Меню

Лазерный гравер arduino своими руками

Лазерный гравер на Arduino своими руками

На сборку такого гравера у автора ушло 4 месяца, его мощность составляет 2 Ватта. Это не слишком много, но вполне позволяет делать гравировку на дереве и пластике. Также устройство может резать пробковое дерево. В статье имеется весь необходимый материал для создания гравера, включая STL файлы для распечатки узлов конструкции, а также электронные схемы для подключения двигателей, лазеров и так далее.

Видео работы гравировщика:

Материалы и инструменты:

— доступ к 3D-принетру;
— стержни из нержавеющей стали 5/16″;
— бронзовые втулки (для подшипников скольжения);
— диод М140 на 2 Вт;
— радиатор и кулеры для создания охлаждения диода;
— шаговые двигатели, шкивы, зубчатые ремни;
— суперклей;
— деревянный брус;
— фанера;
— болты с гайками;
— акрил (для создания вставок);
— линза G-2 и драйвер;
— термопаста;
— защитные очки;
— контроллер Arduino UNO;
— дрель, режущий инструмент, саморезы и т.д.

Процесс изготовления гравера:

Шаг первый. Создаем ось Y
Сперва в Autodesk Inventor нужно разработать каркас принтера. Затем можно приступать к распечатке элементов оси Y и к ее сборке. Первая деталь, которая печатается на 3D-принтере, нужна для того, чтобы установить шаговый мотор на ось Y, подключить стальные валы и обеспечить скольжение вдоль одного из валов оси Х.

После того как деталь будет распечатана, в нее нужно установить две бронзовые втулки, они используются в качестве опор скольжения. Чтобы снизить трение втулки нужно смазать. Это отличное решение для подобных проектов, поскольку обходится дешево.

Что касается направляющих, то они сделаны из стрежней нержавеющей стали диаметром 5/16″. Нержавейка имеет небольшой коэффициент трения с бронзой, поэтому отлично подходит для подшипников скольжения.


На ось Y также устанавливается лазер, он имеет металлический корпус и достаточно сильно греется. Чтобы снизить риск перегрева нужно установить алюминиевый радиатор и кулеры для охлаждения. Автор использовал старые элементы от контроллера робота.

Помимо всего прочего в блоке для лазера 1″Х1″ нужно сделать отверстие 31/64″ и добавить болт к боковой грани. Блок соединяется с другой деталью, которая тоже напечатана на 3D-принтере, она будет перемещаться по оси Y. Для передачи движения используется зубчатый ремень.

После сборки модуля лазера он устанавливается на оси Y. Также на этом этапе устанавливаются шаговые двигатели, шкивы и зубчатые ремни.

Шаг второй. Создаем ось X

Для создания основания гравера использовалось дерево. Самое главное при этом, чтобы две оси X находились четко параллельно, иначе устройство будет клинить. Для перемещения вдоль координаты X используется отдельный мотор, а также приводной ремень в центре по оси Y. Благодаря такой конструкции система получилась простая и отлично работает.

Для крепления поперечной балки, которая соединяет ремень с осью Y, можно использовать суперклей. Но лучше всего для этих целей распечатать на 3D-принтере специальные кронштейны.




Шаг третий. Подключаем и проверяем электронику

В самоделке используется диод типа диод M140, можно купить и более мощный, но цена будет выше. Для фокусировки луча понадобится линза и источник регулируемого питания. Линза устанавливается на лазер с помощью термопасты. Работать с лазерами нужно исключительно в защитных очках.

Чтобы проверить, как работает электроника, автор включил ее вне станка. Для охлаждения электроники используется компьютерный кулер. Работает система на контроллере Arduino Uno, который связан с grbl. Чтобы сигнал можно было передавать в режиме онлайн, используется Universal Gcode Sender. Чтобы преобразовать векторные изображения в G-код, можно использовать Inkscape с установленным плагином gcodetools. Для управления лазером используется контакт, который контролирует работу шпинделя. Это один из самых простых примеров с применением gcodetools.



Шаг четвертый. Корпус гравировщика

Боковые грани делаются из фанеры. Поскольку шаговый двигатель при работе немного выходит за пределы корпуса, в задней грани нужно сделать прямоугольное отверстие. Помимо этого нужно не забыть сделать отверстия для охлаждения, подключения питания, а также USB порта. Края верхней и передней части корпуса также изготавливаются из фанеры, в центральную часть устанавливаются стенки из акрила. Над всеми элементами, которые установлены в нижней части бокса, крепится дополнительная платформа из дерева. Она является базой для материала, с которым работает лазер.

Читайте также:  Монтаж пиролизного котла своими руками






Для изготовления стенок используется акрил оранжевого цвета, так как он отлично поглощает лучи лазера. Важно помнить, что даже отраженный луч лазера может серьезно повредить глаз. Вот, собственно, и все, лазер готов. Можно приступать к испытаниям.

Конечно, сложные изображения получаются не очень качественные, но вот простые гравировщик выжигает без труда. Также с помощью него можно без проблем резать пробковое дерево.

Источник

Делаем лазерный гравер на основе Arduino

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.

