构建DIY笔式绘图仪：MidTbot

今年早些时候，我白手起家造了一台DIY笔式绘图仪。我打算发布一个构建日志，因为这是我最近从事的比较有趣的硬件项目之一。然而，它花了一段时间来写这个项目，因为，嗯，有很多事情正在进行。

那么，为什么值得建造一台笔式绘图仪呢？简短的答案是，“它们很酷”。较长的答案是，尽管商用打印机(喷墨打印机、激光打印机等)在一般用途的打印中效果更好，但笔画图像的质量与传统打印的图像有明显的不同。插图图像对它们来说可能会有一种更自然、更自然的感觉，因为它们是通过手动升降钢笔来复制的，就像人做的那样。1个。

我也对生成艺术有着持久的好奇心。许多围绕生成艺术(俗称#plottertwitter)建立的社区都使用笔式绘图仪将“点滴变成原子”。虽然大多数人选择购买像Axidraw这样的商业绘图仪或修复1980年代的老式绘图仪，但越来越多的人建造自己的绘图仪。

该项目的第一步是收集物料清单(BOM)。Github项目上有一份经过充分研究的BOM。除了TIndie上出售的midTbot PCB之外，我还必须订购：

令我惊喜的是，大多数零件都可以在网上买到-除了螺丝/螺母之外，所有的东西都可以在亚马逊上买到。

一旦我收到MIDTBOT PCB，就有一些焊接和组装工作要做。我按照这些指示将导引开关、电源和插头针脚连接到电路板上。

MidTbot的底盘完全是3D打印的。你需要打印的东西有7件(Github上的源文件)，它们都是相当简单的形状，所以打印很容易。

最难打印的(通常也是项目中最挑剔的部分)是笔架，这件东西上有一些突出部分，所以配置打印机以添加支持材料是很重要的。

PCB组装完毕，机械部件采购完毕，底盘部件打印完毕，就到了做最后组装的时候了。再一次，我遵循了Github项目的组装说明。

组装过程很简单：将PCB拧入其中一个印刷件，将滑轮和直线杆拧入“脚”和托架块件，然后将步进电机固定到底盘上，并将PCB“夹”在底盘和电机之间。

其中一个困难的步骤是将步进电机连接到PCB上。根据项目结构，您应该将步进电机的电线焊接到塑料引脚插座上，这样您就可以很容易地将电机从PCB上分离出来。但是，在我几次尝试将步进电机插入母插座块失败后，我简单地将母插座直接焊接到电路板上，并将步进电机导线焊接在实心跳线上。最终的结果并不像项目说明书中显示的那样干净，但仍允许我在需要时热插拔电机。2个。

一旦绘图仪的主要“部件”组装好(如上图所示)，剩下的唯一要做的就是将同步皮带绕在滑轮上，并用少量的张力将皮带的两端连接到笔头上。

组装的最后一步(不幸的是，整个过程中最麻烦的部分)是将笔架固定在“头”块上。使笔杆和“头”块连接的长螺丝需要仔细调整：如果螺丝太紧，那么笔可能会卡在“上”位置--当伺服退回时不会回到“下”位置。另一方面，如果螺丝太松，那么这就意味着钢笔位置上的“斜度”，这会导致无法使用的摇摆图形。

在这一点上，机器人已经组装好了！我打开了它的电源，并根据项目说明安装了专为MidTbot设计的Grbl_Esp32固件版本。Grbl_Esp32是一款非常棒的软件：它允许您在绘图仪的Esp32控制器上上传runGcode(基本上是机器可读的如何移动笔的指令)。由于ESP32具有内置WiFi(和蓝牙)，因此它能够提供基本的Web用户界面：

Web UI足以完成大多数任务：定位、微小的定位调整、开始/暂停/恢复打印。只有几个任务-比如校准-需要您下拉到Grbl“命令行”。

我花了一段时间来校准我的MidTbot。项目文档中的细节不多，所以有很多试错和故障排除。

现在我有了一个工作正常的绘图仪机器人，接下来要做的就是试一试。当然，要做到这一点，你需要实际生成机器人可以使用的gcode。有很多工具可以做到这一点-而对gcode/绘图仪软件的全面讨论值得花一整篇文章。可以说，Drawing Bots社区页面上有各种各样的资源可以作为一个很好的起点。

