2013년 11월 17일 일요일

[BeagleBone Black]비글본 블랙 + 3D 프린터? (부제: 프로젝트 실패기)

1편(개봉기): http://wakalics.blogspot.kr/2013/10/beaglebone-black.html
2편(프로젝트 실패기): http://wakalics.blogspot.kr/2013/11/beaglebone-black-3d.html
3편(후기): http://wakalics.blogspot.kr/2013/12/beaglebone-black.html


안녕하세요?  한국과학영재학교 1학년에 재학중인 조정민입니다.

제가 다니는 학교는 전교생이 모두 기숙사를 사용해야 합니다.
그리고, 학생들이 밤 새도록 게임하는것을 막기 위해 밤 11시 20분에 노트북을 입고해야 하고, 다음날 오전 5시 30분에 노트북이 들어있는 책꽂이의 자물쇠가 풀립니다.

여기까지는 좋습니다만, 현재 저는 직접 만든 3D 프린터,  Prusa mendel을 운용중입니다.
아시다시피, 3D 프린터는 출력하는데 시간이 상당히 오래 걸립니다. 작은것은 괜찮지만, 큰 것은  출력하는데만 하룻밤을 훌쩍 넘기죠. 그렇기에 일반적인 3D 프린터 유저들은 밤에 출력을 걸어놓고 아침에 일어나서 확인합니다.

저의 문제는 여기서부터 시작됩니다. 3D 프린터를 구동하려면 컴퓨터가 필요한데, 밤에는 노트북을 입고해야 하기 때문에 밤새도록 3D 프린터를 구동할 수 없는 것입니다.

물론, SD카드에 G코드(3D 프린터를 움직이기 위한 명령어)파일을 넣고 출력하면 밤새도록 출력하는 것이 가능합니다만, 이 경우 노트북을 연결해 Z축 영점과 베드 수평을 잡아주고, SD카드의 파일을 출력하도록 G코드로 명령어를 넣어주어야 하므로 여간 귀찮은 것이 아닙니다.

여기서 잠시, 3D 프린터의 툴체인에 대해 말씀드리겠습니다 3D 모델로 3D 프린터를 구동시킬때는, 

1. Slicer 을 이용해 3D 모델은 G code(3D 프린터용 명령어)로 전환한다.
2. G code를 Printer Host를 이용해 시리얼 통신으로 3D 프린터 제어보드에 전송한다.
3. 3D 프린터 제어보드의 펌웨어가 각 축(X,Y,Z)의 스텝모터를 구동시켜 출력한다.

의 과정을 따릅니다.

여기서, 밤새도록 걸리는 과정은 2번입니다.
또한, 많은 연산이 필요해 컴퓨터의 성능이 중요시되는 과정은 1번 뿐입니다.

그러면, 노트북으로 슬라이싱을 한 Gcode를 ARM 기반의 소형 컴퓨터를 이용해 Hosting한다면 어떨까요?

이 경우, Host 프로그램을 이용해 베드의 수평이나 노즐/베드 예열, Z축 염점 세팅이 가능하므로 노트북을 연결할 필요가 없고,
FTP서버를 구축하면 USB메모리 등을 이용해 G code를 이동시킬 필요 없이 서버에 업로드만 하면 됩니다.

이런 아이디어를 가지고, 라즈베리파이로 삽질을 시도하려던 중, ICbanQ의 체험단 모집 공지가 눈에 들어왔고, 위의 아이디어로 신청을 해 체험단에 선정되게 되었습니다.



본격적인 프로젝트 진행입니다.
비글본 블랙을 IO 보드로 쓸 때는 동봉된 케이블만으로도 충분하지만, 저는 비글본 블랙을 독립된 컴퓨터로 사용할 것이기에 모니터, 마우스, 키보드가 필요합니다.

키보드와 마우스는 어렵지 않게 구할 수 잇었고, 문제는 모니터입니다.
비글본 블랙은 HDMI Out만을 지원합니다.(라즈베리파이는 HDMI와 RCA를 지원합니다.)
하지만, HDMI를 지원하는 모니터는 상당히 고가입니다.
그렇기에 DVI젠더를 사용해야 합니다.