1. Основы сборки гравера на Aрдуино

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:

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.

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:

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.

Читайте также:  Кресло подвесное своими руками фото

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).

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:

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.

Источник

Самодельный гравировщик лазерный: как сделать гравер ЧПУ на Ардуино своими руками

Я видел в сети много самодельных лазерных граверов и инструкций по их сборке, и захотел собрать свою собственную версию.

После многочисленных попыток, у меня получился лазерный гравер на Ардуино своими руками, надежный и приятный в использовании.

Максимальная мощность – 3 Вт, но обычно я работаю на 2 Вт, чтобы поберечь лазерный диод. Честно говоря, разница между 2 и 3 Вт практически не заметна.

Лазерный модуль с проводами и стеклянной линзой

В этой статье я покажу, что можно собрать, обходясь минимумом материалов и практически не тратясь.
Думаю, вы уже знакомы с GRBL (программа открытого проекта для Arduino, предназначенная для фрезерных — граверных станков и лазерных станков), с редактором Inkscape и с тем, как создавать файлы Gcode.

Читайте также:  Мебель монтессори своими руками

Я не буду подробно расписывать электронику, в этой статье не будет всеобъемлющей информации, возможно, в будущем я раскрою какие-то моменты более подробно — я вполне допускаю, что дал недостаточно информации, чтобы собрать гравировщик ЧПУ легко с первого раза.

Для печати плат рекомендую сервис OSH Park.

Шаг 1

Берем два линейных вала и четыре суппорта для них.

Шаг 2

Шаг 3

Надеваем на валы по два подшипника и закрепляем валы в оставшихся двух суппортах

Шаг 4

Подготавливаем пластины для лазерного резака (держатели каретки).

Шаг 5

Закрепляем пластины на подшипники.
Используем винты М4 16мм.

Шаг 6

Берем еще два линейных вала, суппорты к ним, винты М5 20 мм с гайками.
Монтируем суппорты на держатели каретки.

Шаг 7

Монтируем линейные валы в суппорты на держателях, это ось Х, и проверяем ход подшипников по нижним валам, это ось Y.

Подготовьте два закрытых подшипника, 8 винтов М4 16 мм и каретку, напечатанную на 3Д принтере.
Разберите ось Х, наденьте на линейные валы подшипники и каретку, и закрепите суппорты снова.

Шаг 8

Теперь монтируем конструкцию на деревянную плиту. Движения должны быть точными и уверенными.
К этому этапу, к сожалению, не сделано фотографий.

Шаг 9

Закрепляем два электродвигателя на оси Y креплениями, напечатанными на 3Д-принтере.
Для этого используйте винты М3 10мм.
Закрутите винты, убедившись, что они выставлены ровно.

Шаг 10

Ременная передача оси Y

Соберите натяжные механизмы и привинтите их на платформу (для этого возьмите винты 5 мм с гайками).

Шаг 11

Подготовьте крепления ремней и винты М3 25 мм.
Закрепляя ремни на оси Y будьте терпеливы, это достаточно сложная работа.

Шаг 12

Устанавливаем двигатель на ось Х

Вообще, это можно было сделать и раньше.

В нашем случае делаем следующее:

Шаг 13

Ременная передача на оси Х

В отверстие детали, напечатанной на 3Д-принтере, вставьте винт М4, пластик достаточно мягкий для этого.
Наденьте шкив на винт М4 и закрепите натяжной механизм на приборе.
К этому этапу снова не сделано фотографий.

Шаг 14

Держатели ремня на оси Х

Шаг 15

Шаг 16

Установите держатель шнура.

Шаг 17

Шаг 18

Электроника: теплоотвод шагового двигателя

Вам нужен радиатор, без него двигатель будет пропускать шаги.

Шаг 19

Электроника: паяем коннекторы к проводам двигателей

Можно купить готовые коннекторы и соединить двигатели с шилдом CNC, но нужно будет ждать доставку и это не так просто.

Я предпочитаю купить готовые коннекторы мама-мама, разрезать их на две части и спаять с шилдом…

Шаг 20

Электроника: пробный запуск

Пришло время провести испытание:

Если механизм работает, пора приступать к следующему шагу.

Шаг 21

Устанавливаем крепление лазера

Радиатор не должен соприкасаться с креплением лазера, так как оно пластиковое, а радиатор сильно нагревается.

Шаг 22

Устанавливаем крепление вентилятора

Теперь сделайте следующее:

Шаг 23

Корпус с прорезями, сделанными лазером, я сделал с помощью он-лайн программы MakerCase.

Шаг 24

Шаг 25

Я доработал крепление вентилятора для лучшего охлаждения, файл STL приложен. Просто напечатайте крепление на 3Д-принтере и замените им старое крепление.

Шаг 26

Я усилил ось Y, чтобы увеличить точность на ней. Также я заметил, что ось Х получилась более точной, и не могу найти этому причину.
Усиление не очень работает, но после него для нормальной работы по оси Y хватает одного мотора, поэтому левый мотор я снял.

Новое испытание показало, что после изменений работа по оси Y стала такой же точной, как и по оси Х.
Рекомендую такую доработку.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Источник