Лазерный гравер своими руками из принтера

Самодельный лазерный гравёр: создание из принтера или DVD своими руками

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.

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:

1. P (positive) область.
2. P — N переход.
3. 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.

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:

1. Лазерный диод из DVD-RW привода.
2. Фокусирующая линза.
3. Алюминиевый П-образный профиль или трубка из цветного металла со внутренним диаметром 15-20 мм.
4. Электролитический конденсатор 50 В, 2200 мкФ.
5. Резистор 5 Ом.
6. Плёночный конденсатор 100 нФ.
7. Тактовая кнопка.
8. Выключатель.
9. Теплопроводящий клей.
10. Аккумулятор типа 18650 и холдер для него.
11. Коробка из-под губки для обуви.
12. Скотч, в том числе и двухсторонний.
13. Клеевой термопистолет с расходниками.
14. Контроллер заряда.
15. Гнездо Jack 2,1 Х 5,5 мм.

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.

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:

• Лазерный диод из пишущего привода.
• Радиатор для диода.
• 3 шаговых двигателя.
• 6 направляющих круглого сечения.
• Крепления для направляющих.
• 3 двойных или 6 одинарных кареток скольжения.
• Блок питания 5 В, 4 А.
• Arduino UNO.
• 2 драйвера шаговых двигателей.
• 2 выключателя.
• Лист металла 50 х 50 см и толщиной 2 мм (для основания).
• Большой лист фанеры.
• Уголки для скрепления фанеры.
• Саморезы.
• 2 мебельных петли.
• Провода сечением 0,5 мм².
• Подвижный кабель-канал.
• Пластиковые стяжки для проводов.
• Транзистор IRFZ44.
• 2 прижимных ролика.
• 5 шестерней.
• Металлический стержень (ось для шестерней и роликов).
• 4 подшипника.
• Зубчатый ремень.
• Понижающий DC-DC преобразователь на 2 А.
• Четыре концевых выключателей.
• Тактовая кнопка.
• Гнездо Jack 2,1 х 5,5 мм.
• 4 резиновые или силиконовые ножки.
• Теплопроводящий клей.
• Эпоксидная смола с отвердителем.

Схема подключения всех компонентов:

Вид сверху:

Расшифровка обозначений:

1. Полупроводниковый лазер с радиатором.
2. Каретка.
3. Направляющие оси X.
4. Прижимные ролики.
5. Шаговый двигатель.
6. Ведущая шестерня.
7. Зубчатый ремень.
8. Крепления направляющих.
9. Шестерни.
10. Шаговые электродвигатели.
11. Основание из листа металла.
12. Направляющие оси Y.
13. Каретки оси X.
14. Зубчатые ремни.
15. Опоры креплений.
16. 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:

1. Петли.
2. Тактовая кнопка (старт/стоп).
3. Выключатель питания Arduino.
4. Выключатель лазера.
5. Гнездо 2,1 х 5,5 мм для подачи 5 В питания.
6. Защитный короб DC-DC инвертора.
7. Провода.
8. Защитный короб Arduino.
9. Крепления корпуса.
10. Уголки.
11. Основание.
12. Ножки из нескользящего материала.
13. 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.

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.

Лазерный гравер своими руками: материалы, сборка, установка программного обеспечения

Многие из тех домашних умельцев, которые в своей мастерской занимаются изготовлением и декоративным оформлением изделий из древесины и других материалов, наверняка задумывались над тем, как сделать лазерный гравер своими руками.

Наличие такого оборудования, серийные модели которого стоят достаточно дорого, позволяет не только наносить на поверхность обрабатываемого изделия сложнейшие рисунки с высокой точностью и детализацией, но и осуществлять лазерную резку различных материалов.

Самодельный лазерный станок в процессе гравировки по дереву

Самодельный лазерный гравер, который обойдется значительно дешевле, чем серийная модель, можно изготовить даже в том случае, если вы не обладаете глубокими знаниями в электронике и механике.

Лазерный гравер предлагаемой конструкции собирается на аппаратной платформе «Ардуино» (Arduino) и имеет мощность 3 Вт, тогда как у промышленных моделей этот параметр составляет не менее 400 Вт.

