Лазерный гравер из старых DVD-Rom. Лазерный гравер на Arduino своими руками Как сделать лазерный гравер своими руками мощный
Благодаря быстрому развитию технологий обработки материалов инновационного уровня цены на морально устаревающее оборудование быстро падают. Вот и лазерные граверы, совсем недавно продаваемые по малодоступным для обычного человека ценам, теперь могут купить не только предприятия крупного масштаба, но и любой частный предприниматель.
Всё это значительно упрощает возможность оказания частных услуг на рынке гравировок. Многие компании подтверждают снижение цен на лазерно-гравировочное оборудование своими ценовыми каталогами, в которых представлены самые разнообразные модели устройств и оснащений для выполнения гравировок с помощью лазеров. Выбрать лучший гравер можно, лишь ознакомившись с особенностями этого оборудования, его ценой и техническими характеристиками.
Принцип работы лазерных устройств
Лазерные устройства делят на группы по составу своего рабочего тела. В промышленности в основном используются твердотельные граверы и граверы СО2, использующие в качестве рабочего тела для накачки луча углекислый газ. Накачка твёрдого тела (кристалла) лазера или замкнутого объёма газовой смеси происходит за счёт работы мощных излучателей света или высоковольтных электрических разрядов в окружающем пространстве.
Находясь между двумя зеркалами, возникший монохромный лазерный луч многократно совершает колебания в рабочем теле от одного из них к другому. При этом энергия луча возрастает по геометрической прогрессии за счёт приобщения всё новых порций энергии - квантов света. В тот момент, когда накачанная мощность излучения по своим параметрам достигает нужного значения для выполнения технологической операции, порция монохромного лазерного луча вырывается через полупрозрачное зеркало и направляется в зону обработки материала. Этот процесс накачки энергии кристалла или газовой смеси происходит практически непрерывно, что создаёт условия для стабильного лазерного излучения на выходе из устройства-резонатора.
Технологии получения лазерных лучей постоянно совершенствуются, наука на смыкании с производственной практикой ищет всё новые способы получения монохромных, когерентных излучений, которые могли бы обладать большей мощностью при экономии затрат потребляемой электрической энергии. Особенно актуальна тема лазерных технологий и в связи с тем, что применение их не ограничено технологическими разработками в обработке различных материалов, гравировке и резке. Вопросы совершенствования лазерных устройств интересуют многие другие направления человеческой деятельности.
Техническое применение лазеров
Являясь универсальным оборудованием, лучевой гравер имеет очень широкую область применения. С его помощью можно наносить текстовые фрагменты и изображения на материалы самой разной природы, начиная с древесины и пластика, а заканчивая тканями. В этот перечень входят и материалы повышенной хрупкости в виде стекла, оргстекла. Ведь при работе лазерного гравера сама заготовка не подвергается значительному нагреву или жёсткому механическому воздействию.
Основными потребителями лазерного оборудования до сих пор являются:
- агентства и компании, изготавливающие продукцию рекламного назначения;
- предприятия полиграфической промышленности;
- частные предприниматели, которые занимаются оказанием граверных услуг.
Лидирующую позицию на рынке граверных услуг с помощью лазерного оборудования остаются рекламные компании. Лазерная технология позволяет им выполнять изображения самого различного свойства и содержания, используя при этом материалы в очень широком спектре свойств и своей природы.
Частный же бизнес с помощью лазерных граверов нацелен в основном на получение уникальных изображений на кухонной керамике, на одежде и канцелярских товарах. Большим спросом сейчас пользуется лазерный гравер для изготовления печатей. Но привести весь перечень изделий, при производстве которых используются технологии лазерной гравировки, будет почти невозможно. Это говорит о высочайшей востребованности в бизнесе и мелкой частной практике оборудования этого класса. Эффективность применения лазерных граверов очень высока, а сами установки практически не требуют периодического ремонта и обслуживания. Эксплуатационные затраты также минимальны, а износ рабочих органов лазерных станков практически нулевой даже при длительном сроке эксплуатации. Чёткость и точность получаемых изображений с помощью лазерных граверов со временем не снижается.