하지만, 이 경우에도 DVI를 지원하는 모니터가 필요합니다.
안타깝게도, 제게는 DVI를 지원하는 모니터가 없습니다.

집에 잇는 모니터는 상당히 오래되어 VGA만을 지원하구요, 심지어 제가 사는 곳은 학교 기숙사(부산)인데 집은 서울이라 이 모니터를 사용하기도 힘듧니다.

학교에서 모니터를 빌려보려고 했지만 DVI를 지원하는 모니터들은 최근에 구입한 것이라 빌려줄 수 없다는 답변을 들었습니다.

결국 남은 것인
1. 연구실에 있는 CRT 모니터(VGA Input 지원)
2. 교실마다 설치되어 잇는 빔프로젝터(VGA Input 지원)

뿐입니다.

결국, 비싼 돈을 지불하고 HDMI to VGA 젠더를 구입했습니다.
물론, Micro HDMI포트를 가지고 있는 비글본 블랙을 위해 Micro HDMI to HDMI 젠더도 구입했습니다.



며칠 후, ICBanQ에서 주문한 젠더 두 개가 도착했습니다.

VGA 젠더는 노트북에 연결해 사용해 본 결과 아주 잘 작동합니다.



그런데 아뿔싸! HDMI젠더가 Micro HDMI가 아닌 Mini HDMI 젠더입니다.


결국, 아까운 배송비 2,500원을 다시 내고 Micro HDMI 젠더를 주문했습니다.(제 리뷰가 늦어지게 된 주원인입니다.





이제, 이 녀석과 비글본 블랙, VGA 젠더를 연결해 사용할 차례입니다.






대략 이와 같이 연결됩니다.


그 다음은 모니터와의 연결입니다.



비글본 블랙에 전원을 인가하고 모니터의 VGA 케이블을 연결하였습니다. 하지만!




모니터에는 연결되지 않는다고 표시됩니다.

두번째 방안인 빔프로젝터에도 연결해 보았으나, 마찬가지로 입력 신호가 없다는 문구가 표기되었습니다.
반면, 노트북을 HDMI to VGA 젠더로 연결했을 때는 모니터와 빔프로젝터 모두에서 정상적으로 작동했습니다.
(모니터에서 신호없음이 뜬 이후로는 제정신이 아닌 상태로 삽질을 하는 바람에 사진이 남아있지 않습니다....)

이유를 찾아보니, HDMI와 DVI는 디지털 방식이지만 VGA는 아날로그 방식이라 HDMI to VGA는 내부에 신호를 바꿔주는 칩이 필요한데, 이 칩이 특정 운영체제와 호환되는 듯 합니다.

결국, "모니터가 없어서"라는 어이없는 이유로 프로젝트는 무기한 연기되었습니다;;;;

학교에 모니터를 요청해 놨으니, 이후에 DVI를 지원하는 모니터를 빌리게 된다면 그 때 다시 재개할 수 있을 것 같습니다.

후에, 다시 하게 된다면, 다시 올리도록 하겠습니다.


감사합니다.


본 제품은 ICbanQ에서 후원하고 ICbanQ 무상 체험단 10기 활동의 일환으로 체험 제품을 제공받아 작성되었습니다.

2013년 10월 14일 월요일

[BeagleBone Black]비글본 블랙 개봉기

1편(개봉기): http://wakalics.blogspot.kr/2013/10/beaglebone-black.html
2편(프로젝트 실패기): http://wakalics.blogspot.kr/2013/11/beaglebone-black-3d.html
3편(후기): http://wakalics.blogspot.kr/2013/12/beaglebone-black.html


오늘 점심, ICBanQ에서 발송한 비글본 블랙이 도착했습니다.

