【改造游標卡尺】傳送數據到電腦，自動打字紀錄，Creality3D掃描器

感謝這支影片的贊助廠商 Creality CR-Scan Laser 3D掃描器 這款掃描器掃描的精度高達0.05mm 想要用最划算的價格來體驗3D掃描 請到下方的資訊欄 哈囉大家好 我是黃信惠 我今天要來製作一個很酷的工具 那就是可以自動輸入尺寸的遊標卡尺 只要連上電腦 按下游標卡尺上的按鈕 卡尺就會自動幫你打字 將測量到的數值 直接輸入到電腦裡面 這個遊標卡尺是我前陣子在網路上 看到日本這位網友所製作的 利用遊標卡尺原本就有的數據孔 將測量到的數據傳到Arduino上 再透過Arduino在電腦上面打字 讓Arduino當作鍵盤 自動輸入訊息的這個功能 是ATmega32U4這顆晶片的特殊功能 Arduino Pro Micro這塊開發板 以及Arduino Leonardo 都有這塊晶片 想要了解自動輸入鍵盤詳細的用法 可以去看我之前拍的這兩部影片 由於可以直接模擬鍵盤滑鼠的訊號 除了將測量到的數值 直接打在文件裡面 當然也可以應用在3D繪圖軟體 可以達成邊測量邊建模的神奇效果 要自己DIY這個東西其實不難 畢竟電路圖以及Arduino的程式碼都給你了 但你還是需要具備一點焊接能力 而且在這個電路裡面 需要用到電晶體與電阻 這還需要具備電路的基本知識纔行 對初學者來說會稍微麻煩一點 這個電路之所以會用到電晶體 是因為遊標卡尺所使用的是1.5V電池供電 傳送訊號的電壓也大概在1V左右 這個訊號對於Arduino來說 電壓值太低 無法直接透過Digital Pin去讀取 所以這位日本網友就使用兩顆電晶體 將訊號放大 這樣子就可以讓Arduino 順利讀取遊標卡尺上的訊號了 不過我將他的版本稍作修改 做出這個最簡單的版本 直接省略電晶體 你只需要簡單的焊接即可 我自己的版本所需的零件非常簡單 只需要一塊Arduino Pro Micro 一小段電線 以及一顆按鈕 由於Arduino板需要黏在遊標卡尺上 所以Pro Micro的尺寸是最合適的 要注意常見的另外一塊小板子 Arduino Nano是沒有辦法用的喔 Arduino上的Digital Pin 至少需要3V以上的電壓 纔能夠被讀取到 但是遊標卡尺的訊號太低 只有1.5V Digital Pin沒有辦法辨認這麼低的電壓 不過Arduino上其實有個地方 可以直接讀取1.5V這麼小的電壓 那就是Analog類比訊號 只要透過A Pin 就可以在不需要連接電晶體的情況下 直接讀取Arduino上的低電壓訊號 這樣子就可以直接省去 兩顆電晶體與電阻 大幅簡化電路的複雜程度 就算是初學者也能夠輕鬆的DIY 那麼我們就來開始製作吧 首先我們要焊接這個按鈕 我手邊用的是這顆小按鈕 我將它焊接在GND與A3 當然你也可以改用其他型號的按鈕 我將按鈕的角折彎卡在電路板上 這樣子會比較好按 我使用牆壁黏海報的這種黏土 將它固定在按鈕上 讓按鈕牢牢的固定住 再用紙膠帶貼在桌上 這樣子焊接會方便很多 完成之後要連接三條電線到遊標卡尺上 這三條線分別是GND、CLK與DATA 我們先將遊標卡尺的數據蓋拆開 我的這個遊標卡尺的數據孔很小 為了方便我焊接 我將一部分的塑膠殼剪開 這樣子烙鐵纔能夠伸進去 我不確定其他廠牌的卡尺 數據孔是否都相同 我的這款有四條電線 因為要通訊的關係 通常會有一條是GND負極 所以我使用電表一端連接電池座的負極 這樣子就可以確認GND是哪一條了 在這邊可以確認左邊的是GND負極 接著測量正極看看 同樣我連接電池座的正極 