Mini Mini Laser Engraver ya DIY: Hatua 19 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:52

Hii ni mafundisho juu ya jinsi nilivyochanganya mchoraji wangu wa zamani wa CNC Laser na kutengeneza toleo thabiti la mchoraji wa Laser CNC wa Arduino na mkataji nyembamba wa karatasi kwa kutumia anatoa za zamani za DVD na kutumia laser ya 250mW.

Toleo la Kale la CNC Yangu:

Toleo la zamani halikuwa thabiti sana na lilikuwa na kutetemeka kwa sababu ya sehemu zisizo sawa, kwa hivyo niliamua kutengeneza toleo thabiti lake kwa kutumia sehemu zilizochapishwa za 3D. Ambayo ilinipa matokeo bora katika kuchora laser hata kwa maelezo madogo sana, mashine hii ni kebo ya kufanya kazi vizuri. Unaweza kuona maelezo kwenye jicho la picha iliyochongwa.

Eneo la kucheza ni 40mm x 40mm max.

Hatua ya 1: Sehemu na Vifaa vinahitajika

• Arduino Nano (na kebo ya USB)
• Utaratibu wa 2x DVD drive stepper
• 2x A4988 moduli za mwendo wa gari (au ngao ya GRBL)
• Laser ya 250mW yenye lensi inayoweza kubadilishwa (au hapo juu)
• 12v 2Amps kiwango cha chini cha usambazaji wa umeme
• 1x IRFZ44N N-CHANNEL Mosfet
• 1x 10k kupinga
• 1x 47ohm kupinga
• Mdhibiti wa voltage 1x LM7805 (na heatsink)
• Tupu PCB Board
• Vichwa vya Kiume na vya Kike
• Mtindo wa 2.5mm JST XH
• 2pin kiunganishi kiume
• Kamba za Jumper za 1x 1000uf 16v
• Sumaku 8x ndogo za neodymium (ambazo nimeokoa kutoka kwa utaratibu wa lensi za DVD)
• 1x 2pin kuziba kwenye kontakt block screw block
• Vifungo vya Zip (100mm)
• Gundi Kubwa
• Screws 6x M3x12
• Screws 8x M2x5
• Glasi za Usalama za Laser

"VYUO VYA USALAMA WA LASER vinahitajika katika mradi huu".

Hatua ya 2: Sehemu zilizochapishwa

Faili za STL, angalia faili iliyoambatishwa au nenda kwa: https://www.thingiverse.com/thing 3521286

Sehemu zote zimechapishwa katika nyenzo za ABS.

Mipangilio ya Kuchapisha: Urefu wa tabaka: 0.2mm

Kujaza: <25%

Inasaidia: Hapana

Hatua ya 3: Kutenganisha DVD ya Stepper Mechnaism

Utaratibu mbili wa dereva wa DVD unahitajika, moja kwa X-Axis na ya pili kwa mhimili wa Y. Kutumia dereva mdogo wa kichwa cha Phillips niliondoa screws zote na motor iliyotengwa, reli za kuteleza na mfuasi. Magari ya stepper ni 4-pin Bipolar Stepper Motor.

Ukubwa mdogo na gharama ndogo ya gari ya DVD inamaanisha kuwa huwezi kutarajia azimio kubwa kutoka kwa gari. Hiyo hutolewa na screw ya kuongoza. Pia, sio motors zote hizo hufanya hatua 20 / rev. 24 pia ni kawaida ya kawaida. Itabidi ujaribu motor yako tuone inafanya nini.

