Зарегистрироваться

Лазерный мини-гравер

Перед тем, как делать более совершенный и более мощный лазерный гравер, решил испробовать «макетный» вариант.
Для пробы и мелких работ годится. Желающие смогут собрать в течении 2 дней, при наличии комплектующих, или, (как я) в течении месяца, т.к. не все детали были в наличии.

Для начала, поговорим о станине — она является основой для всего станка. Станину делал по многочисленным видео в интернете — на CD-Rom-ах.
Старался выбирать с одинаковыми моторами, но двух одинаковых не смог найти.
К сожалению, не делал фото сборки станины, но если «на пальцах», то необходимо выставить 90 градусов — это главное. Ну и основа под станину — подложка.
Я сделал из нерабочей планшетки. На дно прикрутил резиновые ножки для гашения вибраций при работе станка.
Все болтики, гаечки, уголки и прочее, куплено в ближайшем строительном магазине.
Для вдохновления использовал видео, в котором показан момент сборки станины:
Видео вдохновения


Столик под гравируемые предметы сделал из обычного черного пластика 2,5мм.
Оснащение станины — дело вариативное. Делаем из того, что есть). Заготовка на столике(в моем случае) закрепляется полоской канцелярского тонкого двустороннего скотча. В вашем случае может быть и другой метод крепления.

Лазер заказал на 650Nm и 200mw. К нему отдельно заказал
очки
ru.aliexpress.com/item/532nm-Green-405nm-purple-blue-Laser-Safety-Glasses- 400nm-540nm-Laser-beauty-instrument-protective-eyewear-Eye/32795326359.html
для защиты зрения(но я не уверен что они сильно помогают — луч виден, хоть и менее ярко. В комментариях подсказали что я купил не те очки.)

Станок сделан по схеме, которая гуляет по интернету уже не первый год:


Как видим, помимо лазера, нужен транзистор, ардуино нано, драйвер двигателя, пару резисторов.
Транзистор взял IRFZ44N.
ссылка


Т.к. моторы делают 20 шагов на полный оборот, а шаг ходового винта 3мм, то за один оборот ходового винта, каретка передвинется на 3 мм.
Делим шаг ХВ, на кол-во шагов мотора (при полном обороте) и получаем 0,15 мм на один шаг — наше разрешение. Рабочая часть составляет 40мм*40мм.
А вот для увеличения разрешения я применил драйвер мотора A4988
ссылка
ru.aliexpress.com/item/1pcs-3D-Printer-Kit-A4988-Stepper-Motor-Driver- Module-with-Heatsinks-Reprap-Board-For-3D-Printer/32619839273.html
(который обеспечивает без радиатора до 1А, с радиатором до 2А) с регулируемым ограничителем тока(с возможностью питания мотора намного большим напряжением для увеличения скорости) и поддержкой «микрошага» — программной фишкой.
В этом режиме, стандартный шаг мотора делится на 2\4\8\16(выбирается перемычками на драйвере).

У нас моторы с углом шага 18град., и для полного оборота потребуется 20 шагов.
Я выбрал умножитель 4(смысл брать 8 или 16 нет, т.к. я физически не смогу сфокусировать луч точно, да и время гравировки сильно увеличится)
И теперь у мотора угол шага становится 4,5град. или 80 шагов на оборот, а разрешение 0,0375мм. на шаг.

Но есть и минус: При увеличении разрешения(выбор режима например 16х), увеличивается и время гравировки, и даже увеличение скорости мотора не может нивелировать это положение вещей.

Включение режимов микрошага осуществляется подачей VCC к контактам MS1, MS2, MS3.
В моем случае, я посадил MS2 к плюсу и получил разрешение микрошага в 1/4 шага.
После сборки и включения питания, произвел настройку тока драйвера:

На плате драйвера имеется подстроечный резистор, для настройки используем вольтметр, один из щупов которого(черный), подключен к земле, а второй к отвертке, которой будем тихонько вращать подстроечник, до получения оптимального значения, при котором моторы не перегреваются при работе.

Для начала надо поставить оптимальное для большинства моторов значение, которое высчитываем по формуле: I=Uref/(8*Rs) где:
I=Ток,
Uref=опорное напр. замеряемое нами на подстроечнике,
Rs=сопротивление резисторов S1Х S2Х на плате драйвера.

