Tolocar/Maslow4 (Open Source CNC router)/pt

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A Maslow4 é uma fresadora CNC compacta de grande formato. É o modelo mais recente da família Maslow CNC (a partir de 2023). Trata-se da próxima geração e de um redesenho completo da Maslow original.

É uma alternativa totalmente de código aberto e de baixo custo às fresadoras CNC de grande formato, acessível a qualquer pessoa. Foi concebida principalmente como uma ferramenta que permitirá a criadores individuais cortar projetos como os do OpenDesk em casa ou na garagem. Não requer muito espaço, pode ser configurada em minutos e trabalha com formatos grandes de até 2,44 m x 1,22 m com precisão milimétrica.

As principais características deste projeto são o seu tamanho compacto e até mesmo a sua portabilidade (dependendo da definição do termo). Além disso, ele pode operar em diversos ângulos – desde totalmente horizontal até quase vertical (até 75 graus), reduzindo drasticamente a necessidade de espaço para uma fresadora CNC de grande formato.

Todos os arquivos de projeto, firmware e software do Maslow4 são distribuídos sob a licença GNU(?).

O Maslow4 conta com o apoio do projetoTolocar .

O Maslow 4 faz parte de uma família de robôs conhecidos como robôs de tensegridade, o que significa que utiliza elementos sob tensão para se movimentar. Isso permite que o Maslow 4 realize movimentos precisos sem componentes rígidos caros ou de alta precisão. O Maslow 4 utiliza quatro correias reforçadas com aço para restringir completamente sua posição na superfície de corte.

A placa de controle personalizada de cinco eixos aciona quatro servomotores CC de alta potência (caixas de engrenagens planetárias com encoders magnéticos) e dois motores de passo (para o eixo Z). Cada servoeixo é controlado independentemente e possui feedback de corrente em tempo real, permitindo que Maslow "sinta" a tensão em cada correia. O controlador possui conexões Wi-Fi, Bluetooth e USB-C.

O Maslow4 pode ser controlado a partir de qualquer dispositivo Windows, Linux, Mac, iOS ou Android (sem necessidade de baixar qualquer aplicativo ou software) com conexão Wi-Fi, conectando-se diretamente à rede Wi-Fi criada pelo próprio dispositivo ou à sua rede doméstica, caso possua uma. NÃO É NECESSÁRIA CONEXÃO COM A INTERNET. Conexões Bluetooth e USB-C também estão disponíveis.

A Maslow 4 possui um sistema de autocalibração completo. Ela utiliza seus servomotores para realizar uma série de movimentos e medições (puxando as correias até que estejam tensionadas), registrando os resultados. Em seguida, utiliza um algoritmo genético para "aprimorar" a calibração precisa.

Os pontos de ancoragem podem ser quaisquer quatro pontos rígidos. Não precisam ser precisamente espaçados nem retangulares.

Há seis anos foi lançado o roteador CNC de código aberto (Maslow).

Por meio da realização de uma campanha, uma diversidade de projetos foi construída e uma comunidade de pessoas ao redor do mundo foi formada. A partir dessa experiência, todas as lições aprendidas foram levadas em consideração para a construção do Nível 4 de Maslow.

Maslow 4 é uma versão completamente redesenhada e aprimorada da máquina original.

Os benefícios do quarto nível da hierarquia de Maslow são:

• Pode ser conectado via Wi-Fi com qualquer navegador de modem.
• É fácil de montar, não são necessárias ferramentas especiais.
• O controlador Wi-Fi é muito mais rápido e possui autocalibração.

O Maslow4 consiste em 4 "braços" que giram em torno do corpo da fresadora, fixados entre duas "braçadeiras" também fixadas ao redor do corpo da fresadora. A fresadora é então montada em um "trenó" em quatro pontos: dois deles são eixos de motores de passo do eixo Z, e dois deslizam sobre hastes fixadas ao trenó com o auxílio de 4 rolamentos lineares de esferas.

O corpo da fresadora pode se mover para cima e para baixo com dois motores de passo no eixo Z. Toda a máquina é movimentada por um motor em cada um dos braços, que tensiona ou libera as correias, alterando a posição da fresadora na superfície de corte.

Os braços podem girar livremente em torno do corpo, de modo que a tensão nas correias sempre os alinhe de forma que as extensões das correias sempre coincidam no centro da fresadora. Isso simplifica bastante os cálculos internos do programa e reduz erros.

Diferentemente do Maslow original, no Maslow4 todos os componentes eletrônicos são montados na base. Isso oferece aos usuários total liberdade nas opções de montagem. A estrutura do Maslow4 pode ser composta por quatro pontos de ancoragem rígidos. Por exemplo, pode ser uma estrutura de madeira ou alumínio, ou simplesmente parafusos fixados no chão ou em uma entrada de concreto.

O Maslow4 monitora sua posição exclusivamente medindo o comprimento de sua correia. Cada braço é equipado com uma placa codificadora que mede a posição absoluta do rolo por onde a correia passa, utilizando um ímã instalado dentro do rolo.

O Maslow4 não utiliza nenhuma outra entrada além do comprimento da correia para determinar sua posição na área de trabalho.

Teoricamente, conhecendo a posição dos pontos de ancoragem, bastaria saber o comprimento de duas correias para determinar a posição. A posição é o ponto de interseção de dois círculos com raios correspondentes aos comprimentos das correias, centrados nos pontos de ancoragem. Geralmente, existem dois pontos que se encaixam nessa equação; no entanto, um deles sempre fica fora da área de trabalho e pode ser desconsiderado.

