Eigentlich wäre es mein grösster Hobby-Traum, eine Maschine zu bauen, die nicht nur die Löcher für die Nägel am richtigen Ort bohrt, sondern auch die Fäden nach meinem Programm ziehen kann. Und kürzlich habe ich bei meinen Recherchen im Internet tatsächlich eine solche Maschine entdeckt, die mich beeindruckt und fasziniert hat.

Vorgestellt wurde die STRING ART MACHINE auf der Hackster-Plattform Hackster.io, die von Bastlern betreut wird, die sich mit Arduino-Projekten befassen.

Weil ich nicht sicher bin, wie lange die Maschine dort noch gezeigt wird, fasse ich hier das Wesentliche kurz zusammen:

Die Idee

Getrieben von Lockdown-Langeweile entwickelte YouTuber knezuld11 (Kevin Dluzen) eine interessante Methode, um Bilder automatisch mit einem bunten Faden und einem Haufen Nägel zu zeichnen. Durch das Stanzen einer Reihe von Stiften in ein Stück Perfboard mit einem Roboter können komplizierte Designs erstellt werden, die spektakulär aussehen.

Der Bau dauerte einige Monate, aber die Ergebnisse sind sehr beeindruckend.

Wie es funktioniert

Um die Nägel an ihren zugewiesenen Stellen zu platzieren, gibt es ein grosses Portal, das sich in drei Achsen bewegt: (X, Y und Z). Dazu gibt es einen benutzerdefinierten, gezahnten Werkzeugkopf, der genug Kraft auf den Kopf jedes Nagels ausüben kann, um die Nägel in das Brett zu drücken. Dann wird der Faden von einer aus einer Reihe von seitlich angeordneten Fadenspulen genommen und langsam aber sicher über die gesamte Nagelebene gewickelt.

Verwendete Hardware

Der Roboter selbst besteht aus vier verschiedenen Abschnitten: einer X-Achse, einer Y-Achse, einem Werkzeugkopf und einer Garnrollenbank. Die beiden Linearachsen werden jeweils von einem Schrittmotor über Zahnriemen und Aluminiumstangen angetrieben. Der primäre Werkzeugkopf ist ziemlich komplex und verfügt über eine Reihe von Sensoren und Aktuatoren, darunter Servomotoren, Laserabstandssensoren und Hall-Effekt-Sensoren.

Generieren eines Designs

Um tatsächlich etwas zu machen, muss es zuerst einen Weg geben, ein Muster zu finden und es in eine Reihe von Nagelstellen und verwobenen Fäden zu übersetzen. Dies wird erreicht, indem ein Python-Programm verwendet wird, um einem Algorithmus / einer mathematischen Formel zu folgen, die dann zwei Dinge ausgibt: Nagelpositionen und den Pfad, den der Faden nehmen soll. Ein zweites Programm verwendet diese beiden Dateien für die Eingabe und generiert G-Code, den die Marlin-Firmware zur Steuerung der Motoren verwenden kann.

Nägel platzieren

Die Nägel werden zuerst in einen kleinen Behälter geladen, der sich im Werkzeugkopf befindet. Um einen einzelnen Nagel aus den anderen innerhalb des Behälters auszuwählen, erhebt sich eine Plattform mit einer Rille für einen einzelnen Nagel von unten und drückt einen nach oben. Ein Laser-Abstandssensor stellt sicher, dass genügend Nägel geladen sind, und falls vorhanden, nimmt ein Arm mit ein paar angebrachten Magneten den Nagel auf und hält ihn aufrecht, wo eine von einem Zahnrad angetriebene Stange den Nagel in das Material drückt.

Zeichenfolge platzieren

Die letzte Komponente in diesem Projekt ist das Einfädeln der Schnur durch das Nagelmeer auf dem Brett. Die Maschine verwendet den zuvor generierten GCODE, um zuerst die richtige Fadenspulenkartusche zu greifen und in den Werkzeugkopf zu laden. Dann wird die Düse zwischen zwei Paare von Laser-Emittern/Detektoren platziert, um sie auf Unterschiede in den Düsen zu kalibrieren, was hilft, eine genaue Fadenplatzierung sicherzustellen. An einigen Anfangsnägeln befindet sich doppelseitiges Klebeband, damit der Faden haften bleibt.

Die Führung des Fadens

Indem die Bewegungen der Maschine genutzt werden, anstatt sich auf aktive Komponenten zu verlassen, um den Faden abzuwickeln und zu befestigen, kann jede Fadenspule einfach ausgetauscht werden, was komplexe Farbmuster ermöglicht.

Das Resultat

Die Fadenkunst mit den komplizierten Schichten, Spiralen und Farben jedes Stücks ist unglaublich anzusehen. Es ist beeindruckend, dass die Verwendung einer einfachen Formel für fraktale Formen solche kaleidoskopähnlichen Eigenschaften erzeugen kann.

Anmerkung:

Dieser Text ist eine leicht gekürzte Fassung des englischen Originaltextes mit Google-Übersetzung.

Nach einer abenteuerlichen Suche fand ich schliesslich noch die von Kevin selber verfasste Beschreibung seines Projektes. Einfach erstaunlich, was der junge Ingenieur hier geleistet hat.