你可以發現右邊的這條線就是電源的正極 所以可以推論中間這兩條分別就是CLK與DATA pin 也就是我們要連接到Arduino上的訊號 這兩隻腳我們可以稍後在程式碼做設定 現階段還不需要知道它們分別是什麼 所以我們只要將左邊的三隻腳 分別使用單芯線拉出來即可 焊接的時候要小心 接下來將這三條電線焊接在Arduino上 焊接電線之前我建議可以先用厚的雙面膠 將Arduino固定在這上面 這樣子焊接會方便很多 製作完成也會比較美觀 修剪多餘的電線 並且將這幾條電線焊接在Arduino上 兩條訊號線分別焊接在A1與A2 這邊只需要注意電線整結即可 如果A1與A2顛倒的話 可以稍後在程式做調整 GND線我是直接焊接在 開關的這隻腳上面即可 焊接電線可能是製作這個裝置最大的難關 焊接基本技巧可以參考我之前的這部影片 我這邊要補充一個原則 你必須要使用任何的方式 將零件牢牢的固定住 如果你的雙手只有烙鐵與焊錫 焊接就會容易非常的多 連接好電路之後 就可以上傳程式碼了 上傳成功之後 按下按鈕就可以自動打字了 但就當我認為一切順利的時候 我發現一個非常嚴重的BUG 我將遊標卡池上的電池換新了之後 遊標卡池就開始胡亂的輸入訊號 我一開始以為是電路被拉扯到 還是哪裡短路 我還把家裡的另外一隻遊標卡池拿來製作 也是發生相同的問題 但只要把舊的電池裝上去 一切又恢復正常 所以讓訊號讀取錯誤的原因 就出現在這顆電池上 我測量之後發現 舊的電池電壓在1.1V 而新的電池則是接近1.5V 但沒有道理有電的電池讀不到訊號 而沒電的電池卻可以正常運作 我研究了半天 我意識到我必須要使用試波器 來確認這個訊號到底發生什麼事 由於手邊沒有試波器 所以我將Arduino UNO來充當簡易的試波器 上傳別人製作的這個試波器檔案 將GND連接到UNO的GND 再將DATA與CLK連接到A0與A1 打開試波器軟體 就可以顯示訊號了 測量之後發現 這在有電的情況下 訊號的寬度大約是10毫秒 而沒電的電池 訊號寬度則在22毫秒 也就是說這個遊標卡尺 在有電的情況下 發送訊號的頻率會比較快 沒電的時候則會慢慢傳送訊號 而我之前正好是使用快沒電的電池 Arduino反而能夠正常的接收慢慢傳來的訊號 這個問題真的讓我非常崩潰 我在交叉比對之後 發現原本使用電晶體 在有電電池的情況下 使用DIGITAL READ的指令是正常的 可以順利讀取到訊號 但是隻要加上ANALOG READ的指令 就會出錯 所以可以判斷 ANALOG READ這個指令 會大幅拖慢Arduino的運作速度 雖然平常我們在做其他專題 其實沒什麼影響 但是如果你要拿來偵測訊號 這種很要求讀取速度的情況下 就不能夠使用ANALOG READ來判斷 就當我絕望的時候 我在網路上發現 有加快ANALOG READ讀取速度的方法 而且還有人已經寫好Library 這個做法可以將原本ANALOG READ讀取的速度 提升好幾倍 這對於遊標卡尺 在有電電池的兩倍頻率訊號來說 已經綽綽有餘了 果然使用這個ANALOG READ FAST指令 一切就恢復正常了 經過好幾天的時間 終於將自動輸入的遊標卡尺 改成最容易製作的版本了 只需要連接三條電線 以及一顆按鈕 不需要電晶體 即可達到訊號傳輸的功能 這個程式碼的使用也很簡單 下載資訊欄中的程式碼 使用Arduino軟體 打開之後 要先安裝Library 到超高碼 匯入程式庫 程式庫管理員 搜尋ANALOG READ FAST 找到這個之後 點選安裝 這樣子快速讀取訊號的Library 