我大部分时间都在使用Inkscape的Gcodetools插件。Axidraw(制造商业笔式绘图仪)也有一些有用的Inkscape插件，尽管有些功能在midTbot上无法使用。Gcodetool通常允许您将SVG转换为Gcode，但是这是一个单调乏味的过程。并不是所有的SVG都能很好地使用它；SVG基本上已经需要成为Gcode工具的线条图，才有希望正常工作。它也有对填充区域的基本支持，但同样，您必须小心使用它-任何轻微的小故障，它都会产生无法使用的gcode。

老实说，钢笔绘图的软件方面是工作流程中最令人沮丧的部分。我还没有找到一个很好的“艺术”工具链->；Gcodesipeline，所以有很多繁琐的步骤。(在MacOS…上，Inkscape是一款二等的X11应用程序，这也无济于事。)。

在我订购了MidTbot PCB后，创建者将我添加到了Slake组。其他一些开发MidTbots的人回馈了他们对自己的构建所做的修改。我拿了几个，也把它们添加到了我的机器人中：

首先，我订购了更大的指形螺丝用于钢笔附件(如图所示)；原始BOM中的人员很难手工操作。其次，我打印了磁性可拆卸笔架(如图所示)，这使得添加/拆卸笔筒更容易，而不会干扰其余的设置。如果你想做多色印花，这个修改是必须的。最后，我为机器人框架打印了更宽的支架。据推测，这可以让你增加机器人的可用打印尺寸(如果你还订购了更长的线性杆)。我没有抽出时间来实际增加我的机器人的打印尺寸，但更宽的支架使机器人更稳定，更容易连接到工作台上。

经过一个下午的校准和安装我在上面讨论过的MOD，我得到了一些我非常满意的照片。

西尔平斯基的三角形(上图)是一条单线，但有很多错综复杂的细节。这是对步进电机精度的一次很好的锻炼，正如你所看到的，这是相当好的。精度还要求笔座正确校准，这样笔和绘图仪的主体之间就不会有任何“倾斜”。

对于机器人来说，这是一个稍微难画的图案。线条都是直的，但也有相当数量的提笔。一般而言，打印机的向上/向下翻转周期越多，失败的可能性就越大。

我还注意到机器人打印区的图案位置有很大的不同。笔头离机器人主底盘越近，由于“尾部”部分的配重，笔从纸上拉出的距离就越大。因此，我试着将照片放置在尽可能靠近打印区中间的位置。以下是当笔杆行为不正常时会发生的情况：

这个情节并不完全失败，但许多线条没有画出来，或者只画了一部分。这通常是由于钢笔安装螺丝过紧，导致钢笔周期性地卡在“向上”位置。

在我花了一些时间让自己适应机器人、它的固件和创建gcode之后，我能够让它保持相当一致--即使在aprint有大量的笔周期的情况下也是如此。我现在可以打印文本(尽管速度很慢)，而不会出现任何明显的故障或断线：

这是一个有趣的项目！我展示了我的焊接技能，并学会了如何使用3D打印机。我对这个项目的硬件部分的结果非常满意。还有一些符合人体工程学的东西我想调整，以使绘图仪更加一致--也许可以半永久地将它贴在绘图板上，以便更容易在打印机下面对齐纸张。

在软件方面还有相当多的工作要做，以使打印过程变得更容易。理想情况下，这是你希望能够快速迭代的东西-尝试不同的钢笔大小，对打印的图案进行轻微的调整，等等。现在，这个过程太繁琐了，不可能是一次有趣的经历。

如果你对钢笔绘图仪和/或生殖艺术感兴趣，我建议你做一个这样的。构建过程很有趣，完成的机器人功能非常强大！

事实证明，能够快速连接/断开步进电机非常重要，因为在校准过程中，您可能需要反转其中一个或两个电机的极性。↩︎