Иногда бывает нужно красиво подписать подарок, но чем это сделать - непонятно. Краска расплывается и быстро стирается, маркер - не вариант. Лучше всего для этого подходит гравировка. Даже не придётся тратить на неё деньги, так как сделать лазерный гравёр своими руками из принтера сможет любой умеющий паять человек.
Устройство и принцип работы
Главным элементом гравёра является полупроводниковый лазер. Он испускает сфокусированный и очень яркий луч света, который прожигает обрабатываемый материал. Регулируя мощность излучения, можно изменять глубину и скорость прожига.
В основе лазерного диода лежит полупроводниковый кристалл, сверху и снизу которого находятся P и N области. К ним подсоединены электроды, по которым подводится ток. Между этими областями расположен P - N переход.
В сравнении с обычным лазерный диод выглядит великаном: его кристалл можно подробно рассмотреть невооружённым взглядом.
Расшифровать значения можно следующим образом:
- P (positive) область.
- P - N переход.
- N (negative) область.
Торцы кристалла отполированы до идеального состояния, поэтому он работает как оптический резонатор. Электроны, стекая из положительно заряженной области в отрицательную, возбуждают в P - N переходе фотоны. Отражаясь от стенок кристалла, каждый фотон порождает два себе подобных, те, в свою очередь, тоже делятся, и так до бесконечности. Цепная реакция, протекающая в кристалле полупроводникового лазера, называется процессом накачки. Чем больше энергии подаётся на кристалл, тем больше её накачивается в лазерный луч. В теории, насыщать его можно до бесконечности, но на практике все обстоит иначе.
При работе диод нагревается, и его приходится охлаждать. Если постоянно наращивать подаваемую на кристалл мощность, рано или поздно наступит момент, когда система охлаждения перестанет справляться с отводом тепла и диод сгорит.
Мощность лазерных диодов обычно не превышает 50 Ватт. При превышении этой величины становится сложно сделать эффективную систему охлаждения, поэтому мощные диоды чрезвычайно дороги в производстве.
Существуют полупроводниковые лазеры на 10 и более киловатт, но все они - составные. Их оптический резонатор накачивается маломощными диодами, количество которых может достигать нескольких сотен.
В гравёрах составные лазеры не используются, так как их мощность слишком велика.
Создание лазерного гравера
Для простых работ, вроде выжигания узоров на дереве, не нужны сложные и дорогие устройства. Достаточно будет самодельного лазерного гравёра, работающего от аккумулятора.
Прежде чем делать гравёр , необходимо приготовить для его сборки следующие детали:
Вытащите из DVD-привода пишущую головку.
Аккуратно извлеките фокусирующую линзу и разбирайте корпус головки до тех пор, пока не увидите 2 лазера, спрятанных в теплораспределяющие кожухи.
Один из них - инфракрасный, для считывания информации с диска. Второй, красный, - пишущий. Для того чтобы их отличить, подайте на их выводы напряжение в 3 вольта.
Распиновка выводов:
Перед проверкой обязательно наденьте тёмные очки. Ни в коем случае не проверяйте лазер, глядя на окошко диода. Смотреть нужно только на отражение луча.
Необходимо выбрать лазер, который засветился. Оставшийся можно выбросить, если не знаете, куда его применить. Для защиты от статики спаяйте все выводы диода вместе и отложите его в сторонку. Отпилите от профиля 15 см отрезок. Просверлите в нём отверстие под тактовую кнопку. Проделайте в коробке вырезы под профиль, гнездо для зарядки и выключатель.
Принципиальная схема лазерного гравёра из DVD своими руками выглядит следующим образом:
Залудите контактные площадки на плате контроля заряда и холдере:
С помощью проводов к контактам В+ и В- контроллера заряда припаяйте отсек для аккумулятора. Контакты + и - идут на гнездо, оставшиеся 2 - на лазерный диод. Сначала навесным монтажом спаяйте схему питания лазера и хорошо заизолируйте её скотчем.
Проследите, чтобы выводы радиодеталей не замыкались между собой. Припаяйте к питающей схеме лазерный диод и кнопку. Поместите собранное устройство в профиль и приклейте лазер теплопроводящим клеем. Остальные детали закрепите на двухсторонний скотч. Установите на своё место тактовую кнопку.
Вставьте профиль в коробку, выведите провода и закрепите его термоклеем. Припаяйте выключатель и установите его. Ту же процедуру проделайте с гнездом для зарядки. Термопистолетом приклейте на свои места аккумуляторный отсек и контроллер заряда. Вставьте в холдер батарею и закройте коробку крышкой.
Перед началом использования нужно настроить лазер. Для этого в 10 сантиметрах от него поставьте лист бумаги, который будет мишенью для лазерного луча. Разместите фокусирующую линзу перед диодом. Отдаляя и приближая её, добейтесь прожига мишени. Приклейте линзу к профилю в месте, где был достигнут наибольший эффект.
Собранный гравёр отлично подойдёт для мелких работ и развлекательных целей вроде поджигания спичек и прожига воздушных шариков.