Utaratibu wa kuhesabu azimio la gari la CD Drive Stepper:

Ili kupima azimio la motor stepper CD / DVD, micrometer ya dijiti ilitumika. Umbali kando ya screw ulipimwa. Urefu wa jumla wa screw kutumia micrometer, ambayo ilikuwa 51.56 mm. Kuamua thamani ya kuongoza ambayo ni umbali kati ya nyuzi mbili zilizo karibu kwenye screw. Nyuzi zilihesabiwa kuwa nyuzi 12 ndani ya umbali huu. Kiongozi = umbali kati ya nyuzi zilizo karibu = (jumla ya urefu / idadi ya nyuzi = 51.56 mm) / 12 = 4.29mm / rev. Pembe ya hatua ni digrii 18 ambayo inalingana na hatua 20 / mapinduzi. Sasa kwa kuwa habari yote inayohitajika inapatikana, azimio la motor stepper linaweza kuhesabiwa kama inavyoonyeshwa hapa chini: Azimio = (Umbali kati ya nyuzi zilizo karibu) / (N Steps / rev) = (4.29mm / rev) / (20 hatua / rev = 0.214 mm / hatua. Ambayo ni bora mara tatu azimio linalohitajika ambalo ni 0.68mm / hatua.

Hatua ya 4: Kuandaa Slider

Kutumia Super Gundi nimeunganisha kitelezi na mwongozo katika sehemu moja. Spring imeambatanishwa ili kudumisha mvutano kati ya mwongozo na screw ya kuongoza ili kuepuka kupigwa nyeusi.

Hatua ya 5: Kukusanya Reli za Slider kwa Y-Axis

Kabla ya kukusanya kitelezi ndani ya msingi nimeunganisha sumaku ndogo ndogo za neodymium (ambazo nimeziokoa kutoka kwa mfumo wa lensi za DVD) kwenye bamba la X. Sumaku hizi zitasaidia kushikilia kipande cha kazi kwenye eneo la kufanyia kazi.

Fimbo laini itaweka utaratibu wa kuteleza kwa msingi.

Hatua ya 6: Kukusanya Reli za Slider kwa X-Axis

Hapa, kwa kutumia gundi kubwa na screw nimeambatanisha utaratibu wa kuongoza kwa makazi ya laser.

Imeambatanisha motor ya stepper kwenye mahali kwa kutumia visu na baadaye kuingiza fimbo laini na sehemu inayoongoza kwenye mashimo uliyopewa kwa kuzingatia kwamba kitelezi kinasonga kwa uhuru sio ngumu sana. Na kushikamana na nguzo za sura hiyo.

Hatua ya 7: Wiring wa Stepper Motors

Kwa motors za stepper nimetumia kebo ya zamani ya usb, kwa sababu ina waya 4 ndani na ina kifuniko juu yake, na ni rahisi na rahisi kufanya kazi nayo.

Kutumia hali ya kuendelea katika Multimeter kuamua 2 Coil, Coil A na Coil B.

Nilitengeneza waya 2pair kwa kuchagua rangi, jozi moja kwa Coil A na pili kwa Coil B.

Iliwauzia na ilitumia bomba la kupungua kwa joto juu yake.

Hatua ya 8: Kuchanganya X na Y Axis

Kutumia screws 4x M3x12, pamoja msingi na fremu mbili za upande katika mkutano mmoja.

Hatua ya 9: Elektroniki

SEHEMU ZINATUMIWA KWA DEREVA NI:

• Arduino Nano.
• 2x A4988 Madereva ya gari la Stepper.
• 1x IRFZ44N N-CHANNEL MOSFET.
• Mdhibiti wa Voltage 1x LM7805 na Heatsink.
• 1x 47ohm na kipinzani cha 1x 10k.
• 1x 1000uf 16V capacitor.
• 1x 2.5mm JST XH-Sinema 2pin kiunganishi cha kiume.
• Pini za Kichwa cha kiume na Kike.
• 1x (20mm x 80mm PCB tupu).

Katika GRBL Pini za dijiti na za Analog za Arduino zimehifadhiwa. Pini ya 'Hatua' ya shoka za X na Y imeambatanishwa na pini za dijiti 2, na 3 mtawaliwa. Pini ya 'Dir' ya shoka za X na Y imeambatanishwa na pini za dijiti 5 na 6 mtawaliwa. D11 ni ya laser Wezesha. Arduino hupata nguvu kupitia Kebo ya USB. Madereva ya A4988 kupitia chanzo cha nguvu cha nje. Sehemu zote za ardhi zinashiriki uhusiano wa kawaida. VDD ya A4988 imeunganishwa na 5V ya Arduino. Laser nimetumia inaendesha kwenye 5V na imejenga katika mzunguko wa sasa wa kila wakati. Kwa chanzo cha mara kwa mara cha 5V kutoka kwa umeme wa nje wa mdhibiti wa voltage LM7805 hutumiwa. Heatsink ni lazima. IRFZ44N N-CHANNEL MOSFET inafanya kazi kama ubadilishaji elektroniki wakati inapokea ishara ya juu ya dijiti kutoka kwa pini D11 ya Arduino. KUMBUKA: 5V kutoka Arduino nano haiwezi kutumika kwa sababu laser huchota zaidi ya 250mA na Arduino Nano haina uwezo wa kutoa mengi ya sasa.

