Mini traceur CNC 2D à partir d'un lecteur DVD recyclé avec shield L293D

Composants et fournitures

• 1 × Arduino UNO (cerveau de la machine)
• 1 × Shield moteur L293D (contrôle moteurs pas-à-pas axes X/Y)
• 1 × Servomoteur Tower Pro 9g (mouvement Z : stylo HAUT/BAS)
• 1 × Lecteur DVD de récupération (mécanique axes X et Y)
• 1 × Fils de connexion (générique)

Applications et services en ligne

• Arduino IDE
• Processing IDE
• Inkscape (création G-code)

À propos de ce projet

Assembler deux lecteurs DVD de récupération comme sur l'image

1. Téléchargez Arduino IDE
2. Téléchargez Processing IDE
3. Ouvrez Arduino IDE et chargez le code téléchargé ici.
4. Ouvrez Processing IDE et chargez le code téléchargé ici.

Ouvrez le lecteur DVD et retirez le tiroir interne. Ce tiroir avec son mécanisme pas-à-pas servira d'axes X et Y. Suivez les photos jointes pour l'assemblage. Percez le boîtier DVD vide pour fixer les axes X et Y sur leurs boîtiers respectifs avec écrous/boulons.

Placez-les perpendiculairement l'un à l'autre.

G-code

Pour créer des fichiers G-code compatibles, utilisez Inkscape (logiciel graphique vectoriel pro, gratuit, open source, multiplateforme – standard SVG). Téléchargez la version 0.48.5 (importante).

Installez l'extension d'export G-code (disponible ici avec notes d'installation).

Suivez la vidéo YouTube pour créer un fichier G-code.

• Chargez le fichier gctrl dans Processing IDE et cliquez sur PLAY.
• Appuyez sur 'p' pour sélectionner le port série.
• Optionnel : vitesse de jog avec touches 1, 2, 3.
• Appuyez sur 'g' pour charger le fichier G-code.
• Votre machine est prête à tracer dès validation (Entrée) du fichier G-code.

Fichiers G-code prêts à l'emploi :

• Hisoka.gcode
• papay.gcode
• spong1.gcode

Merci de votre attention ! Lien complet : ici.

Vidéo de la machine en action : (lien non inclus)

Code

Code Arduino CNC

#include <Servo.h>
#include <AFMotor.h>

#define LINE_BUFFER_LENGTH 512
char STEP = MICROSTEP;

// Position servo stylo HAUT/BAS
const int penZUp = 95;
const int penZDown = 83;
const int penServoPin = 10;

// Pas par révolution (lecteurs DVD)
const int stepsPerRevolution = 48;

Servo penServo;
AF_Stepper myStepperY(stepsPerRevolution, 1);
AF_Stepper myStepperX(stepsPerRevolution, 2);

struct point { float x; float y; float z; };
struct point actuatorPos;

float StepInc = 1;
int StepDelay = 0;
int LineDelay = 0;
int penDelay = 50;

float StepsPerMillimeterX = 100.0;
float StepsPerMillimeterY = 100.0;

float Xmin = 0, Xmax = 40;
float Ymin = 0, Ymax = 40;
float Zmin = 0, Zmax = 1;

float Xpos = Xmin, Ypos = Ymin, Zpos = Zmax;
boolean verbose = false;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  penServo.attach(penServoPin);
  penServo.write(penZUp);
  delay(100);
  myStepperX.setSpeed(600);
  myStepperY.setSpeed(600);
  Serial.println("Mini CNC Plotter alive and kicking!");
  Serial.print("X range: "); Serial.print(Xmin); Serial.print(" to "); Serial.print(Xmax); Serial.println(" mm.");
  Serial.print("Y range: "); Serial.print(Ymin); Serial.print(" to "); Serial.print(Ymax); Serial.println(" mm.");
}

void loop() {
  delay(100);
  char line[LINE_BUFFER_LENGTH];
  char c;
  int lineIndex = 0;
  bool lineIsComment = false, lineSemiColon = false;

  while (1) {
    while (Serial.available() > 0) {
      c = Serial.read();
      if (c == '\n' || c == '\r') {
        if (lineIndex > 0) {
          line[lineIndex] = '\0';
          if (verbose) { Serial.print("Received: "); Serial.println(line); }
          processIncomingLine(line, lineIndex);
          lineIndex = 0;
        }
        lineIsComment = false;
        lineSemiColon = false;
        Serial.println("ok");
      } else {
        if (lineIsComment || lineSemiColon) {
          if (c == ')') lineIsComment = false;
        } else {
          if (c <= ' ') { /* ignore whitespace */ }
          else if (c == '/') { /* block delete not supported */ }
          else if (c == '(') { lineIsComment = true; }
          else if (c == ';') { lineSemiColon = true; }
          else if (lineIndex >= LINE_BUFFER_LENGTH - 1) {
            Serial.println("ERROR - lineBuffer overflow");
            lineIsComment = false; lineSemiColon = false;
          } else if (c >= 'a' && c <= 'z') {
            line[lineIndex++] = c - 'a' + 'A';
          } else {
            line[lineIndex++] = c;
          }
        }
      }
    }
  }
}

