DIY便携式肖像绘图机

互联网上可能有100多种基于Arduino绘图机附有如何制作的说明。(据我所知)这种独特性在于内置摄像头和屏幕。其他绘图仪必须连接到计算机。这是完全独立的工作。

建成后，机器应看起来像上面Fusion 360 CAD图像。关键部件标有参考号。

这是一个公共链接，应该让你查看Fusion 360设计：https://a360.co/39e3x8v

不幸的是，您无法从此链接下载(这需要我订阅F360，但是需要付费)，但是如果想修改设计，可以测量反向工程。

你可以用手动工具做底板。mm将胶合板锯成一定尺寸，然后用手钻钻出各种孔。筛孔可用钢丝锯和锉刀切割。

但激光切割底板会给您带来以下好处：

• 相机和屏幕的清洁孔要多得多。
• 确保安装线性导轨的孔足够准确。
• 激光雕刻文字！

我选择了在eBay其中许多人提供激光切割服务，并将其发送给他们DXF文件。他们中的大多数人都很高兴DXF上班，但最后一部分会调整。

确保从安装屏幕的备用材料中切割两部分。这些间隙用于加固带齿的惰轮组件。

激光切割服务将能够为您服务

DXF文件。您需要编辑：

1. 测量购买（或制造）的盒子的内部尺寸，并确保底板可以放入内部。请注意，箱壁可能不直——开口的一端或中间可能会变窄。您可以告诉激光切割服务，并根据您的测量进行调整L x W整体尺寸。
2. DXF有一个占位符文本，你可能需要用你选择的字体代替这个文本——只需要询问激光切割服务。
3. 如果你买了其他1.8英寸屏幕必须相应测量和调整安装孔。
4. 你可以发挥你的创造力，并添加你自己的文本或图像来雕刻。

几乎可以肯定，激光切割的零件上会残留有煤烟残留物。用湿肥皂刷擦拭即可轻松清除。

用一罐喷漆(我选了哑光面漆)，在底板上涂3层，在每层之间打磨。YouTube视频，了解相关的正确技术。油漆可以保护木材，尤其是刷子。如果你不小心用刷子在木头上涂漆，你可以用湿布擦掉。

在这台电刷架组件上花费大约80%的时间设计机器。它挤满了组件，组装起来应该很有趣。

下一步完成后，组装应与上述前/后图片相似。

下一步：

• 步骤6：组装X轴滑架
• 步骤7：组装伺服支架
• 步骤8：组装刷架

这一步指的是3D印刷零件 X轴滑架”。

你会需要：

• （2x）M3 x 8mm内六角按钮头螺钉。
• （4x）M3 x 12mm内六角按钮头螺钉。
• （4x）M1.2 x 12mm一字螺丝
• （4个）M1.2螺母
• （4x）?5mmx 10mm磁铁
• （2x）M3螺纹插入件，长度4mm，外径?4.3mm
• （1x）M螺纹插件，长度5.2mm，外径?4.3mm

安装螺纹嵌件的方法有几种。

螺旋USB连接电缆USB连接器的一端应该有一个短的直段。USB连接器，然后剥去约20mm的外部黑色绝缘层，露出4根电线。剥去这四根电线中每根电线的末端(如3-5mm）。

剥离后，将螺旋电缆推到X轴支架的前部，使外部绝缘层从出口孔中突出。这应该是一个紧密的协调，因为孔可以减少电缆的应力（防止电缆意外脱落）。如果安装松动，请考虑使用一些胶水。

该压脚轻轻地把纸或卡片推到机器上。纸比我想象的要弯曲，所以压脚很重要。**压脚，**您将需要：

• （1x）M4x8mm内六角按钮头螺钉
• 压脚
• 压脚手柄
• Amtech AM-S6210弹簧提供?5.6x 17.5mm压缩弹簧

M4钮扣头螺钉表面光滑，不夹纸就能在纸上运行。M4龙头在压脚内孔穿线，然后安装M4x8mm螺钉。

清除压脚和压脚手柄上多余的塑料，使它们可以在X轴滑架压脚孔内平稳移动。

将压缩弹簧插入孔中。弹簧后插入压脚。端部适用于超级胶滴压脚柄上部的上部和插件的X轴滑架到压脚手柄。

这一步指的是3D打印的零件Servo Bracket。

你会需要：

• （4x）?5mmx 10mm磁铁
• （2x）?3mmx 2mm销钉
• （2x）M2 x 10mm内六角按钮头螺钉
• （2个）M2六角螺母
• （3x）M3 x 10mm内六角按钮头螺钉
• （1x）激光切割丙烯酸压克力伺服安装板（来自电子致动器）

