Maak je eigen klok en muurplotter

We hebben als proof-of-concept een zeer eenvoudig en goedkoop plottertje gevonden, Stringent genaamd, dat vooral als leer- en experimenteerplatform dient. Voor een heel laag bedrag kun je namelijk al van start met deze muurtekenaar, mits je bereid bent op de post te wachten natuurlijk. Zoals gebruikelijk zijn de onderdelen namelijk in Chinese webshops aanzienlijk goedkoper verkrijgbaar dan bij ons.

De 3d-geprinte onderdelen

We hadden het al eerder even over een 3d-printer en die heb je in principe nodig voor dit project om de basisplaat voor de plotter te maken. Heel kieskeurig is het principe van deze versie echter niet en je zou naar alternatieven kunnen zoeken om het skelet te bouwen. Een plaatje hout met een paar gaten is al voldoende, zolang je de componenten er maar op kunt monteren. De wielen die voor de voortbeweging zorgen, en de montage van de pen of stift zouden de grootste uitdagingen vormen.

De wiskunde achter de beweging van de muurplotter en het eenvoudige schema voor de elektronica

Hoe werkt zo'n plotterrobot eigenlijk? In beginsel lijkt hij sterk op een willekeurige printer of cnc-machine, en je kunt hem ook maken om g-code, de taal van 3d-printers en veel cnc's, te interpreteren. Je hebt namelijk twee steppermotoren nodig, die een precies aantal stappen draaien om de robot over een oppervlak te laten bewegen. Met een hangende plotter als deze gebruik je touwen die om katrollen heen lopen en zo het apparaat over de x- en y-as laten bewegen. Daarmee kun je je het touw voorstellen als substituut voor de gebruikelijkere tandriemen in 3d-printers of schroefdraad in cnc-machines. Met de nodige wiskunde kun je exact berekenen hoever elk katrolwiel moet draaien om de gewenste positie in een tweedimensionale ruimte te bereiken.

Zoals zo vaak met dit soort projecten zorgt een Arduino voor de aansturing van de stepperdrivers. Om de pen of stift te bedienen, is een servomotor nodig, die bij sommige ontwerpen de complete robot van de wand drukt en bij andere ontwerpen enkel de stift omhoog of omlaag beweegt. Als je kiest voor een ontwerp dat afbeeldingen op een vaste ondergrond kan schrijven danwel tekenen, kun je kiezen voor een interpreter die met g-code overweg kan. Je bewegingen zijn dan echter niet variabel en je kunt daarom alleen op een vel papier of whiteboard van vaste afmetingen plotten.

Link en 'hello world' als vector-afbeeldingen

Ons ontwerp maakt geen gebruik van g-code, maar verwerkt onboard de vectorgebaseerde afbeeldingen die je op een sd-kaartje zet. Het voordeel van deze methode is dat je dezelfde svg's op diverse afmetingen kunt plotten. Je bent dus geheel vrij in de keus van je achtergrond, waar je met op g-code gebaseerde plotters altijd eerst g-code moet genereren op de gewenste afmetingen. Daar is niets mis mee en zoals gezegd, als je altijd op hetzelfde whiteboard wil tekenen, is dat de gemakkelijkste oplossing. De interpretatie van vectorafbeeldingen naar opdrachten voor de steppermotoren is namelijk niet altijd even storingsvrij. Bovendien is de rekenkracht beperkt en kun je slecht curves maken. Die moet je opdelen in kleine stukjes rechte lijn.

Om een afbeelding te laten plotten, moet je deze als vereenvoudigde vectorgraphic op een sd-kaartje zetten. Vervolgens kun je met je zelfgeprogrammeerde afstandsbediening je bestand kiezen en bepalen op welke afmetingen je wil plotten. Na kalibratie van je muurplotter kun je namelijk kiezen voor een afbeelding op dertig procent van je gekalibreerde afmetingen of negentig procent daarvan. Standaard plot je op zestig procent van de beschikbare oppervlakte. Je kunt pauzeren en prints hervatten, dus als je met verschillende kleuren stiften wil experimenteren, of simpelweg geen tijd meer hebt of een lege batterij moet vervangen, dan is dat geen probleem.