Однако даже такая невысокая мощность позволяет использовать данный аппарат для резки изделий из пенополистирола, пробковых листов, пластика и картона, а также выполнять качественную лазерную гравировку.

Этот гравер справится и с тонким пластиком

Необходимые материалы

Для того чтобы самостоятельно изготовить лазерный гравер на Arduino, потребуются следующие расходные материалы, механизмы и инструменты:

• аппаратная платформа Arduino R3;
• плата Proto Board, оснащенная дисплеем;
• шаговые двигатели, в качестве которых можно использовать электромоторы из принтера или из DVD-плеера;
• лазер, мощность которого составляет 3 Вт;
• устройство для охлаждения лазера;
• регулятор напряжения постоянного тока DC-DC;
• транзистор MOSFET;
• электронные платы, при помощи которых осуществляется управление двигателями лазерного гравера;
• выключатели концевого типа;
• корпус, в котором можно разместить все элементы конструкции самодельного гравера;
• зубчатые ремни и шкивы для их установки;
• шарикоподшипники различных типоразмеров;
• четыре деревянных доски (две из них с размерами 135х10х2 см, а две другие – 125х10х2 см);
• четыре металлических стержня круглого сечения, диаметр которых составляет 10 мм;
• болты, гайки и винты;
• смазочный материал;
• стяжки-хомуты;
• компьютер;
• сверла различного диаметра;
• циркулярная пила;
• наждачная бумага;
• тиски;
• стандартный набор слесарных инструментов.

Наибольшего вложения потребует электронная часть станка

Электрическая часть самодельного лазерного гравера

Основным элементом электрической схемы представленного устройства является лазерный излучатель, на вход которого должно подаваться постоянное напряжение со значением, не превышающим допустимых параметров.

Если не соблюсти данное требование, лазер может просто сгореть.

Лазерный излучатель, используемый в гравировальной установке представленной конструкции, рассчитан на напряжение 5 В и силу тока, не превышающую 2,4 А, поэтому настройка регулятора DC-DC должна быть выполнена на силу тока 2 А и напряжение до 5 В.

Электрическая схема гравера

Транзистор MOSFET, который является важнейшим элементом электрической части лазерного гравера, необходим для того, чтобы, получая сигнал от контроллера «Ардуино», включать и выключать лазерный излучатель.

Электрический сигнал, вырабатываемый контроллером, является очень слабым, поэтому воспринимать его, а затем отпирать и запирать контур питания лазера может только транзистор MOSFET.

В электрической схеме лазерного гравера такой транзистор устанавливается между плюсовым контактом лазера и минусовым регулятора постоянного тока.

Шаговые электродвигатели лазерного гравера подключаются через одну электронную плату управления, что обеспечивает синхронность их работы. Благодаря такому подключению зубчатые ремни, приводимые в движение несколькими двигателями, не провисают и сохраняют стабильное натяжение в процессе своей работы, что обеспечивает качество и точность выполняемой обработки.

Следует иметь в виду, что лазерный диод, используемый в самодельной гравировальной установке, не должен перегреваться.

Для этого необходимо обеспечить его эффективное охлаждение. Решается такая задача достаточно просто: рядом с диодом устанавливают обычный компьютерный вентилятор. Чтобы исключить перегрев плат управления работой шаговых электродвигателей, рядом с ними также размещают компьютерные кулеры, так как обычные радиаторы с такой задачей не справляются.

Фотографии процесса сборки электросхемы
Фото-1 Фото-2 Фото-3
Фото-4 Фото-5 Фото-6

Процесс сборки

Самодельный гравировальный станок предложенной конструкции – это устройство челночного типа, один из подвижных элементов которого отвечает за перемещение по оси Y, а два других, спаренных, – за перемещение по оси X.

За ось Z, которая также оговаривается в параметрах такого 3D-принтера, принимается глубина, на которую осуществляется прожиг обрабатываемого материала.

Глубина отверстий, в которые устанавливаются элементы челночного механизма лазерного гравера, должна составлять не менее 12 мм.