비글본 블랙은 ARM 기반의 소형 CPU를 이용한 컴퓨터입니다.
일반적으로 이런 계열의 제품으로는 라즈베리 파이가 유명합니다만, 비글본 블랙은 CPU의 클럭이 1GHz로 더 높고, 2Gb의 온보드 eMMC 저장공간을 제공하는 것이 특징입니다.

하드웨어적인 차이점은 이 정도이지만, 비글본 블랙은 라즈베리파이와 기획 자체가 다릅니다.
라즈베리파이는 그 자체가 '저가형 PC"를 목표로 하고 기획된 것입니다.
반면, 비글본 블랙은 PC의 기능을 할 수 있고, 하드웨어도 상딩히 높은데, 아두이노와 같이 마이크로컴퓨터처럼 사용하는 것이 가능하도록 기획되었습니다.

쉽게 설명하자면, "라즈베리파이 성능의 아두이노"정도가 될까요?

더 자세한 설명은 차차 하기로 하고 일단 개봉기를 보도록 하겠습니다.





배송이 온 상태의 택배상자의 모습입니다.
개인정보 보호를 위해 송장을 제거한 상태입니다.
ICbanQ는 저런 형태의 상자를 사용하는 것 같습니다. 지난번에 라즈베리파이를 주문했을때와 이런저런 액세서리를 주문했을때도 비슷한 모양의 상자에 담겨 있었습니다.




박스 속에는 에어캡으로 포장된 비글본 블랙과 편지봉투 하나가 들어있습니다.




편지봉투 속에는 체험단 활동을 하며 수행해야 하는 미션들이 적혀 있습니다.




그럼, 주인공인 비글본 블랙을 보도록 할까요?
비글본 블랙을 포장한 상자입니다만, 상당히 얇은 종이로 되어잇고, 포장 디자인이 조금 촌스럽습니다. 물론 포장 가격을 줄여 성능을 높인다면 저야 좋습니다만, 다른 사람들에게는 어떨지 모르겠습니다.






상자를 열면 아주 간단한 설명이 적인 종이쪽지와 정전기방지 포장에 들어있는 비글본 블랙, 그리고 USB mini B 케이블이 들어있습니다. USB mini B를 사용한 것은 조금 의외네요.




본격적인 비글본 블랙입니다.
윗면에는 이더넷과 5V 소켓, USB포트가 자리하고 있고, 각종 IO 핀들과 전원버튼, 리셋버튼, 상태 표시 LED가 있습니다.
중심부에는 Texas Instruments 의  XAM3359AZCZ (1Ghz, ARM Cortex A8 프로세서)가 위치하고, 주변에는 eMMC 저장소와 USB 칩, 이더넷 칩 등이 둘러싸고 있습니다.





뒷면에는 마이크로 SD 카드 자리와 마이크로 HDMI 포트, USB mini B 포트가 있습니다. 

전반적으로 보드의 느낌은 "작고 단단하다"입니다. 라즈베리파이는 보드를 만져보면 확실히 저렴하다는 느낌이 오는데, 비글본 블랙은 상당히 고급스럽습니다. 옆에서 보던 친구도 "예쁘다"라고 표현했습니다.



보드의 외형 감상은 이 정도로 하고, 보드를 사용해 보겠습니다.
처음에 언급한대로, 비글본 블랙은 컴퓨터처럼 사용할수도 있고, 아두이노처럼 사용할수도 있습니다. 상자 속에 들어있던 간단한 설명 종이에도 두 가지 사용법이 모두 적혀있습니다.

저는 비글본 블랙을 컴퓨터처럼 사용하는 것이 목표지만, 키보드나 모니터 등 주변기기가 부족해 일단은 아두이노처럼 사용해보도록 하겠습니다. 





먼저, 동봉된 USB 케이블로 비글본 블랙을 컴퓨터에 연결합니다.
영롱한 전원 LED에 불이 들어오고, 상태 LED도 깜박거리기 시작합니다.




비글본 블랙은 컴퓨터에서 마치 외장메모리처럼 인식됩니다. 여기서는 eMMC 저장소에 접근할 수 있습니다.