Inasanidi Kuingia kwa Micro kwa kila mhimili.

Azimio la MS0 MS1 MS2 Microstep.

Hatua ya Chini Chini Chini Kamili. Hatua ya chini ya chini ya Nusu.

Hatua ya Robo ya Chini ya Juu.

Hatua ya Juu ya Juu ya Juu ya Juu.

Hatua ya juu ya Juu ya Juu ya kumi na sita.

Pini 3 (MS1, MS2 na MS3) ni kwa kuchagua moja ya maazimio ya hatua tano kulingana na jedwali la ukweli hapo juu. Pini hizi zina vipinga-ndani vya kuvuta ndani kwa hivyo ikiwa tutaziacha zimekatika, bodi itafanya kazi kwa hali kamili ya hatua. Nimetumia usanidi wa hatua ya 16 kwa laini na kelele bila malipo. Wengi (lakini hakika sio wote) motors za stepper hufanya hatua 200 kamili kwa kila mapinduzi. Kwa kusimamia ipasavyo sasa kwenye koili inawezekana kufanya gari kusonga kwa hatua ndogo. Pololu A4988 inaweza kufanya mwendo wa gari kwa hatua ya 1/16 - au hatua 3, 200 kwa mapinduzi. Faida kuu ya utaftaji-microstepping ni kupunguza ukali wa mwendo. Nafasi pekee zilizo sahihi kabisa ni nafasi za hatua kamili. Pikipiki haitaweza kushikilia nafasi ya kusimama katika moja ya nafasi za kati na usahihi sawa wa msimamo au kwa torque sawa ya kushikilia kama katika nafasi kamili za hatua. Kwa ujumla kusema wakati kasi kubwa inahitajika hatua kamili zinapaswa kutumika.

Hatua ya 10: Kukusanya Elektroniki kwa Fremu

Imekusanya bodi ya dereva kwenye bamba la nyuma ukitumia visu 2x M2 na kwenye fremu ya mashine kwa kutumia Screws 2x M3x12. Imeunganishwa kwenye unganisho kwa motors za Stepper X, Y na Laser.

