如何用废品DVD驱动器制作基于GRBL + CNC V3 Shield的绘图仪

相关软件：https://download.csdn.net/download/acktomas/12182951

功能介绍：

• GRBL + CNCV3+基于Arduino的CNC机器
• 本指南包括所需的所有必要说明
• 如何组装
• 如何将GRBL加载到arduino
• Inkscape扩展安装
• GRBL配置和G代码流
• 它具有非常有用的功能，例如硬限制，软限制，归位，我将详细指导您如何在家中制作基于GRBL的微型CNC
  

0. 准备

0.1 参考地址

• https://www.instructables.com/id/How-to-Make-GRBL-CNC-V3-Shield-Based-Mini-CNC-Mach-1/
• DIY绘图仪—再也不怕老师罚我们抄字典了：https://mc.dfrobot.com.cn/thread-37159-1-1.html
• arduino：废旧光驱DIY激光雕刻机
• 【炫酷Arduino教程】用两个废旧光驱做一个写字机器人
• How to Control a Servo Using GRBL
• How to Make GRBL + CNC V3 Shield Based Mini CNC Machine From Scrap DVD Drive
• GRBL CNC Shield + Z Axis servo MIGRBL
• 关于调试及Gcode代码生成的演示
• 一个关于激光雕刻机的参考网址：哔哩哔哩视频（上），文字说明（上），文字说明（中），哔哩哔哩视频（下），文字说明（下）

0.2 软件

我提供的软件打包：下载地址

1. Arduino IDE Library
   Link to download GRBL Setup，两种版本
   grbl V0.9------grbl 1.1
2. Download the library file unzip it and load to arduino

支持Arduino单片机的GRBL项目， 用该项目做的雕刻机功能专业强大，但是新版1.1只支持Z轴使用步进电机做雕刻部分。不支持舵机。（因为抬笔落笔动作要干脆利落，所以如果只是做绘图仪的话我建议首选舵机）我们就使用旧版的固件0.9，
PS: 由于版本原因，从上面链接下载V0.9或V1.1都不能正确控制舵机，因此，还是需要下载我提供的软件包中的MIGRBL固件, 也可以参考：GRBL CNC Shield + Z Axis servo MIGRBL。注意此教程中的评论也很精彩。
另外一个固件，此固件可以试试：robottini/grbl-servo
固件的安装方法：下载直接在ArduinoIDE菜单里面点项目→加载库→添加一个ZIP库→选择下载包添加，然后回到菜单：文件→示例→MIGRBL→grblUpload 上传到Arduino里即可。这套代码基本适用于Arduino比较常用的板子，建议就用UNO，另外还需要一个专用的CNC扩展板以及两块A4988步进电机驱动板。

3. InkScape

• 用于生产GCode的inkscape ：官方地址1，因为MI扩展插件已经不再更新，能支持inkScape的最新版本是0.48.5.
• 伺服电机控制扩展：- 单击此处下载

4. UCGS—通用G代码发送器：

• 最新版本下载地址：https://github.com/winder/builds，下载方式：此种下载方式肯定有问题，隐隐约约觉得应该用git pull命令，先留下记号吧！

git clone https://github.com/winder/builds.git myfold

0.3 材料清单

Arduino CNC shield原理图：

• Arduino UNO--------------------------------------数量- 1
• CNC V3 Shield------------------------------------数量-1
• servo motor----------------------------------------数量-1
• A4988 Stepper driver shield--------------------数量-2
• Old scrap DVD Drives---------------------------数量-2
• Some push buttons as limit S/W---------------数量-2
• A acrylic sheet for base（亚克力板）
• Pen holder (slavege from DVD Drive)
• Some wires