Для моторов от большинства CD-Rom, ток составляет 500mA. (Кстати, первичные и вторичные обмотки искал методом тыка, на 4 варианте нашел нужное подключение, а проверял ручным управлением в программе).
Резисторы на драйвере стоят на 0.1 Ом(в моем случае, в вашем может быть другие значения).
Соответственно, для начала, нужно установить опорное напряжение в 0,4 вольта.
В дальнейшем, можно будет изменить его основываясь на температуре моторов(не должна превышать 75-80град).

И ещё — моторы, даже в режиме удержания шага,(когда все подключено и, например, стоит в положении 0,0) тоже нагреваются.

В программе устанавливаем параметр «задержка между шагами при холостом ходе» методом проб(В режиме ручного управления, добиваемся минимальных значений этого параметра, при котором отсутствуют пропуски шага), я установил 400 микросекунд( в вашем случае может быть другое и это значение нужно править и в скетче перед заливкой в нанку).
ссылка


Значение скорости порта и в программе и в скетче ставим одинаковое.


Станок в сборе и готов к работе:

Видео работы станка(Настройки в программе перед непосредственным стартом видны. В главном окне программы->Лазерная гравировка-> Градации/Картины. Полное время выжигания — ~5минут. Размер получившегося изображения 3,5см в диаметре. Если бы я уменьшил время задержки с 11000 на, например, 5000, то сделалось бы быстрее.):

Фото пробников(Лицо(рандомное из сети) гравировалось на уже обшарпанную поверхность(другого материала в наличии не оказалось). Шрифт, в примере с текстом, я выбрал не очень удачный. Рисунок на коже мог бы быть чётче, но структура кожи оказалась крупнофактурная. Орнамент отмыт под водой от сажи, выжигание заняло около 30 минут):
Фото пробников






Программа

СКЕТЧ
int motorPins[3][2] = {{8,9},{10,11},{12, 13}};   
int count;                         //подключение первого мотора                
int count2[3] = {0,0,0};           //пин STEP на пин ардуины D8             
int delayTime = 150;               //пин DIR на пин ардуины D9
int val = 0;
int rot=0;                          //подключение второго мотора   
int incomingByte = 0;               //пин STEP на пин ардуины D10
int sign=1;                         //пин DIR на пин ардуины D11
int s_p=40;                                 
void setup() {                      //Лазер подключается на пин D2
int i;
Serial.begin(57600);  //Эта скорость должна совпадать со скоростью в программе
pinMode(2, OUTPUT);
for (i=0; i<3; i++) {
 for (count = 0; count < 2; count++) {
  pinMode(motorPins[i][count], OUTPUT);}} //установка режима работы цифровых pin'ов Ардуино
 delayTime=400;}                         //задержка между шагами по умолчанию
void moveForward(int sm) {
digitalWrite(motorPins[sm][1], HIGH);
digitalWrite(motorPins[sm][0], HIGH);
digitalWrite(motorPins[sm][0], LOW);}
void moveBackward(int sm) {
digitalWrite(motorPins[sm][1], LOW);
digitalWrite(motorPins[sm][0], HIGH);
digitalWrite(motorPins[sm][0], LOW);}
void delayMicros(long wt){
 unsigned long mls;
 unsigned int mks;
 mls=(unsigned long)(wt / 1000);
 mks=(unsigned int)(wt % 1000);
 if (mls>0) delay(mls);
 if (mks>0) delayMicroseconds(mks);}
void MoveSM(long x, long y, long z) {
 long c[3], c2[3];
 double c1[3], d[3];
 long m, i;
 boolean flg;
 long ms;
 long d1, d2, d3, d4, t, dt;
 c[0] = x;
 c[1] = y;
 c[2] = z;
 m = 1;
 for (i=0; i<2; i++) {
  if (m < abs(c[i])) m = abs(c[i]);}
 for (i=0; i<2; i++) {
  c1[i] = 0;
  d[i] = 1.0 * c[i] / m;
  c2[i] = 0;}
flg = false;
 for (i=0; i<2; i++) {
  if (abs(c1[i]) < abs(c[i])) flg=true;}
 t=m;
 if (z>0 && t>0) {
  if (z>=delayTime) {
   dt=z; d1=s_p; d2=1;
   d3=0;
   if (d1==d2) d4=z/2; else d4=z;       
  } else {
   dt=delayTime;
   d3=dt*s_p*(dt-z)/dt/2;
   d2=d3/dt;
   d1=s_p-d2;
   d3=d3-d2*dt;
   d2=d2+1;
   if (d1==d2) d4=dt/2-d3; else d4=dt-d3;}
 } else {
  dt=delayTime;
  d1=-1; d2=-1; d3=0; d4=0;}
 while (flg) {
  flg=false;
  for (i=0; i<2; i++) {
   if (abs(c1[i]) < abs(c[i]))
    c1[i] += d[i];
   if (abs(c1[i]) - abs(c2[i]) >= 0.5) {
    if (c[i]>0) {
    c2[i]++;
    moveForward(i);
    } else if (c[i]<0) {
    c2[i]--;
    moveBackward(i);}}
   if (abs(c1[i]) < abs(c[i])) flg=true;}
  if (z>0) {
   if (t==d1) {
    delayMicros(d3);
    digitalWrite(2, HIGH);
    delayMicros(d4);}
   if (t==d2) {
    delayMicros(d4);
    digitalWrite(2, LOW);
    delayMicros(d3);}
   if (t!=d1 && t!=d2) {
    delayMicros(dt);}
  } else {
   delayMicros(dt);}
  t--;}}
void loop() {
if (Serial.available() > 0) {
 long c[5]={0,0,0,0,0};
 int i;
 sign=1;
 i=0;
 incomingByte = Serial.read();
 while (incomingByte!=';') {
  if (c[i]==0) {
  if (incomingByte=='-')
   sign=-1;}
  if (incomingByte==',') {
  c[i]*=sign;
  sign=1;
  i++;
  } else if (incomingByte>='0' && incomingByte<='9') {
  c[i]=c[i]*10+incomingByte-'0';}
  while (Serial.available() == 0) {
  delayMicroseconds(1);}
  incomingByte = Serial.read();}
 c[i]*=sign;
 if (c[3]>0) s_p=c[3]; 
 if (c[4]>0) delayTime=c[4]; 
 MoveSM(c[0],c[1],c[2]);
 Serial.println("OK");}
else
 delayMicroseconds(1); } 

