Лазерный гравер на arduino: делаем своими руками

Делаем лазерный гравер на основе Arduino

Лазерный гравер на Arduino – приспособление, роль которого – гравировка древесины и других материалов. За последние 5 лет лазерные диоды продвинулись вперед, что позволило сделать достаточно мощные граверы без особой сложности управления лазерными трубами.

Стоит осторожно гравировать другие материалы. Так, например, при использовании в работе с лазерным прибором пластмассы появится дым, который содержит опасные газы при сжигании.

В этом уроке я постараюсь дать направление мысли, а со временем мы создадим более подробный урок по реализации этого непростого устройства.

1. Основы сборки гравера на Aрдуино

Для начала предлагаю посмотреть того как выглядел весь процесс создания гравера у одного радиолюбителя:

Сильные шаговые двигатели также требуют драйверов, чтобы максимально использовать их. В данном проекте взят специальный шаговый драйвер для каждого мотора.

Ниже приведены некоторые сведения о выбранных компонентах:

  1. Шаговый двигатель – 2 штуки.
  2. Размер кадра – NEMA 23.
  3. Крутящий момент 1.8 Нм на 255 унций.
  4. 200 шагов/оборотов – за 1 шаг 1,8 градусов.
  5. Ток – до 3,0 А.
  6. Вес – 1,05 кг.
  7. Биполярное 4-проводное соединение.
  8. Шаговый драйвер – 2 штуки.
  9. Цифровой степпинг-драйв.
  10. Микросхема.
  11. Выходной ток – от 0,5 А до 5,6 А.
  12. Ограничитель выходного тока – снижает риск перегрева двигателей.
  13. Сигналы управления: входы Step и Direction.
  14. Частота импульсного входа – до 200 кГц.
  15. Напряжение питания – 20 В – 50 В постоянного тока.

Для каждой оси двигатель непосредственно управляет шариковым винтом через соединитель мотора. Двигатели монтируются на раме с использованием двух алюминиевых углов и алюминиевой пластины. Алюминиевые углы и плита имеют толщину 3 мм и достаточно прочны, чтобы поддерживать двигатель (1 кг) без изгибов.

Еще один процесс создания данного устройства можно посмотреть на видео:

2. Материалы и инструменты

Ниже представлена таблица с материалами и инструментами, необходимыми для проекта «лазерный гравер на Aрдуино».

Пункт Поставщик Количество
Шаговый двигатель NEMA 23 + драйвер eBay (продавец: primopal_motor) 2
Диаметр 16 мм, шаг 5 мм, шариковый винт длиной 400 мм (тайваньский) eBay (продавец: silvers-123) 2
16-мм ая поддержка BK12 с шариковым винтом (приводной конец) eBay (продавец: silvers-123) 2
16 мм BF12 Поддержка шарикового винта (без ведомого конца) eBay (продавец: silvers-123) 2
16 вал длиной 500 мм (продавец: silvers-123) 4
(SK16) 16 опоры вала (SK16) (продавец: silvers-123) 8
16 линейный подшипник (SC16LUU) eBay (продавец: silvers-123) 4
eBay (продавец: silvers-123) 2
Держатель вала 12 мм (SK12) (продавец: silvers-123) 2
A4-размер 4,5 мм прозрачный акриловый лист eBay (продавец: acrylicsonline) 4
Алюминиевая Плоская штанга 100 мм x 300 мм x 3 мм eBay (продавец: willymetals) 3
50 мм x 50 мм 2.1 м Алюминиевый забор Любой тематический магазин 3
Алюминиевая Плоская штанга Любой тематический магазин 1
Алюминиевый угол Любой тематический магазин 1
Алюминиевый угол 25 мм x 25 мм x 1 м x 1,4 мм Любой тематический магазин 1
Винты с головной головкой M5 (различные длины) boltsnutsscrewsonline.com
M5 гайки boltsnutsscrewsonline.com
M5 шайбы boltsnutsscrewsonline.com

3. Разработка основания и осей

Машина использует шариковые винты и линейные подшипники для управления положением и движением осей X и Y.

Характеристики шариковых винтов и аксессуаров машины:

  • 16 мм шариковый винт, длина – 400 мм-462 мм, включая обработанные концы;
  • шаг – 5 мм;
  • C7 рейтинг точности;
  • BK12/BF12 шариковые опоры.

Так как шариковая гайка состоит из шариковых подшипников, катящихся в гусеничном ходу против шарикового винта очень малого трения, это означает, что двигатели могут работать на более высоких скоростях без остановки.

