mercoledì 11 settembre 2013

IMPACT ENGRAVING ON STONE

Salve a tutti. Ciao to everyone.

Dopo la pausa estiva rieccomi con delle novità.
In verità, più che novità, è un progetto
al quale mi sto cimentando
già  da un paio d'anni e finalmente credo di essere
in dirittura di arrivo, almeno per le mie facoltà.
Come da titolo si tratta di un sistema di incisione
per impatto elettromagnetico .
Il concetto, di per se semplice, un pò meno dal punto di vista costruttivo,
consiste nel riprodurre una foto su di un supporto duro, quale può
essere marmo, vetro o metallo,attraverso
una modulazione di punti in accordo con le sfumature di grigio dell'immagine.
In pratica il software scansiona i pixels della foto
restituendo in uscita sulla LPT un segnale PWM che dovrà poi essere oppurtunamente decodificato e trattato
per alimentare un utensile elettromagnetico con punta di diamante che andrà ad impattare sul nostro supporto.
Il segnale PWM avrà queste caratteristiche:
colore nero   PWM=0%      codificato con frequenza zero
colore grigio PWM=50%     codificato con frequenza d'impatto media
colore bianco PWM=100%    codificato con frequenza
d'impatto alta
Ciò significa che il colore nero non darà vita ad alcun
impatto, quello grigio avrà una frequenza d'impatto punti con una certa
distanza tra loro e quello bianco sarà caratterizzato da una serie
di punti molto vicini tra loro.
Ovviamente tutte le sfumature di grigio intermedie avranno
frequenza intermedia in accordo con esse.
Vediamo di chiarire il concetto con un esempio grafico:



In effetti, qualcuno noterà che la tecnica ci ricorda le  stampanti ad aghi tipo dotsprint.
     
IL SOFTWARE:

Il software è un plugin di Mach3, generosamente messo a disposizione da Artsoft, ma opportunamente rivisto e corretto da TWEAKYE.CNC al link  qui
Il mio apporto, in questo caso, è stato solo quello di tradurlo in italiano.
In merito al plugin troverete maggiori informazioni sul forum
di Mach3 al link qui riportato.
Quindi una volta installato e attivato il plugin, nella schermata di Mach3
troverete nel menù tendina una nuova voce, per l'appunto
IMPACT/LASER ENGRAVING.
Nella finestra , dopo aver caricato una foto nelle estensioni più comuni jpg, bitmap e PNG, vi verrà chiesto di immettere alcuni dati e cioè:


- la larghezza X dell'incisione desiderata;
- la lunghezza verrà automaticamente determinata in base alle
proporzioni foto col  tasto "CALCOLA PROPORZIONI FOTO";
- il passo laterale in Y;
- la velocità di esecuzione.
- inverti scala grigi, spuntando il quale
  è possibile invertire la scala dei grigi, cioè nessun impatto

 sul bianco e massima   frequenza d'impatto sul nero.  
Questo per avere un'immagine al negativo, se il supporto lo richiede.
Una volta dato l'avvio alla scansione, il motore X comincerà ad avanzare
avanti e indietro, mentre il motore Y provvederà a

spostarsi secondo il passo laterale immesso.
Contemporaneamente ed in sincronismo con gli assi X ed Y, il segnale PWM piloterà l'elettronica, che alimenterà l'elettromagnete, impattando sul supporto e ottenendo a fine lavoro,  la foto in bianco e nero riprodotta .
Devo dire che i migliori risultati si hanno sul marmo nero,
ma ottimi risultati li ho ottenuti anche su vetro e metalli.

Uno sguardo al plugin:




        Bene! Fin quà tutto facile.
La tecnica e il software sono semplici da comprendere e da usare.
La parte dura, invece, è stata l'elettronica e il meccanismo per l'impatto.
                            L'ELETTRONICA E MECCANISMO:


Il principio era quello di interpretare il segnale PWM
uscente dall'LPT e riconvertirlo in un pacchetto di frequenze che

opportunamente trattate e amplificate
potessero alimentare con una adeguata corrente un elettromagnete di tipo PUSH.
Facile, dirà qualche luminare di elettronica.
Difficile, rispondo io, se si vuole ottenere una velocità di esecuzione

 abbastanza alta come mi ero prefissato.
Infatti in un congegno elettromeccanico, dobbiamo fare
i conti con la sua  massa, che diventa un forte
deterrente affinchè la battitura dei punti avvenga
con una certa velocità.
In pratica la massa dell'equipaggio mobile diventa
quasi inerte a frequenze alte, costringendo a ridurre la velocità e

rendendo il lavoro di incisione lungo, noioso ed in alcuni casi antieconomico.
Quindi almeno due erano gli obiettivi:
- una battitura dei punti con forza regolare a tutte le frequenze;
- una velocità di esecuzione abbastanza alta.
  (per "velocità abbastanza alta" intendo una velocità tale da
  poter incidere una foto 60x50 cm in 2 o al massimo 3 ore.
  Avere un sistema lento, significa raddoppiare i tempi, per cui
  diventa pressocchè inutile).
Obiettivi, tralaltro,  in netto contrasto tra loro 
per i suddetti fenomeni elettromeccanici.
A questo punto l'uso di un elettromagnete era da scartare,
perchè se da un lato mi garantiva una velocità
di esecuzione alta, dall'altra mostrava una pessima
regolarità di impatto.
Non mi restava che puntare all'uso di un motore 
passo passo ,facendolo funzionare come un
push-pull,  il quale prometteva un giusto compromesso
tra velocità e regolarità di forza d'impatto.
Ovviamente questo ha determinato una progettazione
elettronica molto più complessa rispetto al pilotaggio di un semplice elettromagnete.
Inoltre la scelta del motore ha richiesto anche una costruzione
meccanica più complessa.