Помните, что гравёр - это не игрушка, детям давать его нельзя. Лазерный луч при попадании в глаза вызывает необратимые последствия, поэтому храните устройство в недоступном для детей месте.
Изготовление прибора с ЧПУ
При больших объёмах работ обычный гравёр не справится с нагрузкой. Если вы собираетесь использовать его часто и много, вам понадобится устройство с числовым программным управлением.
Сборка внутренней части
Даже в домашних условиях можно сделать лазерный гравёр. Для этого из принтера нужно извлечь шаговые двигатели и направляющие. Они будут приводить в движение лазер.
Полный список необходимых деталей выглядит следующим образом:
Схема подключения всех компонентов:
Вид сверху:
Расшифровка обозначений:
- Полупроводниковый лазер с радиатором.
- Каретка.
- Направляющие оси X.
- Прижимные ролики.
- Шаговый двигатель.
- Ведущая шестерня.
- Зубчатый ремень.
- Крепления направляющих.
- Шестерни.
- Шаговые электродвигатели.
- Основание из листа металла.
- Направляющие оси Y.
- Каретки оси X.
- Зубчатые ремни.
- Опоры креплений.
- Концевые выключатели.
Измерьте длину направляющих и разделите их на две группы. В первой окажутся 4 коротких, во второй - 2 длинных. Направляющие из одной группы должны быть одинаковой длины.
Добавьте к длине каждой группы направляющих по 10 сантиметров и вырежьте по полученным размерам основание. Из обрезков согните П-образные опоры для креплений и приварите их к основанию. Разметьте и просверлите в них отверстия для болтов.
Просверлите в радиаторе отверстие и вклейте туда лазер, используя теплопроводящий клей. К нему припаяйте провода и транзистор. Болтами прикрутите радиатор к каретке.
Установите на две опоры крепления для направляющих и зафиксируйте их болтами. Вставьте в крепления направляющие оси Y, на их свободные концы наденьте каретки оси X. В них вденьте оставшиеся направляющие с установленной на них лазерной головкой. Наденьте на направляющие оси Y крепления и прикрутите их к опорам.
Просверлите отверстия в местах крепления электромоторов и шестерёночных осей. Установите на свои места шаговые двигатели и на их валы наденьте ведущие шестерни. Вставьте в отверстия заранее нарезанные из металлического стержня оси и закрепите их эпоксидным клеем. После его застывания наденьте на оси шестерни и прижимные ролики со вставленными в них подшипниками.
Установите зубчатые ремни так, как это показано на схеме. Перед закреплением натяните их. Проверьте подвижность оси Х и лазерной головки. Они должны перемещаться с небольшим усилием, вращая через ремни все ролики и шестерни.
Подключите к лазеру, двигателям и концевикам провода и стяните их стяжками. Получившиеся пучки уложите в подвижные кабель-каналы и закрепите их на каретках.
Концы проводов выведите наружу.
Изготовление корпуса
Просверлите в основании отверстия для уголков. Отступите от его краёв 2 сантиметра и начертите прямоугольник.
Его ширина и длина повторяет размеры будущего корпуса. Высота у корпуса должна быть такой, чтобы в него помещались все внутренние механизмы.
Расшифровка обозначений:
- Петли.
- Тактовая кнопка (старт/стоп).
- Выключатель питания Arduino.
- Выключатель лазера.
- Гнездо 2,1 х 5,5 мм для подачи 5 В питания.
- Защитный короб DC-DC инвертора.
- Провода.
- Защитный короб Arduino.
- Крепления корпуса.
- Уголки.
- Основание.
- Ножки из нескользящего материала.
- Крышка.
Вырежьте из фанеры все детали корпуса и скрепите их уголками. С помощью петель установите на корпус крышку и прикрутите его к основанию. В передней стенке вырежьте отверстие и просуньте сквозь него провода.
Соберите из фанеры защитные кожухи и вырежьте в них отверстия под кнопку, выключатели и гнёзда. Установите Arduino в кожух так, чтобы USB разъём совпал с предназначенным для него отверстием. Настройте DC-DC преобразователь на напряжение 3 В при токе 2 А. Закрепите его в кожухе.
Установите на свои места кнопку, гнездо питания, выключатели и спаяйте электрическую схему гравёра воедино. После припаивания всех проводов установите кожухи на корпус и прикрутите их саморезами. Чтобы гравёр заработал, нужно залить прошивку в Arduino.
После прошивки включите гравёр и нажмите кнопку «Старт». Лазер оставьте выключенным. Нажатие кнопки запустит процесс калибровки, во время которого микроконтроллер измерит и запомнит длину всех осей и определит положение лазерной головки. После его завершения гравёр станет полностью готовым к работе.
Прежде чем начинать работать с гравёром, нужно перевести изображения в понятный для Arduino формат. Сделать это можно с помощью программы Inkscape Laserengraver. Переместите в неё выбранное изображение и нажмите на Convert. Полученный файл отправьте по кабелю на Arduino и запустите процесс печати, включив перед этим лазер.
