Mini CNC Laser Wood Engraver na Laser Cutter Karatasi. Hatua 18 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:53

Huu ni Maagizo juu ya jinsi nilivyotengeneza engraver ya kuni ya Laser CNC ya Arduino na mkataji nyembamba wa karatasi kwa kutumia anatoa za zamani za DVD, laser ya 250mW. Eneo la kucheza ni 40mm x 40mm max.

Je! Sio raha kutengeneza mashine mwenyewe kutoka kwa vitu vya zamani?

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
• 2.5mm JST XH-Sinema 2pin kiunganishi cha kiume
• 1x 1000uf 16v capacitor
• Kamba za jumper
• 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
• Gundi ya Epoxy
• Mbao ya mbao
• Karatasi ya Acrylic
• Vipimo vingine vya M4, bolts na karanga
• Glasi za Usalama za Laser

VYUO VYA USALAMA WA LASER ni lazima vinahitajika katika mradi huu

Sehemu nyingi zaidi zimeokolewa au zimeletwa kutoka Uchina kupitia tovuti inayoitwa BANGGOOD.

Hatua ya 2: 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 kama hizo hufanya hatua 20 / rev. 24 pia ni kawaida ya kawaida. Utalazimika kujaribu gari yako ili uone inachofanya. 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 3: Kukusanya Reli za Slider kwa X na Y-Axis

Kwa reli za kuteleza nimetumia viboko 2 vya ziada kwa utendaji bora na laini. Kazi kuu ya kitelezi ni kuteleza kwenye fimbo kwa uhuru na msuguano mdogo kati ya fimbo na kitelezi.

Ilinichukua muda kuchukua slider kuteleza kwa uhuru kwenye fimbo.

Hatua ya 4: Sura kuu ya Stepper X na Y

Kutumia shuka kadhaa za Acrylic nilikuwa nimetengeneza fremu kuu mbili za stepper na reli za kuteleza. Motor stepper ina spacers kati ya sura kuu na msingi wake, na ni muhimu kwa mhimili.

Hatua ya 5: Kuunganisha Reli ya Kuteleza na Sura Kuu

Kwanza kutumia gundi kubwa nimejaribu kurekebisha msimamo mzuri wa reli, ambapo inapaswa kuwa ili mfuasi awasiliane vizuri na uzi wa stepper. Mawasiliano inapaswa kuwa sahihi sio ngumu sana au sio slag sana. Ikiwa mawasiliano hayafai kati ya mfuasi na uzi, hatua zitaruka au gari itachora zaidi ya kawaida katika hali ya kawaida. Inachukua muda katika kurekebisha.

Mara tu ilipobadilishwa, kwa kutumia gundi ya Epoxy niliwarekebisha.

Hatua ya 6: 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 ya pili kwa Coil B. Iliwauzia na kutumia bomba la kupungua kwa joto juu yake.

Hatua ya 7: Kuchanganya X na Y Axis

X na Y huratibu harakati

Nimeunganisha kitelezi cha X na mhimili wa Y pamoja kwa kujipendezesha kwa kila mmoja, kwa kutumia spacer kati yao. Na pia imeambatisha grill nyembamba ya chuma juu yake kama kitanda cha kufanya kazi. Sumaku za Neodymium hutumiwa kama kishikiliaji cha kazi.

Hatua ya 8: 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

Chini Chini Chini Kamili hatua.

Hatua ya chini ya chini ya nusu ya chini.

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 9: Kusanya kila kitu pamoja kuwa kitu kimoja

Nimefanya Laser kusimama nje ya ukanda mrefu mwembamba wa chuma na mabano kadhaa ya Plastiki L na vifaa kadhaa. Kila kitu huwekwa kwenye ubao wa mbao kwa kutumia screw ya M4, karanga na bolts.

Uunganisho wa motors za stepper kwa dereva pia hufanywa.

Hatua ya 10: 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.

Kutumia mahusiano mawili ya Zip nimeweka laser na standi. Heatsink kwa laser pia inaweza kutumika, lakini laser yangu haikuwaka sana kwa hivyo sikuitumia. Unganisha kituo cha waya cha laser kwenye tundu la laser kwenye bodi ya dereva.

Unaweza kupata moja Hapa

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: 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

Lazima INAHITAJIKA VIKOMO VYA USALAMA

Hatua ya 13: Firmware ya GRBL

1. Pakua GRBL 1.1, 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 14: 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 (default 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 15: 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 sahihi cha baud kwa unganisho, 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 16: 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 Imeambatanishwa ni wakati wa kupita kwa mchakato mzima.

Hatua ya 17: 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 18: 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.

Shukrani za pekee kwa Waendelezaji wa GRBL:)

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

Asante !! kwa msaada wako.

Tuzo ya Kwanza katika Mashindano ya Microcontroller