case/case.rkt

   1 #lang racket
   2 ;; Atreus 2 case design
   3 ;; Copyright © 2019-2020 Phil Hagelberg and contributors
   4 ;; released under the GPLv3 or later
   5
   6 (require xml)
   7
   8 ;; glowforge uses 96 dpi, 25.4 mm in an inch
   9 (define scale (/ 96 25.4))
  10 (define width 260)
  11 (define height 132)
  12
  13
  14 (define cols 6) ; per hand
  15 (define rows 4)
  16 (define angle (degrees->radians 10))
  17 (define corner-radius 6.0)
  18
  19 (define alps-switch-width 15.34)
  20 (define alps-switch-height 12.49)
  21 (define cherry-switch-width 13.62)
  22 (define cherry-switch-height 13.72)
  23 (define cherry? false)
  24 (define switch-height (if cherry? cherry-switch-height alps-switch-height))
  25 (define switch-width (if cherry? cherry-switch-width alps-switch-width))
  26
  27 (define switch-spacing 19.0)
  28
  29 (define screw-radius 1.4) ; for M3 screws + kerf
  30
  31 (define side-screw-distance (* switch-spacing rows))
  32 (define bottom-screw-distance (* switch-spacing cols))
  33 (define left corner-radius)
  34 (define bottom 95) ; outer bottom
  35 (define left-top (+ left (* side-screw-distance (sin angle))))
  36 (define top (- bottom (* side-screw-distance (cos angle))))
  37 (define right (- width corner-radius))
  38 (define right-top (- right (* side-screw-distance (sin angle))))
  39 (define mid-bottom (+ bottom (* bottom-screw-distance (sin angle)) -3))
  40 (define mid-offset 25)
  41 (define mid-x (/ width 2))
  42 (define mid-left (- mid-x mid-offset))
  43 (define mid-right (+ mid-x mid-offset))
  44
  45 (define hull-coords (list (list right-top top)
  46                           (list right bottom)
  47                           (list mid-right mid-bottom)
  48                           (list mid-left mid-bottom)
  49                           (list left bottom)
  50                           (list left-top top)))
  51
  52 ;;; screws
  53 (define screws
  54   `(g () ,@(for/list ([s (append (take hull-coords 2)
  55                                  ;; the bottom middle has only one screw but
  56                                  ;; two hull positions
  57                                  (list (list (/ width 2) mid-bottom))
  58                                  (drop hull-coords 4))])
  59              `(circle ((r ,(number->string screw-radius))
  60                        (cx ,(number->string (first s)))
  61                        (cy ,(number->string (second s))))))))
  62
  63 ;;; outline
  64 (define outline-coords (append hull-coords (take hull-coords 2)))
  65
  66 (define (to-next-screw? theta current-screw)
  67   (let* ([current (list-ref outline-coords current-screw)]
  68          [cx (first current)] [cy (second current)]
  69          [next (list-ref outline-coords (add1 current-screw))]
  70          [nx (first next)] [ny (second next)]
  71          [dx (- nx cx)] [dy (- ny cy)]
  72          [next-theta (- (radians->degrees (atan dy dx)))])
  73     (= (floor (modulo (floor next-theta) 180))
  74        (floor (modulo (- theta 90) 180)))))
  75
  76 ;; trace the outline by going from screw to screw until you've gone full-circle
  77 (define (outline-points coords theta current-screw)
  78   (if (< -360 (- theta 90) 360)
  79       (let* ([current (list-ref outline-coords current-screw)]
  80              [sx (first current)] [sy (second current)]
  81              [x (+ sx (* (cos (degrees->radians theta)) corner-radius))]
  82              [y (- sy (* (sin (degrees->radians theta)) corner-radius))]
  83              [coords (cons (format "~s,~s" x y) coords)])
  84         (if (to-next-screw? theta current-screw)
  85             (outline-points coords theta (add1 current-screw))
  86             (outline-points coords (sub1 theta) current-screw)))
  87       coords))
  88
  89 (define port-depth 8)
  90
  91 (define port-curve (list (format "~s,~s" mid-right (- top corner-radius))
  92                          (format "~s,~s" (+ mid-x corner-radius)
  93                                  (+ top port-depth
  94                                     (- corner-radius)))
  95                          (format "~s,~s" (- mid-x corner-radius)
  96                                  (+ top port-depth
  97                                     (- corner-radius)))
  98                          (format "~s,~s" mid-left (- top corner-radius))))
  99
 100 (define (outline with-port?)
