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 !
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))
Иногда бывает нужно красиво подписать подарок, но чем это сделать - непонятно. Краска расплывается и быстро стирается, маркер - не вариант. Лучше всего для этого подходит гравировка. Даже не придётся тратить на неё деньги, так как сделать лазерный гравёр своими руками из принтера сможет любой умеющий паять человек.
Устройство и принцип работы
Главным элементом гравёра является полупроводниковый лазер. Он испускает сфокусированный и очень яркий луч света, который прожигает обрабатываемый материал. Регулируя мощность излучения, можно изменять глубину и скорость прожига.
В основе лазерного диода лежит полупроводниковый кристалл, сверху и снизу которого находятся P и N области. К ним подсоединены электроды, по которым подводится ток. Между этими областями расположен P - N переход.
В сравнении с обычным лазерный диод выглядит великаном: его кристалл можно подробно рассмотреть невооружённым взглядом.
Расшифровать значения можно следующим образом:
- P (positive) область.
- P - N переход.
- N (negative) область.
Торцы кристалла отполированы до идеального состояния, поэтому он работает как оптический резонатор. Электроны, стекая из положительно заряженной области в отрицательную, возбуждают в P - N переходе фотоны. Отражаясь от стенок кристалла, каждый фотон порождает два себе подобных, те, в свою очередь, тоже делятся, и так до бесконечности. Цепная реакция, протекающая в кристалле полупроводникового лазера, называется процессом накачки. Чем больше энергии подаётся на кристалл, тем больше её накачивается в лазерный луч. В теории, насыщать его можно до бесконечности, но на практике все обстоит иначе.
При работе диод нагревается, и его приходится охлаждать. Если постоянно наращивать подаваемую на кристалл мощность, рано или поздно наступит момент, когда система охлаждения перестанет справляться с отводом тепла и диод сгорит.
Мощность лазерных диодов обычно не превышает 50 Ватт. При превышении этой величины становится сложно сделать эффективную систему охлаждения, поэтому мощные диоды чрезвычайно дороги в производстве.
Существуют полупроводниковые лазеры на 10 и более киловатт, но все они - составные. Их оптический резонатор накачивается маломощными диодами, количество которых может достигать нескольких сотен.
В гравёрах составные лазеры не используются, так как их мощность слишком велика.
Создание лазерного гравера
Для простых работ, вроде выжигания узоров на дереве, не нужны сложные и дорогие устройства. Достаточно будет самодельного лазерного гравёра, работающего от аккумулятора.
Прежде чем делать гравёр , необходимо приготовить для его сборки следующие детали:
Вытащите из DVD-привода пишущую головку.
Аккуратно извлеките фокусирующую линзу и разбирайте корпус головки до тех пор, пока не увидите 2 лазера, спрятанных в теплораспределяющие кожухи.
Один из них - инфракрасный, для считывания информации с диска. Второй, красный, - пишущий. Для того чтобы их отличить, подайте на их выводы напряжение в 3 вольта.
Распиновка выводов:
Перед проверкой обязательно наденьте тёмные очки. Ни в коем случае не проверяйте лазер, глядя на окошко диода. Смотреть нужно только на отражение луча.
Необходимо выбрать лазер, который засветился. Оставшийся можно выбросить, если не знаете, куда его применить. Для защиты от статики спаяйте все выводы диода вместе и отложите его в сторонку. Отпилите от профиля 15 см отрезок. Просверлите в нём отверстие под тактовую кнопку. Проделайте в коробке вырезы под профиль, гнездо для зарядки и выключатель.
Принципиальная схема лазерного гравёра из DVD своими руками выглядит следующим образом:
Залудите контактные площадки на плате контроля заряда и холдере:
С помощью проводов к контактам В+ и В- контроллера заряда припаяйте отсек для аккумулятора. Контакты + и - идут на гнездо, оставшиеся 2 - на лазерный диод. Сначала навесным монтажом спаяйте схему питания лазера и хорошо заизолируйте её скотчем.
Проследите, чтобы выводы радиодеталей не замыкались между собой. Припаяйте к питающей схеме лазерный диод и кнопку. Поместите собранное устройство в профиль и приклейте лазер теплопроводящим клеем. Остальные детали закрепите на двухсторонний скотч. Установите на своё место тактовую кнопку.
