Maslow4 는 소형 대형 CNC 라우터입니다. Maslow CNC 제품군의 최신 디자인입니다(2023년 기준). 원래 Maslow의 차세대이자 완전한 재설계입니다.
개인이 이용할 수 있는 대형 CNC 라우터에 대한 완전 오픈 소스 및 저비용 대안입니다. 주로 개인 제작자가 집이나 차고에서 OpenDesk와 같은 디자인을 자를 수 있는 도구로 구상되었습니다. 과도한 공간이 필요하지 않고 몇 분 안에 설정할 수 있으며 밀리미터 정밀도로 최대 8' x 4'의 대형 포맷에서 작업할 수 있습니다.
이 디자인의 주요 특징은 컴팩트하고 휴대하기 편리하다는 것입니다(단어의 정의에 따라 다름). 또한 완전히 수평에서 거의 수직(최대 75도)까지 다양한 각도에서 작동할 수 있어 대형 CNC 라우터의 공간 요구 사항을 크게 줄입니다.
모든 Maslow4 디자인 파일, 펌웨어 및 소프트웨어는 GNU(?) 라이선스에 따라 배포됩니다.
Maslow4는 Tolocar 프로젝트 의 지원을 받습니다 .
내용물
일반 정보
Maslow 4는 텐세그리티 로봇으로 알려진 로봇 계열에 속하는데, 이는 긴장을 받는 구성원을 사용하여 움직인다는 것을 의미합니다. 이를 통해 Maslow 4는 값비싸거나 정밀한 강성 구성 요소 없이도 정밀한 움직임을 할 수 있습니다. Maslow 4는 4개의 강철 강화 벨트를 사용하여 절단 표면에서 위치를 완전히 제한합니다.
맞춤형 5축 제어 보드는 4개의 고전력 DC 서보 모터(자기 인코더가 있는 행성 기어 박스)와 2개의 스테퍼 모터(z축용)를 구동합니다. 각 서보 축은 독립적으로 제어되며 실시간 전류 피드백이 있어 Maslow가 각 벨트의 장력을 "느낄" 수 있습니다. 컨트롤러에는 Wi-Fi, Bluetooth 및 USB C 연결이 있습니다.
Maslow4는 Wi-Fi 연결이 있는 모든 Windows, Linux, Mac, i-OS 또는 Android(앱이나 소프트웨어 다운로드 필요 없음) 기기에서 제어할 수 있습니다. 기기에서 만든 Maslow Wi-Fi 네트워크에 직접 연결하거나, 홈 네트워크가 있는 경우 Maslow를 홈 네트워크에 연결하면 됩니다. 인터넷 연결은 필요하지 않습니다. Bluetooth 및 USB C 연결도 가능합니다.
Maslow 4는 완전 자가 교정 Maslow 4는 서보 모터를 자동으로 사용하여 일련의 움직임과 측정(벨트를 당겨서 벨트가 학습되었음을 감지할 때까지)을 수행하고 결과를 기록합니다. 그런 다음 유전 알고리즘을 사용하여 정확한 교정을 "진화"시킵니다.
앵커 포인트는 4개의 고정된 포인트가 될 수 있습니다. 정확한 간격이나 직사각형일 필요는 없습니다.
배경
6년 전에 오픈소스 CNC 라우터(Maslow)가 출시되었습니다.
캠페인을 실현함으로써 다양한 디자인이 구축되었고 전 세계 사람들의 커뮤니티가 형성되었습니다. 그 경험에서 얻은 모든 교훈은 Maslow 4의 구축에 고려되었습니다.
Maslow 4는 원래 기계를 완전히 새롭게 디자인하고 개선한 것입니다.
이 솔루션의 이점은 무엇입니까?
Maslow 4의 이점은 다음과 같습니다.
- 모든 모뎀 브라우저를 통해 Wi-Fi로 연결할 수 있습니다.
- 조립하기 쉽고 특별한 도구가 필요하지 않습니다.
- Wi-Fi 컨트롤러는 훨씬 빠르고 자체 교정이 가능합니다.
기계 설계
Maslow4는 라우터 본체 주위를 회전하는 4개의 "암"으로 구성되어 있으며, 라우터 본체 주위에 고정된 두 개의 "클램프" 사이에 고정되어 있습니다. 그런 다음 라우터는 "썰매"에 4개 지점에 장착되며, 그 중 2개는 Z축 스테퍼 모터 샤프트이고, 2개는 4개의 선형 볼 베어링의 도움으로 썰매에 부착된 폴에서 미끄러집니다.