Такой гравёр может обрабатывать только предметы, состоящие из органических веществ: дерево, пластик, ткани, лакокрасочные покрытия и прочие. Металлы, стекло и керамику гравировать на нем не получится.
Никогда не включайте гравёр с открытой крышкой. Лазерный луч, попадая в глаза, концентрируется на сетчатке, повреждая её. Рефлекторное закрытие век вас не спасёт - лазер успеет выжечь участок сетчатки ещё до того, как они захлопнутся. При этом вы можете ничего не почувствовать, но со временем сетчатка начнёт отслаиваться, что может привести к полной или частичной потере зрения.
Если вы поймали лазерный «зайчик», как можно скорее обратитесь к офтальмологу - это поможет избежать серьёзных проблем в дальнейшем.
Итак. Пить перестали, фрезер уже собрали, Ардуину приобрели, руки у нас постепенно выпрямляются - скоро совсем на ХомоСапиенса станем походить. А он, как известно, проблемы привык себе создавать самостоятельно, как китайский комсомолец потом их решать. Таков он русский характер.
Из "ничего" нам понадобятся:
Ардуино Уно
Шилд с парой СтепСтиков
Лазер..... как вариант проще приобрести, но если ум пытливый, можно и ДВД-юшный поковырять
Два старых СД/ДВД рома, лучше все таки старых
Блок питания на 12вольт.... ампер так немного 2-3-5-10 не важно вообщем
Немного сверлилки, немного винтиков М4 и М3
Два кусочка квадратной трубы 20х20мм и длиной 180мм
Микросхема ULN2003 буковки могут быть и другими - для нас важны цыферки 2003. Эта микросхема часто используется в старых сканера Мастек для управления шаговым мотором.
Вообщем у настоящего хозяина такого хлама обычно в достатке....
Если Ардуино в доме не нашлось, Можно поискать например на Авито или AliExpress
Шилд лучше тоже заказать заранее.... например
3D Printer Engraving Machine A4988 Drive Extension Board CNC Shield V3 For Arduino +
StepStick 2 шт
walkera new v120d02s 6ch 3d rc remote control helicopter bnf green (Red)
Если лазера в хламе почему то вдруг не оказалось, его можно присмотреть тут:
405nm 50mW Focusable Violet Dot Laser Module Laser Generator Diode Focusable Laser Module Red Dot Laser Generator Diode 200-250mW 650nm ,
450-500mW Violet Laser Module With Holder For Mini Engraving Machine И вдруг настало время для страшилок.
Друзья, имея дело с лазером остерегайтесь попадания в глаза прямого и даже отраженного лазерного луча. Можно лишиться зрения навсегда. Лучше всего все работы проводить в специальных очках, которые всегда продаются в отделах, торгующих лазерными
диодами.
Ну а если влом ждать пока китайцы пришлют долгожданную посылку, вполне можно поэкспериментировать с лазерным диодом от DVD-RW. На последнем остановлюсь. Разбирая пишущий двд будьте внимательны - в нем обычно используется два диода - один с видимым (обычно красным) спектром излучения, второй с невидимым инфракрасным. Использовать второй крайне не рекомендую в плане безопасности.
Чтобы проверить светодиод, подключаем к нему обычную батарейку на 1,5 вольта. Если излучение красное - все ок..1421879657252.prev.jpg)
Начинаем курочить....простите...разбирать СД-ромы. Распрямляем скрепку и толкаем в отверстие в лицевой части устройства. Отсек для диска откроется, снимаем крышечку отсека и выворачиваем винты. Дальше все как везде.
Крышечку отсека я сразу приклеил к лицевой панели
Выкидываем лоток, платы, вообщем максимально высвобождаем внутренне пространство бывшего двд-юка. Сюда у нас впоследствии втанет блок питания
Я вкорячил блок питания от какого то принтера НР, переделав его с 38 вольт на 12. Мощности его хватит за глаза.
Дальше еще проще - из ДВД выколупываем пару сильных магнитов (в блоке линзы), приклеиваем их к лазеру. Стараемся сильно не нагревать, если клеим термопистолетом.
Сверлим и пилим квадратные загoтовки труб.
Отверстия ф4мм с лицевой стороны и с другой рассверливаем до 10мм
Прикручиваем к корпусу ДВД-юка.
Используя резиновые демпферы из самого двд, прикручиваем линейные приводы к корпусу.
Получаем что то типа.....
От второго корпуса ДВД отрезаем полоску сталюки и термопистолетом приклеиваем к горизонтальному линейному модулю - как на фото (к нему с помощью магнитов крепим лазер)
На нижний привод опять же с помощью термоклея клеим кусочек оргстекла/пластика толщиной 4мм и размером примерно 45х35мм. К нему на суперклей с активатором клеим рабочий стол. Его я вырезал из корпуса старого флоппика 3,5"
Стараемся стол приклеить строго горизонтально.
С обратной стороны на заклепы пристреливаем кусок пластика или оргстекла - к нему на двусторонний скотч будем крепить электронику.