Вращательная ориентация шариковой гайки блокируется с помощью алюминиевого элемента. Базовая плита крепится к двум линейным подшипникам и к шариковой гайке через алюминиевый угол. Вращение вала Ballscrew приводит в линейное движение опорную плиту.

4. Электронная составляющая

Выбранный лазерный диод – это диод мощностью 1,5 Вт, 445 нм, установленный в корпусе размером 12 мм, с фокусируемым стеклянным объективом. Такие могут быть найдены, предварительно собраны, на eBay. Так как это лазер 445 нм, свет, который он производит, является видимым синим светом.

Лазерный диод требует радиатора при работе на высоких уровнях мощности. При конструировании гравера используются две алюминиевые опоры для SK12 12 мм, как для крепления, так и для охлаждения лазерного модуля.

Интенсивность выхода лазера зависит от тока, который проходит через него. Диод сам по себе не может регулировать ток, и, если он подключен непосредственно к источнику питания, он будет увеличивать ток до тех пор, пока он не разрушится. Таким образом, для защиты лазерного диода и управления его яркостью требуется регулируемая схема тока.

Еще один вариант схемы соединения микроконтроллера и электронных деталей:

5. Программное обеспечение

Эскиз Arduino интерпретирует каждый блок команд. Существует несколько команд:

1 – переместите ПРАВО на один пиксель FAST (пустой пиксель).

2 – переместите ПРАВО на один пиксель SLOW (сгоревший пиксель).

3 – переместите ЛЕВЫЙ на один пиксель FAST (пустой пиксель).

4 – переместите LEFT на один пиксель SLOW (сгоревший пиксель).

5 – перемещение вверх на один пиксель FAST (пустой пиксель).

6 – переместите UP на один пиксель SLOW (сгоревший пиксель).

7 – переместите ВНИЗ одним пикселем FAST (пустой пиксель).

8 – переместите ВНИЗ одним пикселем SLOW (сгоревший пиксель).

9 – включить лазер.

0 – выключить лазер.

r – вернуть оси в исходное положение.

С каждым символом Arduino запускает соответствующую функцию для записи на выходные выводы.

Arduino контролирует скорость двигателя через задержки между ступенчатыми импульсами. В идеальном случае машина будет запускать двигатели с одинаковой скоростью, независимо от того, гравирует ли ее изображение или пропускает пустой пиксель. Однако из-за ограниченной мощности лазерного диода машина должна немного замедляться при записи пикселя. Вот почему есть две скорости для каждого направления в списке символов команд выше.

Скетч 3-х программ для лазерного Arduino-гравера ниже:

6. Запуск и настройка

Arduino представляет мозг для машины. Он выводит сигналы шага и направления для шаговых драйверов и сигнала разрешения лазера для драйвера лазера. В текущем проекте для управления машиной требуется только 5 выходных контактов. Важно помнить, что основания для всех компонентов должны быть связаны друг с другом.

7. Проверка работоспособности

Эта схема требует, по меньшей мере, питания 10 В постоянного тока, и имеет простой входной сигнал включения/выключения, который предоставляется Arduino. Микросхема LM317T представляет собой линейный регулятор напряжения, который настроен, как регулятор тока. В схему включен потенциометр, позволяющий регулировать регулируемый ток.

Лазерный гравер на Arduino своими руками

На сборку такого гравера у автора ушло 4 месяца, его мощность составляет 2 Ватта. Это не слишком много, но вполне позволяет делать гравировку на дереве и пластике. Также устройство может резать пробковое дерево. В статье имеется весь необходимый материал для создания гравера, включая STL файлы для распечатки узлов конструкции, а также электронные схемы для подключения двигателей, лазеров и так далее.

Видео работы гравировщика:

Материалы и инструменты:

– доступ к 3D-принетру;
– стержни из нержавеющей стали 5/16″;
– бронзовые втулки (для подшипников скольжения);
– диод М140 на 2 Вт;
– радиатор и кулеры для создания охлаждения диода;
– шаговые двигатели, шкивы, зубчатые ремни;
– суперклей;
– деревянный брус;
– фанера;
– болты с гайками;
– акрил (для создания вставок);
– линза G-2 и драйвер;
– термопаста;
– защитные очки;
– контроллер Arduino UNO;
– дрель, режущий инструмент, саморезы и т.д.

Процесс изготовления гравера:

Шаг первый. Создаем ось Y
Сперва в Autodesk Inventor нужно разработать каркас принтера. Затем можно приступать к распечатке элементов оси Y и к ее сборке. Первая деталь, которая печатается на 3D-принтере, нужна для того, чтобы установить шаговый мотор на ось Y, подключить стальные валы и обеспечить скольжение вдоль одного из валов оси Х.

