Wanhao の LED 照明を作ってみた

少し前に、アリエクで LED を買ったんですが、これを Wanhao 3Dプリンターの前面に付けるアダプターを作ってみました。まだ、これからプリントしますが、LEDの光がすけるように 0.5mm 厚でロゴに光が透過する感じでパネルを脱着式にしてみました。

こうやって作っておけば、カスタマイズしたいヒトがパネル部分だけ作れると思うのでいいかなと。Make: のロゴが好きなので、これを赤く浮かび上がらせるようにしておきました。

WanhaoLED_

アリエクでゲットしたLEDは、以下で100個で 200円ほど。

LED

光が前方に集中するタイプです。

HTB1YpvGLXXXXXaGapXXq6xXFXXXi LEDは、4つ直列に付けて、12V で光らせる予定です。ブレッドボードで光らせてみたところ、少し青みがある光で、もう少しナチュラルなのがほしいところです。

 

で、プリントしてみたのですが、いろいろ調整しないといけないことが。

まず、隠しナットの穴にナットが入れにくいこと。これはサポートなしでプリントしたので、6角の穴がきちんとプリントされていないので、はまりにくい感じです。あと、M3 の穴を 3.3mm であけていますが、もう少し大きくしたほうがすんなり入る感じ。3.5mm で開けなおしました。実際には、ボルトは、2.8mm なんですが縮小するので。逆に3.1mmから3.2mm くらいだとタップを切る感じでボルトが無くても固定できます。ただし、軽量ならば。LED ライトくらいなら問題ありませんが、もっとトルクが掛かる部分はナットで止めたほうがいいです。

WanhaoLED

ジクはこんなのを作ってみました。この穴は、今回のD-Slot V2 でたくさん開けてあるのでテストも兼ねています。

 

あとは、穴の位置を前方に1.5mm ずらし前面の金具とツライチに。他、あれこれ微調整。

再度プリントアウト。明日も休みなので、今晩はじっくり攻めることに。ここらで一旦飯タイムとします。

 

風邪なのか花粉症(になったのか不明だったので)なのか、風邪だったら体力付けようとラーメンにニンニクを入れて食ってきましたが、超旨くなりますね。

 

さて、内部にサポートを作ってあとで取れるようにしてみました。

WanhaoLED_ (1)

この黄色の部分は、合体していないのですがこのままプリントするとどうなるのでしょうか?ちょっと実験にプリントしてみます。

プリントアウトしたら、プリントできない部分(細すぎ)があったので、再度調整。あと、ロゴの抜ける部分をつなげておきました。

WanhaoLED (1)

ジグは穴に入らなかったので、調整。ネジを締めたら取れるように、穴を切りかく予定。疲れたので、続きは明日やります。

 

さて、一日経過して翌日。

どうやら、風邪ではなく花粉症になったようです。昨年あたりから怪しいなぁと思っていたのですが、ついに花粉症になったようです。まだ症状は軽くて少し鼻水やくしゃみが出るようで、目がかゆいとか常時鼻水がでるという感じではないのですが、これが花粉症というやつですね。

 

ジグの方は、こんな形状に変更。

WanhaoLED

ただいま、プリント中。3度目ですから、今度は成功したいですね。

Cura の設定は以下です。Retraction の値は、試行錯誤ですが今回はこんな感じで。

Expert_config_Cura_-_15_04_6

文字がある部分は5mm/s くらいじゃないと綺麗に印字できませんのでかなり遅いです。

b

プレートはフィラメント変えてプリントする予定ですが、テストのため全部一緒に。まぁ間に赤い紙でも挟めばいいのかも。

 

とりあえず、綺麗にプリントできたようですが途中、サポートの部分を見ていたらかなりがっつり付いている感じ。

IMGP1226

文字も綺麗にプリントできました。文字をプリントするときは、Bottom を 5mm/s 程度にすると良いです。

IMGP1227

M3 の ナットを保持するプチ工具です。データでは先端がもっと尖っていますが、プリントされません。

IMGP1229

残念なことにサポートが取れなく、これはないほうがよっぽど良いです。筐体は前回のを使用することに。

IMGP1230

赤いのはビニールっぽい袋の素材です。赤い発色がよかったので。

IMGP1232

本来はジグはこういう感じで使う予定でしたが、今回は中のサポートが取れなかったので使わずです。

IMGP1233

組み込んだ感じ。まだLEDを付けていないので、昼間だとこういう感じです。

IMGP1234

上から。

IMGP1235

横から。

IMGP1236

下からの図。ちょっとはみだしていますね。

IMGP1237

まぁ、ちょっと面倒すぎるパーツでした。

縮小する部分のデータはおおよそ、0.4mm ほどで、円の内径などは、大きさにもよりますが、それよりも小さくなる感じでした。

このあたりの精度が、0.4mm ノズルだと限界ですね。

 

