Grawer laserowy wykonujemy w oparciu o Arduino. Grawer laserowy jako przecinarka w domu - test Jak zrobić ręczny grawer laserowy

Lasery od dawna są częścią naszego codziennego życia. Przewodnicy używają wskaźników świetlnych, budowniczowie używają belki do ustawiania poziomów. Zdolność lasera do nagrzewania materiałów (aż do zniszczenia termicznego) wykorzystywana jest do wycinania i projektowania dekoracyjnego.

Jednym z zastosowań jest grawerowanie laserowe. Na różnych materiałach możliwe jest uzyskanie drobnych wzorów praktycznie bez ograniczeń w zakresie złożoności.

Powierzchnie drewniane świetnie nadają się do spalania. Szczególnie cenione są grawery na podświetlanej pleksi.

W sprzedaży dostępny jest szeroki wybór maszyn do grawerowania, w większości wyprodukowanych w Chinach. Sprzęt nie jest zbyt drogi, jednak kupowanie go dla zabawy nie jest wskazane. Dużo ciekawsze do zrobienia grawer laserowy własnymi rękami.

Wystarczy pozyskać laser o mocy kilku W i stworzyć ramowy układ ruchu w dwóch osiach współrzędnych.

DIY maszyna do grawerowania laserowego

Pistolet laserowy - nie najlepszy element złożony projekty i są opcje. W zależności od zadań możesz wybrać inną moc (w zależności od kosztu, aż do bezpłatnego zakupu). Rzemieślnicy z Państwa Środka proponują inaczej gotowe projekty, czasami wykonane z wysoką jakością.

Takim pistoletem o mocy 2W można ciąć nawet sklejkę. Możliwość skupienia się na wymaganej odległości pozwala kontrolować zarówno szerokość graweru, jak i głębokość penetracji (w przypadku rysunków 3D).

Koszt takiego urządzenia wynosi około 5-6 tysięcy rubli. Jeśli duża moc nie trzeba - użyj lasera małej mocy z nagrywarki DVD, którą można kupić za grosze na rynku radiowym.

Istnieją całkiem wykonalne rozwiązania, produkcja zajmie jeden dzień wolny

Nie trzeba wyjaśniać, jak wyjąć półprzewodnik laserowy z napędu, jeśli wiesz, jak „robić rzeczy” rękami - nie jest to trudne. Najważniejsze jest, aby wybrać trwałą i wygodną obudowę. Ponadto laser „bojowy”, choć małej mocy, wymaga chłodzenia. W przypadku Napęd DVD Wystarczy pasywny radiator.

Grawerki znajdują szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu nie tylko do grawerowania różnych materiałów, ale także do wiercenia miniaturowych otworów, polerowania, szlifowania i frezowania. Za ich pomocą te same operacje można wykonać w domu. Jeśli jest to wymagane tylko okazjonalnie lub po prostu chcesz zaoszczędzić pieniądze na zakupie narzędzia, możesz samodzielnie wykonać mini-wiertarkę ze niepotrzebnego sprzętu, który często leży nieużywany w garażach lub magazynach. Używając domowe ćwiczenia możliwe będzie wykonanie tych samych operacji, co fabrycznym narzędziem o podobnej mocy, wystarczy użyć odpowiednich przystawek.

Ze względu na cechy ich funkcjonowania grawerki dzielą się na frezarskie i laserowe. W pierwszym materiał jest przetwarzany za pomocą różnych załączników. W modelach laserowych całą pracę wykonuje wiązka lasera - to bezdotykowa metoda grawerowania. Co więcej, takie urządzenie należy do kategorii sprzętu high-tech. Ale domowy grawer można wykonać w domu.

Aby stworzyć grawer laserowy własnymi rękami, będziesz potrzebować następujących części, narzędzi i materiałów:

silniki krokowe z napędu DVD;
Platforma obliczeniowa Arduino;
Płyta Proto z wyświetlaczem;
wyłączniki krańcowe do silników;
moduł laserowy (na przykład moc 3 W);
urządzenie do regulacji stałej wartości napięcia;
laserowy układ chłodzenia;
MOSFET (tranzystor);
tablice do montażu elementów sterujących silnikami elektrycznymi;
rama;
koła zębate i paski do nich;
różne rozmiary łożysk;
deski drewniane: 2 sztuki o wymiarach 135x10x2 cm i dwie kolejne - 125x10x2 cm;
4 okrągłe metalowe pręty o przekroju 10 mm;
smar;
zaciski, śruby z podkładkami i nakrętkami;
wice;
narzędzia ślusarskie;
wiertła;
wyrzynarka lub piła tarczowa;
pilniki lub papier ścierny;
komputer lub laptop.

Silniki krokowe można pobrać nie tylko z DVD, ale także z praktycznie nieużywanej drukarki.

Maszyna jest montowana zgodnie z następującym algorytmem:

stworzyć fundament;
zainstalować prowadnice z ruchomymi wózkami;
zmontować obwód elektryczny;
zainstalować niezbędne programy do komputera;
przeprowadzić regulację (strojenie) głowicy lasera;
sprawdź funkcjonalność maszyny.

Schemat podłączenia Silniki elektryczne krokowe pobrane z drukarki atramentowej lub DVD pokazano na poniższym zdjęciu.

Całą sekwencję czynności pozwalającą na złożenie grawera laserowego za pomocą Arduino szczegółowo prezentujemy na poniższym filmie.

Utworzony grawer CNC będzie kosztować dużo taniej niż jakiekolwiek fabrycznie produkowane modele laserowe. Można go stosować do wykonywania pieczątek, do fotorezystu, do obróbki drewna, sklejki, tworzyw sztucznych, tektury, styropianu i arkuszy korka. Istnieje również możliwość grawerowania metalu.