粘磁铁

将4个磁铁粘到伺服支架上。磁铁的方向并不重要。

黏合销钉

将（2x）Ø3mmx 24mm销钉与一些超级胶水一起推入伺服支架中，以将它们固定到位。

将伺服驱动到90°位置

暂时将伺服器连接到Robotdyne Arduino MEGA Pro，以便您可以将其驱动到90°位置。您可以复制/粘贴以下草图。将红色线连接到5v，将棕色线连接到地（0V），将橙色线连接到引脚3。一旦上传了草图，伺服器将驱动到所需的安装位置，并且您可以从Arduino断开连接。

#include <Servo.h>
servo myservo; //创建伺服对象以控制伺服
void setup（）{
  myservo.attach（3）; //将伺服器的针脚3固定在伺服对象上
}
void loop（）{
  myservo.write（90）; //将伺服器设置为90度                      
}

安装伺服

此步骤指的是3D打印的零件“笔刷架”。

你会需要：

• （1x）M3螺纹插入件，长4mm，外径Ø4.3mm
• （1个）M3 x 6毫米按钮头内六角螺钉
• （2个）M3 x 12毫米按钮头内六角螺钉
• （2个）M3六角螺母
• （1x）M3 x 10mm指旋螺钉
• （1x）M3方螺母
• （1x）激光切割的亚克力齿条（来自电子致动器）。
• （1x）Igus导轨切成30mm长

安装螺纹插件

用虎钳将M3螺纹插入件压入到位。

安装指旋螺钉

将M3方形螺母粘到适当的位置，然后装上指旋螺钉。最好让翼形螺钉紧贴而不是紧紧，因为PLA会随着时间的推移而蠕变（变形）。

安装Igus线性导轨

Igus铁路和马车上的游乐设施非常 糟糕，它们几乎比小型MGN7替代品便宜，后者也同样低调。从好的方面来说，组装/拆卸时不会有滚珠轴承洒到各处的风险。

用钢锯将线性导轨切成一定长度，然后用单个M3 x 10mm螺栓将线性导轨拧入到螺纹插入件中。

安装齿条

使用2个M3 x 12mm 螺栓和2个M3六角螺母将齿条安装到电刷架上。

你会需要：

• （1x）激光切割的丙烯酸小齿轮（来自电子致动器）。
• （1x）伊格斯马车
• （3个）M3 x 10毫米按钮头内六角螺钉
• （1x）Amtech拉伸弹簧6.4 x 22.2mm

将Igus托架滑到安装在电刷架上的Igus线性导轨上。将Igus滑架推入伺服支架，然后用M3x10mm螺栓将其固定到位（滑架的一个螺纹孔将保持未拧紧状态）。

将2颗M3x10mm螺钉通过亚克力齿条中的插槽拧入亚克力安装板。

现在，将拉伸弹簧钩在伺服支架和X轴滑架的两个弹簧钩上。确保弹簧伸出至少5mm的同时，将丙烯酸小齿轮推到伺服轴上。

现在应将电刷架安装到伺服支架和X轴托架上。伺服器处于其90°位置，弹簧伸出至少5mm。

弹簧的目的是预加载齿条和小齿轮。这样可以确保齿始终相互接触，并消除了当伺服器改变方向并且齿条/小齿轮齿脱离/重新啮合时的任何“反冲”或“倾斜”。

使用4x M3 x 12mm的圆头螺栓将电刷架组件安装在H型机器人龙门架X轴上的MGN9托架上。

放置皮带，使皮带齿与X轴滑架上的齿啮合，然后用2个M3x8mm螺栓将皮带夹固定到位，以将皮带固定到位。

如图中红色所示，将皮带缠绕在H型机器人龙门上。

尝试估计皮带需要多长时间，然后如图所示将皮带穿入皮带张紧器中，以使齿彼此啮合。

使用M3 x 12mm螺栓将皮带张紧器拧入X轴滑架。如果皮带太长/太短，请通过将皮带重新拧入皮带张紧器中进行粗调。当皮带有点紧时，可以通过拧紧皮带张紧器螺钉来增加张力。