O modelo Maslow4 utiliza 4 cintos para determinar sua posição.

Para determinar sua posição no plano XY, a máquina precisa saber as distâncias até os pontos de ancoragem, mas isso requer um conhecimento muito preciso das posições desses pontos. Este é um dos desafios de máquinas desse tipo. Determinar as coordenadas exatas dos pontos de ancoragem provou ser um grande desafio para a maioria das configurações e operadores.

Por esses motivos, o Maslow4 utiliza um novo processo de calibração que determina as coordenadas dos pontos de ancoragem.

O Maslow4 começa com os valores aproximados das coordenadas XY dos pontos de ancoragem. Primeiro, retraímos todas as 4 correias até a posição zero, para calibrar a posição de comprimento zero das correias. Em seguida, as correias são estendidas e fixadas aos pontos, e o Maslow começa a se mover por uma grade de 10x10 pontos espalhados pelo centro da área de trabalho. Em cada um dos pontos, a máquina retrai duas das correias inferiores até que estejam sob tensão, detectando a tensão usando o feedback de corrente dos motores. Em seguida, são feitas medições dos comprimentos das correias tensionadas em cada um dos pontos. Dessa forma, obtemos 100 conjuntos de comprimentos de correia.

Essas medições, se as coordenadas dos pontos de ancoragem estiverem corretas, devem coincidir nos mesmos pontos. Como partimos da aproximação das coordenadas, utilizamos o seguinte algoritmo "evolutivo" para encontrar a solução real.

1. Primeiro, movendo cada conjunto de medições ao longo do ângulo da correia em relação ao plano cartesiano, determinamos o conjunto de ângulos em que as extremidades da correia de cada conjunto respectivo estão mais próximas umas das outras.
2. Em seguida, determinamos o ponto de ancoragem, ou seja, quais extremidades da correia estariam mais distantes das outras extremidades.
3. Determinamos a direção para a qual precisamos ajustar a posição do ponto de ancoragem a fim de diminuir essa diferença.
4. Nós direcionamos o ponto para essa direção.
5. Voltar ao 1.

Continuamos executando esse ciclo até atingirmos o mínimo global da solução — uma solução na qual as distâncias médias entre as extremidades da correia são mínimas e não podem mais ser melhoradas ajustando nenhum dos pontos de ancoragem em qualquer direção. Isso nos dá a solução mais próxima da real.

A placa de controle Maslow4 é uma placa de circuito impresso (PCB) de código aberto projetada sob medida. O controlador principal é o chip ESP32-S3. Ela controla 4 motores CC, através de placas de driver de motor, 4 encoders magnéticos, dois motores de passo do eixo Z, memória SD integrada e um ventilador de resfriamento.

Maslow4 é uma ramificação do firmware CNC de código aberto FluidNC (anteriormente Grbl_Esp32). Ele utiliza seu próprio arquivo de configuração Maslow específico e a mesma interface web, baseada em outro projeto de código aberto ESP3D-UI, com algumas pequenas alterações. A interface web permite o controle total da máquina, desde a calibração e o relatório de status até a visualização do arquivo que está sendo cortado em tempo real. Ela suporta arquivos G-code padrão, que podem ser carregados através da interface web.

A interface web permite que o Maslow4 seja controlado a partir de qualquer plataforma e navegador, mesmo em máquinas mais antigas e com configurações mais modestas.

O Maslow4 é construído em torno da fresadora CNC portátil DeWalt DWP611 (DeWalt 26200 para europeus). Consiste em 4 "braços" que giram em torno do corpo da fresadora, presos entre duas "braçadeiras" que os mantêm unidos. Estes braços são então fixados à "base" por meio de dois motores de passo e dois postes de suporte.

A fresadora com braços pode então deslizar para cima e para baixo em relação à plataforma, acionada por dois motores de passo no eixo Z.

A placa controladora é fixada a uma base de plástico que se prende à tupia DeWalt. Ela possui uma tampa com um ventilador de resfriamento embutido. O sistema de resfriamento a ar da tupia também é utilizado para melhorar o resfriamento da placa.

O Sled possui um sistema de coleta de poeira com uma entrada para mangueira, onde qualquer aspirador de pó pode ser conectado para coletar a poeira.

Cada um dos braços consiste em uma base de plástico, com um motor CC e uma placa codificadora acoplados a ela. O motor CC, com sua caixa de engrenagens, está conectado através das engrenagens à engrenagem principal, em torno da qual a correia é enrolada. A correia sai do braço entre dois roletes, um dos quais possui um ímã embutido, utilizado para medir a extensão da correia.

A Maslow4 foi projetada para ser uma fresadora CNC de grande formato acessível, com um preço que cabe no bolso da maioria das pessoas. Suas especificações são mais do que suficientes para a maioria dos projetos, como a fabricação de móveis e acessórios personalizados para residências a partir de projetos abertos. Isso permitirá uma fabricação mais descentralizada e democrática de itens como móveis. Um objetivo maior é tornar a construção de moradias mais acessível, impulsionando o ecossistema de CNC de código aberto e incentivando a criação de mais projetos abertos que possam ser utilizados por indivíduos. Casas e estruturas residenciais estão entre esses projetos e podem potencialmente tornar a construção de casas a um custo muito menor do que o praticado no mercado.

• https://www.maslowcnc.com/ - o site oficial do projeto Maslow.
• https://forums.maslowcnc.com/ - Fóruns oficiais da Maslow CNC