Рамка рабочего стола – размеры и допуски
Фото-1 Фото-2 Фото-3
Фото-4 Фото-5 Фото-6
В качестве направляющих элементов, по которым будет перемещаться рабочая головка лазерного гравировального устройства, могут выступать алюминиевые стержни диаметром не менее 10 мм.

Если найти стержни из алюминия не представляется возможным, для этих целей можно использовать стальные направляющие такого же диаметра.

Необходимость применения стержней именно такого диаметра объясняется тем, что в таком случае рабочая головка лазерного гравировального устройства не будет провисать.

Изготовление подвижной каретки

Поверхность стержней, которые будут использоваться в качестве направляющих элементов для лазерного гравировального устройства, надо очистить от заводской смазки и тщательно отшлифовать до идеальной гладкости. Затем на них следует нанести смазывающий состав на основе белого лития, который улучшит процесс скольжения.

Установка шаговых двигателей на корпус самодельного гравировального устройства осуществляется при помощи кронштейнов, изготовленных из листового металла.

Чтобы сделать такой кронштейн, лист металла, ширина которого приблизительно соответствует ширине самого двигателя, а длина в два раза превышает длину его основания, сгибают под прямым углом.

На поверхности такого кронштейна, где будет располагаться основание электромотора, сверлят 6 отверстий, 4 из которых необходимы для фиксации самого двигателя, а два остальных – для крепления кронштейна к корпусу при помощи обычных саморезов.

Для установки на вал электромотора приводного механизма, состоящего из двух шкивов, шайбы и болта, также используется кусок металлического листа соответствующего размера.

Надетые на шкивы зубчатые ремни, которые должны приводить в движение челноки гравировального устройства, соединяются с их деревянными основаниями при помощи саморезов.

Установка шаговых двигателей
Фото-1 Фото-2 Фото-3
Фото-4 Фото-5 Фото-6

Установка программного обеспечения

Вашему лазерному гроверу, который должен работать в автоматическом режиме, потребуется не только установка, но и настройка специального программного обеспечения.

Важнейшим элементом такого обеспечения является программа, которая позволяет создавать контуры желаемого рисунка и преобразовывать их под расширение, понятное управляющим элементам лазерного гравера.

Такая программа имеется в свободном доступе, и ее можно без особых проблем скачать на свой компьютер.

Программа, скачанная на управляющий гравировальным устройством компьютер, распаковывается из архива и устанавливается. Кроме того, вам потребуется библиотека контуров, а также программа, которая будет отправлять данные по создаваемому рисунку или надписи на контроллер «Ардуино».

Такую библиотеку (как и программу для передачи данных на контроллер) также можно найти в свободном доступе.

Для того чтобы ваша лазерная самоделка работала корректно, а гравировка, выполняемая с ее помощью, была качественной, вам потребуется настройка и самого контроллера под параметры гравировального устройства.

Особенности использования контуров

Если с вопросом о том, как сделать ручной лазерный гравер, вы уже разобрались, то необходимо прояснить и вопрос о параметрах контуров, которые могут наноситься при помощи такого устройства.

Такие контуры, внутренняя часть которых не заполняется даже в том случае, если исходный рисунок закрашен, должны передаваться на контроллер гравера файлами не в пиксельном (jpeg), а векторном формате.

Это значит, что изображение или надпись, наносимые на поверхность обрабатываемого изделия при помощи такого гравера, будут состоять не из пикселей, а из точек. Такие изображения и надписи можно как угодно масштабировать, ориентируясь на площадь поверхности, на которую они должны быть нанесены.

При помощи лазерного гравера на поверхность обрабатываемого изделия можно нанести практически любой рисунок и надпись, но для этого их компьютерные макеты необходимо перевести в векторный формат.

Выполнить такую процедуру несложно: для этого используются специальные программы Inkscape или Adobe Illustrator. Файл, уже переведенный в векторный формат, необходимо преобразовать еще раз, чтобы его смог корректно воспринимать контроллер гравировальной установки.

Для такого преобразования используется программа Inkscape Laserengraver.

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.

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.