Wanhao_Duplicator_i3_LED_mount_by_junkhack_-_Thingiverse 苦労したわりには、あまりいけてない感じですかね。配線はそのうちやることに。

Z軸は、リニアガイドに決まり

月末になり、研究開発資金が支給されたのでさっそくリニアガイドをポチっておきました。

HTB1pZkEJFXXXXXXXFXXq6xXFXXXT

150mm の長さを2本と、MGN9C を追加で2つです。締めて、3700円です。

 

HT1eBhvFOpbXXagOFbXW

駒には、M3 のネジで固定のようですね。レールは、3.5mm 径のようですので M3 ですかね。中国製のリニアガイドってどうなんでしょうかね。国産は高くて手が出ないので、一度中華製のリニアガイドを触ってみたいです。

HT15gxrFFleXXagOFbXn

今回の用途では十分すぎるくらい機能してくれるでしょう。すっきり作れるので、3700円ここに投資してもいいかなと。

Root2CNCのキャリッジを作ってみることに

handle name は、Sailorpeteのピート・ニューベリー(Pete Newbery)さんが作った、Root2 CNC のキャリッジに感心したので、早速ベアリングを手配することにしました。

Root2 CNC には小さなタイプのもあるようです。こっちには BOM があったので参考にしました。

root2cnc

ここで使われているベアリングは、スケボーのローラーに使われているタイプの608 ベアリングです。

ABEC-7 クラスのものも安く売っているようで、入手しやすいです。

608

大量にベアリングは使うのですが、とりあえずサンプルで1つキャリッジを作ることにしました。1つのキャリッジに8個のベアリングを使うのでとりあえず ABEC-7 クラスの 608 ベアリングを10個ゲット。安いですね。260円です。中華製だけど、今度のは期待しましょう。ABEC-7 クラスといえば振れ精度が、0.0025mm です。十分すぎますね。

 

それから、自分のプロジェクトで使う625タイプのベアリング、こちらも ABEC-5 クラスのが安くありましたのでゲットしてきました。

625zz ベアリング専門店なので、まぁ大丈夫じゃないでしょうかね。

最悪、品質が悪くてもプーリーの軸受けやベルトのテンションを張る部分に使えます。

 

Root2 CNC は、側面の Y軸に付ける板が必要ですが、これはこれから作るであろう、D-Slot CNC を使って削りだしてみたいと思います。

CNC ルータが2つ出来る予定ですね。スピンドルや、その他の機構は参考にしながら独自に作ってみる予定です。

Y軸の試作品を作成

Y軸になる部分の試作品を作ってみました。

IMGP1174

サポートなしで作成できるよう後にパーツの形状を変更予定。とりあえず、10% の fill でサイズや細部の組み付け具合を確認。

IMGP1159

wall が 0.8mm で fill が 10% で試作してあるのですが、そこそこ強度も保っています。CNC 用途ではだめそうですが、プロッターやレーザーカッターなどなら良さそう。実際には、wall 1.2mm で fill は50% で作る予定です。かなりプリントに時間がかかりそうです。

IMGP1177

折り返しのプーリーです。

IMGP1175

両側にベアリングをかませてあります。このベアリングは中華製で十分です。

IMGP1176

3mm 厚のナットを押さえるジグを作るべきかもしれません。構造的に組み付けが面倒な部分で薄いスパナがないので、ナットを押さえる工具もプリントしておいたほうがいいかも。

IMGP1170

最初に作った、ベルトテンショナー。ちょっとタイトすぎました。

IMGP1171

もう少し大きなほうがよいかと設計をサイドやり直し。

IMGP1173

こんな感じにしました。M3 のネジを使用。

IMGP1178

ネジ止めパーツですが、ブラケットに一体式になる予定。

IMGP1179

Thingiverse にもアップロードしておきました。

Belt_Tensioner_Clamp_by_junkhack_-_Thingiverse

作業していると、ER11 の コレットが到着しました。

IMGP1156

かわいい、ケースに入っています。これのケースも作る予定です。

IMGP1157

見た感じ、悪くなさそうです。続きを組み込みます。IMGP1181

こうして実際組みつけてみると、いろいろ改良ポイントが見えてきます。設計上は理論的には問題なさそうに見えても、組み付けで面倒だったり、パーツが入らない部分があったりとかで、特にベルトテンショナーはかなり考えさせられます。組み付けた結果、いろいろ変更したほうがよさそうなポイントが見えてきました。

