Калининград — город ХОББИ

Калининград — город ХОББИ

Лазерный гравер на Ардуино

-=dp=- » 13 сен 2014, 16:17

Запускаем проект — Лазерный гравер на Ардуино

Вступление: Немного лирики.
Увидел я на просторах интернета, что народ за бугром делают из старых или сломанных приводов CD, DVD — ROM настольные лазерные граверы.
Они их называют mini laser CNC DIY, laser CNC DIY engraver, CDN DIY, ну в общем с различными вариациями этих аббревиатур.
И вот, решил я тоже собрать подобный девайс

Подготовка: Моральная и материальная.
Следуя поговорке, что сделано человеком — человеком сделается еще раз стал думать с чего начать.
Нашел на полке с компьютерными запчастями старый, но рабочий CD-ROM, разобрал его, снял платформу с механизмом движущим оптическую головку, удалил с нее все электронные детали, кроме шагового двигателя с червячной передачей. Первая деталь есть.
Далее подумал где можно найти еще один CD-ROM, и ничего лучше чем снять со своего домашнего сервера рабочий DVD-RW резак не придумал
Решил так сказать — пожертвовать его на благо науки и творчества.
Разобрал его, проделал ту же операцию что и с первым CD-ROM-ом, в итоге появилась вторая деталь- платформа с шаговым двигателем , направляющими и кареткой.
Ну раз две механические детали уже есть, решил приступить к изготовлению станины.
Пересмотрел в интернете множество примеров, и решил остановиться на станине с подвижной нижней платформой.
Поехал в ближайший строительный магазин за поиском стального или алюминиевого профиля , болтиками, винтиками, гаечками, холодной сваркой, краской, уголками, в общем разной рассыпухой.
На удивление, нашел все необходимое в одном магазине и даже не пришлось мотаться по городу в поисках недостающих деталей.

Изготовление и сборка. Куча шума и мусора
По приезду домой, разложил все материалы на столе, прикинул что к чему , начертил на бумаге схему станины , определился с размерами и начал изготовления.
Напилил по размерам алюминиевый профиль, разметил и насверлил отверстий для крепления деталей между собой.
В процессе изготовления не торопился, тщательно зачищал от зазубрин и заусенцев все отпиленные части деталей, зенковал все просверленные отверстия.
В итоге все детали получились гладенькими, ровными и приятными на ощупь. Ни что, ни где не цараполось и не кололось.
С такими деталями просто приятно работать дальше
Убрал весь мусор, пыль, стружки, помыл и высушил все детали и приступил к сборке.
В итоге после кропотливого труда получилась готовая станина с прикрепленными движущими платформами .

Выкладываю фото результатов своего труда:

Вложения USB Driver UNO R3 CH341SER.rar драйвер для DCDuino UNO R3 (175.24 KiB) Скачиваний: 975 Лазерный гравер на Ардуино Лазерный гравер на Ардуино

электронная часть лазерного гравера

-=dp=- » 13 сен 2014, 20:33

Продолжение.
Электронная часть самодельного лазерного гравера.
Станина с подвижными платформами готова, теперь можно и приступить к электронной начинке.
Я решил делать электронную часть управления лазерным гравером на самом распространенном и дешевым контроллере Ардуино УНО версии 3 и драйвером управления шаговыми двигателями Мотор драйвер шилд.
Купил все детали в Калининграде, в магазине электроники newmar.ru
Ардуина обошлась за 800 рублей, драйвер шаговых двигателей немного дороже, 1400 рублей.

Когда дело дошло до пайки, столкнулся с следующей проблемой:
Шаговые двигатели оказались с разным расположением выводов, еле как нашел их распиновку.
Выкладываю на фото схему расположения выводов для обоих двигателей.
А так же выкладываю фото Ардуины УНО и драйвера шаговых двигателей с распиновкой.

Вложения драйвер шаговых двигателей motorconshield.jpg (75.73 KiB) Просмотров: 20603 Ардуино УНО драйвер шаговых двигателей

CNC DIY — Самодельный мини лазерный гравер

-=dp=- » 14 сен 2014, 09:24

Продолжение.
Выбор самой главной детали — лазера.
Очень долго я искал в интернете где можно купить лазер для выжигания, или даже думал собрать его самостоятельно из лазера от привода DVD и оптики от лазерной указки.
Но самодельный лазер с оптикой меня не очень привлекал, так как для лазера нужно хорошее охлаждение, а оптика от лазерной указки пластмассовая и ее на долго не хватит.
После долгих поисков я все таки нашел нужный мне корпус со стеклянной оптикой и радиатором.
Цена вопроса — 1000 руб.
Тем временем я паял схему управления шаговыми двигателями, игрался с ардуиной, ну и разрабатывал схему управления лазером.