Изделия для лазерной гравировки реализуются многими компаниями, как производящими их, так и авторитетными торговыми посредниками. Обладая гарантированными высокими качествами работы, эти устройства имеют целый ряд преимуществ перед механическими станками гравировальной группы:
- наносимые изображения имеют высокую стойкость при воздействии любых внешних факторов;
- обработке лазерным лучом поддаются и материалы, имеющие высокую хрупкость;
- чёткость изображений, получаемых с помощью лазерного луча, превосходит в настоящий момент все другие существующие способы и технологии;
- в случае возникновения отклонений в форме заданного изображения коррективы и исправления в прикладную программу внести очень легко;
- при низком энергопотреблении лазерные граверы обладают высокой производительностью.
С помощью лазерных устройств очень удобно выполнять маркировку промышленных изделий, состоящих из различных материалов. Большой популярностью 3D лазерный гравер пользуются среди производителей различных сувениров. Он широко востребован в современных полиграфических технологиях, на предприятиях, занимающихся производством художественных изделий из полимеров, тканей и стекла рекламной направленности.
Трудно применение лазерных технологий ограничить одной какой-то отраслью промышленности или коммерческой деятельности. Нередко можно наблюдать, как человек покупает мини лазерный гравер для дома, чтобы в своей спокойной домашней обстановке заниматься изготовлением деталей и гравировок самого разного направления. Большинство выпускаемых лазерных граверов имеют универсальное назначение, открывающее человеку возможность обработки изделий из самых разных материалов. В том числе и лазерный гравер по стеклу, который не вызывает при работе растрескивания заготовки или её деформации.
Разбираясь, какой купить лазерный гравер, нужно отдавать предпочтение тем устройствам, которые являются самыми эффективными в плане технических решений и современных требований. Ведь это оборудование быстро модернизируется, и уже через небольшое время может оказаться морально устаревшим по сравнению с грядущими технологическими новинками. Надёжнее всего – отдавать в покупке предпочтение тем компаниям, которые имеют мировую известность и зарекомендовали себя не только в нашей стране.
Очень важно, чтобы покупаемое оборудование относилось к лазерным граверам с ЧПУ, так как только эти устройства позволяют без высококвалифицированного рабочего-станочника получать гравировки высочайшего уровня, не затрачивая на это много времени и усилий. Достаточно ввести в блок управления программу изготовления изделия, и станок всё остальное выполнит безупречно в автоматическом режиме работы. Большинство современных станков оснащаются этими блоками числового и программного управления, сокращая ручной труд, повышая производительность работы аппаратов и достигая непревзойдённого качества производства обработки деталей.
Помимо изложенных соображений при покупке важно учитывать и цену лазерного гравера. Обычно оборудование с современными техническими характеристиками имеет вполне приемлемую стоимость. А ценовая характеристика оборудования всегда влияла на себестоимость изготавливаемой продукции, предоставляла тем самым возможность расширения ассортимента оказываемых услуг. Всё эти благоприятные факторы создают фирме, занимающейся лазерной гравировкой, конкурентоспособность на современном рынке услуг, обеспечивая высокий уровень прибыли и короткий срок окупаемости вложений на начальном этапе бизнеса.
Учитывая, что производителями, как полноформатных лазерных станков, так и настольных лазерных граверов, наряду с отечественными предприятиями являются и зарубежные компании, нужно уметь сделать оптимальный выбор. Конечно, за высокие эксплуатационные параметры европейского оборудования приходится платить высокую цену. А вот лазерный гравер из Китая, имея схожие технические характеристики, будет стоить значительно дешевле. Да и качество китайского оборудования стремительно растёт, нередко достигая по этим показателям мировых брендовых производителей лазерной техники. Китайский лазерный гравер, если посмотреть на него через призму показателя цена-качество, не уступит никаким другим мировым промышленным вариантам изготовления этих станков.
