MESOMIX-自动调漆机

你是一个设计师，艺术家或是一个有创造力的人，喜欢在你的画布上泼洒色彩，但当涉及到想要的色调时，往往是一场斗争。

所以，这门艺术技术课将把这种挣扎化为泡影。由于该设备使用现成的组件，通过自动混合适量的CMYK（青色-品红-黄-黑）颜料来获得所需的色调，这将大大减少混合颜色所花的时间或购买不同颜料所花的钱。并将为你的创作提供额外的时间。

希望你喜欢，我们开始吧！

基本上有两个模型的颜色理论，我们需要考虑这个项目。

1） RGB颜色模型

RGB颜色模型是一种加法颜色模型，其中红光、绿光和蓝光以各种方式叠加在一起，以再现广泛的颜色阵列。RGB颜色模型的主要用途是在电子系统（如电视和计算机）中感知、表示和显示图像，尽管它也被用于传统摄影。

2） CMYK颜色模型

CMYK颜色模型（处理颜色，四色）是一种相减颜色模型，用于彩色打印机。CMYK是指在某些彩色印刷中使用的四种油墨：青色、品红、黄色和键（黑色）。CMYK模型的工作原理是在一个较浅的，通常是白色的背景上部分或全部掩蔽颜色。墨水减少了原本会被反射的光线。这种模式被称为减法，因为油墨从白色中“减去”亮度。

在加性颜色模型（如RGB）中，白色是所有原色灯光的“加性”组合，而黑色则表示没有灯光。在CMYK模型中，情况正好相反：白色是纸张或其他背景的自然颜色，而黑色则是彩色墨水完全混合的结果。为了节省油墨成本，并产生更深的黑色调，不饱和和黑暗的颜色是通过使用黑色墨水，而不是青色，洋红和黄色的组合产生的。

正如“它是如何工作的？”步骤RGB和CMYK颜色模型将在这台机器中使用。

因此，我们将使用RGB模型将RGB色码输入机器，而CMYK模型通过混合CMYK颜料来制作阴影，其中白色的体积将是恒定的，并手动添加。

所以，为了找出制造这台机器的最佳程序，我画了一个流程图，以便在脑海中清晰地看到大局。

计划如下：

• RGB值和白色体积将通过串行监视器发送。
• 然后使用转换公式将这些RGB值转换为CMYK百分比。

R、G、B值除以255，将范围从0..255更改为0..1:R'=R/255 G'=G/255 B'=B/255黑键（K）颜色由红色（R'）、绿色（G'）和蓝色（B'）颜色计算得出：K=1-max（R'，G'，B'）青色（C）由红色（R'）和黑色（K）计算得出：C=（1-R'-K）/（1-K）品红（M）由绿色（G'）和黑色（K）计算得出：M=（1-G'-K）/（1-K）黄色（Y）由蓝色（B'）和黑色（K）计算得出：Y=（1-B'-K）/（1-K）

• 结果，我得到了所需颜色的CMYK百分比值。
• 现在需要将所有的百分比值与白色的体积相乘，从而转换为C、M、Y和K体积。

C（mL）=C（%）*白色体积（x mL）M（mL）=M（%）*白色体积（x mL）Y（mL）=Y（%）*白色体积（x mL）K（mL）=K（%）*白色体积（x mL）

• 然后这些C、M、Y和K体积将乘以相应电机每转的步数。

泵送颜色所需的步数=颜色（mL）*各电机的步数/转

也就是说，通过使用这个，每种颜色都会被抽出来，形成一种颜色的混合物，它会和白色的确切体积混合，形成所需的阴影。

我决定在SolidWorks中设计它，因为我在过去两年中一直在使用它，并在设计阶段应用了我所有的设计、减法制造和加法制造技能，同时记住了所有参数，包括使用独立组件、紧凑和桌面友好的设计、精确但快速和经济高效。

经过几次迭代，我提出了这个设计，它满足了我的所有需求，我对结果非常满意。

电子元件：

• 1倍微控制器
• 1倍GRBL屏蔽
• 4倍A4988步进驱动器
• 1倍直流电插座
• 1倍13cmx9cm翘板开关
• 4倍Nema 17标准
• 2倍15cm RGB LED条
• 1倍蜂鸣器
• 1倍HC-05蓝牙