Финальный штрих.
Лазерная головка получена, теперь надо ее крепить, подключать и запускать
Подключать головку я решил через ключ на составном транзисторе и стабилизатор тока.
Спаял ключ из транзисторов кт315 и кт605БМ, закрепил их вместе с стабилизатором тока LM315 на радиаторе, выставил рабочий ток лазера 350мА.
Далее закрепил лазерную головку к подвижной каретке холодной сваркой и настроил фокусировку оптики на нужное мне расстояние.

Запуск.
И вот наступил трепетный момент, подключил ардуину к USB порту, протестировал функции управления двигателями и лазером, все работает.
Написал быстренько программу на DELPHI для отправки команд через виртуальный COM порт.
Разработал свои шрифты , которые состояли из координатов движения двигателей и меток включения и выключения лазера.

Выкладываю следующие фотографии самодельного лазерного гравера.

Вложения блок управления гравером блок управления лазер для гравера

Финал проекта Самодельный мини лазерный гравер

-=dp=- » 14 сен 2014, 09:32

В итоге, на быструю руку была написана программа в которую я включил киррилические шрифты и цифры, функции юстировки шаговых двигателей и тестирования лазера.

Выкладываю фотографии своего самодельного лазерного гравера в действии.

У кого возникнут вопросы или понадобится помощь в изготовлении подобного гравера пишите в этом форуме, в этой теме.
По запросу в данной теме могу выложить используемые библиотеки и скетчи для Ардуино, а так же свою программу для управления лазерным гравером.

Вложения самодельный лазерный гравер лазерный гравер в работе пример работы лазерного гравера

Re: Проект — Самодельный мини лазерный гравер

-=dp=- » 14 сен 2014, 09:41

Вложения мини лазерный гравер лазерный гравер самодельный лазерный гравер

Re: Проект — Самодельный мини лазерный гравер

-=dp=- » 14 сен 2014, 10:00

Re: Проект — Самодельный мини лазерный гравер

-=dp=- » 14 сен 2014, 11:57

Первые образцы гравировки !

Как говорится — первый блин комом

Вложения пример 3 пример 2 пример 1

Re: Проект — Самодельный мини лазерный гравер

Виталий » 14 сен 2014, 22:05

Круто Димон!
Давай уже вечный двигатель начинай изобретать
Шутка
А если серьезно, выложи пожалуйста скетч для ардуины, либу для мотор драйвер шилда и свою программулину.

А вообще крутой девайс ты замутил, у меня аж нижняя челюсть отвисла когда я эту тему увидел, молодец, от души!
Не останавливайся.

Re: Проект — Самодельный мини лазерный гравер

-=dp=- » 15 сен 2014, 08:24

По твоей просьбе выкладываю ардуино скетч, библиотеку управления шаговыми двигателями и мою программу для управления лазерным гравером.
Пока с помощью нее можно гравировать кирилический текст и цифры, в будущем добавлю латиницу и растровую графику 100х100 пикселей.

Вложения CNCtextLaserEngraver v.1.0.rar программа для управления лазерным гравером (210.94 KiB) Скачиваний: 2287 my_cnc_ok.rar скетч лазергого гравера для адуино (764 байт) Скачиваний: 1437 AFMotor.rar библиотека для шаговых двигателей (9.2 KiB) Скачиваний: 1624

Re: Проект — Самодельный мини лазерный гравер

-=dp=- » 26 сен 2014, 14:25

Бесплатная программа для лазерного гравера

-=dp=- » 08 окт 2014, 21:40

Вчера допилил немного программу для лазерного гравера !

Реализовал функцию гравировки картинок в ЧБ режиме.
Максимальный размер файла картинки 100 х 100 пикселей (Ограничения связаны с длиной червячной передачи от привода CDROM)
Теперь можно гравировать на темном пластике , флешках, телефонах, планшетах любые логотипы и текст с любыми шрифтами !
Выкладываю примеры лазерной гравировки:

Вложения Лазерная гравировка в Калининграде лазерная гравировка Калининград пример лазерной гравировки

Еще примеры лазерной гравировки в Калининграде

-=dp=- » 08 окт 2014, 21:43

Вложения лазерная гравировка sample1.jpg (75.41 KiB) Просмотров: 25361 Пример гравировки лазером sample2.jpg (77.71 KiB) Просмотров: 25361 Лазерный гравер примеры

Re: Проект — Самодельный мини лазерный гравер

-=dp=- » 11 окт 2014, 11:48

Выгравировал еще несколько примеров.