Лазерная резка материалов
Очень распространена резка лазерным гравером самых различных материалов, начиная с чёрно-белой стали и заканчивая нетканым материалом из ПВХ. С помощью лазерного оборудования можно не только наносить высокоточные изображения на поверхность изделий, но и резать их на отдельные части по заданной программе. Для таких целей промышленность изготавливает станки, которые называются лазерными граверами-резаками. Работая в нескольких режимах, эти устройства могут хорошо справляться с операциями гравировки и в то же время иметь возможность переключаться в режим резки материалов.
Режущим лазерным аппаратам свойственна высочайшая точность получаемого изделия, а благодаря применению этого высокотехнологичного приёма кромки реза всегда получаются абсолютно гладкими, ровными. При такой операции резания не возникает никаких механических нагрузок на разрезаемый материал, лишь микроскопическая зона воздействия лазерного луча приводит к оплавлению материала с последующим удалением образующегося расплава или пара из зоны реза.
Следует ещё отметить большую технологическую скорость резки с помощью лазера, а также наименьшие затраты энергии и времени. Вполне применим для решения проблемы с точной резкой и раскроем материала лазерный станок-гравер. Работая в режиме резки, он может выполнять детали, заданные программой, в самый короткий срок и с высокой точностью.
С помощью лазерной резки можно выполнять как сложные изделия раскроя из металла, так и элементы детских игрушек и лёгкой одежды из самых различных тканей. Между этими крайними видами материалов находится большая группа веществ, которые отлично поддаются резке монохромным лазерным лучом, включая и ткани человеческого организма при выполнении современных высокотехнологичных операций в хирургии. Стоит учесть лишь то, что лазерный гравер по металлу должен обладать достаточной мощностью для разогрева и правления металла, а вот лазерный гравер по дереву потребляет значительно меньшее количество энергии, так как выжигание древесных волокон не требует высоких затрат электроэнергии.
Отдельные виды лазерных граверов
Рассмотрим отдельные виды лазерных устройств, наиболее распространённых аппаратов для выполнения гравировок и резки материалов. Сравнивая их рабочие характеристики, можно выбрать такой станок, который наиболее подходит для выполнения операций, намеченных предпринимателем.
Китайский лазерный гравер Neje используется для обработки материалов в широком диапазоне деятельности. Благодаря свой точности и высокому качеству обработки этот лазер мощностью 500 мВт способен выполнять любые гравировки на выбранных материалах, начиная с пенопласта и заканчивая материалами более высокой прочности, такими как пластмассы и древесина. Индивидуальный дизайн устройства и прилагаемые к нему аксессуары для расширения поля деятельности привлекают большое количество покупателей.
Особенности лазерного гравера NEJE DK-8 Pro 5:
- мощность в 500 мВт позволяет выполнять работы по гравировке многих материалов, включая древесину, резину и пластик;
- персонализация любых аксессуаров выполняется на филигранном уровне, учитывая допустимое разрешение лазерного луча в 512х512;
- благодаря блоку программного управления использовать устройство может человек без большого опыта работы с гравировальными устройствами;
При цене лазерного станка NEJE DK-8 Pro 5 в 4 млн. 400 тыс. рублей этот аппарат позволяет выполнять огромное количество технологических операций, что вполне оправдывает затраты на его покупку.
Настольный лазерный гравер Diy изготавливается в большом диапазоне мощностей – от 2100 мВТ до 8000 мВТ. Этот станок для гравировки и резки может быть оснащён синим лазером полупроводникового типа с любым из указанных номиналов мощности. Выбор лазера диктуется толщиной разрезаемого металла и максимальной скоростью нанесения гравировки на поверхность материала. Высококачественное программное обеспечение аппарата делает работу на нём лёгкой и удобной. Коммуникации станка с домашним компьютером устанавливаются путём загрузки в него последней версии программного модуля и установки драйвера устройства.
