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 , наступила финишная прямая!
Теперь немного красивых фото))
Обработкой камня еще в древности занимались наши предки. Эта культура дошла и до наших дней, но вот только работать с этим материалом стало намного легче и удобнее, благодаря инновациям и современным станкам. Лазерный настольный гравер по камню облегчает работу и позволяет сделать четкие рисунки на любом виде камня.
Лазерный станок – это удобный и быстрый способ нанести любое изображение на камень, благодаря которому можно сделать любой сложности узор, даже те, которые не удается создать своими руками. При помощи гравировального принтера можно открыть свое прибыльное дело. Но сколько же стоит такой станок, и какие модели пользуются популярностью?
Гравировальный станок по камню
Сегодня много компаний выпускают хорошие качественные лазерные станки. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы. В таблице описаны модели лучших производителей и цены.
Это самые популярные модели, которые позволяют начать свой бизнес по оказанию услуг, связанные с гравировкой по камню. Но не у всех есть возможность приобрести сразу такое оборудование, в этом случае можно начать свое дело со станка, изготовленного своими руками. Лазерный гравер, изготовленный из принтера своими руками - это лучший способ начать бизнес с минимальными вложениями .
Как сделать гравер из принтера?
Изготовить гравировальный станок из старого принтера совсем несложно. Подробная инструкция поможет во всем разобраться. Но сначала нужно подготовить все необходимые детали:
- 3 шпильки из магазина метизов;
- алюминиевый П-профиль;
- 2 подшипника;
- кусок оргстекла;
- гайки обычного размера и длинные;
- 3 шаговых двигателя, их можно позаимствовать из старого принтера.
Так же кроме этого нужно, чтобы под рукой были такие инструменты: ножовка, дрель, лобзик, болты, шурупы, отвертки и другие инструменты. Единственное что нужно будет сделать вне дома, так это сварить основание для станка, хотя на болтовом креплении так же можно его изготовить. Инструкция, как изготовить лазерный принтер дома своими руками, описана в таблице ниже.
| № п/п | Этапы изготовления станка |
| 1. | Начинается изготовление станка с крепления ходового винта и профиля. Последний используют в качестве своего рода салазок. |
| Подшипники фиксируются с помощью термоусадки, а для перетяжки отлично подойдет мягкий пластик – обычная папка для бумаги. К ходовому винту прикрепляют пластину в форме буквы «П» с болтом, она необходима для крепления плоскости оси Х. | |
| Мотор на оси Х прикрепляется отрезками шпилек. Ось фиксируется переходником и отрезком шланга из резины. Он с одной стороны накручивается на ходовую ось, а второй конец фиксируется в переходнике. | |
| 4. | Также очень удобно и просто закрепить двигатель на раму. |
| 5. | Площадку делаем из оргстекла, на котором обязательно нужно поставить ограничитель, изготовленный из профиля и прижимного ролика. Площадка должна быть размером с рабочее поле станка. |
| 6. | Ось Y собирается идентично оси Х, единственное отличие в креплении двигателя, его нужно прикрепить к оси Х. |
| Правильно собрать ось Y не составит труда, ведь она почти повторяет все контуры оси Х, но вот только прижимные ролики должны быть зафиксированы спереди. Машинка для гравировки в этой модели, созданная своими руками, может быть обычным бытовым дремелем. Прикрепить его можно при помощи оргстекла. |
Вот и готов лазерный настольный гравировальный станок своими руками. Теперь остается его только подключить, при помощи концевых выключателей. Это самодельное устройство позволяет проводить в домашних условиях резьбу по камню, но не дает возможности разрезать его.
На каких камнях можно создавать гравировку?
Не каждый камень поддается обработке гравировальным станком, лучше всего для нанесения гравировки подходят темные натуральные материалы, такие как:
- гранит;
- мрамор;
- белый мрамор.
Особенно красиво выглядит гравировка на белоснежном мраморе, так как станок нем способен производить беспрерывную белокаменную надпись или узор, в итоге получается очень красиво. Гравировку лазером можно сравнить с матированием стекла. Ведь при помощи подобного станка не удастся сделать глубокую надпись, так как луч способен плавить материал, а в конечном результате работа почти незаметна. Лучший эффект от станка получается на поверхностях, в градациях серого оттенка.
Но как только удастся заработать на хороший станок, стоит его приобрести, если есть перспектива работать и дальше в этой сфере. Профессиональные станки позволяют создать изображение быстро, точно и аккуратно, это касается даже мельчайших деталей. Благодаря лазерному граверу профессионального уровня удается добиться превосходного сходства с фотографическим источником. Профессиональный станок, даже настольный, способен нанести надпись любого шрифта и размера, поэтому он удобен и практичен.
Сохраните статью в 2 клика:
Начинать свое дело с самодельным гравером удобно и недорого, но в дальнейшем, чтобы удовлетворить все потребности и желания своих клиентов все равно придется приобрести современную модель гравера, пусть и недорогую . Таким образом, ваш бизнес будет процветать и в короткие сроки окупится. Научившись своими руками создавать шедевры на камне, вы сделаете себе хорошую славу, и клиенты к вам сами придут с заказами.
Вконтакте
Доброго дня, мозгоинженеры ! Сегодня поделюсь с вами руководством о том, как сделать лазерный резак мощностью 3Вт и рабочим столом 1.2х1.2 метра под управлением микроконтроллера Arduino.