Montaż grawera elektrycznego ze statywem i giętkim wałem

Grawer elektryczny to najpopularniejszy rodzaj tego typu narzędzia w domu. Aby samodzielnie stworzyć funkcjonalnie kompletne urządzenie, zdolne konkurować z analogami produkcja przemysłowa, będziesz potrzebować silnika elektrycznego zasilanego prądem przemiennym 220 V. Takie silniki elektryczne można pobrać z następującego sprzętu:

Magnetofony szpulowe typu radzieckiego;
Odtwarzacze DVD;
pralki;
szlifierki kątowe;
elektryczne maszyny do szycia.

Ostatnia opcja jest optymalna, ponieważ za pomocą wbudowanego reostatu można regulować prędkość w dość szerokim zakresie.

Do użytku domowego wiertarka o prędkości obrotowej silnika na biegu jałowym do 6 tys. obr./min.

Trzymanie w jednej ręce silnika elektrycznego z któregokolwiek z wymienionych typów sprzętu jest niewygodne, a w większości przypadków po prostu niemożliwe. Dlatego będziesz potrzebować elastyczny wałek do grawera. Naraz widok ogólny Przyszłe urządzenie będzie mniej więcej takie, jak na zdjęciu poniżej.

Funkcjonalność utworzone urządzenie do grawerowania będzie zależeć od materiałów i mechanizmów zastosowanych podczas montażu. Silnik można umieścić na stole, ale wygodniej jest to zrobić statyw dla grawera, a raczej jego podobieństwo.

Produkcja wałka giętkiego

Z elastycznym wałem wszystko jest stosunkowo proste. Można to zrobić na kilka sposobów:

ze starego wału napędowego, na przykład z wiertarki dentystycznej;
za pomocą linki prędkościomierza motocykla lub samochodu.

Można również zastosować mocowanie wału roboczego z wiertarki lub stwórz własne z różne materiały na przykład z drewna, tekstolitu, plastikowe rury. Z tekstolitu Urządzenie (uchwyt) do trzymania sprzętu wykonane jest w następujący sposób:

wytnij 2 platyny tekstolitowe (grubość arkusza powinna wynosić około 1 cm) o wymiarach około 2 na 10 cm;
połącz je ze sobą i zeszlifuj pilnikiem lub szmerglem od zewnątrz, tworząc cylinder;
szlifować z wewnątrz rowki;
metalowe pierścienie łączą części ze sobą;
w przednią część rękojeści, pod wkład składający się z dwóch oddzielnych połówek połączonych śrubą, wkładana jest rurka.

Efektem końcowym będzie uchwyt taki jak na zdjęciu poniżej.

Otwór wewnętrzny wykonany pomiędzy płytkami tekstolitowymi powinien mieć taki przekrój, aby nie zakłócał swobodnego obrotu kabla. Do uchwytu będzie można wstawić dysze o średnicy trzpienia od 2 do 5 mm.

Montaż zespołu grawerującego

Bardzo łatwo jest wykonać statyw (podstawę do montażu silnika elektrycznego) ze sklejki lub tej samej płytki PCB. Aby to zrobić, wykonaj następujące czynności:

wyciąć kilka kawałków (wystarczą 4) z arkusza materiału odpowiadającego rozmiarowi silnika elektrycznego;
silnik mocuje się do jednego z fragmentów za pomocą zacisków;
zmontować pudełko;
W przedniej części wierci się otwór na giętki wałek.

Stworzoną konstrukcję zawiesza się na ścianie.

Wygodny w użyciu fabryczny uchwyt z zaciskami dla grawera, jeśli pozwalają na to wymiary silnika elektrycznego. Uchwyt można podłączyć do dowolnego stołu. Ale takie urządzenie będzie musiało zostać zakupione dodatkowo.

Dalszy montaż urządzenia grawerującego odbywa się w następującej kolejności:

za pomocą złącza wykonanego z nawierconej śruby podłączyć kabel do wału silnika elektrycznego;

na kabel załóż gumowy wąż o odpowiedniej średnicy i przymocuj do niego wykonany uchwyt;

zainstaluj przycisk start;
podłączyć sprzęt do sieci;

sprawdzić funkcjonalność wykonanego urządzenia.

Domowe wiertło pozwoli Ci obrabiać drewno, kości, metal, szkło, plastik, przedmioty ceramiczne, a także różne metale, kamień naturalny i sztuczny.

Silniki elektryczne można wykorzystać także podczas tworzenia domowych szlifierek prostych, zaprojektowany na napięcie 380 V, ale jeśli można je dostosować do 220. W takich przypadkach będziesz musiał trochę więcej majstrować. Wiele informacji na ten temat można znaleźć zarówno w Internecie, jak i w książkach z zakresu elektrotechniki.

Wykonywanie mini wiertarki z silnika

Zdarza się, że w domu trzeba zrobić małe otwory w drewnie lub plastiku, a wiertła nie są odpowiednie. W takich przypadkach pomocna będzie domowa mini-wiertarka wykonana z silnika. Można go również używać do wykonywania grawerowanie w drewnie. A jeśli interesuje Cię radioamatorstwo, to za pomocą stworzonego narzędzia możesz wiercić i ciąć deski.