Вставьте профиль в коробку, выведите провода и закрепите его термоклеем. Припаяйте выключатель и установите его. Ту же процедуру проделайте с гнездом для зарядки. Термопистолетом приклейте на свои места аккумуляторный отсек и контроллер заряда. Вставьте в холдер батарею и закройте коробку крышкой.
Перед началом использования нужно настроить лазер. Для этого в 10 сантиметрах от него поставьте лист бумаги, который будет мишенью для лазерного луча. Разместите фокусирующую линзу перед диодом. Отдаляя и приближая её, добейтесь прожига мишени. Приклейте линзу к профилю в месте, где был достигнут наибольший эффект.
Собранный гравёр отлично подойдёт для мелких работ и развлекательных целей вроде поджигания спичек и прожига воздушных шариков.
Помните, что гравёр - это не игрушка, детям давать его нельзя. Лазерный луч при попадании в глаза вызывает необратимые последствия, поэтому храните устройство в недоступном для детей месте.
Изготовление прибора с ЧПУ
При больших объёмах работ обычный гравёр не справится с нагрузкой. Если вы собираетесь использовать его часто и много, вам понадобится устройство с числовым программным управлением.
Сборка внутренней части
Даже в домашних условиях можно сделать лазерный гравёр. Для этого из принтера нужно извлечь шаговые двигатели и направляющие. Они будут приводить в движение лазер.
Полный список необходимых деталей выглядит следующим образом:
Схема подключения всех компонентов:
Вид сверху:
Расшифровка обозначений:
- Полупроводниковый лазер с радиатором.
- Каретка.
- Направляющие оси X.
- Прижимные ролики.
- Шаговый двигатель.
- Ведущая шестерня.
- Зубчатый ремень.
- Крепления направляющих.
- Шестерни.
- Шаговые электродвигатели.
- Основание из листа металла.
- Направляющие оси Y.
- Каретки оси X.
- Зубчатые ремни.
- Опоры креплений.
- Концевые выключатели.
Измерьте длину направляющих и разделите их на две группы. В первой окажутся 4 коротких, во второй - 2 длинных. Направляющие из одной группы должны быть одинаковой длины.
Добавьте к длине каждой группы направляющих по 10 сантиметров и вырежьте по полученным размерам основание. Из обрезков согните П-образные опоры для креплений и приварите их к основанию. Разметьте и просверлите в них отверстия для болтов.
Просверлите в радиаторе отверстие и вклейте туда лазер, используя теплопроводящий клей. К нему припаяйте провода и транзистор. Болтами прикрутите радиатор к каретке.
Установите на две опоры крепления для направляющих и зафиксируйте их болтами. Вставьте в крепления направляющие оси Y, на их свободные концы наденьте каретки оси X. В них вденьте оставшиеся направляющие с установленной на них лазерной головкой. Наденьте на направляющие оси Y крепления и прикрутите их к опорам.
Просверлите отверстия в местах крепления электромоторов и шестерёночных осей. Установите на свои места шаговые двигатели и на их валы наденьте ведущие шестерни. Вставьте в отверстия заранее нарезанные из металлического стержня оси и закрепите их эпоксидным клеем. После его застывания наденьте на оси шестерни и прижимные ролики со вставленными в них подшипниками.
Установите зубчатые ремни так, как это показано на схеме. Перед закреплением натяните их. Проверьте подвижность оси Х и лазерной головки. Они должны перемещаться с небольшим усилием, вращая через ремни все ролики и шестерни.
Подключите к лазеру, двигателям и концевикам провода и стяните их стяжками. Получившиеся пучки уложите в подвижные кабель-каналы и закрепите их на каретках.
Концы проводов выведите наружу.
Изготовление корпуса
Просверлите в основании отверстия для уголков. Отступите от его краёв 2 сантиметра и начертите прямоугольник.
Его ширина и длина повторяет размеры будущего корпуса. Высота у корпуса должна быть такой, чтобы в него помещались все внутренние механизмы.
Расшифровка обозначений:
- Петли.
- Тактовая кнопка (старт/стоп).
- Выключатель питания Arduino.
- Выключатель лазера.
- Гнездо 2,1 х 5,5 мм для подачи 5 В питания.
- Защитный короб DC-DC инвертора.
- Провода.