После того как деталь будет распечатана, в нее нужно установить две бронзовые втулки, они используются в качестве опор скольжения. Чтобы снизить трение втулки нужно смазать. Это отличное решение для подобных проектов, поскольку обходится дешево.

Что касается направляющих, то они сделаны из стрежней нержавеющей стали диаметром 5/16″. Нержавейка имеет небольшой коэффициент трения с бронзой, поэтому отлично подходит для подшипников скольжения.


На ось Y также устанавливается лазер, он имеет металлический корпус и достаточно сильно греется. Чтобы снизить риск перегрева нужно установить алюминиевый радиатор и кулеры для охлаждения. Автор использовал старые элементы от контроллера робота.

Помимо всего прочего в блоке для лазера 1″Х1″ нужно сделать отверстие 31/64″ и добавить болт к боковой грани. Блок соединяется с другой деталью, которая тоже напечатана на 3D-принтере, она будет перемещаться по оси Y. Для передачи движения используется зубчатый ремень.

После сборки модуля лазера он устанавливается на оси Y. Также на этом этапе устанавливаются шаговые двигатели, шкивы и зубчатые ремни.

Шаг второй. Создаем ось X

Для создания основания гравера использовалось дерево. Самое главное при этом, чтобы две оси X находились четко параллельно, иначе устройство будет клинить. Для перемещения вдоль координаты X используется отдельный мотор, а также приводной ремень в центре по оси Y. Благодаря такой конструкции система получилась простая и отлично работает.

Для крепления поперечной балки, которая соединяет ремень с осью Y, можно использовать суперклей. Но лучше всего для этих целей распечатать на 3D-принтере специальные кронштейны.




Шаг третий. Подключаем и проверяем электронику

В самоделке используется диод типа диод M140, можно купить и более мощный, но цена будет выше. Для фокусировки луча понадобится линза и источник регулируемого питания. Линза устанавливается на лазер с помощью термопасты. Работать с лазерами нужно исключительно в защитных очках.

Чтобы проверить, как работает электроника, автор включил ее вне станка. Для охлаждения электроники используется компьютерный кулер. Работает система на контроллере Arduino Uno, который связан с grbl. Чтобы сигнал можно было передавать в режиме онлайн, используется Universal Gcode Sender. Чтобы преобразовать векторные изображения в G-код, можно использовать Inkscape с установленным плагином gcodetools. Для управления лазером используется контакт, который контролирует работу шпинделя. Это один из самых простых примеров с применением gcodetools.



Шаг четвертый. Корпус гравировщика

Боковые грани делаются из фанеры. Поскольку шаговый двигатель при работе немного выходит за пределы корпуса, в задней грани нужно сделать прямоугольное отверстие. Помимо этого нужно не забыть сделать отверстия для охлаждения, подключения питания, а также USB порта. Края верхней и передней части корпуса также изготавливаются из фанеры, в центральную часть устанавливаются стенки из акрила. Над всеми элементами, которые установлены в нижней части бокса, крепится дополнительная платформа из дерева. Она является базой для материала, с которым работает лазер.






Для изготовления стенок используется акрил оранжевого цвета, так как он отлично поглощает лучи лазера. Важно помнить, что даже отраженный луч лазера может серьезно повредить глаз. Вот, собственно, и все, лазер готов. Можно приступать к испытаниям.

Конечно, сложные изображения получаются не очень качественные, но вот простые гравировщик выжигает без труда. Также с помощью него можно без проблем резать пробковое дерево.

Самодельный чпу лазерный гравер из DVD приводов на Arduino

Дубликаты не найдены

Прикольно! Выбрали файл с фоткой девушки, а на выходе получилось дерево!

Прямо какой-то искусственный интеллект получается.

Не вижу отличий) Выбрали файл с бревном и выжигло бревно

эт ардуино глючит! 16-битная математика!)

Забавно, выкладываешь подробную текстовую статью с видео – тебя банят, реклама видетели, пиарю свой канал, экий подлец. Мое видео постит левый чел – все довольны.

Бывает( Присоединяйся к нашему сообществу и пости на здоровье) никто из наших админов не забанит

“Обязательно купите очки под свой лазер” здраво, но насторожило.

Если покупается коммерческий лазер, его частота указана и очки на него подобрать нетрудно.

На то чтоб подобрать очки под DVD диод у вас будет две попытки – левым глазом и правым.

Не делайте глупость – купите хорошую головку с очками в комплекте и не колхозьте – зрение дороже.

Плюс минус сколько?

Разве нет способа замерить или выяснить это в тех. докумах?