Aby stworzyć domowe urządzenie, będziesz musiał wziąć miniaturowy silnik elektryczny ze starego magnetofonu. Nawet będą pasować różne modele silniki z zabawek dla dzieci. Jeśli użyjesz minisilnika z magnetofonu 12 V jako napędu, będziesz potrzebować również następujących materiałów i części:

zasilacz lub kilka akumulatorów (akumulator) z wyjściem 12 V;
kawałek plastikowej rurki (o długości około 10 cm) o takim przekroju, że można w nim umieścić miniaturowy silnik elektryczny;
klej żaroodporny;
przycisk zasilania;
okablowanie do połączeń elektrycznych.

Możesz samodzielnie złożyć mini-wiertarkę, korzystając z następującego algorytmu:

za pomocą wiertarki elektrycznej lub noża wykonaj otwór w rurce na przełącznik;
nasmaruj silnik klejem, aby zamocować go w przyszłej obudowie;

włóż silnik elektryczny do rurki;
dowolny z przewodów zasilających silnik wkłada się do wcześniej wywierconego otworu w obudowie, a drugi koniec pozostawia się z tyłu obudowy;

jeden przewód z zasilacza wsuwa się w otwór pod przyciskiem;
przylutuj przełącznik do wystających końcówek za pomocą lutownicy, dokładnie izolując styki;

Dwa pozostałe przewody z końca rurki (od przycisku i silnika) podłączamy do złącza służącego do podłączenia zasilania;

odetnij szyjkę dowolnej plastikowej butelki;
wykonaj otwór na środku osłony na złącze i sklej te części ze sobą;
przyklej szyję do rurki;

podłącz zmontowaną mini wiertarkę do źródła zasilania;

Naciskając przycisk, sprawdzają funkcjonalność domowego produktu.

Napięcie zasilania należy dobrać tak, aby odpowiadał napięciu roboczemu zastosowanego silnika elektrycznego.

Aby mini wiertarka była autonomiczna, wystarczy podłączyć do niej baterie.

Domowy Dremel z wiertarki i blendera

Jeśli masz stary lub niepotrzebny blender, łatwo jest z niego zrobić mini-wiertarkę. Ten ma sprzęt gospodarstwa domowego jest już wygodny uchwyt. Oprócz samego blendera potrzebne będą również następujące urządzenia i dodatkowe części:

narzędzia do demontażu urządzenia (śrubokręty z różnymi końcówkami, szczypce);
suwmiarka lub linijka;
oprawka;
lutownica z zestawem lutowniczym;
pilnik wykończeniowy, papier ścierny;
przełącznik.

Możesz obejść się bez ostatniej części, ale wtedy będziesz musiał stale naciskać ręką przycisk zasilania podczas pracy ze szlifierką prostą.

Grawer z blendera powstaje w następujący sposób:

ostrożnie zdemontuj sprzęt AGD;
Dostawać części wewnętrzne: silnik elektryczny i płytka drukowana, który kontroluje pracę urządzenia;
za pomocą suwmiarki zmierzyć średnicę wrzeciona w celu zakupu odpowiedniego dla niego uchwytu zaciskowego;
jeśli silnik elektryczny jest czymś zanieczyszczony, np. rdzą, to należy go dokładnie oczyścić, uważając, aby nie uszkodzić uzwojeń;
zamocuj zakupiony uchwyt tulejowy (lub wykonany samodzielnie) na wrzecionie;
przycisk zasilania znajdujący się już na blenderze zostaje zastąpiony przełącznikiem: styki przewodów są przylutowane;
przystosować otwór w korpusie sprzętu AGD pod nowy włącznik;
zamontować silnik elektryczny wraz z płytką na swoim miejscu w obudowie;
zebrać narzędzie.

W zależności od modelu blendera, który konwertujesz, może być konieczne wykonanie tej czynności dodatkowe dziury w jego treści lub rozwiń istniejące za pomocą pliku. Nie będzie żadnego problemu z wykonaniem tej czynności

Cały opisany proces składania Dremel z blendera szczegółowo pokazano na poniższym filmie.

Nie musisz przerabiać blendera, wystarczy podłączyć do niego elastyczny wałek do fabrycznego grawera. Sposób dokowania pokazano na poniższym filmie.

Grawer można również wykonać z wiertła. Montaż opcji z wałem elastycznym i bez niego pokazano na poniższych filmach.

Wykonanie grawera z drukarki 3D

Zwykła drukarka 3D jest dobrą podstawą do stworzenia grawera, za pomocą którego można wycinać różne materiały, wykonuj rzemiosło i wykonuj inne operacje. Aby zaktualizować istniejące urządzenie, będziesz potrzebować dodatkowego zainstalować tablicę, który będzie zasilał obwody operacyjne urządzenia oraz moduł laserowy.

Maszynę grawerującą stworzoną z drukarki 3D pokazano na poniższym filmie.

Oprócz najprostszych metod tworzenia domowej maszyny do grawerowania z drukarki 3D, małego silnika elektrycznego, małego silnika elektrycznego, blendera i wiertarki, istnieją również inne opcje. W tym przypadku podstawą jest zarówno ta technika, jak i inne elektronarzędzia. Rzemieślnicy Ciągle wymyślają nowe modyfikacje, wykazując się wyobraźnią projektową. Wdrażając którąkolwiek z powyższych opcji lub samodzielnego rozwoju w praktyce, powinieneś zapewnić bezpieczeństwo stworzył domowy produkt. Aby to zrobić, należy odpowiednio zaizolować styki elektryczne i niezawodnie zmontować sprzęt.

Uwaga! Zachowaj ostrożność podczas korzystania z laserów. Laser zastosowany w tym urządzeniu może spowodować uszkodzenie wzroku, a nawet ślepotę. Podczas pracy z potężne lasery powyżej 5 mW, należy zawsze nosić okulary ochronne blokujące długość fali lasera.