라우터 본체는 두 개의 Z축 스테퍼 모터로 위아래로 움직일 수 있습니다. 전체 기계는 각 Arms의 모터로 움직이며, 벨트를 당기거나 풀어서 절단 표면에서 라우터 위치를 변경합니다.
팔은 몸 주위를 자유롭게 회전할 수 있으므로 벨트의 장력이 항상 정렬되어 벨트의 확장이 항상 라우터 중앙에서 일치합니다. 이는 프로그램의 내부 수학을 크게 단순화하고 오류를 줄입니다.
원래의 Maslow와 달리 Maslow4에서는 모든 전자 장치와 구성 요소가 썰매에 장착됩니다. 이를 통해 사용자는 장착 옵션에 대한 완전한 자유를 얻습니다. Maslow4의 프레임은 4개의 단단한 앵커 포인트가 될 수 있습니다. 예를 들어, 나무나 알루미늄으로 만든 프레임이거나 바닥이나 콘크리트 차도에 뚫은 앵커일 수 있습니다.
Maslow4는 벨트 길이를 측정하여 위치를 추적합니다. 각 팔에는 인코더 보드가 장착되어 있으며, 롤러 내부에 장착된 자석을 사용하여 벨트가 통과하는 롤러의 절대 위치를 측정합니다.
연산
위치 지정의 일반 수학
Maslow4는 작업 영역에서의 위치를 결정하기 위해 벨트 길이 외에는 다른 입력을 사용하지 않습니다.
이론적으로 앵커 포인트의 위치를 알면 두 벨트의 길이만 알면 위치를 결정할 수 있습니다. 위치는 벨트 길이의 반지름이 앵커 포인트를 중심으로 하는 두 원의 교차점입니다. 일반적으로 이 방정식에 맞는 두 지점이 있지만, 그 중 하나는 항상 작업 영역 밖에 있고 무시할 수 있습니다.
Maslow4는 4개의 벨트를 사용하여 위치를 결정합니다.
교정 과정
XY 평면에서 위치를 결정하기 위해 기계는 앵커 포인트까지의 거리를 알아야 하지만, 이를 위해서는 앵커 위치에 대한 매우 정확한 지식이 필요합니다. 이는 이런 종류의 기계의 과제 중 하나입니다. 앵커 포인트의 실제 좌표를 결정하는 것은 대부분의 설정과 개인에게 큰 과제로 판명되었습니다.
이러한 이유로 Maslow4는 앵커 포인트의 좌표를 결정하는 새로운 보정 프로세스를 활용합니다.
Maslow4는 앵커 포인트의 XY 좌표에 대한 대략적인 값으로 시작합니다. 먼저 벨트 4개를 모두 0 위치로 수축시켜 벨트의 길이 0 위치를 보정합니다. 그런 다음 벨트를 확장하여 포인트에 고정하고 Maslow는 작업 영역 중앙에 흩어져 있는 10x10 그리드의 포인트를 이동하기 시작합니다. 각 포인트에서 기계는 모터의 전류 피드백을 사용하여 장력을 감지하면서 하단 벨트 중 두 개를 장력이 가해질 때까지 수축합니다. 그런 다음 각 포인트에서 장력이 가해진 벨트의 길이를 측정합니다. 이런 식으로 벨트 길이 100세트를 얻습니다.
이러한 측정은 앵커 포인트 좌표가 맞다면 모두 같은 지점에서 일치할 수 있어야 합니다. 우리는 좌표의 근사치로 시작하므로, 다음의 "진화적" 알고리즘을 사용하여 실제 솔루션을 찾습니다.
- 먼저, 각 측정 세트를 좌표 평면에 대한 벨트 각도를 따라 이동시켜 각 세트의 벨트 끝이 서로 가장 가까운 각도 세트를 결정합니다.
- 그런 다음 고정점을 결정하고, 벨트의 어느 끝이 다른 벨트 끝과 가장 멀리 떨어져 있는지 결정합니다.
- 우리는 이 차이를 줄이기 위해 앵커 포인트 위치를 어느 방향으로 밀어야 할지 결정합니다.