Для выполнения гравировки достаточно подобрать подходящий рисунок и запустить станок на его выполнение. С помощью оборудования DIY можно выполнять гравировки и резать, используя материалы самой разной природы. Лучшими результатами отличаются гравировки на акриле, древесине, фанере и картоне, а также пластмассах любого состава.
Имея небольшие размеры по габаритам, гравер компании Endurance DIY широко применяется как в решении вопросов бизнеса, так и в домашних условиях. Программное обеспечение станка находится на прилагаемой к нему флэш-карте. Установив с неё драйвер на компьютер, поместив его в любую папку, можно управлять станком прямо с помощью мыши и клавиатуры. Такой домашний гравер является просто находкой для тех, кто делает первые шаги в бизнесе по обработке материалов монохромным лучом.
Цена лазера DIY зависит от выбираемой мощности его излучения. Она находится в настоящее время в пределах от 30 000 рублей до 55 000 рублей. В эту стоимость не входит доставка оборудования заказчику по указанному адресу.
Хорошими отзывами и характеристикам пользователей известны граверы CNC и граверы Speedy. Имея вполне приемлемую цену, эти аппараты обладают довольно широкими функциональными возможностями.
Попробуем разобраться, как сделать лазерный гравер своими руками. Оказывается, даже это сложное технологическое оборудование можно изготовить в домашней мастерской своими руками.
В качестве лучевой пушки обычно используется готовые конструкции, которые широко продаются на нашем рынке китайскими производителями. При высоком качестве этих устройств их цена обычно не превышает 5 тыс. рублей. Если же не требуется большая мощность лазерного луча, то вполне подойдёт лазер от компьютерного пишущего дисковода. Эти детали на нашем рынке продаются чуть ли не за копейки. И не обязательно искать на сайтах б/у гравер, всё можно изготовить своими руками.
Тем же, кто имеет эти умелые руки, извлечь лучевой полупроводник из дисковода компьютера никакой проблемы не составит. Нужно учесть, что для лазерного устройства большой мощности потребуется и интенсивное охлаждение. А вот устройство для записи на дисководе вполне достаточно охлаждается пассивным радиатором.
Рукоятку для удержания устройства можно выполнить из латунных гильз от нарезного оружия, больше подходят от пистолетов «ТТ» и «ПМ». После высверливания капсюлей их можно плотно одеть друг на друга, образовав корпус, сама же латунь служит хорошим радиатором.
Для работы самодельного лазера потребуется напряжение постоянного тока в 12 В. Это как раз то, что выдаёт компьютер на разъёмах USB. Портативному же устройству вполне подойдёт аккумулятор от компьютерного бесперебойника. Все эти детали можно найти чуть ли не на свалке, а вот сделанный из них ручной лазерный гравер будет работать безупречно!
Но это лишь ручной прожигающий элемент. Для изготовления же координатного станка понадобится изготовить позиционирующее устройство.
Если начать изготовление самодельного гравера на лучевом принципе, то у китайцев для этого предостаточно KIT наборов, которые вполне можно взять за основу устройства.
Потребуется изготовить каретки с колёсиками из алюминиевого профиля. На одну из них нужно будет установить готовый лучевой модуль, а другие две каретки будут использоваться для перемещения направляющей. Если всю конструкцию скомпоновать в аккуратный ящик с хорошей вентиляцией, то получится вполне работоспособный законченный гравер.
Движение лучевой головки будут задавать шаговые двигатели, а передачу крутящего момента к порталу можно осуществить зубчатыми ремнями.
Вот только нельзя забывать, что испарения и дым, образующиеся при гравировке, опасны при вдыхании. В помещении, где будет работать такой самодельный лазерный гравер, должна быть обеспечена хорошая вентиляция. Нельзя забывать и о мерах безопасности другого характера – луч не должен быть направлен на кожу человека, а тем более ему в глаза. Это может вызвать серьёзные негативные последствия для здоровья.