1. 接线图

1. 如图所示进行接线
   说明：

• 需要清楚电机的参数：步距角（一个脉冲的角度变化我的是0.9度），工作电压，以及线序（A+,A-,B+,B-对应的颜色）
• 扩展板上每个A4988下面需要三个跳线帽，决定细分数，三个都接上。
• 旁边四个针脚顺序是B+A+B-A-。他们就是接步进电机的位置了；接错了，电机不动且有咔咔声，接对了，电机动，也会有较为不同的声音，正常的。如果遇到工作时声音很大和电机发热严重就要适当调节A4988上的旋钮（逆时针）
  限位开关是可选的(Limit switch are optional)
  您可以通过如下更改GRBL设置来使用它们(You can use them by changing the GRBL setting as below)
  $21=0 (hard limits, bool)
  to
  $21=1 (hard limits, bool)

2. G-Code Controller部分

先看看G-Code Sender部分，简称UGS。解压ugsplatform-2.0.0-Aug.14.2019.zip，解压的文件夹只能包含数字字母，最好不要有中文、空格等字符，运行“ugsplatform\bin”文件夹中的ugsplatform.exe或ugsplatform64.exe

• 插上线，选好端口，点连接，如果没问题，右侧控制台就会出来一大堆字母数字。这些就是固件的参数
• 在左侧选择JogController选项卡，有一些箭头，上下左右随便点一个，如果机器动了，说明前面的工作大致上没问题了。

这样，发送G-Code的上位机就准备好了。

3. 在Inkscape中设置G代码

有了上位机，还需要一个能够生产G-Code的软件，把我们需要画出来写出来的图片或文字转化成G-Code的软件—inkscape，在这里使用INKSCAPE软件制作G代码，由于我们正在为此机器使用GRBL和CNC Shield。它不支持将伺服电机（舵机）用作Z轴，所以这里有一些技巧，我们可以在Z轴上管理伺服电机（舵机）工作，您需要在此处添加MI Extension以使其与Z轴伺服一起工作，
首先正常安装好软件后，我们还要给它装一个插件，解压MI Inkscape Extension.zip到inkscape的安装文件夹C:\Program Files (x86)\Inkscape\share\extensions文件夹内

1. 打开inkscape设置页面尺寸40 x 40mm，画你想画的东西，Inkscape的设置（原文地址1）
   原文地址2

首先，打开Inkscape，进入文件菜单并点击"Document Properties"，。

2. 怎样绘制文本
文本方面，你可以对其朝向和大小进行修改。步骤：点击游标为文本设定大小，选择Path并在下拉菜单中点击"对象转换为路径"。

视频地址：http://v.qq.com/page/s/n/l/s0176juupnl.html
3. 怎样绘制图片

这一步要比绘制文本难得多，因为图片的背景必须是透明的。将图片拖曳进Inkscape，点击OK进入下一个界面，现在你就可以调整图片尺寸了。步骤：点击菜单中的选择“路径”>“提取位图轮廓”，随后按照图 所示对其进行修改。搞定后点击OK并关闭窗口。接着我们要调整灰度图并删除其背景颜色。然后再次点击Path并选择"对象转换为路径"。

视频地址：http://v.qq.com/page/d/4/9/d0176nu1q49.html

3. 然后转到“扩展”，单击“MI GRBL Z-AXIS SERVO CONTORL”


4. 另一种方法：如何生成自己的G代码（原文地址）
我们提到了Inkscape是我们将用于生成G代码的软件。在此示例中，我们将创建一个简单的文本（HELLO WORLD），如下所示。

注意： Inkscape没有将文件另存为G-CODE的内置方法。因此，您需要安装一个附件，以将图像导出到G-CODE文件。从此处下载 MakerBot Unicorn插件和安装说明。

如果安装成功，请打开Inkscape，转到“文件”菜单，然后单击“文档属性”。首先将尺寸从px更改为mm。同时将宽度和高度减小到90毫米。现在关闭此窗口。正方形显示为绘图区域。这是我们将用来编写文本的区域。

现在，在左侧栏上，单击“创建和编辑文本对象”选项卡。键入文本“ HELLO WORLD ”，并将其放置在正方形的右上角，如下所示。

单击文本，然后选择所需的字体样式。单击应用，然后关闭。

现在单击路径并选择“ 对象到路径 ”

您的文本现在可以保存为G-CODE。单击文件->另存为，然后将文件名键入“ hello world”

