DOU Проектор: TopLab — принтер, прожигающий пиксели

В рубрике DOU Проектор все желающие могут презентовать свой продукт (как стартап, так и ламповый pet-проект). Если вам есть о чем рассказать — приглашаем поучаствовать. Если нет — возможно, серия вдохновит на создание собственного made in Ukraine продукта. Вопросы и заявки на участие присылайте на  Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. .

Меня зовут Виталий Билык, я CTO и co-founder компании TopLab. В IT работаю 10 лет. Сейчас активно занимаюсь hardware, в том числе embedded-разработкой.

Если коротко, то наша компания TopLab предоставляет услуги по разработке IoT продуктов — от создания концепции, исследований и прототипирования до массового производства.

Идея

Хочу поделиться с вами кейсом о создании принтера, прожигающего пиксели. Этот принтер работает без расходников для печати, на бумаге любой плотности и печатает текст «на века», то есть текст устойчив к влаге и механическим повреждениям. Использовать его можно для печати нестираемых контрактов, чеков, рекламной продукции, односторонней ч/б печати в офисе и т. д.

Идея создания принтера без чернил и тонера приходила мне не раз, особенно после очередной заправки картриджей. Но отправной точкой послужил момент, когда во время работы с высоковольтным электричеством я заметил, что оно отлично прожигает бумагу. Команда поддержала мою идею, и мы приступили к разработке.

Реализация

Для создания первого прототипа мы использовали высоковольтное электричество. Для этого мы собрали повышающий высоковольтный высокочастотный преобразователь, проверили его на обычной бумаге и ура! — получили первую черную точку.

Следующим шагом было создание самого принтера. Для ускорения работы мы использовали старый и нерабочий струйный принтер фирмы HP. Из него выкинули всю электрическую часть, кроме двигателей и датчиков положения каретки. Поставили на каретку высоковольтный высокочастотный преобразователь.

После этого создали свои «мозги» для принтера. Для ускорения процесса разработки использовали Arduino.

Подключили к новым «мозгам»:

  • шаговый двигатель для подачи бумаги;
  • коллекторный двигатель для управления кареткой;
  • оптический датчик положения каретки;
  • оптический датчик наличия бумаги.

Софт для принтера

Для ускорения разработки решили сделать сам принтер максимально «тупым». Такими были его задачи: ожидание команды по UART, выполнение команды и отправка статуса. Всю работу по преобразованию информации и поведению принтера вынесли на сторону компьютера.

Получилась следующая схема взаимодействия:

Ruby — UART — Arduino — UART — Ruby

Проблемы и их решения

Запустили на печать... и тут возникла первая проблема. ВВ блок хотя и окрашивал бумагу в черный цвет, но при печати выдавал очень много помех, что давало ложные импульсы и очень сильно влияло на позицию каретки. При длительном пребывании каретки на уже запечатанной области бумага загоралась.

Проблему с помехами решили устранять так:

  1. Экранировали линии передачи данных от оптического датчика положения каретки к микроконтроллеру — в итоге это не дало желаемого результата.
  2. Заменили высоковольтный высокочастотный преобразователь на высоковольтный преобразователь напряжения с постоянным током. Идея была в том, что ВВ переменное напряжение создает наводки на длинных проводниках, а ВВ постоянное не будет. Но это тоже не сработало. Дело в том, что в момент печати создается разряд, который вносит также много помех и создает громкий звук пробоя воздуха.
  3. Поставили лазер, проблема была решена.

Второй прототип с использованием лазера

После установки лазерного элемента вместо ВВ преобразователя все помехи исчезли, но была еще одна проблема — скорость печати. Для окрашивания одной точки на белой бумаге нужно было 50-60 миллисекунд при мощности лазера 2,5 Вт. Как потом оказалось, лазер должен выйти на рабочий режим «раскачаться», после чего он успешно печатает. Поэтому применили PWM. Теперь в момент перемещения лазера по бумаге мощность лазера составляет 30-40%, а в момент печати — 100%. Так удалось сократить время печати одной точки до 20-30 миллисекунд за счет более быстрого выхода лазера на рабочий режим.

Была ещё одна проблема — позиционирование печатающей головки. Перемещение на ближайшие пиксели происходило рывками с пропуском нужной позиции, с последующим реверсом головки и повторным поиском нужной позиции. Решение было кардинальным — заменили коллекторный двигатель на шаговый двигатель. Также в последующем избавились от оптической линейки позиционирования каретки. Решение этой проблемы позволит вернуться к идее использования ВВ преобразователя в будущем.

Тестирование печати прототипа

Далее мы стали пробовать печать на бумаге разной плотности. Печать на обычной бумаге была отличной. Печать на картоне — линии находили друг на друга. Решили эту задачу программно, изменив скорость подачи бумаги на более плавную.

Важным свойством печати текста было то, что он не боялся влаги и механического воздействия. Еще одним преимуществом было то, что принтер замечательно не только печатал, но и нарезал полоски.

Первый выход в «люди» — выставка

Нас пригласили на выставку. Я очень сильно переживал о том, чтобы принтер на выставке мог работать самостоятельно без компьютера (ведь «закон Мерфи», будь он неладен, никто не отменял).

Для этого был добавлен модуль чтения SD карт памяти и переписан код. На Ruby был написанный конвертер из картинок в CSV файл. Решение оказалось очень удачным. Нужно теперь только подать напряжение и нажать кнопку печати: принтер печатает и режет стикеры, которые охотно разбирают люди прямо на выставке.

На фото: Виталий Билык на Международном Гранд Форуме Bit-2017, Киев

Новый вызов для принтера от украинского NASA

На выставке я познакомился с сотрудником из Государственного космического агентства Украины (аля NASA). Он спросил, может ли принтер печатать на прозрачной пленке.

Так мы взялись проверять печать на различных самоклеющихся прозрачных пленках. Проблема была в том, что пленка не чернеет и текст на поверхности устройства был мало читабельным. Подошли к этой проблеме с другой стороны (в прямом смысле :-) ). Попробовали печатать в зеркальном виде на подложке этой самой пленки. Карбонизированная подложка остается на пленке после снятия основной подложки — так получается контрастный текст.

Результаты и планы

Мы, как и хотели, получили качественную печать без тонера и чернил на бумаге разной плотности и пленке. Поэтому решили развивать проект дальше. Вдохновившись успешным проектом на Kickstarter Cubio, решили придумать минималистичный дизайн, хотя и получился принтер аля laser engraver. Это сподвигло думать дальше о следующем витке развития проекта. Но это уже совсем другая история. Продолжение следует!

Похожие статьи:
Компания «Связной» подвела итоги первого уикенда продаж iPhone 6s и iPhone 6s Plus, отмечая, что продажи новинок от Apple у неё за первый уикенд...
Рыночные аналитики предполагают, что результаты 3 квартала 2015 года для компании Samsung будут ниже, чем рыночные ожидания. Причина все та...
Компания Lenovo на международной выставке Mobile World Congress представила два новых домашних ПК, работающих под управлением ОС Windows 10 —...
В базе данных бенчмарка GFXBench и на сайте индийского контроля импорта Zauba отметилась не представленная официально модель...
В этом году моя старшая дочь пошла в 4-й класс. Учится она в обычной украинской школе, в спальном районе Одессы....
Яндекс.Метрика