EmbroideryPlot – вышивальный принтер формата А4

Принцип работы

Устройство объединяет механику швейной машинки (вертикальное движение иглы, челночный захват нити) и кинематику 2D-принтера (позиционирование по осям X и Y). Ткань закрепляется в неподвижной рамке-пяльцах, а вышивальная головка перемещается над ней – как печатающая головка струйного принтера. Это позволяет получать точные стежки без массивных подвижных пялец.

Конструкция

· Рама – алюминиевый профиль 2020, габариты 400×300×150 мм (как настольный принтер).

· Привод XY – два шаговых двигателя NEMA17, ремни GT2, линейные направляющие MGN12. Рабочее поле 210×297 мм (формат A4).

· Вышивальная головка – миниатюрный механизм на базе швейной машинки (ход иглы 15–20 мм). Игла приводится эксцентриком от отдельного шагового двигателя или сервомотора с кривошипом. Частота стежков до 200 в минуту.

· Челночный узел – ротационный горизонтальный челнок (как в бытовых машинках) с отдельным натяжителем нижней нити.

· Натяжитель верхней нити – регулируемый дисковый узел + нитепритягиватель, синхронизированный с иглой.

· Пяльцы – пластиковая или алюминиевая рамка с зажимом «клик» для ткани. Неподвижно крепится к рабочему столу принтера.

· Контроллер – плата на базе STM32 или ESP32 с драйверами TMC2209. Прошивка – модифицированный GRBL с поддержкой координации иглы и перемещений (G-коды типа G1 X10 Y20 Z0.5 – где Z управляет глубиной прокола).

Компоненты для сборки

Деталь Пример

Шаговые двигатели 3 шт. (X, Y, игла)

Линейные направляющие 2×MGN12H (X), 2×MGN9H (Y)

Ремни и шкивы GT2, 6 мм

Швейная игла №90–100

Микро-челнок от ручной швейной машинки

Пружины, подшипники для механизма иглы

Arduino Mega + CNC shield или ESP32 + TMC2209

Программное обеспечение

· Конвертер – скрипт на Python, преобразующий растровое изображение (PNG/BMP) в последовательность стежков (длина стежка, направление, цвет). Использует трассировку контуров и заливку узором (крестик, гладь).

· G-код – расширенный: S100 – длина стежка в 0.1 мм, M3 – опустить иглу, M5 – поднять.

· ПО управления – Universal Gcode Sender или самодельный интерфейс с предпросмотром вышивки.

Преимущества

· Компактность (размеры офисного принтера).

· Высокая точность позиционирования (до 0.05 мм).

· Возможность вышивать на готовых изделиях (футболках, джинсе), закрепляя их в рамке.

· Низкая стоимость по сравнению с промышленными вышивальными машинами.

Применение

· Домашняя вышивка логотипов, этикеток, орнаментов.

· Прототипирование дизайна одежды.

· Образовательные проекты (мехатроника, автоматизация шитья).

Схема работы

1. Загрузить изображение в конвертер → получить G-код.

2. Заправить верхнюю и нижнюю нити.

3. Закрепить ткань в пяльцах.

4. Запустить выполнение кода – принтер вышьет рисунок стежками.

Примечание: Для коммерческого использования требуется доработка челночного узла под высокие скорости и автоматическая смена нитей. В любительском варианте достаточно ручной смены катушки.