Главное – поставить перед собой конкретную цель и упрямо идти к её достижению. И всё обязательно получится!
Для фантазии современных умельцев нет предела. Они способны не только создать станок ЧПУ из cd-rom, но и изготовить лазерный модуль, который затем можно будет применять в программируемом гравере. Им под силу и эксперименты посложнее. Кое-кому удалось уже сделать 3D принтер, взяв за основу ЧПУ станок, после чего установить печатающую головку. Внедрить в жизнь, при желании, можно самые фантастические идеи.
Вторая жизнь старым приводам
Многих интересует вторичное использование компонентов техники со статусом – морально устаревшая. В интернет-ресурсах уже есть интересные публикации по поводу того, где найти применение для старых приводов CD или DVD.
Один из умельцев изготовил своими руками станок чпу из dvd-Rom, хотя для управления подойдет и CD-ROM. В ход идет все, что имеется в наличии. Станок предназначен для изготовления печатной платы в электронике и фрезеровки-гравирования небольших заготовок. Последовательность работ можно сформулировать так:
- Понадобится три двд-ром привода для точного позиционирования, чтобы координатный станок перемещать вдоль трёх осей. Приводы должны быть разобраны, а лишние элементы убраны. На шасси должен остаться только шаговый двигатель вместе с механизмом скольжения.
ВАЖНО! Шасси разобранного привода должно быть металлическим, а не пластмассовым.
- Поскольку двигатель от DVD – биполярный, достаточно обе обмотки прозвонить тестером, чтобы определить их предназначение.
- Кое-кто сомневается, достаточно ли мощности моторчика, передвигался на нужное расстояние? Чтобы уменьшить усилия двигателя, важно определиться, что стол будет подвижным, а не портального типа.
- Основание станины – 13,5х17 см, а высота брусков для вертикальной стойки станка 24 см. Хотя DVD приводы производителей могут отличаться габаритами.
- Далее надо взять шаговые двигатели, чтобы припаять провода управления (не важно – это будут контакты двигателя или кабельный шлейф).
- Поскольку соединение с помощью винтов здесь не приемлемо, деревянные прямоугольники (будущие платформы), которые будут передвигаться вдоль трех осей, надо приклеить к подвижным деталям двигателя.
- Шпинделем послужит электродвигатель, имеющий два винтовых зажима. Он должен быть предельно легким, иначе механизмам от CD/DVD его будет трудно поднять.
А можно сделать и лазерный гравер
Для построения лазерного модуля ставится программная цель: он должен иметь легкую фокусировку, достаточно жесткую конструкцию, и его изготовляют, используя лишь подручные материалы.
Дело это несложное, но у исполнителя должна быть точность и аккуратность, чтобы самодельное устройство в его руках выглядело красиво и, главное, работало.
Стоит просмотреть краткую инструкцию, предложенную еще одним домашним мастером.
Нужно будет запастись такими комплектующими:
- электромотором от DVD привода;
- лазерным диодом и пластмассовой линзой из dvd привода (до 300 Мвт, чтобы она не расплавилась);
- металлической шайбой с внутренним диаметром 5 мм;
- тремя винтиками и таким же количеством маленьких пружинок от ручки с шариковым стержнем.
В таком гравере – два механизма перемещения, вертикальное перемещение для лазера не понадобится. Лазерным светодиодом пользуются как режущим или выжигающим инструментом.
ВНИМАНИЕ! Надо знать тонкости лазера. Даже его случайный отблеск может навредить зрению. Нужна предельная осторожность.
Поскольку диаметры лазерного диода и отверстия в корпусе двигателя немного отличаются, меньшее придётся расширить. Проводники, припаянные к диоду, следует заизолировать при помощи термоусадочной трубки.