硬件组件：

• 24倍624zz轴承
• 4倍50cm长硅胶管（外径6mm，内径4mm）
• 1倍100mL量筒
• 5倍100mL烧杯
• 30倍M3x15螺栓
• 30倍M3螺母
• 12倍M4x20螺栓
• 16倍M4x25螺栓
• 30倍M4螺母
• 以及一些M3和M4垫圈

工具：

• 激光切割机
• 3D打印机
• 内六角扳手
• 钳
• 螺丝刀
• 烙铁
• 喷胶枪

最初，我设计的框架是由胶合板组成，但发现6毫米的中密度纤维板也适用于这台机器，但与中密度纤维板唯一的问题是，它容易受潮，有很多机会，油墨或颜料可能会洒在面板上。

为了解决这个问题，我使用了一个黑色乙烯基表，这只增加了总成本几美元，但提供了一个伟大的磨砂机完成。

在这之后，我准备好用激光切割机把我的面板切割下来。

我附上下面的文件，并已删除该标志从文件中，以便您可以添加您的轻松：）

我检查了各种类型的泵，经过大量的研究，我发现蠕动泵非常适合我的要求。

但是在互联网上，大多数是带有直流电机的泵，它们的精度不高，在控制它们时可能会引起一些问题；另一方面，有些泵带有步进电机，但是它们的成本很高。

所以，我决定用3D打印的蠕动泵，它使用Nema 17电机，幸运的是，我通过Thingiverse上的一个链接西利桑混音拉尔夫的蠕动泵。（特别感谢SILISAND和RALF的设计，他们的设计给了我很大的帮助。）

所以，我用这个蠕动泵为我的项目，大大降低了成本。

但是在打印和测试了所有的部件之后，我意识到它们并不完全适合这个应用。然后，我编辑了软管压力管，通过增加其曲率，以便它可以在软管上施加更大的压力，还编辑了支架安装顶部，以提供对电机轴更大的抓地力。

我的3D打印机设置：

• 材料（PLA）
• 层高（0.2mm）
• 壳体厚度（1.2mm）
• 填充密度（30%）
• 打印速度（50mm/s）
• 喷嘴温度（210°C）
• 支撑类型（无处不在）
• 平台粘附型（无）

您可以下载此项目中使用的所有文件-

为了装配轴承座，我们需要以下零件：

• 1x 3D打印轴承座底部
• 1x 3D打印轴承座顶部
• 6x 624zz轴承
• 3x M4x20螺栓
• 3x M4螺母
• 3个M4垫片
• M4内六角扳手

如图所示，将所有三个M4x20螺栓插入3D打印轴承座顶部，然后插入一个M4垫圈，然后在每个螺栓中插入两个624zz轴承和另一个垫圈。然后将M4螺母插入3D打印的轴承底座底部，通过放置底部底座拧紧螺栓。

按照相同的步骤制作其他三个轴承座。

为了组装后面板，我们需要以下零件：

• 激光切割后面板
• 4x 3D打印泵底座
• 16x M4螺母
• 8x M3x16螺栓
• 8x M3垫圈
• 4x Nema 17步进电机
• M3内六角扳手

要准备背板，请取出3D打印的泵底座并将M4螺母插入泵底座背面的插槽中，如图所示。同样准备其他三个泵底座。

现在，从背面将Nema 17步进电机与背板上的插槽对齐，并使用M3x15螺栓和垫圈安装泵底座。并用相同的程序组装所有电机和泵底座。

为了组装所有泵，我们需要以下零件：

• 电机和泵底座组装后面板
• 4x轴承座
• 4x 3D打印软管压盘
• 4x 3D打印泵顶
• 4x 50cm硅管（外径6mm，内径4mm）
• 16x M4x25螺栓

将所有轴承座插入电机轴上。然后将硅管放置在轴承座周围，同时用3D打印软管压盘按压。使用带有M4x25螺栓的3d打印泵顶部关闭泵。

为了组装底板，我们需要以下零件：

• 激光切割底板
• 1个Arduino Uno
• 1x GRBL屏蔽
• 4x A4988步进驱动器
• 4x M3x15螺栓
• 4x M3螺母
• M3内六角扳手

使用M3x15螺栓和M3螺母将Arduino Uno安装在后面板上。在那之后，在Arduino-Uno上堆叠GRBL护罩，在GRBL护罩上跟随A4988步进驱动器。