Grawer laserowy na Arduino to urządzenie, którego rolą jest grawerowanie drewna i innych materiałów. W ciągu ostatnich 5 lat diody laserowe rozwinęły się, umożliwiając wykonywanie dość potężnych grawerów bez większej złożoności obsługi lamp laserowych.

Należy zachować ostrożność podczas grawerowania innych materiałów. Na przykład podczas używania plastiku z urządzeniem laserowym pojawi się dym, który po spaleniu zawiera niebezpieczne gazy.

W tej lekcji postaram się nadać kierunek tej myśli, a z czasem stworzymy bardziej szczegółową lekcję dotyczącą realizacji tego złożonego urządzenia.

Na początek proponuję przyjrzeć się, jak wyglądał cały proces tworzenia grawera dla jednego radioamatora:

Mocny silniki krokowe wymagają od kierowców maksymalnego wykorzystania ich możliwości. W tym projekcie do każdego silnika zastosowano specjalny sterownik krokowy.

Poniżej kilka informacji o wybranych komponentach:

Silnik krokowy – 2 sztuki.
Rozmiar ramy to NEMA 23.
Moment obrotowy wynosi 1,8 Nm przy 255 uncji.
200 kroków/obrotów – 1 krok 1,8 stopnia.
Prąd – do 3,0 A.
Waga – 1,05 kg.
Podłączenie bipolarne 4-przewodowe.
Sterownik krokowy – 2 sztuki.
Cyfrowy napęd krokowy.
Żeton.
Prąd wyjściowy – od 0,5 A do 5,6 A.
Ogranicznik prądu wyjściowego – zmniejsza ryzyko przegrzania silnika.
Sygnały sterujące: wejścia kroku i kierunku.
Częstotliwość wejściowa impulsów – do 200 kHz.
Napięcie zasilania – 20 V – 50 V DC.

Dla każdej osi silnik bezpośrednio napędza śrubę kulową przez złącze silnika. Silniki mocuje się do ramy za pomocą dwóch aluminiowych narożników i aluminiowej płyty. Aluminiowe narożniki i płyta mają grubość 3 mm i są wystarczająco mocne, aby utrzymać silnik o masie 1 kg bez zginania.

Ważny! Wał silnika i śruba kulowa muszą być odpowiednio ustawione. Zastosowane złącza mają pewną elastyczność, aby kompensować drobne błędy, ale jeśli błąd wyrównania jest zbyt duży, nie będą działać!

Kolejny proces tworzenia tego urządzenia możesz obejrzeć wideo:

2. Materiały i narzędzia

Poniżej znajduje się tabela z materiałami i narzędziami niezbędnymi do wykonania projektu grawera laserowego Arduino.

Ustęp	Dostawca	Ilość
Silnik krokowy NEMA 23 + sterownik	eBay (sprzedawca: primopal_motor)	2
Średnica 16 mm, skok 5 mm, śruba kulowa o długości 400 mm (Tajwańczyk)	eBay (sprzedawca: silvers-123)	2
Wspornik 16mm BK12 ze śrubą kulową (od strony napędu)	eBay (sprzedawca: silvers-123)	2
Wspornik śruby kulowej BF12 16 mm (bez końca napędzanego)	eBay (sprzedawca: silvers-123)	2
16 wałów o długości 500 mm	(sprzedawca: silvers-123)	4
(SK16) 16 wspornik wału (SK16)	(sprzedawca: silvers-123)	8
16 łożysk liniowych (SC16LUU)	eBay (sprzedawca: silvers-123)	4
	eBay (sprzedawca: silvers-123)	2
Uchwyt wału 12 mm (SK12)	(sprzedawca: silvers-123)	2
Przezroczysty arkusz akrylowy w formacie A4 o grubości 4,5 mm	eBay (sprzedawca: akrylsonline)	4
Pręt aluminiowy płaski 100 mm x 300 mm x 3 mm	eBay (Sprzedawca: willymetals)	3
Ogrodzenie aluminiowe o wymiarach 50 mm x 50 mm i długości 2,1 m	Dowolny sklep z motywami	3
Pręt płaski aluminiowy	Dowolny sklep z motywami	1
Narożnik aluminiowy	Dowolny sklep z motywami	1
Narożnik aluminiowy 25mm x 25mm x 1m x 1,4mm	Dowolny sklep z motywami	1
Śruby z łbem gniazdowym M5 (różne długości)	Bolsnutsscrewsonline.com
Nakrętki M5	Bolsnutsscrewsonline.com
Podkładki M5	Bolsnutsscrewsonline.com

3. Opracowanie podstawy i osi

W maszynie zastosowano śruby kulowe i łożyska liniowe do kontrolowania położenia i ruchu osi X i Y.

Charakterystyka śrub kulowych i akcesoriów do maszyn:

Śruba kulowa 16 mm, długość – 400 mm-462 mm, łącznie z końcówkami obrobionymi;
podziałka – 5 mm;
ocena dokładności C7;
Przeguby kulowe BK12/BF12.

Ponieważ nakrętka kulkowa składa się z toczących się łożysk kulkowych pełzacz o śrubę kulową występuje bardzo małe tarcie, co oznacza, że silniki mogą pracować z wyższymi prędkościami bez zatrzymywania.

Orientacja obrotowa nakrętki kulowej jest blokowana za pomocą elementu aluminiowego. Płyta podstawy jest przymocowana do dwóch łożysk liniowych i nakrętki kulowej narożnik aluminiowy. Obrót wału śruby kulowej powoduje, że płyta podstawowa porusza się liniowo.