Материалы для лазерной гравировки:
Тёмный пластик (пластмасс),
Кожа,
Замша.

Вложения Лазерная гравировка в Калининграде Лазерная гравировка, пластмасс лазерная гравировка по пластику

Re: Проект — Самодельный мини лазерный гравер

-=dp=- » 11 окт 2014, 11:51

Вложения Лазерная гравировка на пластмассе Лазерная гравировка на замше Лазерная гравировка на коже

Re: Проект — Самодельный мини лазерный гравер

-=dp=- » 20 янв 2015, 22:02

Первая деталь, которую надо напечатать на 3-D принтере выполняет следующие функции:

1. Установка шагового мотора для оси y.

2. Поддержка стальных валов оси y.

3. Скольжение вдоль одного из валов оси x.

После того как деталь готова, в отверстия надо установить две бронзовые втулки, которые служат в качестве опор скольжения. Для уменьшения трения, втулки желательно смазать. Отличный недорогой вариант опор, которые используются в 3-D принтерах и подобных мехатронных проектах.

В качестве направляющих используются простые стержни из нержавеющей стали 5/16″. Нержавеющая сталь хорошо подходит для подшипников скольжения, так что смазанные бронзовые втулки ходят очень легко. Изначально использовался кусок 36″, который был разрезан на две части по 18″.

Прибор для лазерной гравировки своими руками из старого DVD-привода

Один инженер из Германии – Иоганнес Хермен (Johannes Hermen), сделал и опубликовал подробную инструкцию , по которой можно с легкостью собрать прибор, позволяющий делать лазерную гравировку. Самое что интересное, в основе данной лазерной гравировки лежит диод от старого, ненужного DVD-привода, мощность которого не меньше 300-400 мВт.

Также хочется отметить, что в старых приводах были очень мощные лазеры, они относились к Class B. Такие лазеры, легко могут нанести повреждение человеку: повредить глаз или же кожу человека, так что с ними обращались очень аккуратно.

Для того чтобы управлять лазером, используется плата Arduino nano, а также 2 мотора. Что касается самой конструкции рамы, то она сделала из обычных материалов: сосна, фанера, а также МДФ. Габариты ее составляют 22 на 22 см. На всю работу инженер потратил около 12 часов, не включая механические приспособления. Иоганнес Хермен также не стал использовать электрическую отвертки, а отдал предпочтение обычной.

Управление лазерного гравера происходит при помощи компьютера и его можно использовать, в том числе, для довольно больших и крупных деталей, например гравировка на кузове машины. Но гравировка на маленьких деталях ему удается также хорошо, например, на различных приборных панелях, табличках, стаканах и других бытовых вещах.

Такой лазер будет служить незаменимой вещью в Вашем хозяйстве, в некоторых случаях, он будет полезнее, чем 3D-принтер, который в домашних условиях, почти и не будет использоваться.

Как сделать еще более мощный лазер?

Если вам необходим резак по дереву или пластику, мощности стандартного диода из ДВД привода недостаточно. Понадобиться либо готовый диод мощностью 500-800 мВт, либо придется потратить много времени на поиски подходящих DVD приводов. В некоторых моделях LG и SONY устанавливаются лазерные диоды мощностью 250-300 мВт.

Главное – что подобные технологии доступны для самостоятельного изготовления.

Пошаговая видео инструкция рассказывающая как сделать своими руками лазер из ДВД привода

Как сделать лазерный гравер своими руками: пошаговая инструкция

Лазерный гравер можно сделать своими руками. В качестве основного элемента используется полупроводниковый лазер (светодиод) мощностью до 10 Вт. Фокусирование светового потока обеспечивается оптической системой, собираемой из нескольких линз. Для возможности управления процессом формируется трансмиссионная и контролирующая системы. Трансмиссия составляется из сервоприводов, синхронизирующих источник излучения с программным обеспечением. Контроль обеспечивают датчики и специальные схемы. При длительной работе гравера необходимо эффективное охлаждение диода с помощью кулеров. Опорные элементы и вспомогательные механизмы составляют механическую часть станка, которая отвечает за надежность работы всего устройства.

Как собрать самодельный лазерный гравер по дереву?

