【STM32】3D打印一个可以正好嵌入ILI9341（带XPT2046触控）屏幕模块和STM32最小开发板的盒子

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一开始只打算做个裸的，先把控制触屏的功能实现了。为了不让它接触不良，我把杜邦线都焊上去了，却发现：



这些杜邦线里面有一根里面似乎断了……

这我就郁闷了。每次要调试的时候都要先插上线，然后拿着它做测试，拿着的话免不了扭动它的那些线，然后运气不好的话这些线就会被扭断。
为了防止它总是进行不必要的活动，我决定给它做个外壳，以便于固定住它。

首先我用尺子量了它的各项尺寸，然后用maya建模。先把开发板和屏幕模块的模型做了，以便于用作参考来做它的盒子。


大致如下：

1. STM32板子：53mm x 23mm
   
2. 屏幕模块：50mm x 86mm
   
3. 屏幕：50mm x 69mm
   
4. 孔（中心）的位置：测边距3mm 上边距4.7mm 下边距7.9mm
   
5. 内径：3.5mm
   
6. SD卡的位置：距离上边从25mm开始到53mm结束，深度16.5mm，距离侧边1mm

复制代码

我的设想是把盒子做成上下两块可以合起来的那种，然后互相顶住里面的板子和屏幕模块等。





然后我就开始建模了——从一个立方体开始拉伸它的尺寸，然后各种挤出——这是最常用的建模操作，通过挤出来获得更多的面，再用焊接来合并一些多余的顶点和边。



其实我第一次建模的时候，忘了给屏幕的排线留出空间——我选择直接用钳子把不要的部分掰掉。
其实切片软件（我用的是Makerbot）对模型文件的要求挺苛刻的，模型不能有BUG。你不能简单地把两个立方体嵌在一起就导出obj、stl了，这样会让切片软件分不清哪里是内哪里是外。
而且导出OBJ后，你还要用记事本等文本编辑器打开你导出的obj文件，看有没有哪个face同时连接了超过4个的顶点。



如图所示，一个f表示一个face（面），一个面最多连接4个顶点，超过了的话，我用的这个切片软件显示的模型就会“镂空”。因为它不知道obj的face的顶点是按照什么顺序排列的——有三角形表、三角形扇、三角形带等。事实上，很多切片软件都不能处理这个。
所以你需要检查几乎所有的面，然后用多切割工具手动连接各个顶点，保证每个多边形的边数不大于4。



这其实相当耗时，不过做起来也简单，就是连接各个顶点而已。可以交给刚学Maya建模、对Maya的操作感兴趣的人去做。（然后我就忽悠我的同学去帮我连接顶点了——毕竟对方也想多练习练习Maya的操作）

连接了所有的顶点后，你依然要检查有没有隐藏的BUG，比如夹在两条边的缝隙里面的面。我经常在挤出多边形后，再用焊接去掉多余顶点的时候，发现焊不上。这其实是有隐藏的多边形在里面碍事。而且这些隐藏的多边形还会妨碍切片软件，我的切片软件会因此减慢导出x3g文件的速度，并且让导出的x3g文件变大。实际打印的时候，我就看那个喷头原地懵哔，然后颤抖……不过片刻后它又恢复到正常的工作里了。


（图上为隐藏面。它原先是面积为零的面，它右边那个钝角相连的边在被我揪出来以前，wobingb我在试图用多切割工具将左面的顶点与这条边上的顶点相连时）

其实这有一个很“作弊”的方法可以快速找出BUG。按3键看它的平滑预览，找到黑色的面，然后将其除去。



这虽然看起来很魔性，犹如高温熔化的塑料，传达着慵懒与无力带来的对自己的无能的负罪感——但我把它的黑面一点点去掉了，所以没有问题。



经过一番折腾后，我把盒子的两个部分都建模好了。然后我把它用切片软件切片后拿去3D打印，结果却并不理想——尺寸缩水了。要是再大1mm或许就能把屏幕放上去了。
而且因为模型BUG，四根包含了螺丝孔的柱子都没有被打印出来——这些柱子我是用Maya建模工具里面的“布尔”->“差集”去排除掉4个圆柱体来做的，但那些顶点并没有连接到就近的顶点，换句话说就是螺丝孔附近的多边形是个边数非常多的BUG多边形——Maya能正常显示，但导出obj后切片软件却不能正常显示，这也是我当时意识到需要用多切割工具来好好处理这些边的原因。



随后我修复了模型中的所有BUG，稍微放大了一下模型，并且重试打印，这次终于成功了，屏幕也可以被完美地放下去。
但我发现我给STM32开发板留出来的空间并不够，它的BOOT0、BOOT1的跳线针的位置其实很高，并且后面的排线其实挺粗的，合上盖子就会很压迫这些线。
后面我干脆把它的跳线针焊下来掰成U字形，再焊回去，“钦定”了跳线。





这样确实可以很吻合地放进去了，合上盒子的时候它还会发出令人感到非常舒适的“咔”的声音，严丝合缝。并且螺丝孔的位置也是对的。但排线还是非常压迫的。我干脆换成细铜丝，就不压迫了。
此外我手上的20mm螺丝其实长度非常捉鸡，很微妙地从出口伸出1mm，根本不够拧上螺母。





顺手用Maya的Arnold渲染器渲染一下场景。说起来，Arnold渲染器是一个纯CPU的渲染器，它能让你真切体会到牙膏十分不够用。渲染的时候，鼠标都动不了。打开任务管理器，看到8个CPU逻辑核心都被用到100%。
它要是用GPU的话，做个基于三角形面片模型的光线追踪，或许能渲染得更快一些吧……然而我这个画面渲染了好久（没计时。一桶杯面的时间吧。）