4. Element elektroniczny

Wybrana dioda laserowa to dioda o mocy 1,5 W i długości fali 445 nm, umieszczona w obudowie o średnicy 12 mm i wyposażonej w szklaną soczewkę z możliwością ogniskowania. Można je znaleźć wstępnie zmontowane w serwisie eBay. Ponieważ jest to laser o długości fali 445 nm, wytwarzane przez niego światło jest widzialnym światłem niebieskim.

Dioda laserowa wymaga radiatora podczas pracy w temp wysoki poziom moc. Przy budowie grawera zastosowano dwie aluminiowe podpory do SK12 12 mm, zarówno do montażu, jak i do chłodzenia modułu laserowego.

Natężenie wyjściowe lasera zależy od przepływającego przez niego prądu. Dioda sama w sobie nie jest w stanie regulować prądu, a podłączona bezpośrednio do źródła zasilania będzie zwiększać prąd aż do awarii. Dlatego wymagany jest regulowany obwód prądowy, aby chronić diodę laserową i kontrolować jej jasność.

Inna opcja podłączenia mikrokontrolera i części elektronicznych:

5. Oprogramowanie

Szkic Arduino interpretuje każdy blok poleceń. Istnieje kilka poleceń:

1 – SZYBKO przesuń się o jeden piksel w PRAWO (pusty piksel).

2 – przesuń W PRAWO o jeden piksel WOLNO (spalony piksel).

3 – SZYBKO przesuń się o jeden piksel w LEWO (pusty piksel).

4 – Przesuń W LEWO o jeden piksel WOLNO (spalony piksel).

5 – SZYBKO przesuń w górę o jeden piksel (pusty piksel).

6 – Przesuń W GÓRĘ o jeden piksel WOLNO (spalony piksel).

7 – SZYBKO przejdź o jeden piksel W DÓŁ (pusty piksel).

8 – przesuń W DÓŁ o jeden piksel WOLNO (spalony piksel).

9 – włącz laser.

0 – wyłącz laser.

r – przywróć osie do pierwotnej pozycji.

Z każdym znakiem Arduino uruchamia odpowiednią funkcję zapisu na pinach wyjściowych.

Sterowanie Arduino prędkość silnika Poprzez opóźnienia pomiędzy impulsami krokowymi. W idealnym przypadku maszyna będzie pracować z tą samą prędkością, niezależnie od tego, czy graweruje obraz, czy przepuszcza pusty piksel. Jednak ze względu na ograniczoną moc diody laserowej maszyna musi Kierowco zwolnij Na rekordy pikseli. Dlatego tak jest dwie prędkości dla każdego kierunku na powyższej liście symboli poleceń.

Szkic 3 programów dla Grawer laserowy Arduino poniżej:

/* Program sterujący silnikiem krokowym */ // stałe nie ulegają zmianie. Używane tutaj do ustawiania numerów pinów: const int ledPin = 13; // numer pinu LED const int OFF = 0 const int const; int XmotorDIR = 5; const int XmotorPULSE = 2; const int YmotorPULSE = 3; //półkrokowe opóźnienie dla pustych pikseli - pomnóż przez 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; a0)( fastleft(); ) if (xpositioncount< 0){ fastright(); } } } void yresetposition() { while (ypositioncount!=0){ if (ypositioncount >0)( fastdown(); ) if (ypositioncount< 0){ fastup(); } } }

6. Uruchom i skonfiguruj

Arduino reprezentuje mózg maszyny. Wysyła sygnały kroku i kierunku dla sterowników krokowych oraz sygnał włączenia lasera dla sterownika lasera. W obecnym projekcie do sterowania maszyną potrzeba tylko 5 styków wyjściowych. Należy pamiętać, że podstawy wszystkich komponentów muszą być ze sobą powiązane.

7. Kontrola funkcjonalności

Obwód ten wymaga zasilania co najmniej 10 VDC i ma prosty sygnał wejściowy włączania/wyłączania dostarczany przez Arduino. Układ LM317T to liniowy regulator napięcia skonfigurowany jako regulator prądu. Obwód zawiera potencjometr, który umożliwia regulację regulowanego prądu.

Czasami trzeba pięknie podpisać prezent, ale nie wiadomo, jak to zrobić. Farba szybko się rozprowadza i ściera, marker nie wchodzi w grę. Grawerowanie najlepiej się do tego nadaje. Nie musisz nawet wydawać na to pieniędzy, ponieważ każdy, kto umie lutować, może własnoręcznie wykonać grawer laserowy z drukarki.

Konstrukcja i zasada działania

Głównym elementem grawera jest laser półprzewodnikowy. Emituje skupioną i bardzo jasną wiązkę światła, która przepala obrabiany materiał. Dostosowując moc promieniowania, możesz zmieniać głębokość i prędkość spalania.

Dioda laserowa oparta jest na krysztale półprzewodnikowym, na górze i na dole znajdują się obszary P i N. Podłączane są do nich elektrody, przez które dostarczany jest prąd. Pomiędzy tymi regionami znajduje się węzeł P - N.

W porównaniu ze zwykłą diodą laserową wygląda jak olbrzym: jej kryształ można szczegółowo zbadać gołym okiem.

Wartości można rozszyfrować w następujący sposób:

Obszar P (dodatni).
Przejście P - N.
Obszar N (ujemny).

Końce kryształu są wypolerowane do perfekcji, dzięki czemu pełni on funkcję rezonatora optycznego. Elektrony przepływające z obszaru naładowanego dodatnio do obszaru ujemnego wzbudzają fotony na złączu P-N. Odbijając się od ścian kryształu, każdy foton generuje dwa podobne, które z kolei również się dzielą i tak w nieskończoność. Reakcja łańcuchowa zachodząca w krysztale lasera półprzewodnikowego nazywana jest procesem pompowania. Im więcej energii dostarczanej do kryształu, tym więcej jest ona pompowana do wiązki lasera. Teoretycznie można nasycać go w nieskończoność, ale w praktyce wszystko jest inne.