IMGP1184

しばらく、吊り下げてあれこれ考えてみます。

 

以下、変更箇所のメモ

・フレームとのかみ合わせを深くして、ボルト4点止めとする

・45 度のフレーム穴をもう少しタイトにする。ちょっとゆるすぎました。

・サポートなしでも作成できる形状に変更

・45度のボルトの頭が平面より突出してしまうので、あと1cmほどサイズを大きく

・ベルトテンショナーの形状と構造を変更。スライドするジグのボルト穴をずらして、ベルトとボルト穴をずらす構造に変更。途中でもテンションが張れるようにする。

・x軸との合体は、3角のブラケットを覆うようなものを作成。3画ブラケットにナットを生めて穴を開けておく。

 

オリジナルパーツは、あれこれ試行していると気になる部分がたくさん出てきますね。そこがまた楽しい部分でもあるわけですが。ほんとにCNC 動きますかね? ちゃんとアルミが削れるでしょうか。

 

ベルトで駆動させて、工夫してもだめだったら台形ネジを考えてみます。ベルトバージョンは、3D プリンターやレーザーカッターやプロッターにも応用できますので、XY テーブル部分は完成させたいです。

 

製作時は、雨でじっくり作業ができました。晴れだと落ち着かなくて。

IMGP1160

猫たちも、ゆるみっぱなし。

IMGP1168

こいつは、いつもひっくりかえっています。

IMGP1161

寝起きの一枚。

600gのカメラが載る 3軸 DIY Gimbal の研究

数年前から、3D プリンターを買ったら作ってみたかったモノで、3軸の Gimbal があります。モーターはブラシレスを使っているので、BG(ブラシレスジンバル)という短縮ワードも良く目にします。 1428109567432

乗せたいカメラの候補は、すでに決定しててまだゲットしていませんが、Lumix DMC-FZ200 という型落ちのカメラです。このカメラ、レンズが良くて、さらに映像も 1280×720 の実用になるサイズで 120fps が可能です。こうして撮ると、以下のような映像が作れます。

 [youtube https://www.youtube.com/watch?v=Lp_pmgCsmco]

対角V-Slot とも繋がるのですが、このカメラを円状に回して 120fps で物体を周辺から回して撮るとかっこいいんじゃないかと考えています。レビューするときに、モノをそうやって撮ると新鮮だと思うのでぜひ実現してみたいなと。そのときに3軸のジンバルもあるとなお良いと思うわけです。円状に回すときのフレームはまだ考えていませんが、自転車のリムとか使えないかなぁと。

 

ジンバルは、この1~2年で日本でもメジャーになってきています。たとえば、サンコーレアモノショップで扱っている以下の商品などです。

 3xstbl2r-joystick-top こういうタイプのものや、

3axsta8h-p03 こういう感じのものです。軽いアクションカメラはスマホは乗ります。

3万か、2.5万くらいでそれぞれ購入できますが、もう少し重いカメラを載せようと思うと、一気に高くなります。

dmth002-top約10万。うーん、買えないです。

 

まぁ、しかし、このサイズもアリエクでなら、5万未満で買えます。

H2-Handheld-3-Axis-Stabilizer-Brushless-Gimbal-for-A7S-GH4-Micro-DSLR-Camera-BMPCC まぁ、でもまだ買えません。(まぁ、買うつもりは毛頭ないのですが)モノは、モーターが3つとバッテリーと制御ボードと筐体で構成されているだけですから、もっと部品代は安いはず。

カメラ本体は、先に紹介した Lumix の FZ200 の中古(約2.5万)をいつか買いたいと思っています。それを買える日に備えて、ジンバルを自作するには、どのように作るのかを抑えていこうと思います。

 

乗せるカメラの重さは、約600gですが、このクラスになると、3万未満の3軸ジンバルでは無理で、ブラシレスモーターを大きめのトルクのあるものにしないと制御できません。

 

モーターは、Gimbal Brushless Motor と検索すればたくさん出てきます。3万未満クラスのジンバルに使われているのは、30mm 未満の直径のモーターで GoPro や SJ4000 などの200g未満の重さを制御できるようです。たとえば、以下のようなモーターです。