Да, чуть не забыл - линейные модули я крепил на резиновые втулочки от каких то старых принтеров - вполне можно использовать любые подходящие трубочки - например ровно нарезать старый фломастер.
Итак добрались к электронике. На самом деле она проста
Несмотря на то, что на шилде написано 12-36 вольт, питать его следует 12-ю.
Если моторы крутятся в противоположную сторону - просто выключаем питание и разворачиваем разъем на 180 градусов.
Разъем имеет распиновку АаВв (начало первой обмотки, конец первой обмотки начало вторй обмотки конец второй обмотки)
Лазер питается и управляется микросхемой 2003. Используется всего четыре выхода микросхемы.
Сама программа
(Mylaser.zip)
Прошивка HEX
(grbl_v0_8c_atmega328p_16mhz_9600.hex.rar)
Прошивка Ардуино
(grbl-master.rar)
Программа GRBL controller
(GrblController361Setup.rar)
Очень важно залить прошивку в ардуину с битрейтом 9600. С другим битрейтом программа просто не будет видеть ардуину.
Необходимо залить в ЕЕPROM значения "шаг на мм" у шаговиков в СД/ДВД ромах обычно 20 шагов на оборот. В СтепСтиках обычно используется мультипликатор 1/16 - т.е. 320 шагов. За оборот привод проходит обычно 3мм (необходимо померять растояние между витками на винте привода). 320/3 = 106 шагов на 1 мм.
Вносим это значение с помощью командной строки в программе GRBL Controller
$100=106 (Enter)
$101=106 (Enter)
$102=106 (Enter)
Залить прошивку в Ардуино Уно с помощью программы Ардуино можно след. образом:
Распаковываем архив
Переименовываем (например просто в GRBL)
Копируем в папку "библиотеки"
Открываем программу, меню Скетч - загрузить библиотеку - выбираем GRBL
.1421957319229.prev.jpg)
PS заготовка к рабочему столу крепится с помощью все тех же магнитов из головки ДВД
PPS фокусировка лазера производится поднятием / опусканием диода относительно стола. Для этого мы предусмотрели крепление на магните.
Внимание! Будьте осторожны при использовании лазеров. Лазер, применяемый в этой машине, может вызвать повреждение зрения и, возможно, слепоту. При работе с мощными лазерами, более 5 мВт, всегда надевайте пару защитных очков, предназначенных для блокировки длины волны лазера.
Лазерный гравер на Arduino – приспособление, роль которого – гравировка древесины и других материалов. За последние 5 лет лазерные диоды продвинулись вперед, что позволило сделать достаточно мощные граверы без особой сложности управления лазерными трубами.
Стоит осторожно гравировать другие материалы. Так, например, при использовании в работе с лазерным прибором пластмассы появится дым, который содержит опасные газы при сжигании.
В этом уроке я постараюсь дать направление мысли, а со временем мы создадим более подробный урок по реализации этого непростого устройства.
Для начала предлагаю посмотреть того как выглядел весь процесс создания гравера у одного радиолюбителя:
Сильные шаговые двигатели также требуют драйверов, чтобы максимально использовать их. В данном проекте взят специальный шаговый драйвер для каждого мотора.
Ниже приведены некоторые сведения о выбранных компонентах:
- Шаговый двигатель – 2 штуки.
- Размер кадра – NEMA 23.
- Крутящий момент 1.8 Нм на 255 унций.
- 200 шагов/оборотов – за 1 шаг 1,8 градусов.
- Ток – до 3,0 А.
- Вес – 1,05 кг.
- Биполярное 4-проводное соединение.
- Шаговый драйвер – 2 штуки.
- Цифровой степпинг-драйв.
- Микросхема.
- Выходной ток – от 0,5 А до 5,6 А.
- Ограничитель выходного тока – снижает риск перегрева двигателей.
- Сигналы управления: входы Step и Direction.
- Частота импульсного входа – до 200 кГц.
- Напряжение питания – 20 В – 50 В постоянного тока.
Для каждой оси двигатель непосредственно управляет шариковым винтом через соединитель мотора. Двигатели монтируются на раме с использованием двух алюминиевых углов и алюминиевой пластины. Алюминиевые углы и плита имеют толщину 3 мм и достаточно прочны, чтобы поддерживать двигатель (1 кг) без изгибов.
Важно! Нужно правильно выровнять вал двигателя и шариковый винт. Соединители, которые используются, имеют некоторую гибкость, чтобы компенсировать незначительные ошибки, но если ошибка выравнивания слишком велика, они не сработают!