비글본 블랙을 열면, START.htm 파일이 존재합니다. 이를 크롬이나 파이어폭스에서 실행시킵니다.
IE에서는 작동하지 않을 수 도 있다고 하니 주의합니다.




이 파일을 실행하면 비글본 블랙에 대한 기초적인 정보들이 나오고,
비글본 블랙에 대한 다음 단계의 설명서가 나옵니다.
꼬리에 꼬리를 무는 설명서를 보니 마치 보물찾기를 하는 기분이 듭니다.




이를 실행하면 비글본 블랙을 위한 드라이버들의 링크가 있습니다.
자신의 컴퓨터에 알맞은 드라이버를 설치해 줍니다.
저는 Windows 64bit를 설치했습니다.





드라이버를 설치하고 Click here to launch의 링크를 클릭하면 비글본 블랙이 잘 연결되었는지 확인할 수 있습니다.



예, 잘 연결되었습니다.





아래에는 예제로 비글본 블랙을 동작시켜볼 수 있는 코드가 있고, 비글본 블랙의 사용법을 알려줍니다.
이 코드는 상태표시 LED 4개를 2000ms간 켜는 것으로 보입니다. Run을 눌러 보겠습니다.






상태표시 LED 4개가 모두 점등된 것을 볼 수 있습니다.




일단, 개봉기는 여기서 마무리하도록 하겠습니다.
다음주(10/21 ~ 10/25)가 중간고사 기간인데다가, 현재는 제가 비글본 블랙으로 하려는 프로젝트에 필요한 준비물도 충분치 않은 상황입니다.
학교에 요청해놨으니 시험이 끝난 뒤에는 이를 이용해 프로젝트를 진행할 수 있을 것으로 보입니다.

그럼, 다음 편을 기대해 주세요.






-블로그 주소 : http://wakalics.blogspot.com
-본 제품은 ICbanQ에서 후원하고 ICbanQ 무상 체험단 10기 활동의 일환으로 체험 제품을 제공받아 작성되었습니다.

2013년 9월 27일 금요일

xyzist(자이지스트) 오프라인 모임에 참가했습니다.

먼저, 자이지스트에 대해 알려드리겠습니다.

자이지스트는, 국내 최대의 "3D 프린터 전문 정보 포털 사이트"입니다.

이곳에는 현재 존재하는 대부분의 3D 프린터에 대한 정보(개인용부터 기업용까지)부터 최신 이슈나 3D CAD관련 정보, 분야별 포럼 커뮤니티가 열려 있습니다. 제가 3D 프린터에 대해 알아보기 시작했을때부터 이용하기 시작했습니다.

<2013년 9월 28일 현재 자이지스트의 모습>

얼마 전(이라고 해봐야 한달 전)에 자이지스트에 오프라인 모임 공지가 올라왔습니다. 저는 이 공지를 보고, 이메일만 주고받아 왔던 "3D 프린터의 모든 것"의 저자 허제씨와 함께 참석하기로 했습니다.

안타깝게도 사진을 찍지 않는 바람에 자세한 내용을 남길수는 없지만, 다양한 사람들의 3D 프린터에 대한 생각을 들어보는 좋은 시간이었습니다.

자세한 후기가 궁금하신 분은 
이곳에서 1차 자이지스트 오프라인 모임에 대한 자세한 후기를 볼 수 있습니다.

마지막에 제 얘기도 조금 나옵니다! ㅋㅋㅋ

3D 프린터로 리그 오브 레전드의 "미스 포춘"을 출력해 보았습니다.

아무래도 3D 프린터를 학교에 가져가니, 대부분 친구들의 부탁이
"리그 오브 레전드 챔피언을 출력해줘!"
입니다.

다들 2013 PC방 혁명의 주역인 롤에 관심이 많습니다.
그렇기에! 저 또한 3D 프린터 홍보를 위해 리그 오브 레전드의 원로 챔피언, "미스 포춘"을 출력해 보았습니다.