如下图所示，将文件类型更改为“ MakerBot Unicon G代码”。仅在附加组件安装成功时才会显示。最后单击保存，然后在弹出窗口中单击确定。

您已经生成了G代码，可以使用前面的步骤进行绘制。

• Servo up = M5
• Servo down = M3
• X-axis speed = 500
• Y-axis speed = 500 S
• ervo angle = 20
• Delay = 1
• Directory = as per you convenient or keep as it is
• File name = as per you convenient or keep as it is
• Clik on Apply now you G-code is saved @ location you mention（您的G代码将保存到您指定的位置）

4. GRBL配置和流式G代码

1. Download link for Universal Gcode sender
   最新版本下载地址：https://github.com/winder/builds，下载方式：此种下载方式肯定有问题，隐隐约约觉得应该用git pull命令，先留下记号吧！

git clone https://github.com/winder/builds.git myfold

2. Open Universal G-code sender (Arduino must stay connected with PC)

• Select COM port
• Set Baud rate 115200
• clik on “OPEN”
• go in “COMMANDS” Tab
• enter $$ for GRBL configuration
  • Example Suppose we want to change the $0(step pulse, usec) value from 10 to 20
  • so enter in command line $0=20 & hit enter its done

3. My GRBL SETTING

$0=10 (step pulse, usec)
$1=25 (step idle delay, msec)
$2=0 (step port invert mask:00000000)
$3=0 (dir port invert mask:00000000)
$4=0 (step enable invert, bool)
$5=0 (limit pins invert, bool)
$6=0 (probe pin invert, bool)
$10=3 (status report mask:00000011)
$11=0.010 (junction deviation, mm)
$12=0.002 (arc tolerance, mm)
$13=0 (report inches, bool)
$20=0 (soft limits, bool)
$21=0 (hard limits, bool)
$22=0 (homing cycle, bool)
$23=0 (homing dir invert mask:00000000)
$24=25.000 (homing feed, mm/min)
$25=500.000 (homing seek, mm/min)
$26=250 (homing debounce, msec)
$27=1.000 (homing pull-off, mm)
$100=106.666 (x, step/mm)
$101=106.666 (y, step/mm)
$102=100.000 (z, step/mm)
$110=500.000 (x max rate, mm/min)
$111=500.000 (y max rate, mm/min)
$112=500.000 (z max rate, mm/min)
$120=10.000 (x accel, mm/sec^2)
$121=10.000 (y accel, mm/sec^2)
$122=10.000 (z accel, mm/sec^2)
$130=38.000 (x max travel, mm)
$131=38.000 (y max travel, mm)
$132=200.000 (z max travel, mm)

ok
尤其要注意如下语句：

$100=106.666 (x, step/mm)
$101=106.666 (y, step/mm)
$130=38.000 (x max travel, mm)
$131=38.000 (y max travel, mm)

GRBL参数中的脉冲计算

1. 计算每毫米的脉冲数公式

光驱特点：每步18度（一圈20步），丝杆直径一般为3mm，丝杆螺距为3mm，也就是步进电机每转一圈，移动距离为3毫米，
咱主要修改“脉冲数”脉冲/mm这个参数

2. 首先你必须知道你买的滑台的以下参数

* 步进电机每转一圈前进的距离：3mm
* 每转一圈全部的脉冲：20
	光驱的步进电机一般为18度，所以

$$步数（脉冲数）=\frac{角度}{每步度数}＝\frac{360}{18}＝20$$
即每转一圈需要20个脉冲（步）

3. 驱动每一步的微步数：16，驱动选择多少细分就是多少

这个参数计算方法如下
$$\frac{每圈步数\ast 微步}{每圈移动距离}$$
按照上面给出的计算公式

• 不细分: (20×1)÷3＝6.666
• 2细分: (20×2)÷3＝13.333
• 4细分: (20×4)÷3＝26.666
• 8细分: (20×8)÷3＝53.333
• 16细分: (20×16)÷3＝106.666

现在是时候将Gcode流式传输到机器了，进入“文件模式”选项卡浏览您的gcode文件，然后按Enter键

写在最后

如果你有兴趣自己编写程序，此处的教程可以参考