ExtruH Pen Plotter - Máy vẽ thiết kế bằng OpenSCAD

Giới thiệu

Đây là phiên bản cải tiến của máy vẽ ExtruDraw. Nếu bạn đã lắp ExtruDraw thì một số linh kiện phần cứng có thể tận dụng lại, nhưng vì sự khác biệt giữa hai đời không quá lớn nên có lẽ bạn không cần phải nâng cấp nếu thấy không thực sự cần thiết.

Điểm khác biệt chính là thay vì thiết kế đai truyền động hình chữ thập như ExtruDraw, bản này sử dụng hệ thống đai hình chữ H. Ưu điểm là máy hoạt động gọn gàng trong phạm vi khung máy, không có bộ phận nào bị thừa ra ngoài vùng vẽ. Đồng thời, độ cao của bút cũng ổn định hơn do cánh tay đòn được hỗ trợ ở cả hai đầu, giảm thiểu tình trạng bị võng do sức nặng của bút.

Mặc dù có những thay đổi này, máy vẫn tương thích khá tốt với AxiDraw. Phần mềm hoặc phần cứng dành cho AxiDraw vẫn có thể điều khiển được máy này sau khi cấu hình lại một chút (xem chi tiết bên dưới).

Toàn bộ thiết kế được thực hiện bằng OpenSCAD, mã nguồn được đính kèm nếu bạn muốn tùy chỉnh.

Với kích thước thanh ray đề xuất, máy có diện tích chiếm chỗ là 75cm x 54.2cm, nên tấm nền của bạn cần có kích thước tương đương hoặc lớn hơn. Tấm nền rất quan trọng để máy hoạt động ổn định; tôi khuyên dùng MDF (sơn phủ hoặc dán bề mặt), ván dăm phủ nhựa hoặc ván ép thật phẳng. Bạn cần một mặt phẳng để bắt vít chân đế. Tôi tận dụng kệ tủ từ IKEA, bạn có thể tìm thứ tương tự hoặc tự cắt cho vừa.

Lưu ý về hướng dẫn

Trong quá trình soạn thảo, ổ cứng máy tính của tôi gặp sự cố nghiêm trọng. Dù dữ liệu chính vẫn an toàn, tôi đã mất một số ghi chú quan trọng và phải chuyển sang Linux, điều này gây gián đoạn công việc. Video hướng dẫn lắp ráp hiện vẫn chưa hoàn thiện, nhưng tôi muốn ra mắt phiên bản này sớm cho mọi người.

Vì vậy: Một số hướng dẫn chưa chi tiết như mong muốn. Nếu bạn muốn lắp máy nhưng không tự tin khi thiếu chỉ dẫn, hãy kiên nhẫn chờ đợi, tôi sẽ cố gắng bổ sung thêm.

Đặc biệt, tôi chưa kịp ghi chú rõ loại ốc vít nào dùng ở đâu, nên bạn có thể cần mua sẵn một bộ ốc với nhiều độ dài khác nhau. Nếu bạn rành về OpenSCAD, bạn có thể xem mã nguồn để biết vị trí lắp đặt.

Thay đổi linh kiện & cập nhật (24/Tháng 4/2024):

Sau một thời gian sử dụng, tôi đã tinh chỉnh các linh kiện để cải thiện hiệu năng. Các linh kiện cũ đã được loại bỏ, thay đổi này ảnh hưởng đến phần giá đỡ motor và bộ nâng bút:

• Giá đỡ motor: Bản cũ hoạt động tốt nhưng bị cong sau thời gian dài chịu lực từ đai. Bản mới cứng cáp hơn.
• Bộ nâng bút: Bản cũ cần tấm chuyển đổi vì tận dụng từ máy cũ. Thiết kế mới dành riêng cho máy này nên gọn hơn, cứng cáp hơn và tăng được hành trình bút. Lưu ý: Phần 11 đã bị xóa vì không còn cần thiết.

Phần cứng

Khung chính sử dụng nhôm định hình V-slot, thanh ray chính là 20x40mm và cánh tay đòn là 20x20mm. Lưu ý: lần này tôi dùng ray V-slot chuẩn, tốt hơn loại ray tôi từng dùng nhầm cho ExtruDraw.

Nhôm 2020 dài 50cm, nhôm 2040 dài 70cm, cho vùng vẽ hơn khổ A3 (42cm x 29.7cm). Bạn cần thêm một đoạn 2020 khoảng 8cm cho bộ nâng bút.

• 16 vít bắt chân đế vào tấm nền.
• Vít M3 (6mm, 8mm, 10mm, 20mm, 25mm, 35mm).
• Vít M5 (35mm cho ray V-roller chính; 25mm cho bộ nâng bút).
• 12 bánh xe Mini V (đường kính 15.3mm).
• Pully: 4 pully trơn (không răng) cho ray chính, 2 pully có răng ở đầu, 2 pully truyền động 5mm cho motor.
• Đai GT2 6mm: Cần khoảng 5m.

Công cụ cần thiết

Bạn cần máy in 3D để in các bộ phận nhựa. Hãy in với ít nhất 3 lớp biên (perimeters) và 6-7 lớp bề mặt để đảm bảo độ cứng.

Các lỗ ốc nên được nong bằng mũi khoan 3mm. Với các lỗ cần ren M3, hãy nong bằng mũi 2.5mm rồi dùng taro ren M3. Lưu ý: Chỉ nên thao tác bằng tay với vật liệu PLA để tránh bị chảy nhựa do ma sát.

Điện tử

Tôi khuyên dùng bo mạch EiBotBoard (EBB) hoặc các bản clone để tương thích trực tiếp với extension AxiDraw trên Inkscape. Nếu không tìm được EBB, bạn có thể dùng Arduino chạy GRBL kèm shield điều khiển động cơ.

Phần mềm

Máy sử dụng extension AxiDraw của Inkscape. Vì máy của tôi lắp theo chiều dọc, bạn cần vào file axidraw_conf.py để chỉnh kích thước và cấu hình lại rotation trong Axidraw.py nếu cần.