<막 출력된 모습>




<막 출력된 모습 2>


미스 포춘에는 공중에 떠 있는 구조가 많습니다.
 하지만, FDM 방식 3D 프린터는 공중에 바로 출력할 수가 없죠. 한층한층 쌓아나가는 방식이기 때문입니다.(가루방식 프린터는 가루가 받침 역할을 하기 때문에 바로 출력이 가능합니다.)

그래서 "서포트"라는 구조를 출력합니다.


그러면 서포트를 제거한 모습을 보여드리겠습니다.






서포트 제거를 제외하고는 아무런 후처리를 하지 않은 상태입니다.

Prusa mendel의 출력 가능 최대 높이가 그다지 높지 않다 보니 전체 크기가 작아져서 세부적인 디테일이 작 표현되지 않았습니다.

물론 모델 자체도 프린팅을 염두에 두고 만들어진 것이 아니기 때문에(게임 속 모델링을 가져왔습니다) 그런 점도 무시할 수 없을 것 같습니다.

그래도, 머리칼이나 모자, 총, 몸매(;;)가 상당히 잘 표현되었습니다.
저 자신도 긴가민가하며 출력했는데, 상당히 괜찮네요.

후처리를 하고 도색하면 멋진 피규어가 될 것 같습니다.

그나저나, 학교 선배님으로부터 "하츠네 미쿠" 피규어를 출력해달라는 압박(?)을 받고 있습니다.;;

연구실이 생겼습니다.


//3주 전에 작성한 글입니다.


안녕하세요? 
한국과학영재학교 3D 프린터 연구회 3Diots 연구회장 조정민입니다.

이번주에 제가 한 일은, 연구실을 구하는 것입니다.
아무래도 프린터가 3대다 보니 기숙사에 놓을 수는 없지요. 그래서 선생님께 말씀드려 연구실을 구했습니다!!






연구실 전체 풍경입니다. 처음에는 상당히 지저분했는데, 정리하고 나니 보기 좋네요.
작년에는 다른 용도로 사용되던 연구실인 것 같습니다만, 지금은 비어 있어서 저희 연구회가 사용하게 되었습니다.
상당히 넓고 의자나 책상이 많아서 공동 연구나 작업에 최적일 것으로 보입니다.





나름 아이디어 정리한다고 화이트보드도 사용중입니다.
유튜브에서 영상을 보다 보면 화이트보드에 할 일이나 아이디어를 적어놓던데, 그것이 좋아 보여서 시작했습니다.
아직 초기이다 보니 많은 내용이 있지는 않습니다.






파인트리입니다.
"포머스 팜"에서 출시한, Bottom to top 방식의 FDM 프린터입니다.
다만, 방식이 워낙 새롭다 보니 출력에 상당히 애를 먹고 있습니다.





이건 제 프루사 멘델입니다.
얼마 전 자이지스트 오프라인 모임에 가져갔었죠.
지금까지 많은 출력을 했는데도 불구하고 여전히 잘 작동합니다.

지금은 게임 '리그 오브 레전드'의 '미스 포춘'을 출력중입니다. 






강명진군의 프루사 멘델입니다.
아직까지는 부족한 점이 많습니다.

얼마전 노즐의 PEEK가 녹아서 방치중입니다.



현재, 학생회에 연구회 신청을 넣어놓은 상태입니다. 
다음주 내에 전산처리를 통해 연구회원을 선발할 예정입니다.

이 외에도 학교에서 진행하는 '연구 방법 기초 세미나' 를 통해 "3D 프린터를 이용한 물리 실험 도구 제작"이라는 연구를 진행중입니다. 2학기 내내 프로젝트를 진행하여 2학기가 끝날 즈음에는 어느 정도 결과를 기대할 수 있을 것으로 보입니다.

한국과학영재학교 3D 프린터 연구회 3Diots, 기대해 주십시오.