HTB1zh1fNFXXXXXHXFXXq6xXFXXXN

結構小さいですね。価格はだいたいこのクラスで、1こ1000円前後くらいです。1つ上のクラスのモーターだと、以下のようなのがあります。

Official-DYS-Brushless-Gimbal-Motor-BGM4108-130-for-Camera-Mount-FPV-PTZ

 

これが直径46mm ほどの大きさです。価格は、3500円前後というところですかね。3個で1万くらいします。ジンバルのブラシレスモーターは、シャフトの中にケーブルを通せるようになっているのが特徴で、組み付けたときにすっきりした概観を作れます。外の電極数は12スロットのタイプが多く、中心にあるプーリーの磁極は14極です。この数値は、12n14p というように表記されます。

この数が大きなものだと、たとえば、24N28P というのもあり、スロットと磁極の数が増えればトルクが増しコギングが少なくなるので、滑らかに回るはずです。

xmotor

 

どのくらいのモーターで600gのカメラが制御できるのかが、今まで良くわかりませんでした。こういう時は、あたりをつける為世界中のDIY 好きが作っている映像を見るのが手っ取り早いです。いろいろ見ていくうちに、ロシアの方が作ったジンバルのモーターは、Lumix FZ200 クラスの600g もいけそうなんじゃないかとアタリがつきました。

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=kI5wOiU_KPI] 

9:26あたりに、大きめのカメラが載って動いています。カメラの機種は特定できませんでしたが、Lumix FZ200 も動くんじゃないかと思います。ここで使われているモーターは、調べてみると以下です。

HTB1ngl2IFXXXXXgXFXXq6xXFXXXF

Emax GB4008 66KV 3S LIPO Gimbal Brushless Motor

¥ 1,922 x 3

 

Emax っていうメーカーはラジコン用のサーボやブラシレスモーターなどを作っているメーカーで前回、CNC のスピンドル作りのためにモーターを選定していたときに見たことがあります。

値段も手ごろだったので、これを3つポチっておきました。このモーターもシャフトの中にケーブルを通せるようです。24N22P ということで、24スロットの電極に、22極のプーリーでトルクもありそうです。値段とのバランスが取れている良さそうなモーターじゃなかろうかと思います。

 

あとは、ジンバル用の制御基板とソフトウェアです。Alexmos というものと、Storm32 というのが見つかりました。どちらも32bit があります。値段は、Storm32 が安く、オープンソースで回路図などもあります。Alexmos というのはなぜ高いのかは良くわかっていません。価格差が4,5倍あります。まずは、安いのから攻めて見ます。StorM32のは、Wiki に詳細があります。

Alexmos のSimpleBGC のソフトウェアマニュアルは和訳したものが以下にありましたので参考にさせていただきました。

桃日記

SimpleBGC 32bit Manual MEMO

本家のは以下です。

Basecam
Downloads for 32-bit boards

SimpleBGC_32bit_manual_2_6x_eng.pdf

参考にしているサイトの作者は、Storm32 を使っているし、こちらのボードが安いのでまずはこれを使ってみることにします。5cm四方のボードと、小さなMicro タイプのものとが見つかりました。ボードを見る限り、Micro のほうはボタン2つがないので、ファームウェアの書き込みは仮配線が必要のようです。組み込み用途という感じです。a

大きなサイズは、2000円ほど。小さなのは2500円ほどです。正確なサイズはボードが到着してから検討するとして、概略を抑えていくことにしましょう。

HTB1DY0YNVXXXXXXaXXXq6xXFXXXa

チップはどちらも、STM32F103RC が使われています。モータードライバーのチップは、Micro のほうは6個になっていますので違う型番ということのようですね。ジャイロは、どちらもオンボードと外付けと2つ、MPU6050 があります。

StorM32 の Wiki にボード紹介のところに詳細はあります。ポチッた後に気が付いたのですが、このボードはどうやら赤字で書いてあるように、2S より高い電圧だと熱くなって誤作動するよと。モータドライバは、TC4452 でロジック電圧の3.3V を作っている部分かタンタルコンデンサが載っていないのが悪いのか、PCBの面積が少ないのが問題なのかは不明ですが、問題を抱えているボードのようです。

大きなボードのほうは、TIのDRV8313が使われているようです。28pin の28HTSSOPは、おおよそ160円ほどです。この差が出ているのではと思われます。

こういう駄目な設計のボードは参考になるので、回路図もあることですし、自作PCB を設計するときの参考にします。このボードを構成する部品の内、CPU と ジャイロはそれぞれ250円なので、作ってもPCB を入れて1000円未満くらいだと思います。