就安裝完成了 接著就可以直接上傳程式碼了 上傳的時候要注意 開發版要設定成Arduino Leonardo 才能上傳成功喔 上傳完畢之後 確認一下讀取的數字是否正確 如果讀取的數值是錯誤的話 可能是Clock與Data 這兩個訊號弄反了 可以在這邊更改這個程式碼即可 這個程式碼主要來自日本的原作者 我將讀取輸入的方式改為類比輸入 另外我在輸入完畢之後 多添加了Enter按鈕 這樣子就可以在輸入完畢之後 自動按下Enter的按鍵 這個程式碼中的176這個數值 就是鍵位碼 如果你有需要 你可以參考Arduino官方網站的資訊 你可以自行更改這個欄位的數值 來自動輸入其他鍵盤訊號 或是添加更多的指令上去 你可以在文書軟體 或是打開Excel 來輸入測量到的各種尺寸 也可以在繪圖軟體中 自動輸入物件的尺寸 達成測量物體同時建模的效果 另外你還可以使用Scratch 這種簡易的圖形化程式 來自動幫你判斷 測量的數值有沒有符合規定 甚至幫你確認這些數值所對應的規格 5元 10元 50元 雖然這次製作的遊標卡尺 感覺好像很好用 但坦白說我自己用了一段時間 連接電腦的機會其實很少 當然可能跟我自己的工作習慣有關 如果只需測量一兩個數據 直接打字還比較快 而且市面上早有類似的產品出現了 無論是單純賣連接線 還是遊標卡尺 原本就有內建自動打字的功能 甚至還有用藍牙傳輸 如果你跟我一樣 之前不知道這些產品的存在 那麼我猜 應該是這類產品賣的沒有很好 雖然它的價格不便宜 但也不是到無法入手的價格 如果這真的是超棒的發明的話 一定有許多廠商會投入 加入這個市場 然後把價格壓低 人人手邊都會有一支 自動輸入的遊標卡尺 所以顯然有這種需求的人 應該是非常小眾 但是還是有人納悶 如果拿來做品管之類的需求 應該是有用的吧 如果真的要作為品管使用的話 一般在業界普遍使用的方式 是用攝影機的方式來量測 這種方式又快又準 而且根本不需要一個一個去測量 如果你要測量物體 並且建出3D模型的話 通常也不是使用遊標卡尺 也是使用掃描的方式會比較快 這也是我們在工業設計上 普遍使用的建模方式 感謝這支影片的贊助廠商 Creality CR-Scan Laser 3D掃描器 這款掃描器掃描的精度高達0.05mm 可以說是接近遊標卡尺的精度了 對於這種複雜的物體 單純使用遊標卡尺其實是不好量測的 使用Creality 3D掃描器 就能夠輕鬆的繪製 自動生成3D模型 搭配轉盤模式 按下按鈕就可以輕鬆的360度掃描 底部看不到的地方也不用擔心 翻過來再次掃描 軟體就可以將多次掃描的檔案 一鍵自動合成 自動幫你對齊物件 還幫你刪除旋轉盤底座 這比起用遊標卡尺測量實際的多 自動優化的模型還可以存成STL OBJ或者是PLY格式 這是3D列印以及常見3D軟體所使用的格式 以往掃描物體的限制其實非常的大 而這款掃描器除了能夠在陽光底下掃描 居然還可以掃描黑色的物體 不然以往都還要使用特殊的噴劑 或者是在物件上貼一堆點點 纔有辦法正確的掃描 而且大家拿到這款掃描器 應該都想做一件事情 就是拿來掃描人臉 這個掃描器使用的是紅外線 並不會傷害眼睛 能夠輕鬆安全的掃描 而且它還有彩色掃描的功能 更能夠保留珍貴的畫面 這幾年3D掃描器真的進步的非常快 以往類似品質的掃描器都要賣的非常的貴 好幾萬到數十萬都有 而這次Creality 3D掃描器 也正在募資當中 想要用最划算的價格來體驗3D掃描 請到下方的資訊欄前往募資的頁面 最後 非常感謝大家看完這部影片 如果喜歡我的影片 記得要訂閱我的頻道 那麼謝謝各位的收看 掰掰