Podczas pracy dioda nagrzewa się i należy ją ochłodzić. Jeśli stale zwiększasz moc dostarczaną do kryształu, prędzej czy później nadejdzie moment, w którym układ chłodzenia nie będzie już w stanie poradzić sobie z odprowadzaniem ciepła i dioda się przepali.

Moc diod laserowych zwykle nie przekracza 50 watów. Powyżej tej wartości wykonanie efektywnego układu chłodzenia staje się trudne, dlatego produkcja diod dużej mocy jest niezwykle kosztowna.

Istnieją lasery półprzewodnikowe o mocy 10 kilowatów lub większej, ale wszystkie są kompozytowe. Ich rezonator optyczny jest pompowany przez diody małej mocy, których liczba może sięgać kilkuset.

Lasery złożone nie są stosowane w grawerach, ponieważ ich moc jest zbyt duża.

Tworzenie grawera laserowego

Do prostych prac, takich jak wypalanie wzorów na drewnie, nie są potrzebne skomplikowane i drogie urządzenia. Wystarczy domowy grawer laserowy zasilany baterią.

Przed wykonaniem graweru, do jego montażu należy przygotować następujące części:

Wyjmij głowicę zapisującą z napędu DVD.

Ostrożnie zdejmij soczewkę skupiającą i zdemontuj obudowę głowicy, aż zobaczysz 2 lasery ukryte w osłonach rozprowadzających ciepło.

Jednym z nich jest podczerwień, służąca do odczytywania informacji z dysku. Drugi, czerwony, to ten piszący. Aby je rozróżnić, przyłóż do ich zacisków napięcie 3 woltów.

Pinout:

Przed badaniem należy założyć ciemne okulary. Nigdy nie sprawdzaj lasera patrząc na okienko diody. Wystarczy spojrzeć na odbicie wiązki.

Musisz wybrać laser, który się zaświeci. Resztę możesz wyrzucić, jeśli nie wiesz, gdzie ją wykorzystać. Aby zabezpieczyć się przed ładunkami elektrostatycznymi, zlutuj ze sobą wszystkie przewody diody i odłóż ją na bok. Odetnij 15 cm odcinek profilu. Wywierć w nim otwór na przycisk zegara. W skrzynce wykonaj wycięcia na profil, gniazdo ładowania i włącznik.

Schemat ideowy grawerki laserowej DVD DIY wygląda następująco:

Ocynuj pola kontaktowe na płycie kontroli ładowania i uchwycie:

Używając przewodów do styków B+ i B- kontrolera ładowania, przylutuj komorę akumulatora. Styki + i - idą do gniazda, pozostałe 2 idą do diody laserowej. Najpierw przylutuj obwód zasilania lasera za pomocą instalacji natynkowej i dobrze zaizoluj taśmą.

Upewnij się, że zaciski elementów radiowych nie powodują zwarcia między sobą. Przylutuj diodę laserową i przycisk do obwodu zasilania. Zmontowane urządzenie należy umieścić w profilu i przykleić laser klejem przewodzącym ciepło. Pozostałe części zabezpiecz taśmą dwustronną. Zainstaluj ponownie przycisk taktu.

Włóż profil do puszki, wyciągnij przewody i zabezpiecz gorącym klejem. Przylutuj przełącznik i zainstaluj go. Wykonaj tę samą procedurę z gniazdem ładowania. Za pomocą pistoletu do klejenia na gorąco przyklej komorę baterii i kontroler ładowania na swoim miejscu. Włóż baterię do uchwytu i zamknij pudełko pokrywką.

Przed użyciem należy ustawić laser. Aby to zrobić, umieść w odległości 10 centymetrów od niej kartkę papieru, która będzie celem wiązki lasera. Umieść soczewkę skupiającą przed diodą. Przesuwając go dalej i bliżej, osiągnij przepalenie celu. Przyklej soczewkę do profilu w miejscu, w którym uzyskano największy efekt.

Zmontowany grawer doskonale nadaje się do drobnych prac i celów rozrywkowych, takich jak zapalanie zapałek i palenie balonów.

Pamiętaj, że grawer nie jest zabawką i nie należy go dawać dzieciom. Wiązka lasera powoduje nieodwracalne skutki w przypadku zetknięcia się z oczami, dlatego należy przechowywać urządzenie poza zasięgiem dzieci.

Produkcja urządzeń CNC

Przy dużych nakładach pracy konwencjonalny grawer nie poradzi sobie z obciążeniem. Jeśli zamierzasz go używać często i często, będziesz potrzebować urządzenia CNC.

Montaż wnętrza

Możesz nawet wykonać grawer laserowy w domu. Aby to zrobić, należy wyjąć silniki krokowe i prowadnice z drukarki. Będą napędzać laser.

Pełna lista wymaganych części wygląda następująco:

Schemat połączeń wszystkich komponentów:

Widok z góry:

Objaśnienie symboli:

Laser półprzewodnikowy z radiatorem.
Przewóz.
Prowadnice osi X.
Rolki dociskowe.
Silnik krokowy.
Przekładnia napędowa.
Pasek zębaty.
Mocowania prowadzące.
Przekładnie.
Silniki krokowe.
Podstawa z blachy.
Prowadnice osi Y.
Wózki osi X.
Paski rozrządu.
Podpory montażowe.
Wyłączniki krańcowe.