Итог: Крайне советую каждому, кто думает собрать свой первый станок ЧПУ на лазере, и думает начать с большого и мощного, сначала попробовать собрать этот.
Даёт кучу опыта и понимания механизмов.
Если есть вопросы, по возможности отвечу в комментариях.
Добавить в избранное +70 +114
+
avatar
  • 2gusia
  • 07 июня 2018, 13:04
+2
Class 3B лазер, на открытом стенде… Вы правы, очки вам не помогут. даже при случайном блике.
+
avatar
+1
Вот подозревал же что описание очков, мягко говоря, не соответствует истине… китайцы…
+
avatar
  • 2gusia
  • 07 июня 2018, 13:41
0
Взглянул на картинку — очки красные. Что странно. 650 нм — это красный, вблизи ИК. Я бы скорее ожидал, что фильтр, отрезающий этот лазер, должен быть синий, зелёный и тп. В принципе, это не жёстко, может быть и правильный фильтр красным, если заодно давит и другие длины волн, а не только 650. Но вы точно уверены, что под свою длину волны лазера заказали очки?
+
avatar
0
У китайса написано что очки якобы от 190nm до 1200nm. Но я уже в момент заказа сомневался в правильности инфы.
+
avatar
+3
Похоже на ошибочные данные. А далее правильная информация о защите от фиолетового, синего и зелёного (там на видео пример работы по этим лазерам). Красные очки не могут защитить от красного лазера, обязательно должен быть совершенно другой цвет, зелёный.
У меня есть зелёный пластик, он практически полностью давит красный лазер.
+
avatar
  • 2gusia
  • 07 июня 2018, 13:51
+3
очки якобы от 190nm до 1200nm
если они ЗАЩИЩАЮТ в этом диапазоне, то они абсолютно непрозрачные.