Еще один процесс создания данного устройства можно посмотреть на видео:
2. Материалы и инструменты
Ниже представлена таблица с материалами и инструментами, необходимыми для проекта «лазерный гравер на Aрдуино».
| Пункт | Поставщик | Количество |
| Шаговый двигатель NEMA 23 + драйвер | eBay (продавец: primopal_motor) | 2 |
| Диаметр 16 мм, шаг 5 мм, шариковый винт длиной 400 мм (тайваньский) | eBay (продавец: silvers-123) | 2 |
| 16-мм ая поддержка BK12 с шариковым винтом (приводной конец) | eBay (продавец: silvers-123) | 2 |
| 16 мм BF12 Поддержка шарикового винта (без ведомого конца) | eBay (продавец: silvers-123) | 2 |
| 16 вал длиной 500 мм | (продавец: silvers-123) | 4 |
| (SK16) 16 опоры вала (SK16) | (продавец: silvers-123) | 8 |
| 16 линейный подшипник (SC16LUU) | eBay (продавец: silvers-123) | 4 |
| eBay (продавец: silvers-123) | 2 | |
| Держатель вала 12 мм (SK12) | (продавец: silvers-123) | 2 |
| A4-размер 4,5 мм прозрачный акриловый лист | eBay (продавец: acrylicsonline) | 4 |
| Алюминиевая Плоская штанга 100 мм x 300 мм x 3 мм | eBay (продавец: willymetals) | 3 |
| 50 мм x 50 мм 2.1 м Алюминиевый забор | Любой тематический магазин | 3 |
| Алюминиевая Плоская штанга | Любой тематический магазин | 1 |
| Алюминиевый угол | Любой тематический магазин | 1 |
| Алюминиевый угол 25 мм x 25 мм x 1 м x 1,4 мм | Любой тематический магазин | 1 |
| Винты с головной головкой M5 (различные длины) | boltsnutsscrewsonline.com | |
| M5 гайки | boltsnutsscrewsonline.com | |
| M5 шайбы | boltsnutsscrewsonline.com |
3. Разработка основания и осей
Машина использует шариковые винты и линейные подшипники для управления положением и движением осей X и Y.
Характеристики шариковых винтов и аксессуаров машины:
- 16 мм шариковый винт, длина – 400 мм-462 мм, включая обработанные концы;
- шаг – 5 мм;
- C7 рейтинг точности;
- BK12/BF12 шариковые опоры.
Так как шариковая гайка состоит из шариковых подшипников, катящихся в гусеничном ходу против шарикового винта очень малого трения, это означает, что двигатели могут работать на более высоких скоростях без остановки.
Вращательная ориентация шариковой гайки блокируется с помощью алюминиевого элемента. Базовая плита крепится к двум линейным подшипникам и к шариковой гайке через алюминиевый угол. Вращение вала Ballscrew приводит в линейное движение опорную плиту.
4. Электронная составляющая
Выбранный лазерный диод – это диод мощностью 1,5 Вт, 445 нм, установленный в корпусе размером 12 мм, с фокусируемым стеклянным объективом. Такие могут быть найдены, предварительно собраны, на eBay. Так как это лазер 445 нм, свет, который он производит, является видимым синим светом.
Лазерный диод требует радиатора при работе на высоких уровнях мощности. При конструировании гравера используются две алюминиевые опоры для SK12 12 мм, как для крепления, так и для охлаждения лазерного модуля.
Интенсивность выхода лазера зависит от тока, который проходит через него. Диод сам по себе не может регулировать ток, и, если он подключен непосредственно к источнику питания, он будет увеличивать ток до тех пор, пока он не разрушится. Таким образом, для защиты лазерного диода и управления его яркостью требуется регулируемая схема тока.
Еще один вариант схемы соединения микроконтроллера и электронных деталей:
5. Программное обеспечение
Эскиз Arduino интерпретирует каждый блок команд. Существует несколько команд:
1 – переместите ПРАВО на один пиксель FAST (пустой пиксель).
2 – переместите ПРАВО на один пиксель SLOW (сгоревший пиксель).
3 – переместите ЛЕВЫЙ на один пиксель FAST (пустой пиксель).
4 – переместите LEFT на один пиксель SLOW (сгоревший пиксель).
5 – перемещение вверх на один пиксель FAST (пустой пиксель).
6 – переместите UP на один пиксель SLOW (сгоревший пиксель).
7 – переместите ВНИЗ одним пикселем FAST (пустой пиксель).
8 – переместите ВНИЗ одним пикселем SLOW (сгоревший пиксель).
9 – включить лазер.
0 – выключить лазер.
r – вернуть оси в исходное положение.
С каждым символом Arduino запускает соответствующую функцию для записи на выходные выводы.
Arduino контролирует скорость двигателя через задержки между ступенчатыми импульсами . В идеальном случае машина будет запускать двигатели с одинаковой скоростью, независимо от того, гравирует ли ее изображение или пропускает пустой пиксель. Однако из-за ограниченной мощности лазерного диода машина должна немного замедляться при записи пикселя . Вот почему есть две скорости для каждого направления в списке символов команд выше.