Эта мозгоподелка
родилась для создания журнального столика в стиле «пиксель-арт». Нужно было нарезать материал кубиками, но вручную это затруднительно, а через онлайн-сервис очень дорого. Тогда и появился этот 3-х ватный резак/гравер для тонких материалов, уточню, что промышленные резаки имеют минимальную мощность около 400 ватт. То есть легкие материалы, такие как пенополистирол, пробковые листы, пластик или картон, этот резак осиливает, а вот более толстые и плотные только гравирует.
Шаг 1: Материалы
Arduino R3
Proto Board – плата с дисплеем
шаговые двигатели
3-х ватный лазер
охлаждение для лазера
блок питания
регулятор DC-DC
транзистор MOSFET
платы управления двигателями
концевые выключатели
корпус (достаточно большой, чтобы вместить почти все детали списка)
зубчатые ремни
шарикоподшипники 10мм
шкивы для зубчатых ремней
шарикоподшипники
2 доски 135х 10х2 см
2 доски 125х10х2 см
4 гладких стержня диаметром 1см
различные болты и гайки
винты 3.8см
смазка
стяжки-хомуты
компьютер
циркулярная Пила
отвертка
различные сверла
наждачная бумага
тиски
Шаг 2: Электросхема
Электроцепь лазерной самоделки
информативно представлена на фото, есть лишь несколько уточнений.
Шаговые двигатели: думаю, вы заметили, что два двигателя запускаются от одной платы управления. Это нужно для того чтобы одна сторона ремня не отставала от другой, то есть два двигателя работают синхронно и сохраняют натяжения зубчатого ремня, нужное для качественной работы поделки .
Мощность лазера: при настройке регулятора DC-DC убедитесь, что на лазер подается постоянное напряжение, не превышающее технические характеристики лазера, иначе вы его просто сожжете. Мой лазер рассчитан на 5В и 2.4А, поэтому регулятор выставлен на 2А и напряжение немного ниже 5В.
Транзистор MOSFET: это важная деталь данной мозгоподелки, так как именно этот транзистор включает и выключает лазер, получая сигнал от Arduino. Так как ток от микроконтроллера очень слабый, то только этот транзистор MOSFET может его воспринимать и запирать или отпирать контур питания лазера, другие транзисторы на такой слаботочный сигнал просто не реагируют. MOSFET монтируется между лазером и «землей» от регулятора постоянного тока.
Охлаждение: при создании своего лазерного резака я столкнулся с проблемой охлаждения лазерного диода, для избежания его перегрева. Проблема решилась установкой компьютерного вентилятора, с которым лазер отлично функционировал даже при работе 9 часов подряд, а простой радиатор не справлялся с задачей охлаждения. Еще я установил кулеры рядом с платами управления двигателями, так как они тоже прилично греются, даже если резак не работает, а просто включен.
Шаг 3: Сборка
В приложенных файлах находится 3D модель лазерного резака, показывающая размеры и принцип сборки рамки рабочего стола.
Челночная конструкция: она состоит одного челнока отвечающего за ось Y, и двух спаренных челнока отвечающих за ось X. Ось Z не нужна, так как это не 3D принтер, но вместо нее лазер будет попеременно включаться и выключаться, то есть ось Z заменяется глубиной прожига. Все размеры челночной конструкции я постарался отразить на фото, уточню лишь, что все установочные отверстия для стержней в бортах и челноках глубиной 1.2см.
Направляющие стержни: стержни стальные (хотя алюминиевые предпочтительней, но стальные проще достать), довольно большим диаметром в 1 см, но такая толщина стержня позволит избежать провисания. Заводская смазка со стержней удалена, а сами стержни тщательно отшлифованы шлифмашинкой и наждачной бумагой до идеальной гладкости для хорошего скольжения. А после шлифовки стержни обработаны смазкой с белым литием, которая предотвращает окисление и улучшает скольжение.
Ремни и шаговые двигатели: Для установки шаговых двигателей и зубчатых ремней я пользовался обычными инструментами и материалами, попавшимися под руку. Сначала монтируются двигатели и шарикоподшипники, а затем сами ремни. В качестве кронштейна для двигателей был использован лист металла примерно одинаковый по ширине и в два раза больше по длине, чем сам двигатель. В этом листе просверлено 4 отверстия для крепления на двигатель и два для крепления к корпусу самоделки , лист согнут под углом 90 градусов и прикручен саморезами к корпусу. С противоположной стороны от места крепления двигателя аналогичным образом установлена подшипниковая система, состоящая из болта, двух шарикоподшипников, шайбы и металлического листа. По центру этого листа сверлиться отверстие, с помощью которого он крепится к корпусу, далее лист загибается пополам и уже по центру обоих половинок сверлится отверстие для установки подшипниковой системы. На полученную таким образом пару двигатель-подшипник надевается зубчатый ремень, который крепится к деревянному основанию челнока обычным саморезом. Более понятно этот процесс представлен на фото.
Шаг 4: Софт
К счастью программное обеспечение для данной мозгоподелки
бесплатно и с открытым исходным кодом. Все необходимое находится по нижеприведенным ссылкам:
Во и все что я хотел рассказать о своем лазерном резаке/гравере. Благодарю за внимание!
Удачных самоделок !
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.