если они ПРОПУСКАЮТ в этом диапазоне, то они не защищают ни от чего.
+
avatar
0
[Защита]190-1200нм длина волны
[Для] лазер зеленый лазер

Видимо поторопился я купить их…
+
avatar
  • 2gusia
  • 07 июня 2018, 14:06
+7
Видимо поторопился я купить их…
Воспринимайте это иначе. Вы не успели сжечь себе глаза, понадеявшись на неверные очки. Что приз в миллион раз ценнее, чем стоимость очков. Повод отметить :)
+
avatar
0
Это так) А может вы посоветуйте нормальные очки для моего типа лазера? Ну или плексиглас для шторки перед станочком.
+
avatar
  • 2gusia
  • 07 июня 2018, 14:27
0
Очень трудно советовать что-то удалённо насчёт безопасности и свзанного со здоровьем. Я бы попытался найти локально защитные очки причём именно на искомый диапазон. Посмотреть у людей сертификат. Погуглить про найденную модель.

В любом случае, на 650 нм очки я бы ожидал сине-зелёного внешнего вида.

Погуглил на Али. НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ НЕ РЕКОМЕНДУЮ — Я ИХ ПЕРВЫЙ РАЗ ВИЖУ, ПРОСТО КАК ПРИМЕР того, что вроде правильно выглядит

yushang.aliexpress.com/store/group/RTD-620-660nm-800-830nm/1229590_506933541.html?spm=2114.12010612/itm2home-2.0.0.6cd02a11klysxz

Контора именно про защитные очки. выставляет какой то сертификат, есть разные очки на разные длины волн.
+
avatar
0
Ценник нифига не китайский :(
+
avatar
  • 2gusia
  • 09 июня 2018, 08:45
0
Меня тоже озадачил. Ну, не будет импульсивных покупок, за эти деньги и на родине может что то гарантированно рабочее найдётся
+
avatar
+1
я бы хорошенько подумал прежде чем заказывать. даже в ссылке параметры не подходящие.
+
avatar
  • ResSet
  • 07 июня 2018, 13:08
+1
Включать и убегать, когда закончит будет слышно по затишью в комнате )
+
avatar
+1
Ну в большинстве случаев так и делал) Хоть он и не так шумно работает. Да — если прожигать пластик, то вонь стоит, я в отдельную проветриваемую комнату ставил станочек и уходил, периодически проверяя)
+
avatar
  • ResSet
  • 07 июня 2018, 13:11
+2
Как вариант — делать бокс, уйдут сразу две проблемы — и запах и излучение
+
avatar
  • 2gusia
  • 07 июня 2018, 13:29
+2
Делать бокс — не вариант, а жизненная необходимость. Тем более что в планах устройство большей мощности.
Включать и убегать
В каждой шутке есть доля шутки. Я бы делал удалённое включение-выключение с какой-то заглушкой, чтобы не включилось случайно, когда человек рядом
+
avatar
  • ResSet
  • 07 июня 2018, 14:22
+1
Я бы делал удалённое включение-выключение с какой-то заглушкой, чтобы не включилось случайно, когда человек рядом
Концевик на стул? ))
Пока нажат — не включать, если никого на стуле нет — запуск разрешен.
Ну и датчик объема в угол комнаты чтобы удостовериться, что пользователь успел выбежать
+
avatar
  • ResSet
  • 07 июня 2018, 13:13
+1
К сожалению, не делал фото сборки станины, но если «на пальцах», то необходимо выставить 90 градусов — это главное. Ну и основа под станину — подложка.
А жаль, потому что из описания мало что понятно. Вставьте хотя бы видео с ютуба которым вдохновлялись — это не запрещено =)
+
avatar
0
Хорошая мысль) Так и сделаю.
+
avatar
  • r0nack
  • 07 июня 2018, 13:25
0
Спасибо, полезный обзор.
Только ссылки на али, которые в тексте, не открываются.
+
avatar
0
проверю, исправлю… у меня вообще муська глючит.
Ссылки странно себя ведут...(сделал обычным текстом для копи\паста)
+
avatar
0
«Размер получившегося изображения 3,5мм в диаметре...» ИМХО, 3,5 сантиметра?
+
avatar
+1
Да, извиняюсь)
+
avatar
  • Corvax
  • 07 июня 2018, 15:09
0
Кстати, если брать направляющие из пишущих приводов, то там ход обычно 40мм, а не 35. Почему так не знаю, просто наблюдение.
+
avatar
0
А где вы увидели 35мм? У меня рабочая часть составляет 40мм*40мм. Правда я не помню какие приводы разбирал…