HTB1CuepNVXXXXblXXXXq6xXFXXXa

このミニサイズのものは、他にも以下のようなものがあります。

http://www.olliw.eu/storm32bgc-wiki/STorM32_Boards

Sku_113113_1

このモータードライバは、STのL6230Qのようで、32pin の QFN パッケージです。

 

800px-Aliexpress-min-storm32

アリエクでは同じものは見つかりませんでしたが、以下のものはありました。

BGC-Micro-MINI-Brushless-Gimbal-Controller-board-Driver-Sensor-Russian-Firmware BGC-Micro-MINI-Brushless-Gimbal-Controller-board-Driver-Sensor-Russian-Firmware-1

これは2軸のようなので、パス。

 

そして、Alexmos のボードは以下のような感じです。一番最安値でも9000円、平均12000円というところでしょうか。主要なチップの構成は似た感じです。

Official-Alexmos-32Bit-Gimbal-Controller-BaseCam-SimpleBGC-32-bit-3-axis-stabilization-BGC3-0-SBGC-V3-1

外見からの差は、センサーがI2C で繋がるようです。ボードのサイズは50mm四方です。

Official-Alexmos-32Bit-Gimbal-Controller-BaseCam-SimpleBGC-32-bit-3-axis-stabilization-BGC3-0-SBGC-V3

部品代概略は、Storm32 のボードで作るとして約1万くらいです。バッテリーを入れると少し超える感じですかね。うまく筐体を作れれば、面白くなりそうな DIY ですので継続的にすこしづつやっていこうと思います。ボードも Storm32 の大きなものと小さなものを2つポチっておきました。

 

コントロールボードも、構成部品はほぼ同じなので、StorM32 と Alexmos との違いは制御ソフトウェアなのかなと理解しました。

 

3Dプリンターでジンバルの筐体作りも少しづつ初めていこうかなと。

CNC プロジェクトスタート

対角のV-Slot もいけそうだということで、今日は CNC ルータを作るためにコントロール部品を調達しました。

約2年前に、ジャンクのFDD を使ってプロッターを作ったときに使った EasyDriver でも工夫すれば使えますが、ちまちま配線するのも面倒なので、モータードライバーとシールドをゲット。CNC ルータを作るときの定番の商品です。PCBのプリントでおなじみの、Elecrow さんのお店で最新のV3.51 のをゲット。いろいろなバージョンがあるのですが、まぁ新しいのがいいんじゃないかという選択です。このあたりの情報は、参考にしているサイトが詳しいです。

CNCマシン:CNCシールド+ドライバDRV8825/A4988(まとめ)

HTB1mwXTNpXXXXceXpXXq6xXFXXXf

CNC Shield V3.51 – GRBL v0.9 compatible

¥ 1,987

 

あとは、この上に乗っけるステッピングモーターのドライバーを4つゲット。ヒートシンク付きです。

Stepper-Driver-A4988-Stepper-Motor-Driver-Module-with-Heatsink

A4988 Stepper Motor Driver

¥ 94 x 4 = 374

 

EasyDriver で使っていたモータードライバーは、A3967SLB で、今度のは A4988 。どちらも Allegro MicroSystems, LLC のチップですが、今度のは 5mm四方の QFN パッケージです。大きな違いは、1/16 のステッピングモードが出来ることと、出力が2A までいけることで性能的には今度買ったものの方が、上のようです。以前、FDDのステッピングモーターを使ったときは、学習のため、ブレッドボードに配線していきましたが、今度はもう少し楽できそうです。

 

arduino は、Nano のクローンが確か1つくらいあったと思うので、それを使う予定で、シールドと nano はそのままはまらないので少し配線が必要です。モータードライバーを3つしか使わないのなら、以下のようなシールドもあります。

NEW-Keyestudio-CNC-shield-v4-0-board-compatible-with-arduino-nano-free-shippingKeyestudio CNC shield v4.0 board

¥ 765

 

プロッター用途なら、これで十分ですね。 arduino nano clone は300円未満に買えますので、3軸のCNC なら1500円未満でコントローラー部分はすみそうですね。

 

しかし、今まで arduino uno 自体のオフィシャルバージョンを使ったことがないので、1つくらいゲットしておいてもいいかもしれません。

HTB15s5gKXXXXXXkXXXXq6xXFXXX3 HTB1pj07KXXXXXbcXpXXq6xXFXXXa

2012 Official Version Uno R3

¥ 589

 

裏面が白いのは前から欲しかったので、この機会にぽちってみました。値段も安かったですし。以前は、1000円以上はしていた記憶があります。