void processIncomingLine(char* line, int charNB) {
  int currentIndex = 0;
  char buffer[64];
  struct point newPos = {0, 0, 0};

  while (currentIndex < charNB) {
    switch (line[currentIndex++]) {
      case 'U': penUp(); break;
      case 'D': penDown(); break;
      case 'G':
        buffer[0] = line[currentIndex++];
        buffer[1] = '\0';
        switch (atoi(buffer)) {
          case 0: case 1: { // G0/G1 mouvement
            char* indexX = strchr(line + currentIndex, 'X');
            char* indexY = strchr(line + currentIndex, 'Y');
            if (indexY == NULL) {
              newPos.x = atof(indexX + 1);
              newPos.y = actuatorPos.y;
            } else if (indexX == NULL) {
              newPos.y = atof(indexY + 1);
              newPos.x = actuatorPos.x;
            } else {
              newPos.y = atof(indexY + 1);
              *indexY = '\0';
              newPos.x = atof(indexX + 1);
            }
            drawLine(newPos.x, newPos.y);
            actuatorPos.x = newPos.x;
            actuatorPos.y = newPos.y;
            break;
          }
        }
        break;
      case 'M':
        buffer[0] = line[currentIndex++];
        buffer[1] = line[currentIndex++];
        buffer[2] = line[currentIndex++];
        buffer[3] = '\0';
        switch (atoi(buffer)) {
          case 300: { // M300 stylo
            char* indexS = strchr(line + currentIndex, 'S');
            float Spos = atof(indexS + 1);
            if (Spos == 30) penDown();
            if (Spos == 50) penUp();
            break;
          }
          case 114: // M114 position
            Serial.print("Absolute position: X = "); Serial.print(actuatorPos.x);
            Serial.print(" - Y = "); Serial.println(actuatorPos.y);
            break;
          default:
            Serial.print("Command not recognized: M"); Serial.println(buffer);
        }
        break;
    }
  }
}

void drawLine(float x1, float y1) {
  if (verbose) { Serial.print("fx1, fy1: "); Serial.print(x1); Serial.print(","); Serial.print(y1); Serial.println(); }
  if (x1 >= Xmax) x1 = Xmax;
  if (x1 <= Xmin) x1 = Xmin;
  if (y1 >= Ymax) y1 = Ymax;
  if (y1 <= Ymin) y1 = Ymin;
  if (verbose) { Serial.print("Xpos, Ypos: "); Serial.print(Xpos); Serial.print(","); Serial.print(Ypos); Serial.println(); }
  if (verbose) { Serial.print("x1, y1: "); Serial.print(x1); Serial.print(","); Serial.print(y1); Serial.println(); }

  x1 = (int)(x1 * StepsPerMillimeterX);
  y1 = (int)(y1 * StepsPerMillimeterY);
  float x0 = Xpos, y0 = Ypos;

  long dx = abs(x1 - x0);
  long dy = abs(y1 - y0);
  int sx = (x0 < x1) ? StepInc : -StepInc;
  int sy = (y0 < y1) ? StepInc : -StepInc;
  long i, over = 0;

  if (dx > dy) {
    for (i = 0; i < dx; ++i) {
      myStepperX.onestep(sx, STEP);
      over += dy;
      if (over >= dx) { over -= dx; myStepperY.onestep(sy, STEP); }
      delay(StepDelay);
    }
  } else {
    for (i = 0; i < dy; ++i) {
      myStepperY.onestep(sy, STEP);
      over += dx;
      if (over >= dy) { over -= dy; myStepperX.onestep(sx, STEP); }
      delay(StepDelay);
    }
  }

  if (verbose) { Serial.print("dx, dy:"); Serial.print(dx); Serial.print(","); Serial.print(dy); Serial.println(); }
  if (verbose) { Serial.print("Going to ("); Serial.print(x0); Serial.print(","); Serial.print(y0); Serial.println(")"); }

  delay(LineDelay);
  Xpos = x1; Ypos = y1;
}

void penUp() {
  penServo.write(penZUp);
  delay(penDelay);
  Zpos = Zmax;
  digitalWrite(15, LOW); digitalWrite(16, HIGH);
  if (verbose) Serial.println("Pen up!");
}

void penDown() {
  penServo.write(penZDown);
  delay(penDelay);
  Zpos = Zmin;
  digitalWrite(15, HIGH); digitalWrite(16, LOW);
  if (verbose) Serial.println("Pen down.");
}