[Prusa mendel 제작기-13] 진동 감소를 위한 Frame brace 장착

Prusa mendel, 아니 Reprap의 모든 모델들은 전산볼트로 이루어진 프레임을 가지고 있습니다. 세팅이 간편하고, 저렴하기 때문입니다. Reprap 프로젝트의 목표 중 하나가 낮은 가격이기 때문에 전산볼트는 최적의 솔루션이라고 할 수 있습니다.

다만, 전산볼트는 아무래도 전체 프레임 크기에 비해 그 굵기가 가늘다 보니, 진동이 심합니다. 프린터의 출력 중에 발생하는 움직임대로 프린터가 진동하면, 그 만큼 출력물의 퀄리티도 낮아지기 마련입니다. 그렇기에 makerbot의 replicator2는 스틸 프레임을 사용하고, mendle max나 np-mendel은 알루미늄 프로파일을 사용합니다.

하지만, 이런 방법은 아무래도 금전적으로 어렵고, 세팅이 불편합니다. 즉, 한 번 구조를 정하고 나면 바꿀 수 없습니다. 상용 제품에는 아주 좋지만, 저의 경우에는 부적합합니다.

이런 문제점을 해결하고자, thingiverse.com을 돌아보았습니다. 그리고 제 맘에 쏙 드는 솔루션을 찾았습니다.





바로 이 부품입니다. 

Prusa mendel은 정삼각기둥 프레임을 채용하고 있기 때문에 Y축 방향 떨림은 적습니다. 하지만, X축 방향에 대해서는 사각형 형태이기 때문에 진동이 많습니다. 이 부품은 전산볼트를 사용, 프레임을 견고하게 고정하여 X축 떨림을 방지해주는 역할을 합니다. 

전체를 플라스틱으로 인쇄해서 사용할 수 잇는 부품도 있었으나, 강도가 약하고 큰 부품은 출력하기가 어려운데다가, 마침 전산볼트가 조금 남았기에 이 방법을 사용했습니다.




저는 앞뒤에 모두 장착하기 위해 8세트를 출력했습니다.



안타깝게도 세부 과정을 촬영하지 않았습니다.

어쨌든 적용한 결과로는,확실히 진동에 의한 세로 줄무늬가 감소했음을 알 수 있었습니다.



글 읽어주셔서 감사합니다.

2013년 9월 21일 토요일

[Prusa mendel 제작기-12] Bar clamp 개선

Prusa mendel의 제작은 지난번 10번째 글로 완성되어 잘 작동하고 있습니다. 
하지만, 보다 나은 성능을 위해여 꾸준히 개선할 것이고, 그 정보를 [Prusa mendel 제작기 - n]의 형식으로 작성할 계획입니다.



<Bar clamp>

오른쪽 하단에 전산볼트와 Smooth rod를 연결하고 있는 부품이 Bar clamp입니다.

<출처: reprap.org>

reprap.org의 사진입니다만, 크기가 작아서 잘 안보이네요. 여튼 양쪽에서 너트로 조이면 클램프가 조여들면서 Smooth rod를 고정하는 원리입니다. 그런데 상당히 강한 힘으로 조여지다 보니 세팅을 위해 몇번 조였다 풀었다를 반복하면 힘 받는 부분이 부러져 버립니다. 그래서 제가 직접 모델링한 부품으로 교체했습니다.




<출처: reprap.org>

저는 오리지널 Mendel에서 해결의 실마리를 찾았습니다. Bar clamp를 튼튼한 두 개의 부품으로 나누고, m3 나사로 고정하는 겁니다.

이렇게 방향을 잡고, OpensCAD를 이용해 모델링하였습니다.



<내가 디자인한 Bar clamp>

설계 목표는 "튼튼하게, 간결하게"였습니다. 그리고 그 말대로 정말 튼튼하고, 간결합니다.



<볼트 삽입>

사진과 같이 M3*25 볼트를 구멍에 삽입합니다. 4개의 구멍 모두에 삽입해도 상관없지만, 저는 볼트를 아끼기 위해 두개씩만 사용했습니다.




<사용 모습>

이전보다 훨씬 견고하고 흔들림이 적은 Bar clamp가 완성되었습니다.