皮带应该好紧。晃动皮带应产生音符。皮带张力过低实际上会导致更多的力施加到夹具上，因为当滑架改变方向时，皮带会突然卡紧。

3芯电池和电池充电器使用JST连接器。在本节中，您将使用相当昂贵的压接工具（每把工具和各种JST连接器25英镑）制作自己的JST连接器。从物理上讲，可以避免购买该工具，而花费大量时间将连接器绑定在一起。我强烈建议您购买压接工具，即使仅用于该项目，也值得100％避免这种痛苦。

使用2个M3 x 10mm螺栓和2个带有M3方螺母的2020 T形螺母将电池座安装到2020凸出部分。

使用电缆扎带将电池安装到电池座中。

锂聚合物电池有火警危险。电池充电过程中最有可能发生火灾，因此，您切勿无视这种相当大的电池充电。有可用的玻璃纤维电池袋，但它们完全没用（请查看有关它们失败的YouTube视频）。为了给电池带来最好的机会，请从信誉良好的来源购买电池，不要对电池造成实际损坏。只能使用适当的LiPo充电器对其进行充电。电池只能充电10到15幅画，但是较大的电池则具有更大的着火风险（再次参见YouTube）。

如果用手指触摸带电电线，则12V不会对您造成伤害，但是，电池的高电流输出意味着，如果短路，它会产生较大的火花。电池短路会引起火灾，并在不到1秒的时间内永久损坏电池。

电池放电保护器可防止在机器开机时过度消耗电池电量。当电池电压降至某个阈值以下时，继电器将切断电路电源并发出警报。

如果没有电池放电保护器，则如果将机器留在屏幕上，那么屏幕，摄像头和Arduino将继续从电池汲取电流，直到电池过度消耗。这将永久杀死电池。电池保护器本身会消耗很小的电流，这最终会耗尽电池的电量（为什么会发出警报），因此在不使用机器时应始终关闭机器。

通常预先设置用于12V电池的电池放电保护器，以在电池电压降至10.5 V左右时切断电源。如果您使用的是可变电压电源，则可以使用电池上的电位计来调节切断电压。放电保护器。喷漆机将在约10.7 V处开始发生故障（例如，在喷漆中间停止移动）。

使用3D打印的电池放电保护垫片，2个M3 x 10毫米螺栓和2个2020 M型螺母和M3方形螺母将组件安装到2020型材上。

根据图示连接电源开关。在检查是否短路之前，请确保电池断开连接，并且说明中指定了该连接电池的时间。

JST插头

• 使用压接工具在500mm长的电线末端制成JST 4针公插头。
• 要整理500毫米长的电线，请考虑将其套入550根Paracord电缆中，并使用热缩管将其末端收起。

JST插座

• 从电源开关到JST 4针母孔的电线仅需100mm长。
• 焊接JST凹形插座是很麻烦的，因为塑料的熔点很低，所以引脚最终会脱线。我建议将插头插入插座，以在焊接时将插座插针固定在适当的位置。（实际上，这些插座旨在安装在PCB上）。
• 插座成功焊接后，插入/拔下电池插头时，焊点很容易折断。很可能在尝试握住插槽时，您不小心将电线和电池短路了（这发生在我身上）。一小撮热熔胶不足以解决这个问题。我使用了Araldite两部分腻子，并将其模制在插座和焊接连接周围。它可以非常坚硬地固化。使用腻子时，请务必戴上乳胶/丁腈手套，因为它发粘，有臭味，并且（像许多粘合剂一样）含有少量致癌物（癌症）。我还将腻子涂在电源开关的焊点上。