Vediamo perchè:
- elettronicamente parlando, bisogna alimentare non una sola bobina, come nel
  caso dell'elettromagnete,  ma bensì le
  due bobine del motore passo passo, una per l'impatto e
  l'altra per il ritorno, con conseguente generezione di un nuovo

segnale di step in sincronismo col PWM uscente dall'LPT.
- meccanicamente, invece, bisogna creare una leva sull'asse motore
  per moltiplicare la forza d'impatto e per avere una corsa
  di almeno un paio di millimetri.
  Vediamo di chiarire con una grafica:
                       
                               



            LA RISOLUZIONE:
Adesso analizziamo un altro aspetto, la risoluzione:
il segnale PWM scansionato dal software restituisce un impulso
per ogni singolo pixel della foto immessa e quindi
è troppo denso di punti per poter
essere direttamente battuto su un supporto di marmo o vetroso.
Cioè i punti d'impatto sarebbero troppo vicini l'uno all'altro
e a fine lavoro vedremmo solo delle linee senza senso.
Quindi il ruolo dell'elettronica, oltre al pilotaggio del motore,
deve anche poter stabilire l'esatta risoluzione di punti
che servono per poter realizzare un lavoro decifrabile e bello.
Sotto queste premesse, ho realizzato la parte elettronica con la possibilità
di scegliere diverse risoluzioni che ben si adattano
ai vari tipi di supporti e soprattutto alle dimensioni degli stessi.
Ciò significa che per incisioni di grosse dimensioni
sceglierò risoluzioni più basse ,
mentre se decido di incidere
una piccola medaglietta, userò risoluzioni più alte .
Questo sistema mi permette di poter incidere in alta risoluzione
anche lavoretti di pochi mm con un buon risultato.
In conclusione, dopo almeno un paio di anni di prove, sconfitte e
pessimi risultati, adesso posso dire di aver realizzato
un meccanismo versatile, veloce e di sicuro risultato.
Vorrei anche puntualizzare di non aver inventato nulla e
di macchine che fanno questo tipo di incisione ne esistono
in commercio da tempo, anche se però sono caratterizzate
da una certa lentezza d'esecuzione, nonchè di prezzi esorbitanti.
I miei risultati permettono velocità di incisione di oltre
3500mm/m e vi garantisco che  macchine anche professionali
di questo tipo, ne sono ben lontane.
 
Quindi riassumendo le caratteristiche del mio Impattatore:

- dimensioni lavoro pressocchè illimitati (dipendono solo dalle dimensioni   macchina)
- possibilità di incidere qualsiasi materiale (grazie alla punta diamantata)
- velocità di esecuzione oltre i 3500mm/m
- 3 tipi di risoluzione per dimensioni lavoro piccole, medie e grandi.

Ok, ho capito....mi fermo.
Vi immagino tutti a sbuffare con gli occhi rivolti all'insù.
Spero di non avervi annoiato con troppe chiacchiere tecniche,
ma era d'obbligo riportare un minimo di concetti e di storia.

Un'ultima cosa. A chi mi farà espressa richiesta, invierò il plugin
IMPACT/LASER ENGRAVING tradotto in italiano e con le istruzioni
per l'installazione, in maniera del tutto gratuita.

A seguire una serie di foto e video per chiarire cos'è e come
lavora il congegno.


video

video


12 commenti:

  1. Semplicemente Fantastico..Bravo.. Posso solo immaginare lo studio, le prove, il penare, a volte lo sconforto,.. l'attenta ricerca di soluzioni.. ma adesso che hai Vinto.. consentimi di gioire unitamente a te..per te. nel mentre ti applaudo.. con sincera Ammirazione.. rito

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  2. L'Eccelenza italiana in pratica.
    Grande lavoro.

    Che velocità di lavoro pensi si possano raggiungere?


    Gil

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  3. Grazie Marco.
    Sicuramente posso raggiungere i 4000mm/m , purtroppo però la mia macchina
    a questa velocità tende a stallare quindi limito ai 3500.
    Ciao.

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  4. Salve volevo delucidazioni
    Se per ipotesi mettessi in un piano di lavoro 2 immagini spostate tra loro
    È possibile che dopo aver realizzato la prima la macchina si sposti sulla seconda senza leggere ció che è in mezzo così da recuperare tempo grazie

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  5. Scusa per il ritardo, mi era sfuggita la tua domanda.
    No, ogni foto importata è intesa tutta e poichè la scansione è in tempo reale vengono considerate
    anche le parti nulle.
    La cosa si può ovviare semplicemente creando due immagini e lanciarle separatamente ognuna
    con il suo zero di partenza.
    Cordiali saluti.

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  6. wow very impressive, is this this something you will be producing for sale or a personal project only

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  7. Hi, Dustin.
    Thank you , but it's only for personal use.
    Regards.

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  8. Hey Pasquale, Thank you for the quick response. I got excited at the idea of doing fast etching but I lack the knowledge in electronics to do what you did. Excellent work Either way

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  9. Questo commento è stato eliminato dall'autore.

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  10. Pasquale, si può usare lo stesso principio per il Laser?? Ne ho comprato uno giusto ieri da 500mW e 405nm

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  11. Ciao.
    In effetti il plugin nasce per l'uso con il laser, purchè il tuo laser accetti segnali TTL in ingresso. Quindi basta collegare il PIN1 (DIGIT) della parallela direttamente all'ingresso TTL del laser.

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