Zmierz długość prowadnic i podziel je na dwie grupy. Pierwsza będzie zawierać 4 krótkie, druga - 2 długie. Prowadnice z tej samej grupy muszą mieć tę samą długość.

Do długości każdej grupy prowadnic dodaj 10 centymetrów i dotnij podstawę do uzyskanych wymiarów. Zegnij wsporniki w kształcie litery U do mocowania ze skrawków i przyspawaj je do podstawy. Zaznacz i wywierć otwory na śruby.

Wywierć otwór w chłodnicy i wklej tam laser za pomocą kleju przewodzącego ciepło. Przylutuj do niego przewody i tranzystor. Przykręć chłodnicę do wózka.

Zamontuj mocowania szyn prowadzących na dwóch wspornikach i zabezpiecz je śrubami. Włóż prowadnice osi Y do uchwytów, na ich wolnych końcach umieść wózki osi X. Włóż pozostałe prowadnice z zamontowaną na nich głowicą lasera. Umieść łączniki na prowadnicach osi Y i przykręć je do wsporników.

Wywiercić otwory w miejscach montażu silników elektrycznych i osi przekładni. Zamontuj ponownie silniki krokowe i umieść koła zębate napędowe na ich wałach. Włóż wycięte osie z metalowego pręta w otwory i zabezpiecz je klejem epoksydowym. Po stwardnieniu nakładamy na osie koła zębate i rolki dociskowe wraz z włożonymi w nie łożyskami.

Zamontuj paski rozrządu zgodnie z rysunkiem. Przed zapięciem należy je mocno zaciągnąć. Sprawdź ruchomość osi X i głowicy lasera. Powinny poruszać się z niewielkim wysiłkiem, obracając wszystkie rolki i koła zębate w paskach.

Podłącz przewody do lasera, silników i wyłączników końcowych i zwiąż je opaskami zaciskowymi. Powstałe wiązki należy umieścić w ruchomych kanałach kablowych i przymocować do wózków.

Wyprowadź końce przewodów na zewnątrz.

Produkcja obudów

Wywierć otwory w podstawie na narożniki. Odsuń się o 2 centymetry od jego krawędzi i narysuj prostokąt.

Jego szerokość i długość powtarzają wymiary przyszłego ciała. Wysokość obudowy musi być taka, aby zmieściły się w niej wszystkie mechanizmy wewnętrzne.

Objaśnienie symboli:

Pętle.
Przycisk taktu (start/stop).
Przełącznik zasilania Arduino.
Przełącznik laserowy.
Gniazdo 2,1 x 5,5 mm do zasilania napięciem 5 V.
Skrzynka ochronna do falownika DC-DC.
Przewody.
Pudełko ochronne Arduino.
Mocowania obudowy.
Narożniki.
Opierać.
Nogawki wykonane z antypoślizgowego materiału.
Pokrywa.

Wytnij wszystkie części nadwozia ze sklejki i zabezpiecz je narożnikami. Za pomocą zawiasów załóż pokrywę na korpus i przykręć ją do podstawy. Wytnij otwór w przedniej ścianie i przeprowadź przez niego przewody.

Zmontuj osłony ochronne ze sklejki i wytnij w nich otwory na przyciski, przełączniki i gniazdka. Umieść Arduino w obudowie tak, aby złącze USB pasowało do przewidzianego dla niego otworu. Przetwornicę DC-DC ustawić na napięcie 3 V przy prądzie 2 A. Zamocować w obudowie.

Zainstaluj ponownie przycisk, gniazdo zasilania, przełączniki i zlutuj obwód elektryczny grawera. Po przylutowaniu wszystkich przewodów załóż obudowy na obudowę i przykręć je śrubami samogwintującymi. Aby grawer mógł działać należy wgrać firmware do Arduino.

Po wgraniu oprogramowania sprzętowego włącz grawer i naciśnij przycisk „Start”. Pozostaw laser wyłączony. Naciśnięcie przycisku rozpocznie proces kalibracji, podczas którego mikrokontroler zmierzy i zapamięta długość wszystkich osi oraz określi położenie głowicy lasera. Po jego zakończeniu grawer będzie całkowicie gotowy do pracy.

Zanim zaczniesz pracować z grawerem, musisz przekonwertować obrazy do formatu zrozumiałego dla Arduino. Można to zrobić za pomocą programu Inkscape Laserengraver. Przenieś do niego wybrany obraz i kliknij Konwertuj. Powstały plik prześlij kablem do Arduino i rozpocznij proces drukowania, włączając najpierw laser.

Taki grawer może obrabiać wyłącznie przedmioty składające się z substancji organicznych: drewna, tworzyw sztucznych, tkanin, powłok malarskich i lakierniczych i innych. Nie można na nim grawerować metali, szkła i ceramiki.

Nigdy nie włączaj grawera z otwartą pokrywą. Wiązka lasera wpadając do oczu, koncentruje się na siatkówce, uszkadzając ją. Odruchowe zamykanie powiek Cię nie uratuje – laser będzie miał czas na wypalenie obszaru siatkówki jeszcze zanim się zamkną. Możesz nic nie czuć, ale z biegiem czasu siatkówka zacznie się odklejać, co może prowadzić do całkowitej lub częściowej utraty wzroku.

Jeśli złapiesz laserowego „króliczka”, jak najszybciej skontaktuj się z okulistą - pomoże to uniknąć poważnych problemów w przyszłości.