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

Лазерный гравер 2500 мвт своими руками — жильцов дмитрий

В предыдущей статье я описал опыт сборки и наладки гравера из китайского набора. Поработав с аппаратом, понял, что в моей лаборатории он будет не лишним. Задача поставлена, буду решать.

На горизонте два варианта решения — заказ набора в Китае и разработка собственной конструкции.

Недостатки конструкции с aliexpress

Как и писал в предыдущей статье, набор оказался вполне работоспособным. Практика работы со станком выявила следующие недостатки конструкции:

1. Плохо проработана конструкция каретки. На видео в предыдущей статье это хорошо заметно.
2. Ролики подвижных узлов крепятся на панелях винтами М5 и связаны с панелью только с одной стороны. При этом, как ни затягивай винты, остается люфт.

Пластиковые детали

Поскольку каркас из станочного профиля вполне достойный, устранить выявленные недостатки получилось переработав пластиковые детали.

Держатель лазера я достаточно хорошо описал в предыдущей статье. Также в конструкцию я добавил дополнительную деталь, связывающую все четыре ролика на правой и левой панелях. Деталь позволила исключить люфты при перемещении панелей.

Все детали имеют достаточно простые формы и не требуют поддержек и других сложностей при печати.

Для заказа набора пластиковых деталей необходимо перейти в интернет-магазин:

ZDV-LASER-ENGRAVER-V1-PLASTIC

Модели пластиковых деталей для печати доступны:

https://www.thingiverse.com/thing:2703455

Демонстрация работы

Работу гравера и его внешний вид можно оценить в следующем видео.

Конструкция гравера

Каркас гравера построен на станочном алюминиевом профиле 20х40. Детали, несущие подвижные части гравера выполнены на 3D принтере. Подвижные части перемещаются на стандартных роликах. Каретка, несущая лазерный модуль позволяет регулировать высоту лазера над рабочим столом, что позволяет фокусировать мощность лазерного луча в достаточно большом диапазоне.

Сборка конструкции показана в формате 3D PDF.

СБОРКА

Конструкция весьма простая. По этой причине много времени и мучений на сборку не уйдет, если соблюдать рекомендованную последовательность сборки.

ШАГ 1. КАРКАС

Как описано выше, каркас построен из конструкционного профиля 20х40. Для скручивания профиля между собой используются внутренние уголки.

На более длинных деталях в центральных отверстиях торцов нарезана резьба для монтажа ножек и боковых панелей (на средней по длине).

Ножки крепятся на винтах в четырех точках. Это сделано для того, чтобы каркас собирался без возможных перекосов.

Для начала потребуется закрепить все четыре ножки, снова не до конца затягивая крепеж.

Теперь необходимо найти максимально ровную поверхность! Выставить все детали таким образом, чтобы каркас «стоял» плотно, не играя на поверхности.

Протягиваем все крепежи, начиная с внутренних уголков и контролируя возможные перекосы угольником.

ШАГ 2. ПРАВАЯ ПАНЕЛЬ

Перед сборкой правой панели на вал двигателя необходимо установить гибкую муфту.

Затем необходимо прикрутить шаговый двигатель через проставку из пластика.

Положение кабельного вывода и проставка хорошо видны на рисунке ниже.

ШАГ 3. ЛЕВАЯ ПАНЕЛЬ

Для сборки левой панели потребуется только запрессовать подшипник в отверстие.

Я постарался исключить операцию склеивания. Для этого «пустил волну» по поверхности отверстия для установки подшипника. По этой причине необходимо с усилием вдавить подшипник.

ШАГ 4. МОНТАЖ ЛЕВОЙ ПАНЕЛИ

Для монтажа потребуются следующие детали.

Сначала потребуется установить верхние ролики.

Затем установить сборку на профиль.

И закрепить нижние ролики. На рисунке хорошо видно, что крепежные отверстия винтов для крепления роликов имеют ход в несколько миллиметров.

Это сделано для того, чтобы верхние и нижние ролики можно было хорошо стянуть на профиле, исключив люфт. Единственное, действовать потребуется аккуратно и не перетянуть.

ШАГ 5. МОНТАЖ ПРАВОЙ ПАНЕЛИ

Для монтажа потребуются следующие детали.