Hatua ya 11: Kurekebisha Sasa ya Dereva ya Stepper

Ili kufikia viwango vya juu, usambazaji wa magari kawaida ni kubwa zaidi kuliko inavyoruhusiwa bila upeo wa sasa wa kazi. Kwa mfano, motor kawaida ya stepper inaweza kuwa na kiwango cha juu cha sasa cha 1A na upinzani wa coil 5Ω, ambayo inaweza kuonyesha kiwango cha juu cha usambazaji wa 5 V. Kutumia motor kama hiyo na 12 V itaruhusu viwango vya juu vya hatua, lakini sasa lazima iwe kuwa mdogo kwa chini ya 1A ili kuzuia uharibifu wa motor. A4988 inasaidia upeo kama huu wa sasa wa kazi, na kitengo cha kupunguza nguvu kwenye ubao kinaweza kutumika kuweka kikomo cha sasa. Njia moja ya kuweka kikomo cha sasa ni kuweka dereva katika hali kamili ya hatua na kupima sasa inayoendesha kupitia coil moja ya gari bila kufunga pembejeo ya STEP. Ya sasa iliyopimwa itakuwa mara 0.7 ya kikomo cha sasa (kwani coil zote mbili zinawashwa na zimepunguzwa kwa 70% ya mpangilio wa sasa wa kikomo katika hali ya hatua kamili). Tafadhali kumbuka kuwa kubadilisha voltage ya mantiki, Vdd, na thamani tofauti kutabadilisha upeo wa sasa kwani voltage kwenye pini ya "ref" ni kazi ya Vdd. Njia nyingine ya kuweka kikomo cha sasa ni kupima voltage moja kwa moja juu ya potentiometer na kuhesabu kikomo cha sasa kinachosababisha (vipinga hisia vya sasa ni 0.1Ω). Kikomo cha sasa kinahusiana na voltage ya kumbukumbu kama ifuatavyo: Kikomo cha sasa = VREF × 1.25 Kwa hivyo, kwa mfano, ikiwa voltage ya kumbukumbu ni 0.6 V, kikomo cha sasa ni 0.75A. Kama ilivyoelezwa hapo juu, katika hali kamili ya hatua, sasa kupitia koili ni mdogo kwa 70% ya kikomo cha sasa, kwa hivyo kupata coil ya hatua kamili ya 1A, kikomo cha sasa kinapaswa kuwa 1A / 0.7 = 1.4A, ambayo inalingana kwa VREF ya 1.4A / 1.25 = 1.12 V. Tazama jarida la A4988 kwa habari zaidi. Kumbuka: Sasa coil inaweza kuwa tofauti sana na umeme wa sasa, kwa hivyo haupaswi kutumia kipimo cha sasa kwenye usambazaji wa umeme kuweka kikomo cha sasa. Mahali sahihi pa kuweka mita yako ya sasa iko kwenye safu na moja ya koili zako za gari.

Hatua ya 12: Mkutano wa Laser

Laser niliyotumia ni Moduli ya Laser Inayoweza Kuzingatiwa 200-250mW 650nm. Nyumba ya nje ya chuma hufanya kazi kama Heatsink kwa diode ya laser. Inayo lensi inayozingatia marekebisho ya nukta ya laser. Unganisha kituo cha waya cha laser kwenye tundu la laser kwenye bodi ya dereva.

Unaweza kupata moja Hapa.

Hatua ya 13: Kuwa tayari

Kutumia sumaku nne ndogo za Neodymium funga kipande cha kufanya kazi kwenye kitanda cha kufanya kazi na uweke mhimili wa X na Y kwenye nafasi ya kwanza (nyumbani). Imarisha bodi ya dereva kupitia chanzo cha Nguvu za nje, na Arduino Nano kwa Kompyuta kupitia USB A hadi USB Mini B Cable.

Pia nguvu bodi kupitia chanzo cha nguvu cha nje.

USALAMA KWANZA. VYUO VYA DALILI ZA USALAMA VINAhitajika

Hatua ya 14: Firmware ya GRBL

1. Pakua GRBL, Hapa
2. Dondoa kwenye desktop folda ya grbl-master, unaipata kwenye master.zip ya faili
3. Endesha Arduino IDE
4. Kutoka kwenye menyu ya upau wa programu, chagua: Mchoro -> # pamoja na Maktaba -> Ongeza Maktaba kutoka kwa faili
5. Chagua grbl ya folda ambayo unaweza kupata ndani ya folda ya grlb-master na bonyeza Bonyeza
6. Maktaba sasa imewekwa na programu ya IDE itakuonyesha ujumbe huu: Maktaba imeongezwa kwenye maktaba yako. Angalia orodha ya "Kujumuishwa kwa maktaba".
7. Kisha fungua mfano uitwao "grbl upload" na uipakie kwenye bodi yako ya arduino.

Hatua ya 15: Programu ya Kutuma G-CODE

Pia tunahitaji programu ya kutuma G-Code kwa CNC kwa kuwa nimetumia LASER GRBL

LaserGRBL ni moja wapo ya bora ya Windows GCode streamer ya DIY Laser Engraver. LaserGRBL ina uwezo wa kupakia na kutiririsha njia ya GCode kwa arduino, na pia chora picha, picha na nembo na zana ya uongofu ya ndani.

LASER GRBL Pakua.

LaserGRBL huangalia kila wakati bandari za COM zinazopatikana kwenye mashine. Orodha ya bandari hukuruhusu kuchagua bandari ya COM ambayo bodi yako ya kudhibiti imeunganishwa.