с замерить будут проблемы если мощность лазера достаточна для ослепления диффузным бликом. с ик лазером ещё сложнее, с китайскими очками и документами вопрос веры и удачи

Замерить длину волны лазера в домашних условиях совсем нетривиально. Я даже не знаю как. А вы знаете?

А насчет посмотреть в справочнике – есть у вас немаркированный диод в сборке – в каком справочнике будете смотреть?

И не факт что очки под любой диодный лазер существуют в природе. Под те которые ставятся в гравировальных головках точно есть, но так чтоб к абсолютно любому – не верю. Одним словом, стОит ли рисковать зрением ради экономии 100 баксов?

Теоретически не должно. Пропорция шагов к расстоянию калибруется в прошивке. Практически, чем одинаковее приводы, тем проще.

Всем кто хоть чуток в теме известна длина волны лазера из DVD-RW – 650nm

Совершенно верно, с акцентом на слове “чуток“. Всем остальным известно что круглые и точные числа в физике кончаются в средней школе,

а уже на первом курсе универа длина волны полупроводникового лазера начинает зависить от примесей в полупроводниковом элементе, температуры, напряжения и еще полудюжины параметров, среди которых не последний это “кто проверяет лабораторную работу”. Кроме того корпуса DVD и BR диодов достаточно похожи, а длина волны – весьма разная со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Блин. Что мешает вам сделать ЗАКРЫТЫЙ корпус? Или возможность смотреть как оно выжигает – мастхев?
Соберите корпус из фанеры или пвх пластика, с вытяжкой – и всё проблема решена. Нет засвета сетчатки когерентным излучением

К чему ты это? Речь шла про очки для лазера, они тоже какбэ с сильным допуском по частоте, на кой черт нам нужна лабораторно измеренная точная длина волны конкретного диода в конкретный момент? “Корпуса двд и бр диодов похожи” мои поздравления, а ты не знаешь из какого привода выковыриваешь диод? Построй логическую цепочку [Беру привод DVD-RW/Blu ray -> В этих приводах используются диоды 650/405nm -> Я покупаю очки под 650/405nm] Уверен законченный универ поможет не сбиться)

парень псс акуратнее, тут диод не от двд и чпу тоже не из двд.

тут каша из топора.

Тоже по зеленому коврику подумал о Гайвере..

сначала подумал что лазер из двд и прихудел 😀

DVD-приводы на Ардуино рулят.

Видео крутое. Только расстраивают такие моменты, как – “нужно сделать то-то и то-то. Я сделал на 3D-принтере, ну а вы выкручивайтесь, как хотите” 🙂

я напечатал уголок и крепеж для лазера, тоже самое самое можно стяжками и термоклеем сделать, о чем речь.

а чего расстраивают? собери сначала 3д принтер)) На деле же, там ничего особенного на принтере на сделано, преимущественно для эстетики.

Ну, просто впечатление создается.

Знаете, это как в рецептах “из остатков того, что есть в холодильнике”, а на деле все приходится идти и докупать.

Расскажи про свой 3д принтер)

“Дрисня для видео” смеялсо

а какая программа использовалась для конвертации картинки в gcode?

Подпишусь на канал!

Тоже храню фото Саши Грей, вдруг соберу лазер и нужно будет его опробовать

А у меня несколько видео есть, ну а что а вдруг.

А где такой лазер взять и сколько он стоит?

очень классная вещь! Только одно но!- у меня не хватит ни мозгов, ни средств и времени для сборки сие чуда. Единственное что я могу сделать это нарисовать на пэйнте схему как ты.

Твори чудеса дальше. Голос все равно странный у тебя. Шутка!

а что не так с голосом?

С голосом все так, но интонация так и говорит: “Это же очевидно, даже осел поймет”

Но это же очевидно!)

забей, приятный голос

как будто делал твой папа а озвучку тебе доверил, ну вот да есть немного.

Причем тут отец? Нормальный голос у чела. Ты считаешь что нужно сперва получить брутальный голос, пузо и седину чтобы быть умным?

хм лазер двд а цвет фиолетовый, кажется нас наёбывают

видео не смотрел?

так в режиме перемотки. всегда радуют такие видео да всё херня собирём с помойки а инструменты в разы дороже результата.

О сообществе

Соообщество (Техно-братство) радиолюбителей, мастеров по ремонтам, и просто любителей электроники на Пикабу

При создании новой темы давайте ей осмысленное название. Оно должно отражать суть вашего поста.

Все посты в сообщество проходят модерацию Разрешена публикация постов по тематикам сообщества.