Для создания рельефного рисунка на дереве не нужна большая энергия. Готовый источник излучения и оптику можно взять из DVD-RW привода. Простой самодельный гравер показан на фото 1. Потребуются такие детали:

• П-образная или круглая трубка из цветного металла с внутренним диаметром 18–20 мм;
• электролитический конденсатор 2200 мкФ на 20 В;
• пленочный конденсатор 100 нФ;
• резистор 5 Ом;
• контактная кнопка и выключатель;
• аккумулятор типа 18650 и холдер;
• контроллер заряда;
• гнездо Jack 2,1 ×5,5 мм;
• коробка для обувной губки;
• теплопроводящий клей.

Надо заранее приготовить и инструмент: электродрель, паяльник, кусачки, плоскогубцы, отвертка. При изготовлении корпуса потребуются: пистолет для термоклея, ножовка по металлу и дереву, напильники.

Сборка внутренней части

Внутренняя рабочая часть – это, по сути, сам лазер, включающий излучатель и фокусирующую систему. Рекомендуется такой порядок сборки лазера.

Извлекается светодиод и линзы из DVD-привода. Для гравера подходят только элементы, содержащиеся в пишущей головке.

Тестируется диод. На вывод надо подать напряжение 3 В и убедиться, что происходит свечение.

Отпиливается отрезок трубки длиной 150 мм и просверливается в ней отверстие под контактную кнопку.

В коробке для губки вырезаются гнезда для трубки, аккумулятора и выключателя.

Собирается электрическая схема. К контроллеру заряда прикрепляется аккумулятор, при этом контакты «+» и «- » соединены с гнездом, а 2 других контакта – уходят на светодиод. На плату собирается схема питания лазера и изолируется скотчем.

К схеме подсоединяется светодиод и кнопка.

В трубке устанавливается лазер и закрепляется клеем, а в подготовленное отверстие вставляется кнопка. Остальные элементы схемы закрепляются скотчем.

Трубка с лазером закрепляется в коробке. Клеем закрепляется в ней аккумулятор и контроллер. Электрическая схема выводится наружу.

Фокусирующая линза устанавливается в трубке перед лазером. Для определения оптимального места надо проверить действие на листе бумаги. Перемещая линзу, определяется максимальный прожиг листа. В этой точке линза закрепляется термоклеем.

Коробка закрывается крышкой и можно считать, что лазер готов.

Сборка внешней части

Внешняя часть гравера отвечает за управление станком. Она состоит из механической системы перемещения, корпуса и системы управления (электроники).

Собирается внешняя часть в таком порядке.

Подготавливаются направляющие нужной длины: 2 – укороченные и 2 – длинные. В каждой группе длина направляющих одинакова.

Вырезается основание, оно должно быть на 10–15 см больше длины направляющих.

Подготавливаются Т-образные опоры для крепления направляющих к основанию. Они с помощью болтов вертикально закрепляются на основании.

Устанавливаются направляющие оси Y, а на их свободные концы одеваются каретки оси Х. Вставляются все направляющие на свои опоры.

Сверлятся отверстия для электродвигателей и осей шестеренок.

Устанавливаются шаговые двигатели, а на их валы закрепляются шестеренки.

В отверстия вставляются стержни оси и закрепляются эпоксидным клеем.

Устанавливаются прижимные ролики.

Устанавливаются и натягиваются ремни зубчатого типа для передачи вращения.

На каретки устанавливаются лазеры. Все провода аккуратно размещаются в специальных каналах. Концы выводятся наружу.

Завершает монтаж изготовление корпуса и подключение системы управления:

1. В основании делаются отверстия и устанавливаются уголки. Высота должна позволять поместить все элементы станка.
2. Из фанеры или оргстекла вырезаются стенки и закрепляются на уголках.
3. Крышка присоединяется с помощью петель.
4. В передней стенке делается отверстие для проводов.
5. Закрепляется выключатель и USB гнезда.
6. Монтируется и настраивается преобразователь напряжения.

К станку подключается компьютер и устанавливается программное обеспечение. Изображение в понятный для Arduino формат позволяет перевести программа Inkscape Lasertngraver.

Как собрать самодельный лазерный гравер по металлу?

Порядок сборки самодельного гравера для металла мало отличается от методики монтажа станка для обработки дерева. Главное отличие заключается в необходимости использования более мощного источника, что накладывает свои особенности.

Сборка внешней части

Установка мощного лазера требует обеспечения его надежного охлаждения. Для этого трубку со светодиодом надо поместить в алюминиевый радиатор. В нем сверлится отверстие нужного диаметра, и вставляется лазер с закреплением термоклеем. Внутри корпуса монтируется несколько кулеров, которые обеспечивают постоянное воздушное охлаждение.