Сначала потребуется установить верхние ролики.

Затем установить сборку на профиль и установить нижние ролики. Дальнейший монтаж идентичен монтажу левой панели.

После протягивания винтов потребуется проконтролировать ход панели. Она должна перемещаться достаточно легко и при этом отсутствовать люфт.

ШАГ 6. МОНТАЖ НАПРАВЛЯЮЩЕЙ КАРЕТКИ

Для передачи движения по оси Y в данной конструкции используются обе панели. Для того, чтобы не задействовать 2 шаговых двигателя, крутящий момент на левую панель передается через вал, диаметром 5мм. После подготовки деталей приступаем.

Сначала устанавливается связующий вал и зажимается стопорными винтами гибкой муфты.

При установке необходимо проконтролировать, чтобы не были забыты шкивы. Жестко крепить их в данный момент нет необходимости. При натягивании ремней потребуется регулировка.

ШАГ 7. КАРЕТКА

Сборка каретки детально рассмотрена в предыдущей статье…

Сборка не представляет особого труда.

ШАГ 8. МОНТАЖ КАРЕТКИ НА НАПРАВЛЯЮЩУЮ

Для начала потребуется собрать все необходимые детали.

Все операции монтажа идентичны операциям монтажа панелей.

ШАГ 9. МОНТАЖ РЕМНЕЙ

Ремни притягиваются винтами под гайки профиля. Потребуется по-месту отрезать 3 ремня и подготовить крепеж.

Для начала край ремень располагается в нише профиля зубом вниз. После этого устанавливается гайка. Для установки гайки потребуется усилие.

Во время натягивания ремня потребуется выставить положение шкива. Шкив выставляется так, чтобы на всем ходу ремень как можно меньше притирался к боковым граням шкива.

Для установки ремня направляющей каретки лучше приподнять ее как показано на рисунке ниже, поскольку гайки все же лучше установить в нишу с торца.

После направляющая опускается на штатное место.

Перед затягиванием второго «хвоста» ремня необходимо убедиться, что ремень натянут достаточно сильно.

На этом сборка механики завершается.

КОНТРОЛЛЕР

Описание контроллеров для управления гравером я планирую подготовить в отдельной статье. Следите за публикациями!

Набор для сборки и лазерный гравер под ключ

С декабря 2017 принимаю заказы на полный набор для сборки и собранного, настроенного и полностью готового к использованию лазерного гравера, описанного в статье. Информация доступна в интернет-магазине.

Если Вам помогла статья и есть желание поддержать новые проекты, ссылка для поддержки:

Делаем лазерный гравер «Франкенштейн» — часть 1

Перевел SaorY для mozgochiny.ru

Доброго времени суток, мозгочины! Лазерный резак описываемый в этой статье, был собран из старых принтера и сканера, и носит говорящее название «Франкенштейн». Заинтересовало? Тогда читаем далее…

Создание этого мозгорезака развивалось вокруг руководства ‘Pocket Laser Engraver’ от Groover.

Данное руководство это «мaking-оf», то есть описание всего процесса создания. И хотя многое, если не все, во время механической сборки требует изобретательности, я попытался на сколько это возможно задокументировать процесс целиком.

Принтеры и сканеры бывают разных моделей, поэтому данная статья не может быть использована как точная пошаговая инструкция, это скорее пособие «как это можно сделать».

Все вопросы которые могут возникать во время изготовления этой самоделки, я постараюсь осветить.

Скажу, что в электронике я ничего не соображал, знал лишь что красный (в основном) это «плюс», а черный (также в основном) — это «масса».

Рабочая площадь этого мозгогравера составляет 27х20см, самое то, чтобы сделать какие-нибудь шлепанцы на лето.

Резать он может следующие материалы:— поролон— пленку— винил— бумагу (почти всех цветов кроме белого и красного)

— некоторые пластмассы (в зависимости от толщины может понадобиться несколько проходов)

Гравировать он может на:— светлой древесине— коже— кости— рогах— пластике— некоторых лакированных покрытиях

— чистых CD/DVD-дисках (синих и фиолетовых)

Цвет здесь играет важную роль. С белыми поверхностями сложно, если не невозможно, работать, потому что они слишком сильно отражают красный луч. Красные поверхности также проблемны, ведь они тоже отражают все излучение красного участка спектра.