Tafadhali chagua kiwango sahihi cha baud kwa unganisho kulingana na usanidi wa firmware ya mashine yako (chaguo-msingi 115200).

Mipangilio ya Grbl:

$ $ - Tazama mipangilio ya Grbl

Kuangalia mipangilio, andika $ $ na ubonyeze kuingia baada ya kuunganisha kwenye Grbl. Grbl inapaswa kujibu na orodha ya mipangilio ya mfumo wa sasa, kama inavyoonyeshwa kwenye mfano hapa chini. Mipangilio hii yote inaendelea na imewekwa katika EEPROM, kwa hivyo ikiwa utapunguza nguvu, hizi zitarejeshwa wakati ujao utakapowasha Arduino yako.

$ 0 = 10 (mapigo ya hatua, usec)

$ 1 = 25 (ucheleweshaji wa hatua bila kazi, msec)

$ 2 = 0 (bandari ya hatua ya kubadilisha kinyago: 00000000)

$ 3 = 6 (mask bandari ya bandari ya dir: 00000110)

$ 4 = 0 (hatua kuwezesha kugeuza, bool)

$ 5 = 0 (punguza pini pindua, bool)

$ 6 = 0 (ubadilishaji wa pini ya uchunguzi, bool)

$ 10 = 3 (ripoti ya hali ya mask: 00000011)

$ 11 = 0.020 (kupotoka kwa makutano, mm)

$ 12 = 0.002 (uvumilivu wa arc, mm)

$ 13 = 0 (ripoti inchi, bool)

$ 20 = 0 (mipaka laini, bool)

$ 21 = 0 (mipaka ngumu, bool)

$ 22 = 0 (mzunguko wa homing, bool)

$ 23 = 1 (mask ya kugeuza homing dir: 00000001)

$ 24 = 50.000 (malisho ya nyumba, mm / min)

$ 25 = 635.000 (kutafuta nyumba, mm / min)

$ 26 = 250 (homing debounce, msec)

$ 27 = 1.000 (kuvuta nyumba, mm)

$ 100 = 314.961 (x, hatua / mm)

$ 101 = 314.961 (y, hatua / mm)

$ 102 = 314.961 (z, hatua / mm)

$ 110 = 635.000 (x kiwango cha juu, mm / min)

$ 111 = 635.000 (kiwango cha juu, mm / min)

$ 112 = 635.000 (z kiwango cha juu, mm / min)

$ 120 = 50.000 (x accel, mm / sec ^ 2)

121 = 50.000 (y accel, mm / sec ^ 2)

$ 122 = 50.000 (z accel, mm / sec ^ 2)

$ 130 = 225.000 (x max kusafiri, mm)

$ 131 = 125.000 (y max kusafiri, mm)

$ 132 = 170.000 (z max kusafiri, mm)

Hatua ya 16: Kubadilisha Mfumo

Hapa inakuja sehemu ngumu zaidi ya Mradi.

-Kurekebisha boriti ya laser ndani ya nukta ndogo iwezekanavyo kwenye kazi. Hii ndio sehemu ya Trickiest ambayo inahitaji muda na uvumilivu kutumia njia na njia ya makosa.

-Kuchukua mipangilio ya GRBL kwa $ 100, $ 101, $ 130 na $ 131

Mpangilio wangu wa GRBL ni, $ 100 = 110.000

$101=110.000

$130=40.000

$131=40.000

Nilijaribu kuchora mraba wa pande 40mm na baada ya makosa mengi na kurekebisha mpangilio wa grbl, ninapata laini sahihi ya 40mm iliyochorwa kutoka kwa X na Y-axis. Ikiwa azimio la X na Y-Axis si sawa picha itakua katika mwelekeo wowote.

Kumbuka sio motor zote za Stepper Kutoka DVD Drives ni sawa.

Ni mchakato mrefu na unaotumia muda mwingi lakini matokeo yake yanaridhisha sana wakati umebadilishwa.

Kiolesura cha mtumiaji wa LaserGRBL.