Диод запрессовуют в отверстие, чтобы был достигнут хороший термоконтакт между ними. Лазерный диод сверху можно закрыть гильзой из латуни, взятой из данного двигателя. В шайбе под винты делают три выреза. Линза, вставленная в отверстие шайбы, аккуратно приклеивается, избежав попадания на нее клея.
Объектив крепится к корпусу. Убедившись, что он способен свободно перемещаться вдоль болтов, положение фиксируется. Пользуясь винтами, выполняют фокусировку луча, как можно точнее. Такой лазер из dvd приводов применяют в граверной технике.
Как можно использовать Arduino
Небольшую плату, имеющую собственный процессор и память, контакты – Ардуино – используют в процессе проектирования электронных устройств. Своего рода, это – электронный конструктор, имеющий взаимодействие с окружающей средой. Через контакты к плате можно подключить лампочки, датчики, моторы, роутеры, магнитные замки к дверям – всё, что питается от электричества.
Arduino эффективно для разработки программируемых устройств, которые могут многое:
- прокладывать маршрут движения устройства (чпу станок);
- в партнёрстве с Easydrivers, можно осуществлять управление шаговыми двигателями станка;
- через эту открытую программируемую платформу можно осуществлять ПО персонального компьютера;
- подключение к Arduino датчика движения Line Track Sensor позволит отслеживать белые линии на темном фоне и наоборот;
- его используют для построения робота и различных узлов станков;
- выполняют ограничение шаговых моторов (при выезде за границу).
Заключение
Имея под рукой лазеры из старых приводов ДВД, сегодня умельцами в России создаются программируемые станки. Несложно создать надёжную основу управлению лазерными обрабатывающими центрами, используя узлы и механизмы старой электронной техники. Надо только очень захотеть!
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…
Всем доброго времени!
В этом посте хочу поделится с Вами процессом создания лазерного гравера на основе диодного лазера из Китая.
Несколько лет назад появилось желание приобрести себе готовый вариант гравера с Aliexpress с бюджетом в 15 тыс, но после долгих поисков я пришел к выводу, что все представленные варианты слишком простые и по сути являются игрушками. А хотелось что-то настольное и при этом достаточно серьезное. Спустя месяц исследований было принято решение сделать сей аппарат своими руками, и понеслась...
В тот момент у меня еще не было 3D принтера и опыта 3D моделирования, но зато с черчением все было в порядке)
Вот собственно один из тех готовых граверов из Китая.
Насмотревшись на варианты возможных конструкций механики, на листочке были сделаны первые эскизы будущего станка..))
Было принято решение, что область гравировки должна быть не меньше листа А3.
Сам лазерный модуль был куплен одним из первых. Мощностью 2W, так как это было самым оптимальным вариантом за разумные деньги.
Вот собственно сам лазерный модуль.
И так, было решено, что ось X будет ездить по оси Y и началось ее проектирование. А началось все с каретки...
Вся рама станка была сделана из алюминиевых профилей разной формы, купленных в Леруа.
На этом этапе эскизы на тетрадных листочках больше не появлялись, все чертилось и придумывалось в Компасе.
Купив 2 метра квадратного профиля 40х40 мм для построения рамы станка в конечном итоге из него была сделана только сама каретка..))
Двигатели, линейные подшипники, ремни, валы и вся электроника заказывались с Aliexpress в процессе разработки и планы о том, как будут крепиться двигатели и какая будет плата управление менялись на ходу.
Спустя несколько дней черчения в Компасе был определен более менее четкий вариант конструкции станка.
И вот ось X появилась на свет..))
Боковины оси Y (извиняюсь за качество фото).
Примерка.
И наконец первый запуск!
Была построена простенькая 3D модель общего вида станка, дабы уже точно определиться с его внешним видом и размерами.
И понеслась... Оргстекло... Покраска, проводка и прочие мелочи.
И наконец, когда все было подогнано и последняя деталь была выкрашена в черный цвет 8) , наступила финишная прямая!
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.