Code Processing (Java)

import java.awt.event.KeyEvent;
import javax.swing.JOptionPane;
import processing.serial.*;

Serial port = null;
String portname = null; // null = interactif (touche 'p')
// String portname = Serial.list()[0]; // Mac
// String portname = "/dev/ttyUSB0"; // Linux
// String portname = "COM6"; // Windows

boolean streaming = false;
float speed = 0.001;
String[] gcode;
int i = 0;

void openSerialPort() {
  if (portname == null) return;
  if (port != null) port.stop();
  port = new Serial(this, portname, 9600);
  port.bufferUntil('\n');
}

void selectSerialPort() {
  String result = (String) JOptionPane.showInputDialog(frame,
    "Select the serial port that corresponds to your Arduino board.",
    "Select serial port", JOptionPane.QUESTION_MESSAGE, null, Serial.list(), 0);
  if (result != null) { portname = result; openSerialPort(); }
}

void setup() {
  size(500, 250);
  openSerialPort();
}

void draw() {
  background(0);
  fill(255);
  int y = 24, dy = 12;
  text("INSTRUCTIONS", 12, y); y += dy;
  text("p: select serial port", 12, y); y += dy;
  text("1: speed 0.001 in (1 mil)/jog", 12, y); y += dy;
  text("2: speed 0.010 in (10 mil)/jog", 12, y); y += dy;
  text("3: speed 0.100 in (100 mil)/jog", 12, y); y += dy;
  text("arrow keys: jog X-Y", 12, y); y += dy;
  text("page up/down: jog Z", 12, y); y += dy;
  text("$: display grbl settings", 12, y); y += dy;
  text("h: go home", 12, y); y += dy;
  text("0: zero machine (set home here)", 12, y); y += dy;
  text("g: stream g-code file", 12, y); y += dy;
  text("x: stop streaming (not immediate)", 12, y); y += dy;
  y = height - dy;
  text("current jog speed: " + speed + " in/step", 12, y); y -= dy;
  text("current serial port: " + portname, 12, y); y -= dy;
}

void keyPressed() {
  if (key == '1') speed = 0.001;
  if (key == '2') speed = 0.01;
  if (key == '3') speed = 0.1;

  if (!streaming) {
    if (keyCode == LEFT)  port.write("G91\nG20\nG00 X-" + speed + " Y0.000 Z0.000\n");
    if (keyCode == RIGHT) port.write("G91\nG20\nG00 X" + speed + " Y0.000 Z0.000\n");
    if (keyCode == UP)    port.write("G91\nG20\nG00 X0.000 Y" + speed + " Z0.000\n");
    if (keyCode == DOWN)  port.write("G91\nG20\nG00 X0.000 Y-" + speed + " Z0.000\n");
    if (keyCode == KeyEvent.VK_PAGE_UP)   port.write("G91\nG20\nG00 X0.000 Y0.000 Z" + speed + "\n");
    if (keyCode == KeyEvent.VK_PAGE_DOWN) port.write("G91\nG20\nG00 X0.000 Y0.000 Z-" + speed + "\n");
    if (key == 'h') port.write("G90\nG20\nG00 X0.000 Y0.000 Z0.000\n");
    if (key == 'v') port.write("$0=75\n$1=74\n$2=75\n");
    if (key == 's') port.write("$3=10\n");
    if (key == 'e') port.write("$16=1\n");
    if (key == 'd') port.write("$16=0\n");
    if (key == '0') openSerialPort();
    if (key == 'p') selectSerialPort();
    if (key == '$') port.write("$$\n");
  }

  if (!streaming && key == 'g') {
    gcode = null; i = 0;
    println("Loading file...");
    selectInput("Select a file to process:", "fileSelected", null);
  }
  if (key == 'x') streaming = false;
}

void fileSelected(java.io.File selection) {
  if (selection == null) { println("Window closed or cancelled."); return; }
  println("User selected " + selection.getAbsolutePath());
  gcode = loadStrings(selection.getAbsolutePath());
  if (gcode == null) return;
  streaming = true;
  stream();
}

void stream() {
  if (!streaming) return;
  while (true) {
    if (i == gcode.length) { streaming = false; return; }
    if (gcode[i].trim().length() == 0) i++; else break;
  }
  println(gcode[i]);
  port.write(gcode[i] + '\n');
  i++;
}

void serialEvent(Serial p) {
  String s = p.readStringUntil('\n');
  println(s.trim());
  if (s.trim().startsWith("ok")) stream();
  if (s.trim().startsWith("error")) stream(); // XXX: really?
}

Schémas

Connectez tous les composants comme indiqué :