Złożenie takiego grawera zajęło autorowi 4 miesiące; jego moc wynosi 2 waty. Nie jest to zbyt wiele, ale pozwala na grawerowanie na drewnie i plastiku. Urządzeniem można także ciąć drewno balsa. Artykuł zawiera cały materiał niezbędny do stworzenia grawera, w tym pliki STL do drukowania elementów projektu, a także obwody elektroniczne do podłączenia silników, laserów i tak dalej.

Film przedstawiający pracę grawera:

Materiały i narzędzia:

Dostęp do drukarki 3D;
- pręty ze stali nierdzewnej 5/16";
- tuleje z brązu (do łożysk ślizgowych);
- dioda M140 2 W;
- radiator i chłodnice do stworzenia chłodzenia diody;
- silniki krokowe, koła pasowe, paski zębate;
- superklej;
- drewniana belka;
- sklejka;
- śruby z nakrętkami;
- akryl (do tworzenia wstawek);
- Obiektyw i sterownik G-2;
- pasta termoprzewodząca;
- okulary ochronne;
- Kontroler Arduino UNO;
- wiertło, narzędzie tnące, śruby itp.

Proces produkcji grawera:

Krok pierwszy. Utwórz oś Y
Najpierw musisz zaprojektować ramę drukarki w programie Autodesk Inventor. Następnie można przystąpić do drukowania elementów osi Y i ich montażu. Pierwsza część, która jest drukowana na drukarce 3D, jest potrzebna do zamontowania silnika krokowego na osi Y, połączenia stalowych wałów i zapewnienia przesuwania się wzdłuż jednego z wałów osi X.

Po wydrukowaniu części należy w niej zamontować dwie tuleje z brązu, które służą jako podpory ślizgowe. Aby zmniejszyć tarcie, tuleje należy nasmarować. Jest to doskonałe rozwiązanie przy tego typu projektach, ponieważ jest niedrogie.

Jeśli chodzi o prowadnice, to są one wykonane z prętów ze stali nierdzewnej o średnicy 5/16”. Stal nierdzewna ma niski współczynnik tarcia z brązem, dlatego doskonale nadaje się do łożysk ślizgowych.

Laser jest również zainstalowany na osi Y; ma metalową obudowę i dość mocno się nagrzewa. Aby zmniejszyć ryzyko przegrzania, należy zainstalować aluminiowy radiator i chłodnice do chłodzenia. Autor wykorzystał stare elementy ze sterownika robota.

Między innymi w bloku pod laser 1"X1" należy wykonać otwór o średnicy 31/64" i wkręcić śrubę w czoło boczne. Blok łączy się z inną częścią, która również jest drukowana na drukarce 3D, będzie poruszał się wzdłuż osi Y. Do przenoszenia ruchu wykorzystywany jest pasek zębaty.

Po zmontowaniu modułu laserowego instaluje się go na osi Y. Również na tym etapie montowane są silniki krokowe, koła pasowe i paski rozrządu.

Krok drugi. Utwórz oś X

Do wykonania podstawy grawera użyto drewna. Najważniejsze jest to, aby dwie osie X były wyraźnie równoległe, w przeciwnym razie urządzenie się zablokuje. Do poruszania się po współrzędnej X wykorzystywany jest oddzielny silnik, a także pasek napędowy umieszczony centralnie wzdłuż osi Y. Dzięki takiej konstrukcji układ jest prosty i działa doskonale.

Możesz użyć superkleju do przymocowania poprzeczki łączącej pasek z osią Y. Najlepiej jednak w tym celu wydrukować w 3D specjalne wsporniki.

Krok trzeci. Podłączamy i sprawdzamy elektronikę
W domowej diodzie zastosowano diodę M140, można kupić mocniejszą, ale cena będzie wyższa. Do skupienia wiązki potrzebna będzie soczewka i regulowane źródło zasilania. Soczewka jest instalowana w laserze za pomocą pasty termoprzewodzącej. Podczas pracy z laserami należy nosić wyłącznie okulary ochronne.

Aby sprawdzić jak działa elektronika, autor włączył ją poza maszyną. Chłodnica komputerowa służy do chłodzenia elektroniki. System działa na kontrolerze Arduino Uno, który jest podłączony do grbl. Aby umożliwić transmisję sygnału online, wykorzystywany jest Universal Gcode Sender. Aby przekonwertować obrazy wektorowe na kod G, możesz użyć programu Inkscape z zainstalowaną wtyczką gcodetools. Do sterowania laserem wykorzystywany jest styk sterujący pracą wrzeciona. To jeden z najprostszych przykładów użycia gcodetools.

Krok czwarty. Korpus grawera
Krawędzie boczne wykonane są ze sklejki. Ponieważ silnik krokowy podczas pracy wystaje nieco poza korpus, w tylnej krawędzi należy wykonać prostokątny otwór. Oprócz tego trzeba pamiętać o zrobieniu otworów na chłodzenie, podłączenie zasilania i port USB. Krawędzie górnej i przedniej części korpusu również wykonane są ze sklejki, w części środkowej zamontowane są ścianki akrylowe. Nad wszystkimi elementami, które montowane są na dnie skrzynki, mocowana jest dodatkowa drewniana platforma. Stanowi podstawę materiału, z którym współpracuje laser.

Do wykonania ścian stosuje się akryl w kolorze pomarańczowym, który dobrze pochłania promienie lasera. Należy pamiętać, że nawet odbita wiązka lasera może poważnie uszkodzić oko. To wszystko, laser jest gotowy. Możesz rozpocząć testowanie.

Oczywiście złożone obrazy nie są zbyt wysokiej jakości, ale grawer może bez trudu wypalić proste. Można nim bez problemu ciąć drewno balsowe.

Być może zainteresują Cię poniższe materiały