（真好看啊……）

但当我想制作第二个这种玩意儿的时候，我再也不想把BOOT0和BOOT1的跳线针焊下来了——太麻烦了，而且它用的焊锡似乎熔点略高，我的焊锡糊上去后它依然纹丝不动。
于是我决定继续修改模型，让它足够高，能容下完整的STM32最小开发板。
此外，我还调整了USB口的位置，并且给USB口也做了个柱子，它能抵住USB口使其像那个SD卡的口一样稳固。
我还重新调整了排线位置处的那个“墙”，这样下次打印我就不用费尽拿钳子掰了。





橙色的3D打印耗材真好看。这东西做好以后，它甚至让我想到了上个世纪90年代流行的各种小型游戏机。



确实很好看，四四方方的，SWD口接出4个颜色的线，蓝色是接地，橙色是电源，黄色是数据，绿色是时钟。
对于STM32板子的固定，我在外壳的地方加了个卡槽，上部的盒子拦住板子不让它前后滑动，而下部的盒子则抵住板子不让它上下活动。这样板子就被完美地固定好了。



写了个程序，让屏幕显示东西。因为不知道显示什么比较好，就干脆让它卵显示了（颜色用“彩虹色”计算，然后坐标随机画2x2点，检测到触控的时候在触控位置画彩虹色的4x4点，以及以时钟值作为x和y画“流星”）



现在它已经能被我很稳固地放置在一个便于观察的地方了。调试的时候就可以不用那么麻烦了。



这东西能干啥呢？暂时不知道。它的盒子里依然有空间可以放别的东西，比如电池等。它有个SD卡插槽，有个触屏，然后STM32自己有温度传感器等。以及，它可以充当一个USB设备来运行。感觉可以当作“原型机”被用于做各种别的东西（最直观的就是游戏机了吧）
经过多次测试，我终于浪费完了我的所有橙色耗材。新买的备用耗材是黑色的，然后屏幕在没开机的时候也是黑色的——怎么想都觉得应该不会很好看吧……



来了……本当丑爆。而且我买的这个黑色耗材很差，它拉丝。我是打印完了后再用打火机上上下下烤了一遍才稍微平整点的。
不过和橙色的做对比的话，橙色那个其实USB口并不是十分严丝合缝。黑色这个USB口被我微调后，很稳。

最后渲染一下USB口和SW调试口。感觉像一个工厂的入口一样，里面藏着秘密兵器。我感觉我可以把这个模型拿去做成游戏地图了。





顺便放出OBJ文件。做了好久的模型感觉好累……
case_front.zip (13.55 KB, 下载次数: 0, 售价: 10 个宅币)

2018-11-21 07:22 上传

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2018-11-21 07:23 上传

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青山彦樹

目睹全程以后，发现3DCG这课必须要学啊，真tnd有用！

tomwillow

看了楼主的过程，各种修补模型……maya还是不适合拿来做工业模型呢！

楼主要不试试SolidWorks？我平时做模型没有修补点之类的步骤，都是直接导出的

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tomwillow 发表于 2018-12-5 18:13
看了楼主的过程，各种修补模型……maya还是不适合拿来做工业模型呢！

楼主要不试试SolidWorks？我平时做模 ...

确实，不过我也有办法临时解决多边形连接的顶点过多的问题。我写了一个工具可以用于把一个复杂的obj模型里面的多边形转换为多个三角形组成的图形，这样的话再丢给切片软件就没问题了。

大能猫

0xAA55 发表于 2018-12-5 20:05
确实，不过我也有办法临时解决多边形连接的顶点过多的问题。我写了一个工具可以用于把一个复杂的obj模型 ...

同样安利solidworks
几小时就能上手，像这种比较简单的模型只要参数确定好1小时内可以出图

yzw92

看了楼主的过程

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yzw92 发表于 2019-8-15 05:55
看了楼主的过程

然后呢？

乘简

双十一想搞一台3D打印机（5000以下的），求推荐啊！

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乘简 发表于 2021-3-31 09:25
双十一想搞一台3D打印机（5000以下的），求推荐啊！

淘宝搜 Creality3D 或者 Anycubic 这两家都不错

乘简

创想有一款3合1的，又可以3D打印，换头后可以做为激光雕刻，再换个头可以做CNC雕刻，感觉很牛，目前倾向这一台了。。。

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乘简 发表于 2021-4-6 14:52
创想有一款3合1的，又可以3D打印，换头后可以做为激光雕刻，再换个头可以做CNC雕刻，感觉很牛，目前倾向这 ...

啊这……听起来是不错，但感觉换头太麻烦了，还不如整三台独立的专用。就怕换头给换坏了。

乘简

0xAA55 发表于 2021-4-6 17:03
啊这……听起来是不错，但感觉换头太麻烦了，还不如整三台独立的专用。就怕换头给换坏了。 ...

终于没等到双11，今天618就已经下单了一台Anycubic Vyper，到手价是2149，等收到货到时再来请教啊。。。

乘简

画图呢，我被安利，用的DesignSpark Mechanical（这软件免费的，但要安装.net4.6.2才能运行，运行速度有点卡)，看了1小时的视频就能上手画图了，也打印了个肥皂盒，在家里使用着。

后来我画了把梳子，打了4次都失败了，cura切片软件参数太多，很难弄到最好。

晚点我把模型文件发上来，看楼主能否打印。。。