Скетч 3-х программ для лазерного Arduino-гравера ниже:
/* Stepper motor control program */
// constants won"t change. Used here to set pin numbers:
const int ledPin = 13; // the number of the LED pin
const int OFF = 0;
const int ON = 1;
const int XmotorDIR = 5;
const int XmotorPULSE = 2;
const int YmotorDIR = 6;
const int YmotorPULSE = 3;
//half step delay for blank pixels - multiply by 8 (<8ms)
const unsigned int shortdelay = 936;
//half step delay for burnt pixels - multiply by 8 (<18ms)
const unsigned int longdelay = 2125;
//Scale factor
//Motor driver uses 200 steps per revolution
//Ballscrew pitch is 5mm. 200 steps/5mm, 1 step = 0.025mm
//const int scalefactor = 4; //full step
const int scalefactor = 8; //half step
const int LASER = 51;
// Variables that will change:
int ledState = LOW; // ledState used to set the LED
int counter = 0;
int a = 0;
int initialmode = 0;
int lasermode = 0;
long xpositioncount = 0;
long ypositioncount = 0;
//***********************************************************************************************************
//Initialisation Function
//***********************************************************************************************************
void setup()
{
// set the digital pin as output:
pinMode(ledPin, OUTPUT);
pinMode(LASER, OUTPUT);
for (a = 2; a <8; a++){
pinMode(a, OUTPUT);
}
a = 0;
setinitialmode();
digitalWrite (ledPin, ON);
delay(2000);
digitalWrite (ledPin, OFF);
// Turn the Serial Protocol ON
Serial.begin(9600);
}
//************************************************************************************************************
//Main loop
//************************************************************************************************************
void loop()
{
byte byteRead;
if (Serial.available()) {
/* read the most recent byte */
byteRead = Serial.read();
//You have to subtract "0" from the read Byte to convert from text to a number.
if (byteRead!="r"){
byteRead=byteRead-"0";
}
//Move motors
if(byteRead==1){
//Move right FAST
fastright();
}
if(byteRead==2){
//Move right SLOW
slowright();
}
if(byteRead==3){
//Move left FAST
fastleft();
}
if(byteRead==4){
//Move left SLOW
slowleft();
}
if(byteRead==5){
//Move up FAST
fastup();
}
if(byteRead==6){
//Move up SLOW
slowup();
}
if(byteRead==7){
//Move down FAST
fastdown();
}
if(byteRead==8){
//Move down SLOW
slowdown();
}
if(byteRead==9){
digitalWrite (LASER, ON);
}
if(byteRead==0){
digitalWrite (LASER, OFF);
}
if (byteRead=="r"){
//reset position
xresetposition();
yresetposition();
delay(1000);
}
}
}
//************************************************************************************************************
//Set initial mode
//************************************************************************************************************
void setinitialmode()
{
if (initialmode == 0){
digitalWrite (XmotorDIR, OFF);
digitalWrite (XmotorPULSE, OFF);
digitalWrite (YmotorDIR, OFF);
digitalWrite (YmotorPULSE, OFF);
digitalWrite (ledPin, OFF);
initialmode = 1;
}
}
//************************************************************************************************************
// Main Motor functions
//************************************************************************************************************
void fastright()
{
for (a=0; a
6. Запуск и настройка
Arduino представляет мозг для машины. Он выводит сигналы шага и направления для шаговых драйверов и сигнала разрешения лазера для драйвера лазера. В текущем проекте для управления машиной требуется только 5 выходных контактов. Важно помнить, что основания для всех компонентов должны быть связаны друг с другом.
7. Проверка работоспособности
Эта схема требует, по меньшей мере, питания 10 В постоянного тока, и имеет простой входной сигнал включения/выключения, который предоставляется Arduino. Микросхема LM317T представляет собой линейный регулятор напряжения, который настроен, как регулятор тока. В схему включен потенциометр, позволяющий регулировать регулируемый ток.
Наступило время, когда геперболоид инженера Гарина из романа Алексея Толстого переместился на кухонный стол обычной московской квартиры.
Пару лет назад в китайских интернет-магазинах можно было найти недорогие наборы лазерных граверов. Сначала мощность лазера составляла 100 мВт, потом 500 мВт… Недавно появился гравер мощностью 5 Вт, такая мощность полупроводникового лазера уже позволяет не только выжигать картинки на фанере, но и резать фанеру.
Набор для сборки лазерного резака приехал в качественной упаковке. Пенопласт в картонном ящике.
Поставляется лазерный гравер 5500mw A5 Mini Laser Engraving Machine виде комплекта для сборки: алюминиевые направляющие, шаговые двигатели, плата управления, очки для защиты глаз от лазерного излучения, детали корпуса для сборки и плата управления с фурнитурой. Чтобы собрать девайс, понадобился один вечер.
Конструкция лазерного ЧПУ проще конструкции ЗD-принтера, те же направляющие, по которым головку гоняют шаговые двигатели. Только у ЗD-принтера их три, и перемещают они головку в трёх измерениях. В нашем случае достаточно того, чтобы головка перемещалась просто по плоскости в двух измерениях. Усилия для её перемещения не надо никакого, поскольку нет механического контакта с материалом заготовки. Лазерный гравер подключается к компьютеру через стандартный USB- порт.
Деталь, которую вы хотите вырезать, или изображение, которое вы хотите выжечь, надо нарисовать в векторной программе. Программа должна сохранять файл с изображением в формате wmf.
Файл в этом формате можно импортировать в программу, управляющую гравером.