+
avatar
+1
интересно, вариант изготовить маску для травления с помощью маркера этим делом можно?
То есть сперва все закрашиваем маркером, потом лазером сжигаем маркер в местох которые должны быть протравлены, и затем травим.
Вопрос в том, этот лазер справится ли с маркером на фольге.
+
avatar
0
могу специально для вас попробовать сделать этот эксперимент)
+
avatar
0
было б не плохо. З
акрасить кусочек фольгированного текстолита перманентным маркером и на нем что-то «отгравировать». А затем удалить сажу(она наверное по любому образуется) и показать что получилось.
+
avatar
0
Зеленым перманетным пробовал только что — не берет… Черного нет пока, но, думаю, что будет плохо брать… хотя надо проверить будет…
+
avatar
-2
А разве не проще просто выжечь лазером ненужное, думаю с платами он должен справиться?
+
avatar
0
ну выжигать метал — лазер нужен помощнее, хоть и таакой тонкий.
+
avatar
  • Qurdi
  • 07 июня 2018, 15:04
0
Что бы испарил металл и оставил текстолит нетронутым?
+
avatar
0
и это тоже.
+
avatar
0
нет, такой малой мощности не берет платы… Он берёт хорошо(по градации) Черный пластик, кожу, дерево.
Акрил, стекло, металл не берёт…
+
avatar
0
Владею углекислотным лазером 40 Вт. Платы не берет, даже не пробуйте. Насколько знаю, лазеры для работы с металлом имеют длину излучения лазера на порядок отличающийся от СО2 лазера…
+
avatar
0
И не думал пробовать платы), но вот справится ли он с засветом фоторезиста интересно?
+
avatar
0
Где взять в Украине? Могу попробовать и отчитаться перед общественностью…
+
avatar
0
ваш то справится… я про свой говорю, длинна волны то в красном спектре, а фоторезист вроде как синим\фиолетовым засвечивают
+
avatar
  • Ezheg
  • 07 июня 2018, 22:15
0
Ультрафиолетом, чтобы не засвечивался от обычных ламп.
+
avatar
  • 2gusia
  • 07 июня 2018, 15:40
+1
На порядок не влезет в окно прозрачности атмосферы :)
Там дело в другом, самая главная засада — очень высокая теплопроводность меди. Даже гальваничекое покрытие никелем и то в определённых ситуациях позволяет гравировать (валы глубокой печати). Но в любом случае — мощности для испарения металла нужны огромные.
+
avatar
  • AlexFZ
  • 07 июня 2018, 15:46
+1
Плохая идея испарять медь, лучше засвечивать лазером фоторезист
+
avatar
  • sd55
  • 07 июня 2018, 17:05
0
Не справится даже значительно более мощный. Насколько я знаю медь лазером не режут. И даже метал, сталь или нержавейку не выжигают а только лишь греют. А в место разогрева, в головку, подают газ. Например кислород. Он и окисляет металл.
Состав газа различен для каждого вида металла.
Но это уже совсем другие технологии.

Для плат применимо выжигать краску. Тоесть сначала заливаете плату краской сплошняком а потом лазером выжигаете краску где нужно.

Хотел себе смастерить такую технологию. Но поразмыслив и почитав решил что фрезеровка будет лучше.
И не прогадал. ИМХО
+
avatar
+1
Синий лазер и фоторезист.
+
avatar
0
Во! И скорость поболее сделать для быстроты процедуры. но удручает рабочая площадь…
+
avatar
0
Проще гравером это делать. И обойтись без травления.
+
avatar
-1
от резиновых ножек следы на полированной полке останутся?
+
avatar
0
Да нет же) В том топике о ножках я уже сказал что они у меня нормального качества попались.
+
avatar
0
Одна проблема — по ссылкам ничего нет
+
avatar
0
По ссылкам каким?
+
avatar
0
Не забываем о защите глаз… а то я тоже такой гравер делал да в торопях не всегда одевал, пару мушек получил
+
avatar
0
а долго они проходят потом?
+
avatar
  • 2gusia
  • 07 июня 2018, 23:47
+3
Физически на всю жизнь. Но мозг через некоторое время учится фильтровать и не видеть. У каждого из нас есть слепое пятноё где нерв в глаз входит, но увилеть его считай, невозможно.