Затраты на всю сборку не большие, и все что понадобится это:

— Arduino (или клон) -1 шт.— Easydriver — 2шт.— некоторые электронные детали— лазерный модуль Aixiz /W lens

— алюминиевый профиль

!!!!! И чуть не забыл — лазерные защитные очки (ОБЯЗАТЕЛЬНО)!!!!

См. Шаг 16: для ознакомления с защитой глаз от лазера.

Времени на изготовление гравера, включая заказ и ожидание доставки, ушло примерно 4 месяца. Но он постоянно дорабатывается, и вот последние изменения:

— 9 мая 2013 : обновлен шаг 14 : Лазерный диод (фотографии и несколько советов по фокусировке)— 13 мая 2013 года : добавлен шаг 17 — ссылки и файлы— Добавлен Шаг 18: дальнейшие планы по улучшению( по желанию)— Обновлен BOM-список, теперь он содержит больше необходимых материалов— 20 мая 2013 : исправлены мм/сек в мм/мин ! В секундах было бы очень очень быстро.— 1 июня 2013 : добавлен Шаг 13 — альтернативный щилд лазерного драйвера лазера (щилд Easylaser)

— 4 декабря 2013: обновлен схема/макет с альтернативным шилдом Easylaser.

bom_list_frankenstein

Шаг 1: Поиск кандидатов на разбор

Перед тем как приступать к «яростному» разбору следует учесть ряд советов:

Правила выведенные опытным путем— чем древнее принтер, тем лучше

— чем новее сканер, тем лучше.

Шаговые двигатели сканеров зачастую превосходят шаговые двигатели принтеров, они делают больше шагов за оборот.

Чем новее принтер, тем меньше шансов добыть из него шаговый двигатель (степпер).

Все сканеры имеют степперы, и чем сканер древнее, тем больше вероятность достать из него однополярный шаговый двигатель, который в данном мозгопроекте не пригодится.

———————————

Идентификация деталей старых устройств процесс сложный, но мне повезло, хоть степпер сканера новый. А для принтера я отыскал инструкцию по ремонту, но и она особо не помогла мне.

Сканер / ось Х

Стол сканера я использовал в качестве основания мозгоподелки.

Используются так же направляющая и зубчатый ремень, а еще каретка, перемещавшая фотоэлектронику. Но каретку придется подрезать, чтобы дать больше пространства для лазера.

Теперь немного о степпере.Имеются 4 шестерни расположенные на проводковой плите.

Передаточное отношение, к счастью, незначительно. Если вам хочется узнать как оно рассчитывается, то загляните на эту страничку( язык там немецкий, но можно воспользоваться опцией онлайн-перевода).

Степпер сканер отвечает за ось Х.

Принтер / ось Y

Принтер для разбоа я взял старый Epson Stylus Photo 925.Судя по странному руководству по ремонту принтера степпер из него 4-фазный, 48 шаговый, биполярный, 42В (???), вот только не понимаю, если это биполярный степпер он должен иметь 2 фазы, а не 4.Проворачивая вал вручную я подсчитал количество шагов, их оказалось 48.Этот шаговый двигатель (и каретка печатной головки) отвечают за ось Y.

Позже я понял, что этот 48 шагов или степпер сам по себе являются слабым звеном в этой поделке. Он медленнее степпера сканера и гремит на направляющей. Латунные фиттинги здесь отсутствуют, смазка вазелином должна немного исправить ситуацию.

Технические характеристики степперов:— Tevion 2400 dpi / Microtek 5800

фаз — 2, шаговый угол — 3,75°/шаг = 96 шагов, напряжение 5В, сила тока — ?, сопротивление 5.5Ом, удерживающий момент — ?.

— Epson Stylus Photo 925фаз — 2, шаговый угол — 7,5°/шаг = 48 шагов, напряжение — 5-12В,

сила тока — ?, сопротивление — 7Ом, удерживающий момент — ?.