 101   `(polygon ((points ,(string-join (let ((noport (outline-points '() 90 0)))
 102                                      (if with-port?
 103                                          (append noport port-curve)
 104                                          noport)))))))
 105
 106 ;;; switches
 107
 108 (define column-offsets `(8 5 0 6 11 ,(+ 8 switch-spacing switch-spacing)))
 109
 110 (define (switch row col)
 111   (let* ([x (* (+ 1 col) switch-spacing)]
 112          [y (+ (list-ref column-offsets col) (* switch-spacing row))])
 113     `(rect ((height ,(number->string switch-height))
 114             (width ,(number->string switch-width))
 115             (x ,(number->string x))
 116             (y ,(number->string y))))))
 117
 118 (define hand-height (+ (* switch-spacing rows) (- switch-spacing switch-height)
 119                        (list-ref column-offsets 0)))
 120 (define switch-x-offset -6.5)
 121 (define switch-y-offset (- bottom hand-height -3.5))
 122
 123 (define switches
 124   `(g ((transform ,(format "translate(~s, ~s) rotate(~s, ~s, ~s)"
 125                            switch-x-offset switch-y-offset
 126                            (radians->degrees angle)
 127                            0 hand-height)))
 128       ,@(for/list ([col (in-range cols)]
 129                    #:when true
 130                    [row (if (= 5 col) '(0 1) (in-range rows))])
 131           (switch row col))))
 132
 133 (define switches-right
 134   `(g ((transform ,(format "translate(~s,~s) scale(-1, 1)" width 0)))
 135       ,switches))
 136
 137 (define logo-doc (call-with-input-file "logo-fragment.svg" read-xml))
 138
 139 (define pcb-doc (call-with-input-file "pcb-fragment.svg" read-xml))
 140
 141 (define (layer plate)
 142   (document (prolog '() false '())
 143             (xexpr->xml
 144              `(svg ((xmlns:svg "http://www.w3.org/2000/svg")
 145                     (height ,(number->string (* height scale)))
 146                     (width ,(number->string (* width scale))))
 147                    ,@(if (eq? plate 'switch)
 148                          `((g ((transform "translate(436, 115)")
 149                                (stroke "red"))
 150                               ,(xml->xexpr (document-element logo-doc))))
 151                          '())
 152                    ,@(if (eq? plate 'spacer)
 153                          (list (xml->xexpr (document-element pcb-doc)))
 154                          (list))
 155                    (g ((transform ,(format "scale(~s, ~s)" scale scale))
 156                        (stroke-width "1")
 157                        (stroke "black")
 158                        (fill-opacity "0"))
 159                       ,screws
 160                       ,(outline (not (eq? plate 'switch)))
 161                       ,@(if (eq? plate 'switch)
 162                             (list switches switches-right)
 163                             (list)))))
 164             '()))
 165
 166 ;; to laser cut these, you have to open them in inkscape, then save,
 167 ;; and then upload; for some reason the glowforge crashes if you try to cut
 168 ;; them directly.
 169
 170 (define (write-out-layer layer-name)
 171   (call-with-output-file (format "case2-~a.svg" (symbol->string layer-name))
 172     (lambda (out)
 173       (display "<?xml version=\"1.0\" encoding=\"UTF-8\" standalone=\"no\"?>" out)
 174       (display-xml (layer layer-name) out))
 175     #:exists 'replace))
 176
 177 ;; live-reload with:
 178 ;; qiv --watch case2-switch.svg
 179
 180 (write-out-layer 'switch)
 181 (write-out-layer 'bottom)
 182 (write-out-layer 'spacer)