电池放电接头

• 将12V和0V电线连接至电池放电保护器螺丝端子。检查电池放电连接器的文档，以识别正确的端子。重要的是，不要在这些电线松动时连接电池，因为它们可能会意外相互接触并导致短路。

制作/测试充电/电源电路

电源开关有两个位置：

位置ON：电池12V和0V电线连接到电池放电保护器12V和0V电线。

位置OFF /充电：4条电池线连接到JST插头。

仔细仔细检查接线是否正确。电池导线必须连接到新制成的JST连接器中的相同插针，与原始电池JST连接器中的相同。

1. 手动跟踪电线。
2. 在电导率模式下使用万用表仔细检查导线。
3. 在电导率模式下使用万用表检查电线之间是否没有短路（即电源开关上的12个引脚都没有相互连接，除非通过预期的方式进行操作）。
4. 将电池连接到插座，并在电压模式下使用万用表检查新JST插头引脚上的电压与电池JST插头引脚上的电压是否相同。

阅读3芯电池充电器的说明，然后将新制作的JST插头连接到3芯电池充电器，然后将电源开关切换到充电位置。如果您未正确连接JST连接器，则电池会着火！（充电器可能带有安全功能，以防止为未正确连接的电池充电，但我尚未检查）。

订购定制PCB听起来可能令人生畏，但它与在线订购其他产品一样容易。

1. 下载PCB Gerber文件。您不需要解压缩文件夹。（“ v3绘画机原理图_2021-03-23”）。Instructables不接受这些文件类型，但是您可以在我的GitHub上找到文件：https://github.com/benlucy/Arduino-Portable-Portrait-Painter
   • 该zip文件名为：v3绘画机原理图_2021-03-23
2. 转到中国制造商的网站，例如JLC-PCB或Elecrow。
3. 点击订购PCB。
4. 上载包含Gerber文件的压缩文件夹。
5. 选择图片中突出显示的选项。大多数选项将默认为显示的选项。选择您喜欢的颜色。赢得世界的青睐，选择无铅HASL表面处理。

板上有两个电压转换器。一种是为Arduino，屏幕，摄像头和TMC2208逻辑供电。另一种是给伺服系统供电。将它们都设置为6.5V。

要设置电压转换器的电压，请将输入引脚连接到电池端子（12V），然后使用万用表测量输出引脚两端的电压。调节电位器以调节电压。

我经常将母排针用于电路板上较昂贵的组件。在某种程度上，我可以根据需要在其他项目中使用这些组件，但是在大多数情况下，如果我不小心破坏了板上的某个组件，则可以轻松提取出有价值的组件，然后重新开始使用新的PCB。

在这种情况下，如果使用母头安装步进电机驱动器，则木箱中没有足够的空间容纳PCB。如果使用步进电机保护板（强烈建议使用），则无论如何都可以换掉有价值的TMC2208板。如果愿意，您可以使用Robotdyne Arduino Mega Pro主板的母排针。

您的PCB与我的看起来有些不同。我原来的PCB有几个错误，这些错误是我通过切割痕迹和焊接多余的导线和组件来解决的。您下载的Gerber文件将这些修复程序合并到PCB中。

将组件焊接到板上

使用4个M3x8mm螺栓和4个六角螺母安装筛网。

将相机安装到所述安装照相机使用4倍M3 X10毫米螺栓和4个的方形螺母，然后粘上照相机安装到使用强力胶底板。

该机器设计为可装在我在亚马逊上可以找到的最大木箱内。根据您在何处/何时阅读本内容，此框可能不再可用。在这种情况下，您必须调整设计以适合类似的盒子，也可以自己建造。

如果要购买包装盒，请注意机器仅适合所选包装盒的内部尺寸（380L x 280W x 115H mm）。如果您的包装盒大于我的包装盒，则只需增大底板尺寸，并仅调整4x安装孔的位置即可（请参阅“调整DXF文件”）。或者，您可以自己做一些设计/编码工作并增加龙门架的尺寸。（请参阅附录中的“可能的设计改进”）。