Позже я узнал, что оба степпера потребляют ток менее 300 мА.
Easydriver V4.4 имеет ошибку с шелковой печатью при смешивании Max и Min poti, в 4.4 они переходят на печать на PCB, и одновременно меняется poti на реверс poti. По крайней мере это я прочитал на некоторых форумах.

Проще говоря:Poti настроен на низкое сопротивление, это значит степеры получают часть тока, которое может подать Easydriver. Максимум 750мА на катушку. Poti установлен примерно на 25%, просто чтобы они не «закричали от боли».Распиновка шагового двигателя:

Во время бесконечных поисков в интернете я часто наталкивался на вопрос — как узнать правильную распиновку степперов? А нужно лишь взять кусочек провода и замкнуть контакты, и если при повороте вала чувствуется сопротивление, то вы замкнули пару.

Шаг 2: Разбор сканера

Полагаю, что ваши старые принтер и сканер не такие как у меня, и этот шаг скорее о том, что необходимо сделать, и что бережно сохранить. Принтеры и сканеры различных моделей имеют разные механизмы, но мозгостроение у них схожее.

От сканера мне необходимы стол и каретка, в которой находится фотоэлектроника.
Вся электрокомпоненты и зеркало были удалены, и сделано это было с помощью отвертки и защитных перчаток.

В итоге остается лишь голый пластиковый поддон, который затем был немного подрезан, чтобы иметь больше пространства для каретки принтера, на которую будет установлен лазерный модуль с вентилятором.

Шаг 3: Операции с принтером — часть 1

Данный шаг самый нудный из всего мозгоруководства. Я затратил на него около 8 часов, причем мне еще помогал продвинутый самодельщик (отец).

Каретка принтера, в которой располагается печатная головка, и направляющая были хорошо доработаны моей любимой пилой по металлу. А еще я отрезал кусок L-образного профиля, чтобы получить посадочное место для степпера.

Там, где в исходном принтере находился DC двигатель, сейчас располагается степпер. Зачастую (надеюсь что так) степпер от этого же принтера аккуратно входит в посадочное отверстие DC-двигателя.

Шаг 4: Операции с принтером — часть 2

Направляющая, по которой перемещается каретка печатной головки принтера, имеет несколько децентрированные шайбы на концах, которые легко скручиваются и снимаются плоскогубцами. Под ними скрываются красивые центрированные наконечники.

В двух отрезках T-профиля я высверлил отверстия под наконечники направляющей, и с помощью них смонтировал направляющую на L-профиль.

А это, если ось Y не будет располагаться под прямым углом к оси X, приведет к искажению всего рисунка/ контура в процессе лазерной обработки. Поэтому используйте штангенциркуль, а не размечайте на глазок.

Шаг 5: Проводка — часть 1

Подключение кабелей оси Y

Степпер уже перемещает каретку оси Y, значит пора задуматься, как его подключить. Для этого я взял 5-контактный разъем от старой материнской платы и просто припаял его к контактам шагового двигателя, и через него, с помощью 4-дорожечного кабеля, подсоединил его к контактной плате, установленной на L-профиль.

Эта контактная мозгоплата, по сути является шлюзом между всеми электрокомпонентами подвижной оси Y и микроконтроллером Arduino. К дорожкам ленточного кабеля, который раньше шел к каретке сканера, я припаял несколько «мама»-контактов. Да, работа «сыровата», есть куда развиваться.

Я если бы я был более предусмотрителен, то припаял бы 8-контактный разъем на ленточный кабель, но это очень недолговечная конструкция, и позже вы увидите почему.

Шаг 6: «Магия» для «волшебного черного кирпича»

Чтобы управлять драйверами степперов необходимо скачать grbl и загрузить ее на ваш микроконтроллер. Я использовал GRBL 0.8с, которую можно найти https://github.com/grbl/grbl. По этой ссылке прокрутите страницу и найдите версию 0.8, это будет скомпилированный .hex файл, который можно загрузить на Arduino с помощью hex-загрузчика.

Чтобы избежать рассинхронизации необходимо изменить скорость передачи данных, с которой загрузчик сообщается с Arduino, с 19200 до 115200, см. рисунок.