- 우리는 그 지점을 말한 방향으로 밀어 넣습니다.
- 1로 돌아가세요.
우리는 솔루션의 글로벌 최소값에 도달할 때까지 이 사이클을 계속 실행합니다. 이 최소값은 벨트 끝 사이의 평균 거리가 최소이고 어떤 방향으로든 앵커 포인트를 밀어도 더 이상 개선될 수 없는 솔루션입니다. 이를 통해 실제 솔루션에 가장 가까운 솔루션을 얻을 수 있습니다.
하드웨어
Maslow4 제어 보드는 맞춤 설계된 오픈 소스 PCB입니다. 메인 컨트롤러는 ESP32-S3 칩입니다. 모터 드라이버 보드를 통해 4개의 DC 모터, 4개의 자기 인코더, 2개의 Z축 스테퍼 모터, 내장 SD 메모리 및 냉각 팬을 제어합니다.
펌웨어
Maslow4는 오픈 소스 CNC 펌웨어 FluidNC(이전에는 Grbl_Esp32)의 한 갈래입니다. 자체적인 Maslow 구성 파일을 활용하고, 다른 오픈 소스 ESP3D-UI 프로젝트를 기반으로 하는 동일한 웹 인터페이스를 사용하지만 약간의 사소한 변경이 있습니다. 웹 인터페이스를 사용하면 기계를 완벽하게 제어할 수 있습니다. 교정, 상태 보고, 실시간으로 절단되는 파일 보기까지 가능합니다. 웹 인터페이스를 통해 로드할 수 있는 표준 g-코드 파일을 지원합니다.
웹 인터페이스를 이용하면 저사양 및 구형 컴퓨터에서도 모든 플랫폼 및 브라우저를 통해 Maslow4를 제어할 수 있습니다.
부품 및 조립
Maslow4는 DeWalt DWP611 라우터(유럽에서는 DeWalt 26200) 핸드헬드 CNC 라우터를 중심으로 제작되었습니다. 라우터 본체를 중심으로 회전하는 4개의 "암"으로 구성되어 있으며, 암을 함께 고정하는 2개의 "클램프" 사이에 끼어 있습니다. 그런 다음 2개의 스테퍼 모터와 2개의 지지대가 있는 "썰매"에 부착됩니다.
암이 달린 라우터는 2개의 Z축 스테퍼 모터로 구동되어 썰매에 비해 위아래로 움직일 수 있습니다.
제어 보드는 DeWalt 라우터에 고정되는 플라스틱 베이스에 고정되어 있습니다. 냉각 팬이 내장된 커버가 있습니다. 라우터의 공기 냉각도 보드를 더 잘 냉각하는 데 사용됩니다.
Sled에는 먼지를 모으기 위해 모든 진공 청소기를 연결할 수 있는 먼지 호스 포트가 있는 먼지 수집 시스템이 있습니다.
각 Arms는 플라스틱 베이스, DC 모터 및 인코더 보드로 구성되어 있습니다. 기어박스가 있는 DC 모터는 기어를 통해 메인 스풀 기어에 연결되며, 이 스풀 기어 주위에 벨트가 감겨 있습니다. 벨트는 두 개의 롤러 사이에서 Arm에서 나오는데, 그 중 하나에는 벨트의 확장을 측정하는 데 사용되는 내장 자석이 있습니다.
영향
Maslow4는 대부분의 사람들에게 충분히 저렴한 저렴한 대형 CNC 라우터로 설계되었습니다. 사양은 오픈 디자인에서 가정용 맞춤 가구 및 설비품을 만드는 것과 같은 대부분의 프로젝트에 충분합니다. 이를 통해 가구와 같은 물건의 보다 분산되고 민주적인 제조가 가능해집니다. 더 큰 목표는 오픈 소스 CNC의 생태계를 강화하고 개인이 사용할 수 있는 보다 개방적인 디자인의 생성에 대한 인센티브를 제공하여 주택을 보다 저렴하게 만드는 것입니다. 주택과 주택 구조물은 그러한 디자인 중 하나이며 잠재적으로 시장보다 훨씬 저렴한 가격으로 주택을 건설할 수 있습니다.
갱도
참고문헌
- https://www.maslowcnc.com/ - Maslow 프로젝트 공식 웹사이트.
- https://forums.maslowcnc.com/ - 공식 Maslow CNC 포럼