• Udhibiti wa unganisho: hapa unaweza kuchagua bandari ya serial na kiwango cha bagh cha kuunganishwa, kulingana na usanidi wa firmware ya grbl.
• Udhibiti wa faili: onyesha jina la faili lililopakiwa na maendeleo ya mchakato wa kuchora. Kitufe cha kijani cha "Cheza" kitaanza utekelezaji wa programu.
• Amri za mwongozo: unaweza kuchapa laini yoyote ya G-Code hapa na bonyeza "ingiza". Amri zitasimamishwa kuagiza foleni.
• Nambari za kurudi za amri na amri: onyesha amri zilizotiwa alama na hali yao ya utekelezaji na makosa.
• Udhibiti wa kukimbia: ruhusu nafasi ya mwongozo ya laser. Kasi ya mwendo wa kudhibiti utelezi wa wima, ukubwa wa hatua ya kudhibiti kitelezi.
• Hakikisho la kuchora: eneo hili linaonyesha hakikisho la mwisho la kazi. Wakati wa kuchora msalaba mdogo wa hudhurungi itaonyesha nafasi ya sasa ya laser wakati wa kukimbia.
• Grbl reset / homing / kufungua: vifungo hivi vinawasilisha laini-reset, homing na kufungua amri kwa bodi ya grbl. Kwenye upande wa kulia wa kitufe cha kufungua unaweza kuongeza vitufe vilivyofafanuliwa na mtumiaji.
• Shikilia kulisha na uendelee tena: vifungo hivi vinaweza kusimamisha na kuendelea na utekelezaji wa programu kutuma Kulisha Kushikilia au Endelea amri kwa bodi ya grbl.
• Hesabu ya laini na makadirio ya wakati: LaserGRBL inaweza kukadiria wakati wa utekelezaji wa programu kulingana na kasi halisi na maendeleo ya kazi.
• Inabadilisha hali ya kudhibiti: onyesha na ubadilishe kasi halisi na kupuuza kwa nguvu. Kubatilisha ni kipengele kipya cha grbl v1.1 na haitumiki katika toleo la zamani.

Hatua ya 17: Mchoro wa Mbao

Uingizaji wa haraka hukuruhusu kupakia picha ya aina yoyote katika LaserGRBL na kuibadilisha maagizo ya GCode bila hitaji la programu nyingine. LaserGRBL inasaidia picha, sanaa ya klipu, michoro ya penseli, nembo, ikoni na jaribu kufanya bora na aina yoyote ya picha.

Inaweza kukumbukwa kutoka kwa menyu ya "Faili, Fungua Faili" kwa kuchagua picha ya aina ya jpg,-p.webp

Mpangilio wa kuchonga ni tofauti kwa vifaa vyote.

Fafanua kasi ya kuchonga kwa mm na Ubora- mistari kwa mm Video Iliyoshirikishwa ni muda wa mchakato mzima.

Hatua ya 18: Kukata Karatasi Nyembamba

Laser hii ya 250mW pia inauwezo wa kukata karatasi nyembamba, lakini kasi inapaswa kuwa chini sana i.e. sio zaidi ya 15mm / min na boriti ya laser inapaswa kurekebishwa vizuri.

Video Imeambatanishwa ni wakati wa kupita kwa mchakato mzima.

Hatua ya 19: Kukata Vinyl na Kutengeneza Stika za Kimila

Nimetengeneza stika ya vinyl maalum. Mabadiliko ya kasi ya boarder kwa heshima na rangi ya vinyl iliyotumiwa.

Rangi nyeusi ni rahisi kufanya kazi nayo wakati rangi nyepesi ni ngumu.

Picha zilizo hapo juu zinaonyesha jinsi ya kutumia stika ya vinyl ambayo hufanywa kwa kutumia CNC.

Lakini kumbuka kuwa vinyl inayowaka hutoa mafusho ya kansa. Wananuka vibaya sana.

Shukrani za pekee kwa Waendelezaji wa GRBL:)

Natumai ulipenda mradi huu, nijulishe katika maoni ikiwa kuna maswali yoyote, ningependa kuona picha za mashine zako za CNC pia!

Asante !! kwa msaada wako.