Для изменения распиновки GRBL необходимо получить исходник по вышепредставленной мозгоссылке и модифицировать файл config.h, и, конечно, его перекомпилировать. В нем вы можете изменять распиновку как вам нравится, что очень пригодится если вы используете другой драйвер шагового двигателя.

Для рекомпиляции в оболочке введите:

make clean
make grbl.hex

Шаг 7: Сборка электроцепи на макетке

Перед тем как делать печатную плату хорошо бы проверить, работает ли цепь так как нужно. И поэтому электроцепь поделки я сначала собрал на макетной плате, на данном этапе только моторную группу.

Микростеппинг

На верхнем фото можно увидеть, что контакты драйвера MS1 и MS2 подсоединены к 5В, и это значит, что они «под напряжением».
Easydriver может работать с микростеппингом, который значит, что шаг мотора можно разделить на две или четыре фазы и т.д. 92 шаговый степпер может работать с 8 микрошагами, то есть 96х8=768 шагов.

Установка микростеппинга:

MS1 и MS2 — не под напряжением — полный шагMS1 — под напряжением — микростеппинг в половину оборотаMS2 — под напряжением — микростеппинг в четверть оборота

MS1 и MS2 — под напряжением — микростеппинг в 1/8 оборота

Нам нужен микростеппинг 1/8, поэтому к контактам MS1 и MS2 подведены 5В

Распиновка Arduino выглядит следующим образом:

Arduino Digital 2 — Easydriver X-StepDigital 5 — X-DirDigital 3 — Y-Step

Digital 6 — Y-Dir

На каждом из драйверов контакты MS1 и MS2 соединены перемычкой и на них подается 5В, так включится режим микростеппинга в 1/8 шага. Драйверы Easydriver имеют отдельный источник питания, любой розеточный 12В, 600мА блок питания сгодится. Позднее платы драйверов будут запитаны от Arduino, как и лазер, и вентилятор.

Я даже записал короткое мозговидео о том, как работает прототип. Драйверы довольно сильно греются, и чтобы они непрерывно работали необходимо вентиляторное охлаждение.  Да…Вентилятор крепится на прототип…

Шаг 8: Калибровка

Перед тем как начать делать всякие модные мозгоштучки со степперами их нужно откалибровать. Шаг это важный и пропускать его ни в коем случае нельзя. Я отыскал хороший и толковый видеоурок по этой теме — BuildYourOwnCNC.

В нем говорится, что нужно расчитать шаг/мм. На это значение вы перемещаете нужный вам степпер с помощью gcode (например Х200). Затем следует учесть разницу и рассчитать новое значение шаг/мм, и так до тех пор, пока он не перемещается в том диапазоне, который вы задали. Но лучше смотрите видео для получения большей информации по этим рассчетам.

Я советую создать таблицу, чтобы избавиться от лишней головной боли.

Для «общения» с grbl можно использовать любой из видов терминала, я пользуюсь CoolTerm. Полагаю вы знаете, как загрузить терминал и подключиться к Arduino.

А на картинке вы можете посмотреть данные мой калибровки самоделки.

Шаг 9: Первый контакт

Для взаимодействия с Arduino (и отправки на него gcode) есть несколько вариантов. Посмотрите на эту тему GRBL Wiki и вы найдете множество софта, который имеет дело с GRBL и Arduino.
Существуют даже нормальные GUI-инструменты, но я тем не менее, пользуюсь Groovers Gcodesender, который вы можете найти вот  в этом мозгоруководстве.

А терерь за дело, пора опробовать некоторыйе команды g-кода.

Переместите степперы в исходное положение прежде чем их включить (например, нулевую позицию) типа:G91 G28 X0 Y0

Эта команда сообщает GRBL, что данное положение это нулевая позиция.

X50 Y50
Данная команда перемещает вал в абсолютную позицию X50 Y50

G01 Y50 Х50
А эта команда перемещает вал на 50мм по оси Х и на 50мм по оси Y, независимо от того, в какой позиции он был до этого. Это называется относительным позиционированием.

Для большей информации по командам gcode почитайте об этом здесь.

Продолжение следует…