我也要有大JJ - 废喷墨打印机改超低成本大行程玩具雕刻机，扔掉你的光驱雕刻机吧！|3D打印/雕刻机

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只看楼主倒序阅读我要置顶楼主发表于: 2015-05-15

— 本帖被 mydigit 从创意DIY 移动到本区(2015-09-24) —

此项目的曲折过程（不想看的可以直接跳过）

       从洞洞板无法满足我的需求开始，制作PCB就是我心头的痛，刀刻、记号笔描、热转印、感光油墨等方法我都试过了：刀刻费力，不美观，只能用于很简单的电路；记号笔描也是折磨，脖子都折了，线还是歪歪扭扭的，焊盘间距不准；热转印总是要承受断线之苦，总是需要记号笔补漏，成功率不高；感光油墨太麻烦了，感觉像是进入了化学实验室，油墨/显影剂/脱模剂/三氯化铁一字排开，加上辅助的电吹风刷子刮板什么的，每次阵势都很壮观，一不小心就弄的手和台面都很脏，有一次不小心将强碱脱模剂粘到手背上没有及时清理，烧伤了，疼了一个星期，还有一个不爽是晚上还干不了活（买紫外光灯？用的不多，必要性太小）。

       为此，我做梦都梦想到自己有一台雕刻机，喝喝茶就看到PCB做好了，多美妙的体验，无奈雕刻机门槛不低，成本不斐。而低成本的光驱雕刻机行程太小，只有大约38*38mm，其实什么都做不了，而且还要单独购买一块Arduino，所以即使我有很多的废光驱我都没有动力去组装一台来玩。

       在看到网友themrleon开源的PIC单片机光驱雕刻机<https://github.com/themrleon/OpenCdNC>后，刚好我找到了一个废喷墨打印机，于是乎燃起了一线希望：可以用打印机的框架改一个雕刻机！

       打定了主意，就满世界搜有没有其他网友改装过，还真有不少，但是结构大都改动较大，投入大，费工，不合我意。我就自己琢磨怎么样的结构改动小。

       开始我就直接使用其DC电机+光栅条结构做为X轴，Y轴采用扫描仪组件（自带步进电机和同步带），Z轴采用软驱步进电机组件。
看下图：

研究了几天电机驱动方法，然后自己设计了一个DC电机驱动模块：
       有两个隔离的输入端，一正一负正转，一负一正反转，正正或负负则短接电机两级，起刹车作用，通过栅极电阻（我最后用2k，其实小一点也可以）减慢MOS开启速度，通过栅极二极管加快MOS关断速度，避免同侧同时导通导致电源短路。制作时要根据不同的光耦确定其发射管和接收管电阻，保证光耦打开时输出端电压够低，以免两个同侧MOS同时导通。

       打印机上的光栅传感器不是简单的一发两收红外对管，上面有IC，输出有四根线，地线好找，覆铜最多的就是，再找一根连接到一个电阻的线，即为电源线，然后剩下两根就是输出线，提供电源3.3V时，其中一根线输出脉冲低为2.3v左右，高为2.5v左右，另一根线输出脉冲低为0v或2.3v，高为2.5v左右，而且好像每经过一格光栅，一根线要输出两个脉冲？向左和向右运动时输出的脉冲又有点不一样，具体的不一样因为我没有示波器，所以无法确定。
（这四根线我是不停测试才找到的，所以有一个限流电源在DIY过程中很有用，先将电源限流在20mA，然后逐个线尝试，即使接错了也不会烧掉器件。）
       根据测试结果，直接使用一个LM358接成电压比较器模式进行光栅脉冲整形和电压变换输出到单片机（高电平要求为大于2V的电压，低为0V），用一个电位器调参考电压，电路很简单，我就不上了。

       安装好后机器是能工作了，但是画出来的字边缘不齐的，会逐步的往一边歪，换另一根光栅传感器的输出脚还是不行（我猜这可能其光栅传感器有IC，要综合判断处理两路输出才行，而我只判断了其中一路的脉冲，没有示波器，我只能到此为止），后来我又将光栅条结构改成安装在电机轴上的光栅盘结构，并且使用槽型光耦输出计数脉冲，刻出来的字终于立正了，但是却“长毛”了：边缘不整齐，这是因为偶尔电机会过冲，尝试过尽量减慢电机速度，尝试过在软件中直接计数、采用中断计数、采用CCP模块硬件计数等等方式都搞不定DC电机的过冲问题，终于提出一个猜想（史称著名的C猜想）：DC电机+反馈可以准确知道当前位置，但是无法精确停止在某个位置。

      那为何喷墨打印机可以用DC电机？是因为其不需要精确停止，只需要准确知道当前位置，然后控制喷头喷墨或不喷墨即可，而喷墨或停止喷墨速度极快，根本不用考虑电机过冲问题。回想步进电机，其实它也是在停止时用电流将电机锁住在一个确定的位置，所以才能准确停止，否则估计也会面临定位准确度的问题（要不过冲要不跳回相邻磁极位置）。

     此路不通，看来只能换回传统的步进电机结构了，要尽量使用原先的结构让我废了不少心思，我先直接将DC电机换成很久以前在复印机拆下来的步进电机，结果发现我图样了，步进电机的扭矩太小，带不动墨车。难道只能用丝杆驱动，这下结构改动就大了点吧，而且也看不到怎么样才能在原先结构上很好的安装和固定步进电机和光杆丝杆。或者安装减速机构，但是没有合适的，因此，此项目就暂时搁置下来了。。。。。。

     在冥思苦想如何改装时….时间飞逝，眼睛一睁一闭，一天过去了，n睁n闭，n+1天过去了。

     在哀莫大于心死、灰尘不至于厚的让我仍掉它之前，我又找到一个废打印机，在拆的过程中，我突然想到扫描仪组件的步进电机所带的齿轮组减速比很高，扭矩肯定没问题，最重要的是超小，可以试一下是否可以直接装在X轴导轨上，左右比一下，在后面挖个孔，就装进去了。
看图：

       但是在安装好机器后测试时发现，此齿轮组的回差很大（Y轴的齿轮组就很好，基本上没有回差，所以之前没有发现此问题），圆画出来就变成椭圆了，又无法在齿轮组上安装消回差螺母什么的。
然后感觉项目又要暂停了，再等到找到一个回差小的齿轮组？或者最终还得丝杆驱动？

       在某个午餐时，我突然想到，其实回差不一定需要硬件消除，软件也可以做补偿的，然后就简单了，先测试其回差大小，然后在软件中补偿即可。
      至此，项目的障碍扫清，剩下的就是体力活了。

     是不是有点罗嗦？
     我也觉得，不过此项目屡次要烂尾，总算最后完成了，兴奋是难免的，所以情不自禁罗嗦一下。

    （有愿意继续倒腾DC电机方案但不熟悉PIC单片机的同学，可以提供给我你的线路图，我可以先给你写一个初稿固件，然后你就可以在上面修改和实验。
     因为只有能真正使用DC电机方案，才能惠及更多的想改装喷墨打印机的同学。）

楼下继续......

[ 此帖被cdhigh1在2015-05-15 23:02重新编辑 ]

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liupengge

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2018-10-18