如果要构建一个盒子，我相信您会找到合适的Instructable。就我个人而言，我认为最简单的方法是订购一些带有连接小片的激光切割10mm胶合板，然后将它们粘合在一起。如果我要制造一台更大的机器，这就是我要采取的方法。有许多免费的在线工具可为定制尺寸的激光切割盒生成DXF文件，例如：

• en.makercase.com/#/
• https://www.festi.info/boxes.py/

其余说明假定您已成功购买了与我相同的盒子。如果您不这样做，则必须自己修改这些说明。

盒子的两个铰链隐藏在插槽中，并且销子穿过铰链的顶部和底部以将其固定到位。要卸下铰链，必须卸下销钉。

为了使盖子可拆卸，我决定使用效果很好的胶合金属销钉和磁铁。

• 4个Ø4mm销钉从钻入盖子的孔中伸出。
• 盖上盖子后，定位销插入在木盒子中钻出的4个Ø5mm孔中。
• Ø5mm孔深处的磁铁吸引销钉并保持盖子上的状态。

使用盖子销钉钻导引器在盖子和底座上钻孔，以使孔对齐。在钻头上使用电工胶带控制钻到的深度。您只希望销钉伸出〜5mm。如果销钉伸出的距离过长，则可能会意外地将盖子用作杠杆来撬开底座上的孔，这很不好。要将Ø5mm的磁铁向下推入孔中，可以使用长的不锈钢（非磁性）螺栓。

我从eBay购买了喜欢的外观的手柄，并使用沉头螺钉将其安装。重要的是，安装不要阻塞底板安装座或底板本身。

一旦打印了3个“底板安装座”，并且还打印了1个“细长底板安装座”，请使用虎钳将4x M5螺纹插入件压入到位。

下一步是使用3.5毫米x 10毫米自攻木螺钉将底板安装座拧入盒中。基板安装座与基板对齐是至关重要的。

1. 用肉眼将底板安装座放置在盒子中（注意1x超薄底板安装座的正确位置–靠近摄像机）。
2. 将一点蓝光推向基板安装座的侧面，以将其固定到位。
3. 将底板放入盒中，并确保安装孔与螺纹嵌件对齐。
4. 如果孔没有对齐，请重复步骤1-3，直到孔对齐为止。
5. 取下底板，并使用蓝光底板底座作为导向，在木材上钻2.5mm〜5mm的导向孔。引导孔是一种预防措施，可确保在拧入3.5毫米螺钉时不会劈开木头。
6. 拧紧8颗3.5mm螺钉（每个底板安装座两个）。

在机器底部的4x橡胶脚上钻4x 2.5mm孔，然后使用3.5mm x 10mm的木螺钉将它们拧紧到位。

如果您想打开包装盒给电池充电，则可以跳过此步骤。否则，此步骤将在框中创建一个充电端口。充电时机器无法开机。我认为这将很难实现，我也没有将其作为一种选择。

充电口

在微型DIN连接器插座上钻一个Ø12mm的孔，然后以DIN插座为模板，钻2个3.5mm的孔来安装它。该孔应距底座约27mm。如果钻孔太高，则内部组件和电源开关会发生冲突。

将4x〜80mm的电线焊接到JST母插座上。该插座将连接到来自电源开关的JST插头，明智的做法是使用相同颜色的电线，以便在将插头插入插座时更容易看到要连接的电线。

首先将4根导线穿过**充电端口，**然后再穿过12mm孔。将电线焊接到mini-DIN插座焊杯上。然后将mini-DIN插槽推入其安装孔。参见上图。

使用2个M3 x 20mm螺栓和2个M3螺母将充电端口和mini-DIN插座安装到木箱上。将JST插座粘到充电端口中。

充电线

打开迷你DIN插头以露出焊杯。切割并剥去4根长度为300-500mm的电线的末端，然后将其焊接到锡杯上。使用与以前相同的四种颜色。确保将DIN插头插入DIN插座时，接触的引脚具有相同颜色的焊锡丝。

将4根导线的线与一些paracord一起套好，使用热缩管密封两端，然后合上DIN插头。完成结果请参见上图。

使用压接工具，在电缆的另一端安装一个4针JST插头。确保按照图将电线连接到正确的引脚上进行充电。看起来确实有些荒谬，但是所有这些连接器都是必需的。请记住，仔细检查这些导线是否正确以及执行此操作的方法的重要性。如果充电器未正确连接到电池，则电池可能着火。