Корректировки требует система управления. Для работы с металлами можно использовать файлы

STL, аннотированные изображения, показывающие детали, и принципиальные схемы с добавлением PDF-файлов с инструкцией для Inkscape и Universal Gcode Sender, чтобы создавать и отправлять рисунки в гравер, а также файлы Laser Engraved Filled Images и Letters Instructions Corrected.pdf

Сборка внутренней части

Важно решить вопрос, где взять лазерный светодиод достаточной мощности. Можно его извлечь из пишущего CD/DVD-RW со скоростью записи не менее 16Х, лазерной указки или коллиматора, светодиодного фонаря. Для питания потребуются 3 аккумулятора по 3,6 В каждый. Достаточная мощность будет развиваться при подаче тока силой 350–500 мА.

Рабочий орган любого лазера – это лазерный диод. Его можно купить почти в любом магазине радиотехнике, либо достать из нерабочего привода для компакт-дисков. Дело в том, что неработоспособность привода редко связана с выходом из строя лазерного диода. Имея в наличии сломанный привод можно без лишних затрат достать нужный элемент. Но нужно учесть, что его тип и свойства зависят от модификации привода.

Самый слабый лазер, работающий в инфракрасном диапазоне, установлен в CD-ROM дисководах. Его мощности хватает только для считывания CD дисков, а луч почти невидим и не способен прожигать предметы. В CD-RW встроен более мощный лазерный диод, пригодный для прожига и рассчитанный на ту же длину волны. Он считается наиболее опасным, так как излучает луч в невидимой для глаза зоне спектра.

Дисковод DVD-ROM оснащён двумя слабыми лазерными диодами, энергии которых хватает только для чтения CD и DVD дисков. В пишущем приводе DVD-RW установлен красный лазер большой мощности. Его луч виден при любом освещении и может легко воспламенять некоторые предметы.

В BD-ROM стоит фиолетовый или синий лазер, который по параметрам схож с аналогом из DVD-ROMа. Из пишущих BD-RE можно достать наиболее мощный лазерный диод с красивым фиолетовым или синим лучом, способным к прожигу. Однако найти для разборки такой привод достаточно сложно, а рабочее устройство стоит дорого.

Самым подходящим является лазерный диод, взятый из пишущего привода DVD-RW дисков. Наиболее качественные лазерные диоды установлены в LG, Sony и Samsung приводах.

Чем выше скорость записи DVD привода, тем мощнее установлен в нем лазерный диод.

Окончательная настройка и подготовка к работе

Изготовив лазерный гравировальный станок своими руками и закачав в его управляющий компьютер необходимое программное обеспечение, не приступайте к работе сразу: оборудование нуждается в окончательной настройке и регулировке. В чем заключается такая регулировка? Прежде всего необходимо убедиться, что максимальные перемещения лазерной головки станка по осям X и Y совпадают со значениями, полученными при преобразовании векторного файла. Кроме того, в зависимости от толщины материала, из которого изготовлено обрабатываемое изделие, надо отрегулировать параметры тока, подаваемого на лазерную головку. Делать это нужно для того, чтобы не прожечь изделие, на поверхности которого требуется выполнить гравировку.

Очень важным и ответственным процессом является точная настройка (юстировка) лазерной головки. Юстировка нужна для того, чтобы отрегулировать мощность и разрешение луча, вырабатываемого лазерной головкой вашего гравера. На дорогих серийных моделях лазерных гравировальных установок юстировка выполняется при помощи дополнительного маломощного лазера, установленного в основную рабочую головку. Однако в самодельных граверах, как правило, используются недорогие лазерные головки, поэтому такой способ точной настройки луча для них не подходит.

Испытайте свой самодельный лазерный гравер сначала на простых рисунках

Достаточно качественная юстировка самодельного лазерного гравера может быть выполнена при помощи светодиода, извлеченного из лазерной указки. Провода светодиода подсоединяются к источнику питания с напряжением 3 В, а сам он фиксируется на рабочем конце штатного лазера. Попеременно включая и регулируя положение лучей, исходящих от тестового светодиода и лазерной головки, добиваются их совмещения в одной точке. Удобство использования светодиода от лазерной указки заключается в том, что юстировка с его помощью может выполняться без риска нанесения вреда как рукам, так и глазам оператора гравировальной установки.

Видеоролик показывает процесс подключения гравера к компьютеру, настройку софта и подготовку станка к работе.