Тематики нашего сообщества: 1 – Техника 2 – Гаджеты 3 – Радиолюбители 4 – Сделай Сам (самодельная электроника) 5 – Ремонты техники, гаджетов, электроники 6 – Уроки по радиоделу, электронике, основы электроники 7 – Новости из мира техники, электроники, гаджетов 8 – Коллекционирование гаджетов, электроники, техники 9 – Обзоры:

9.1 – гаджеты 9.2 – технику 9.3 – электронику 9.4 – OldStuff – старые гаджеты, электроника и техника 10 – Покупки электроники и запчастей из Китая 11 – Моддинг 12 – Обсуждение ремонтов, моддинга, самодельных подделок 13 – Помощь новичкам в ремонтах, создании, прошивке электроники

Всем добра и печенюх. Будьте добры друг к другу.

1-Мы А-политическое сообщество. 2-Запрещено оскорбление: Администрации Пикабу, сообщества, участников сообщества а также родных, близких выше указанных.

3-Категорически запрещается разжигание межнациональной розни или действий, направленных на возбуждение национальной, расовой вражды, унижение национального достоинства, а также высказывания о превосходстве либо неполноценности пользователей по признаку их отношения к национальной принадлежности или политических взглядов. Мат – Нежелателен. Учитесь выражать мысли без матерщины

Мозги для лазерного гравера. GRBL. Avrdude.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Где-то вычитал что стандартный путь 3д печатника это

1.Купить или построить 3д принтер

2.Собрать 3д фрезер

3.Собрать лазерный гравер.

3д принтер у меня уже есть, 3д фрезер я собрал:

Раз так, решил от традиции не отступать :). Появилась идея собрать лазерный гравер. Пока собирается комплектуха для механической части, решил начать с мозгов.

Фирменные платы управления с поддержкой выхода на лазер стоят каких-то непонятных и огромных денег.

Самый простой вариант arduino+cnc shield 3.0 обойдется в 170 рублей за ардуино и примерно 150 рублей на cnc shield. Итого около 320р.

Вариант с более дешевым arduino nano обойдется в 120 рублей за arduino и примерно в 300 рублей за cnc shield v4. Итого порядка 420 р.

Решил собрать максимально бюджетный вариант.

Купил arduino nano за 120 рублей.

Макетная плата 50х70мм и папы-мамы с шагом 2,54мм у меня были. Блок питания dc-dc step down у меня тоже был. Главное перед включением выставить напряжение 5 вольт.

Для лазерного гравера распаял драйвера только на оси X и Y. Предусмотрел разъемы под концевые выключатели по X и Y. Распаял выходы на кнопки ‘Reset’ ‘Hold’ ‘Resume’, чтоб было. Не факт что буду использовать, но да ладно. Распаял джапмера для установки деления шага.

PWM (шим) выход на лазерный диод взял с 11 ноги ардуино. В прошивках свежее 0.9 (у меня 1.1f) на 11 порту живет ШИМ.

Питание драйверов и лазера – со стабилизатора dc-dc step down. 5 вольт со стабилизатора не стал подавать на arduino, она будет питаться от USB. Если что-то пойдет не так, питания не долго объединить, вероятно через диод.

Час работы с паяльником мне ничего не стоил 🙂

В прошлой записи про мозги для ЧПУ станка мой знакомый Tenchi задал резонный вопрос: для чего мне XLoader (по сути надстройка над avrdude), когда дуину можно прошить с помощью avrdude (в простонародье дудка).

Заморочался, освоил дудку из командной строки.

avrdude -? выдает встроенную подсказку.

Дальше все достаточно просто

avrdude -p m328p -b 57600 -c stk500v1 -P COM2 -U flash:w:grbl_v1.1f.20170131.hex

где COM2 – порт на котором живет ардуино.

Шил из той же папки где лежит XLoader :), но через командную строку.

Запускаем GRBL Controller, подключаемся на порт COM2

Осталось дело за механикой, про механику расскажу чуть позже. В процессе пока механика.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Источники:

http://usamodelkina.ru/6938-lazernyy-graver-na-arduino-svoimi-rukami.html

http://pikabu.ru/story/samodelnyiy_chpu_lazernyiy_graver_iz_dvd_privodov_na_arduino_5287285

http://3dtoday.ru/blogs/mef78/brains-for-the-laser-engraver-grbl-avrdude/

http://xn--90aoahqe0a.in.ua/%D0%BD%D0%B0%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D0%B5%D0%BC-raspberry-pi-%D0%B4%D0%BB%D1%8F-%D0%BC%D0%B0%D0%B9%D0%BD%D0%B8%D0%BD%D0%B3%D0%B0-%D0%B1%D0%B8%D1%82%D0%BA%D0%BE%D0%B8%D0%BD%D0%BE/

Ссылка на основную публикацию