório onde será salvo.
Devemos ainda determinar qual a altura segura para o eixo Z enquanto a caneta se move de um ponto a outro sem desenhar. Neste caso usamos 1,5mm.
Devemos também selecionar a unidade. No nosso caso, milímetros.


9
Na aba “Opções”, conferimos se a escala Z está em “1” (Scale along Z axis).

10
E, por fim, na aba “Caminho para G-code”, deixamos como padrão.
Clicamos em aplicar e aguardamos enquanto os caminhos do arquivo G-Code são gerados.
Se algo der errado, observe a mensagem de erro, pois ela deverá indicar possíveis soluções, principalmente, se algum objeto não puder ser convertido em caminho.

11
Se tudo estiver correto, será possível ver os caminhos (representados por setas azuis) por todo o desenho. Então, um arquivo será gerado no diretório escolhido.



Usando o bCNC para imprimir o arquivo

1
Abra o bCNC e, no menu “File”, abra a conexão com o Hat.

2
No menu “Control”, utilize os controles para posicionar a ponta da caneta no canto inferior da folha de papel.
Depois de posicionar, use os botões X=0, Y=0 e Z=0 para determinar a origem.




3
No menu “File”, clique em “Open” e selecione o arquivo para impressão.


4
Deverá ser possível visualizar os caminhos que serão impressos.


Quero lembrar que, quando você coloca uma caneta no plotter é diferente de você colocar um laser ou um spindle. Então, essa montagem que fizemos é bastante útil para você aprender a mexer com router, com cortadora ou gravadora laser, além de ser simples e segura.





Faça download dos arquivos:



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