dune-weaver：开源沙画艺术创造者
项目介绍
dune-weaver是一个开源项目，致力于打造一款令人着迷的自动化沙画设备。该项目通过结合硬件与软件，使用Arduino进行硬件控制，以及Python/Flask构建的Web界面进行交互，创造出一个可以绘制复杂图案的电动沙盘。这个沙盘使用一个钢球，通过下方磁铁的移动，在沙子上绘制出精美的图案。
项目技术分析
dune-weaver项目在技术上实现了硬件与软件的完美融合。以下是该项目的主要技术构成：
硬件构成
dune-weaver项目包括两种版本：小型版本（Mini Dune Weaver）和大型版本（Dune Weaver）。
- 小型版本（Mini Dune Weaver）：采用两个28BYJ-48 DC 5V步进电机，通过ULN2003电机驱动器控制，由ESP32供电。
- 大型版本（Dune Weaver）：使用NEMA 17或NEMA 23步进电机，通过TMC2209或DRV8825电机驱动器控制，由Arduino UNO配合CNC扩展板供电。
两种版本在操作方式上相似，但在功率、精度和制造成本上有所不同。
沙盘由两个主要基座组成：
- 下基座：存放所有电子组件，包括电机驱动器和电源连接。
- 上基座：包含沙子和钢球，钢球通过下方的磁铁移动。
两个版本均使用两个步进电机：
- 径向轴电机：控制臂的进给运动。
- 角轴电机：控制臂的旋转运动。
软件架构
dune-weaver的软件架构采用C++、Python和JavaScript进行构建：
- 电机控制（C++）：运行在ESP32或Arduino Uno上，负责精确的电机运动控制。
- 后端通信（Python）：运行在计算机或Raspberry Pi上，负责向ESP32或Arduino Uno发送图案数据。
- Web界面（JavaScript/HTML/CSS）：为用户提供一个直观的前端界面，以远程控制沙盘。
项目及技术应用场景
dune-weaver不仅是一个技术项目，更是一种艺术创作工具。以下是该项目的主要应用场景：
- 艺术创作：艺术家可以利用dune-weaver创作独特的沙画艺术作品，为艺术展览提供新颖的展示形式。
- 教育工具：在教育领域，dune-weaver可以作为教学工具，帮助学生更好地理解机械运动、电机控制和计算机编程。
- 科技展览：科技馆或博物馆可以利用dune-weaver进行科技展览，吸引观众体验互动式科技艺术。
项目特点
dune-weaver项目具有以下显著特点：
- 独特的坐标系统：不同于传统CNC机器的X-Y坐标系，dune-weaver采用theta-rho（θ, ρ）坐标系，使得创作出的图案更为复杂和独特。
- 无需限位开关：dune-weaver采用碰撞归位方法，无需传统的限位开关进行归位。
- 软件补偿机械误差：由于硬件设计限制，角轴电机与径向轴电机存在联动现象。dune-weaver的软件能够监控角轴电机旋转次数，对径向轴进行补偿，确保精确跟踪预定路径。
dune-weaver是一个开源项目，不仅为技术爱好者提供了学习和实践的机会，也激发了艺术家和教育工作者的创造力。通过这个项目，我们可以看到开源精神和技术创新结合的力量，为艺术和技术领域带来无限可能。
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