- Защитный короб Arduino.
- Крепления корпуса.
- Уголки.
- Основание.
- Ножки из нескользящего материала.
- Крышка.
Вырежьте из фанеры все детали корпуса и скрепите их уголками. С помощью петель установите на корпус крышку и прикрутите его к основанию. В передней стенке вырежьте отверстие и просуньте сквозь него провода.
Соберите из фанеры защитные кожухи и вырежьте в них отверстия под кнопку, выключатели и гнёзда. Установите Arduino в кожух так, чтобы USB разъём совпал с предназначенным для него отверстием. Настройте DC-DC преобразователь на напряжение 3 В при токе 2 А. Закрепите его в кожухе.
Установите на свои места кнопку, гнездо питания, выключатели и спаяйте электрическую схему гравёра воедино. После припаивания всех проводов установите кожухи на корпус и прикрутите их саморезами. Чтобы гравёр заработал, нужно залить прошивку в Arduino.
После прошивки включите гравёр и нажмите кнопку «Старт». Лазер оставьте выключенным. Нажатие кнопки запустит процесс калибровки, во время которого микроконтроллер измерит и запомнит длину всех осей и определит положение лазерной головки. После его завершения гравёр станет полностью готовым к работе.
Прежде чем начинать работать с гравёром, нужно перевести изображения в понятный для Arduino формат. Сделать это можно с помощью программы Inkscape Laserengraver. Переместите в неё выбранное изображение и нажмите на Convert. Полученный файл отправьте по кабелю на Arduino и запустите процесс печати, включив перед этим лазер.
Такой гравёр может обрабатывать только предметы, состоящие из органических веществ: дерево, пластик, ткани, лакокрасочные покрытия и прочие. Металлы, стекло и керамику гравировать на нем не получится.
Никогда не включайте гравёр с открытой крышкой. Лазерный луч, попадая в глаза, концентрируется на сетчатке, повреждая её. Рефлекторное закрытие век вас не спасёт - лазер успеет выжечь участок сетчатки ещё до того, как они захлопнутся. При этом вы можете ничего не почувствовать, но со временем сетчатка начнёт отслаиваться, что может привести к полной или частичной потере зрения.
Если вы поймали лазерный «зайчик», как можно скорее обратитесь к офтальмологу - это поможет избежать серьёзных проблем в дальнейшем.
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
Лазеры давно вошли в наш обиход. Экскурсоводы применяют световые указки, строители с помощью луча выставляют уровни. Способность лазера нагревать материалы (вплоть до термического разрушения) используется при раскрое и декоративном оформлении.
Одно из применений – лазерная гравировка. На различных материалах можно получить тонкие узоры практически без ограничений по сложности.
Деревянные поверхности отлично подходят для выжигания. Особенно ценятся гравировки на оргстекле с подсветкой.
В продаже представлен богатый выбор гравировальных станков, преимущественно китайского производства. Оборудование не слишком дорогое, однако, покупка просто для развлечения нецелесообразна. Намного интересней сделать лазерный гравер своими руками.
Необходимо лишь раздобыть лазер мощностью несколько Вт, и создать рамную систему перемещения в двух осях координат.
Лазерный гравировальный станок своими руками
Лазерная пушка – не самый сложный элемент конструкции, к тому же есть варианты. В зависимости от задач, можно выбрать различную мощность (соответственно стоимость, вплоть до бесплатного приобретения). Умельцы из Поднебесной предлагают разные готовые конструкции, порой выполненные с высоким качеством.
Такой пушкой мощностью 2Вт можно даже фанеру резать. Возможность фокусировки на необходимом расстоянии позволяет контролировать как ширину гравировки, так и глубину проникновения (для 3D рисунков).
Стоимость подобного устройства порядка 5-6 тыс. рублей. Если высокая мощность не нужна – используйте маломощный лазер от пишущего привода DVD, который можно за копейки приобрести на радио рынке.
Есть вполне работоспособные решения, изготовление займет один выходной день
Как извлечь лазерный полупроводник из привода, объяснять не требуется, если вы умеете «делать вещи» руками – это не трудно. Главное – подобрать прочный и удобный корпус. К тому же, «боевой» лазер, пусть и маломощный, требует охлаждения. В случае с DVD приводом достаточно пассивного радиатора.