增加龙门架的尺寸，以通过绘制更多像素来增加细节

屏幕可容纳160行，每行128像素，但是当前机器仅每隔两行（80行）绘制一次。因此，可以使用其中两倍的信息来创建更详细的绘画。为什么我没有在当前机器上完成此操作？

• 画笔笔的分辨率有限。目前，它绘制的线距为2mm。尝试绘制间隔为1mm的线条是行不通的，因为最厚和最细的笔触厚度之间的差异很小。
• 因此，必须将图像本身做大一些，以使线条之间的距离可以保持2mm。
• 因此，需要更大的机器。机器仅需宽65毫米，即可覆盖A4纸的整个宽度。

较大的计算机将具有以下限制：

这种尺寸的盒子没有现货供应，因此需要定制。

• 目前，大约需要4:50进行绘画（不包括准备时间或拍摄照片所花费的时间）。每画10分钟，两倍的线条大约需要两倍的时间。使用较小的机器，四个人可以在半小时内完成人像拍摄。较大的机器将花费一个小时的大部分时间。这会少很多乐趣，而且涉及很多。但是，较大的机器可能具有较大的皮带轮，因此以较快的速度运行，这可能在很大程度上抵消了这一点。
• 如果将行以2mm的距离涂漆（因此是两倍高），则无法适应整个图像，因为A4纸的宽度不足以使绘画的宽度加倍。图像的侧面必须被裁剪。
• 较大的盒子会稍微损害美观和便携性。

提高轴的刚性

X轴更改方向时，可以看到龙门架的巨大“倾斜”运动。这是由于H型机器人施加的不均匀力以及3D打印Y轴滑架的刚性差。可以将Y轴滑架重新设计为更大的尺寸，然后合并沿X轴延伸的第二根横梁以提高刚度。这会稍微减小Y轴上的运动范围，但是已经有超过所需范围的可用范围。

幸运的是，出于仅从左向右移动的目的，机架运动非常一致，因此画质不会受到影响。但是，如果您想将龙门架与执行更复杂绘图动作的其他Arduino程序一起使用，则消除机架运动将是必不可少的。

改善充电电路，使机器可以在充电时运行。

由于可能会混淆充电器，损坏电池并引起火灾，因此我根本没有研究此问题。但是，我认为可以安全地执行此操作。

利用倾斜传感器

倾斜传感器包含在PCB设计/制造中。最初，我设想能够将机器旋转90°来制作风景画（也许一次两个人）。我没有在代码中包含它，并且我目前不打算这样做。但是，所有必要的代码段都已准备好进行修改，包括读取160像素列（而不是128行）的功能，因此，如果将来我不这样做的话，您可以自己做。

限位开关的代码“中断”

我还没有做到这一点，现在我可能不会。可能的情况是，如果机器崩溃，则限位开关会切断电动机的电源。这可以使用中断来完成。X和Y限位开关连接到MEGA的中断引脚。

Ben Lucy. 2021.

8条留言

/1先生先生

惊人的！！我想知道您是否实现了一些代码来绘制完美的圆形或其他形状，对不对？

/2雪花81

很棒的工作！除了gerber之外，您是否有可能在图形文件中共享原理图或电路板布局？我试图打开您的文件旅馆Altium，但出现错误。我有兴趣复制arduino和pololu驱动程序的设置

/1佐尔夫

绝对惊人的项目！

您是否尝试过这样的主意：以常规方式打印图像，然后将图像旋转90度（在Arduino和纸张中）并再次执行绘图，以便将已旋转的图像打印在已经打印过的纸张上？它可以（理论上）以与水平线相同的方式向图像添加垂直线。也许“质量”会提高？

/1masoud256

太奇妙了！非常好。

/1Penolopy Bulnick

这个肖像画家令人印象深刻的工作:)

便携式肖像画家 本文遵循CC BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。 链接：http://chandianzi.cn/portable-portrait-painter.html 资源标识：Portable-Portrait-Painter

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