Лучше использовать для этого бесплатную программу SketchUp (достаточно простая программа для создания ЗО-моделей). Управляющая гравером программа ВenВох скачивается бесплатно с сайта продавца.
Мощность лазера, к сожалению, не регулируется. В программе устанавливается скорость передвижения головки - чем быстрее она движется, тем меньше прожигает.
А хотите резать, устанавливаете скорость поменьше. Чтобы регулировать мощность, надо заказывать дополнительную плату; установив ее, сможете регулировать мощность вручную. Для гравировки достаточно 100-500 мВт а для резки материала - 2000-5000 мВт.
При работе гравер слегка дымит. При открытой форточке дым мне не сильно мешал. Но дым задерживает луч лазера, снижая его мощность и, соответственно, глубину реза.
Все бы ничего, но знатоки лазерной резки пишут, что линза может закоптиться. Поэтому сразу после покупки станка надо делать мощную вытяжку или хотя бы устанавливать на головку гравера вентилятор.
КАК РЕЖЕТ ЛАЗЕРНЫЙ ЧПУ-СТАНОК
Как известно, лазер не режет, он прожигает Чем выше мощность лазера, тем более стойкий материал им можно обрабатывать. Суть лазерной резки в том. что материал успевает «испариться» в луче лазера раньше, чем начнут гореть прилегающие к точке резки края материала.
При глубокой резке происходит подгорание краев верхних слоев материала, поэтому глубокий рез лазером имеет трапециевидную форму с широкой стороной сверху При резке материала слабым лазером происходит нагрев и воспламенение краёв материала с этим можно бороться, используя обдув тонкой струей воздуха точки реза и множественными проходами по одной и той же траектории.
Только тут не линейная зависимость «мощность лазера-количество проходов». То есть, если вы можете прорезать тонкий лист бальзы или фанеры лазером мощностью 5 Вт. то для прореза лазером в 2 Вт придется делать не 2-3 прохода, а гораздо больше. Так что с надеждами «купить подешевле и просто гонять по нескольку раз по линиям резов» лучше расстаться. Брать надо более мощный лазер, желательно с запасом мощности.
ФОКУСИРОВКА ЛАЗЕРА
Фокусировка лазера ручная.
Подкладываем объект для гравировки.
При включении лазера на минимальной мощности, чтобы его сфокусировать на объекте гравировки, надо вручную вращать регулировку фокусирующей линзы, пока размер пятна не превратится в точку, станет минимальным. В этом случае мы получаем максимальную мощность.
При резке фанеры луч лазера, прорезав пару миллиметров, уже расфокусируется, ослабевает и не дорезает фанеру до конца. Получается, что чем глубже режем, тем слабее луч. В этом случае есть смысл фокусировать лазер на поверхности, на которой будет лежать фанерная заготовка.
Практическое применение гравера в домашних условиях
Гравер идеально походит для раскроя кожи. На кожу можно нанести любой рисунок и сразу вырезать лазером выкройки. Большой плюс лазера при резке синтетических тканей и кожи в том, что края прижигаются и потом не лохматятся. Легко гравируется пластик. Можно сделать крышке своего любимой стильную гравировку на смартфона.
Домашнее улучшение Двусторонняя лента нано прозрачная без следа акриловая волшебная…
В предыдущей статье я описал опыт сборки и наладки гравера из китайского набора. Поработав с аппаратом, понял, что в моей лаборатории он будет не лишним. Задача поставлена, буду решать.
На горизонте два варианта решения — заказ набора в Китае и разработка собственной конструкции.
НЕДОСТАТКИ КОНСТРУКЦИИ С ALIEXPRESS
Как и писал в предыдущей статье, набор оказался вполне работоспособным. Практика работы со станком выявила следующие недостатки конструкции:
- Плохо проработана конструкция каретки. На видео в предыдущей статье это хорошо заметно.
- Ролики подвижных узлов крепятся на панелях винтами М5 и связаны с панелью только с одной стороны. При этом, как ни затягивай винты, остается люфт.
ПЛАСТИКОВЫЕ ДЕТАЛИ
Поскольку каркас из станочного профиля вполне достойный, устранить выявленные недостатки получилось переработав пластиковые детали.
Держатель лазера я достаточно хорошо описал в . Также в конструкцию я добавил дополнительную деталь, связывающую все четыре ролика на правой и левой панелях. Деталь позволила исключить люфты при перемещении панелей.
Все детали имеют достаточно простые формы и не требуют поддержек и других сложностей при печати.
Для заказа набора пластиковых деталей необходимо перейти в интернет-магазин:
Модели пластиковых деталей для печати доступны:
ДЕМОНСТРАЦИЯ РАБОТЫ
Работу гравера и его внешний вид можно оценить в следующем видео.
КОНСТРУКЦИЯ ГРАВЕРА
Каркас гравера построен на станочном алюминиевом профиле 20х40. Детали, несущие подвижные части гравера выполнены на 3D принтере. Подвижные части перемещаются на стандартных роликах. Каретка, несущая лазерный модуль позволяет регулировать высоту лазера над рабочим столом, что позволяет фокусировать мощность лазерного луча в достаточно большом диапазоне.