为了组装底部和前面板，我们需要以下零件：

• 激光切割前面板
• 底部面板装配有电子元件
• 6x M3x15螺栓
• 6x M3螺母
• 3D打印烧杯架

将底板插入前面板的下部插槽中，并使用M3x15螺栓和M3螺母将其固定。然后使用M3x15螺栓和M3螺母将3D打印烧杯支架固定到位。

为了组装底部和前面板，我们需要以下零件：

• 完全组装的后面板
• 3D打印管支架

在此步骤中，将所有四根管插入3D打印管支架的孔中。并确保一些管子从支架中伸出。

为了组装前面板、后面板、上面板和下面板，我们需要以下零件：

• 前面板和底板总成
• 背板总成
• 顶部面板
• 冷白色Led灯带

组装所有这些面板时，首先将管架固定在烧杯架的顶部。然后将LED条粘贴在顶面板的底面上，然后将顶面板插入后面板和前面板的插槽中。

为了装配电机导线和侧板，我们需要以下零件：

• 组装四个面板
• 4x电机线
• 侧板
• 24x M3x15螺栓
• 24x M3螺母
• M3内六角扳手

将电线插入电机的插槽中，然后关闭两侧面板。使用M3x15螺栓和M3螺母固定面板。

按照示意图以以下方式连接所有电子设备：

• 将直流插孔固定在后面板的插槽中，并将电线连接到GRBL屏蔽的电源端子。

• 然后，将电机的导线插入步进驱动器端子，如下所示-

X步进驱动器（GRBL屏蔽）-青色电机线

Y步进驱动器（GRBL屏蔽）-洋红色电机线

Z步进驱动器（GRBL屏蔽）-黄色电机线

A步进驱动器（GRBL屏蔽）-关键电机导线

注：将GRBL屏蔽的A向跨接导线和A向跨接导线分别连接到针脚12和针脚13。(A步和A方向的跳线可在电源端子上方使用）

• 在以下终端中连接HC-05蓝牙-

GND（HC-05）-GND（GRBL屏蔽）

5V（HC-05）-5V（GRBL屏蔽）

RX（HC-05）-TX（GRBL屏蔽）

TX（HC-05）-RX（GRBL屏蔽）

• 连接以下端子中的蜂鸣器-

-ve（蜂鸣器）-接地（GRBL屏蔽）

+ve（蜂鸣器）-冷却器引脚（GRBL屏蔽）

注：本机电源至少为12V/10Amp。

机器通电后，通过USB电缆将Arduino连接到计算机，将校准固件安装到Arduino Uno。

下载下面给出的校准代码并将其上传到Arduino Uno，然后执行以下说明以校准所有电机步骤。

上传代码后，打开波特率为38400的串行监视器，同时启用CR和NL。

现在发出校准电动泵的命令：

启动<泵校准>

“Pump to Calibrate”（泵到校准）参数用于命令Arduino校准哪个电机，并且可以取以下值：

C=>对于青色电机M=>对于品红电机Y=>对于黄色电机K=>对于键电机

等待泵将颜色装入管中。

加载后，清洁烧瓶，如果其中有颜色拼写，Arduino将等待，直到您发送确认命令开始校准。“发送”是的“（不带引号）开始校准。

现在马达将颜色泵入烧瓶，我们将用量筒测量。

一旦我们有了泵送颜色的测量值，我们就可以使用给定的公式找出所选电机的每单位步数（ml）：

5000（默认步数）每毫升步数=--------------测量值

现在将每台电机的每单位步数（ml）值以给定的常量输入主代码：

第7行）const float Cspu=>保持青色电机每单位步数的值第8行）const float Mspu=>保持品红电机每单位步数的值第9行）const float Yspu=>保持黄色电机每单位步数的值第10行）const float Kspu=>保持键电机每单位步数的值

注：校准过程中，所有正确校准电机的步骤和程序将显示在串行监视器中。

在校准了马达之后，是时候下载制作颜色的主代码了。

下载下面给出的主代码并将其上载到Arduino Uno，然后使用可用的命令来使用此机器：

LOAD=>用于将颜料装入硅管。清洁=>用于将颜料卸载到硅管中。速度=>用于更新设备的泵送速度。取表示电机转速的整数值。默认设置为100，可以从100更新到400。用于命令设备产生所需颜色的泵。 取表示红色值的整数值。 取表示绿色值的整数值。 取表示蓝色值的整数值。取表示白色体积的整数值。