Сборка конструкции показана в формате 3D PDF .
СБОРКА
Конструкция весьма простая. По этой причине много времени и мучений на сборку не уйдет, если соблюдать рекомендованную последовательность сборки.
ШАГ 1. КАРКАС
Как описано выше, каркас построен из конструкционного профиля 20х40. Для скручивания профиля между собой используются внутренние уголки.
На более длинных деталях в центральных отверстиях торцов нарезана резьба для монтажа ножек и боковых панелей (на средней по длине).
Каркас скручивается на уголках, короткими деталями внутрь. На данном этапе не стоит до конца затягивать винты — сделать это лучше после установки ножек.
Ножки крепятся на винтах в четырех точках. Это сделано для того, чтобы каркас собирался без возможных перекосов.
Для начала потребуется закрепить все четыре ножки, снова не до конца затягивая крепеж.
Теперь необходимо найти максимально ровную поверхность! Выставить все детали таким образом, чтобы каркас «стоял» плотно, не играя на поверхности.
Протягиваем все крепежи, начиная с внутренних уголков и контролируя возможные перекосы угольником.
ШАГ 2. ПРАВАЯ ПАНЕЛЬ
Перед сборкой правой панели на вал двигателя необходимо установить гибкую муфту.
Затем необходимо прикрутить шаговый двигатель через проставку из пластика.
Положение кабельного вывода и проставка хорошо видны на рисунке ниже.
ШАГ 3. ЛЕВАЯ ПАНЕЛЬ
Для сборки левой панели потребуется только запрессовать подшипник в отверстие.
Я постарался исключить операцию склеивания. Для этого «пустил волну» по поверхности отверстия для установки подшипника. По этой причине необходимо с усилием вдавить подшипник.
ШАГ 4. МОНТАЖ ЛЕВОЙ ПАНЕЛИ
Затем установить сборку на профиль.
И закрепить нижние ролики. На рисунке хорошо видно, что крепежные отверстия винтов для крепления роликов имеют ход в несколько миллиметров. Это сделано для того, чтобы верхние и нижние ролики можно было хорошо стянуть на профиле, исключив люфт. Единственное, действовать потребуется аккуратно и не перетянуть. В этом случае шаговому двигателю потребуется излишнее усилие для перемещения панелей.
ШАГ 5. МОНТАЖ ПРАВОЙ ПАНЕЛИ
Для монтажа потребуются следующие детали.
Сначала потребуется установить верхние ролики.
Затем установить сборку на профиль и установить нижние ролики. Дальнейший монтаж идентичен монтажу левой панели.
После протягивания винтов потребуется проконтролировать ход панели. Она должна перемещаться достаточно легко и при этом отсутствовать люфт.
ШАГ 6. МОНТАЖ НАПРАВЛЯЮЩЕЙ КАРЕТКИ
Для передачи движения по оси Y в данной конструкции используются обе панели. Для того, чтобы не задействовать 2 шаговых двигателя, крутящий момент на левую панель передается через вал, диаметром 5мм. После подготовки деталей приступаем.
Сначала устанавливается связующий вал и зажимается стопорными винтами гибкой муфты.
При установке необходимо проконтролировать, чтобы не были забыты шкивы. Жестко крепить их в данный момент нет необходимости. При натягивании ремней потребуется регулировка.
ШАГ 7. КАРЕТКА
Сборка каретки детально рассмотрена в предыдущей статье…
Сборка не представляет особого труда.
ШАГ 8. МОНТАЖ КАРЕТКИ НА НАПРАВЛЯЮЩУЮ
Для начала потребуется собрать все необходимые детали.
Все операции монтажа идентичны операциям монтажа панелей.
ШАГ 9. МОНТАЖ РЕМНЕЙ
Ремни притягиваются винтами под гайки профиля. Потребуется по-месту отрезать 3 ремня и подготовить крепеж.
Для начала край ремень располагается в нише профиля зубом вниз. После этого устанавливается гайка. Для установки гайки потребуется усилие.
Во время натягивания ремня потребуется выставить положение шкива. Шкив выставляется так, чтобы на всем ходу ремень как можно меньше притирался к боковым граням шкива.
Для установки ремня направляющей каретки лучше приподнять ее как показано на рисунке ниже, поскольку гайки все же лучше установить в нишу с торца.
После направляющая опускается на штатное место.
Перед затягиванием второго «хвоста» ремня необходимо убедиться, что ремень натянут достаточно сильно.
На этом сборка механики завершается.
КОНТРОЛЛЕР
Описание контроллеров для управления гравером я планирую подготовить в отдельной статье. Следите за публикациями!
НАБОР ДЛЯ СБОРКИ И ЛАЗЕРНЫЙ ГРАВЕР ПОД КЛЮЧ
С декабря 2017 принимаю заказы на полный набор для сборки и собранного, настроенного и полностью готового к использованию лазерного гравера, описанного в статье. Информация доступна в интернет-магазине .
Если Вам помогла статья и есть желание поддержать новые проекты, ссылка для поддержки:
