Основы робототехники

Лазерный гравер из двд приводов

Содержание

Лазеры давно вошли в наш обиход. Экскурсоводы применяют световые указки, строители с помощью луча выставляют уровни. Способность лазера нагревать материалы (вплоть до термического разрушения) используется при раскрое и декоративном оформлении.

Одно из применений – лазерная гравировка. На различных материалах можно получить тонкие узоры практически без ограничений по сложности.

Деревянные поверхности отлично подходят для выжигания. Особенно ценятся гравировки на оргстекле с подсветкой.

В продаже представлен богатый выбор гравировальных станков, преимущественно китайского производства. Оборудование не слишком дорогое, однако, покупка просто для развлечения нецелесообразна. Намного интересней сделать лазерный гравер своими руками.

Необходимо лишь раздобыть лазер мощностью несколько Вт, и создать рамную систему перемещения в двух осях координат.

Лазерный гравировальный станок своими руками

Лазерная пушка – не самый сложный элемент конструкции, к тому же есть варианты. В зависимости от задач, можно выбрать различную мощность (соответственно стоимость, вплоть до бесплатного приобретения). Умельцы из Поднебесной предлагают разные готовые конструкции, порой выполненные с высоким качеством.

Такой пушкой мощностью 2Вт можно даже фанеру резать. Возможность фокусировки на необходимом расстоянии позволяет контролировать как ширину гравировки, так и глубину проникновения (для 3D рисунков).

Стоимость подобного устройства порядка 5-6 тыс. рублей. Если высокая мощность не нужна – используйте маломощный лазер от пишущего привода DVD, который можно за копейки приобрести на радио рынке.

Есть вполне работоспособные решения, изготовление займет один выходной день

Как извлечь лазерный полупроводник из привода, объяснять не требуется, если вы умеете делать вещи руками – это не трудно. Главное – подобрать прочный и удобный корпус. К тому же, боевой лазер, пусть и маломощный, требует охлаждения. В случае с DVD приводом достаточно пассивного радиатора.

Корпус-рукоятку можно выполнить из двух латунных гильз от пистолета. Подойдут стреляные патроны от ТТ и ПМ. Они имеют небольшую разницу в калибре, и отлично входят друг у друга.

Высверливаем капсюли, и на место одного из них устанавливаем лазерный диод. Латунь гильзы послужит отличным радиатором.

Остается подключить питание 12 вольт, например, от порта USB вашего компьютера. Мощности хватит, в компьютере привод запитан от того же блока питания. На этом все, лазерная гравировка своими руками в домашних условиях практически из мусора.

Если вам необходим координатный станок – можно закрепить прожигающий элемент на готовом позиционирующем устройстве.

Лазерный гравер из принтера с засохшей чернильной головкой – прекрасный способ вернуть жизнь сломанному агрегату.

Немного поработать с подачей заготовки вместо бумаги (для плоской фанеры или металлической пластины это не проблема), и у вас есть практически заводской гравер. Программное обеспечение может и не понадобиться – используется драйвер от принтера.

При наличии схемы, вы просто подключаете сигнал подачи чернил на вход лазера, и печатаете на твердых материалах.

Самодельный лазерный гравер для работы с большими площадями

В качестве основы берется любой чертеж для сборки так называемых KIT наборов от тех же друзей китайцев.

Найти алюминиевый профиль не проблема, изготовить каретки с колесиками тоже. На одну из них устанавливается готовый лазерный модуль, другая пара кареток будет перемещать направляющую ферму. Движение задают шаговые двигатели, крутящий момент передается с помощью зубчатых ремней.

Конструкцию лучше собрать внутри какого-нибудь ящика, с активной вентиляцией. Выделяющийся при гравировке едкий дым вреден для здоровья. При эксплуатации в помещении, необходима вытяжка на улицу.

Если вы работаете с металлическими пластинами, отраженные блики луча могут повредить сетчатку глаза. Лучшей защитой послужит оргстекло красного цвета. Это нейтрализует синий лазерный луч, и позволит контролировать процесс в реальном времени.

Схема управления собирается на любом программируемом контроллере. Наибольшей популярностью пользуются системы Arduino UNO, продающиеся на тех же китайских сайтах электроники. Решение недорогое, но эффективное и практически универсальное.

Самый распространенный вариант – подключение к персональному компьютеру. Создание рисунка и параметров гравировки происходит на любом стандартном графическом редакторе.

Если ваша картинка растровая – следует произвести трассировку.

Подключив и запрограммировав контроллер USB, вы сможете выводить задание на гравировку непосредственно с цифрового носителя (флешки), предварительно создав файл на компьютере.
Итог:

Гравировальный станок с лазерной головкой настолько доступен, что его можно приобрести не только для коммерческого применения, но и для личного использования.

Изготовление поделок для детей, экономия на рекламных материалах для собственной фирмы, дизайнерские предметы для жилища – вот неполный перечень применения станка.

А самостоятельно изготовленная установка будет радовать вас минимальными затратами.

Лазерный гравер своими руками из DVD привода – видео инструкция

Лазерный гравер своими руками из dvd приводов с ЧПУ-управлением.

Шаг 1: Разбираем старые DVD-приводы

Для начала, нам понадобятся два оптических привода — CD или DVD. Нас интересует каретка с шаговым двигателем, направляющие и лазерные диоды. Эти каретки будут нашими осями X и Y, их нужно будет прочно закрепить перпендикулярно друг другу. Как это сделать — вопрос вашего воображения.

Шаг 2: Собираем основу

В моём распоряжении был алюмелевый уголок примерно метр длиной и акриловое стекло. Я сделал основу из них, прикрутив ось Y маленькими болтами к алюминию. Закрепите ось X на алюминиевом уголке при помощи распечатанных на 3D принтере кронштейнах. Также будет хорошо сделать резиновые ножки для базы.

Шаг 3: Лазер

Следующий шаг — работа с лазером. Если вы разобрали привод DVD RW, вы можете использовать для проекта его лазерный диод, просто соорудите небольшой движочек — у меня есть видео о том, как это сделать.

Я собираюсь использовать модуль лазера 1.5w 445nm, который я соорудил в этом видео.

Естественно, при длительной работе, настольному лазерному граверу потребуется охлаждение, для DVD может хватить и кусочка алюминия, но в моём случае потребуется активное охлаждение. Я распечатал кронштейны для крепежа лазерного диода с движком на радиаторе с вентилятором шириной 50мм, таким образом, я решил и проблему с выведением дыма от гравируемой поверхности. В этом проекте обязательно носите очки для защиты от лазера, они стоят копейки — не экономьте на своём здоровье.

  • Лазер 405nm 500mw — Ali или Amazon
  • Лазер 445nm 500mw — Ali или Amazon
  • Лазер 650nm 150mw — Ali или Amazon

Шаг 4: Электроника

В качестве мозга у нас будет Ардуино Нано(Ali или Amazon), также нам пригодится шаговый мотор A4988 (Ali или Amazon), MOSFET IRFZ44N (Ali или Amazon), пара резисторов 47 ohm и 10k (Ali или Amazon). Источник питания для моторов и лазера — 12V и минимум 3A (Ali или Amazon), питание на Ардуино подается напрямую через USB, я полагаю, что схема довольно проста. Наиболее внимательные из вас обратили внимание на радиатор — тот факт, что я купил движок лазера на одну li-ion батарейку около 4V, и использовал lm317 для понижения DC-DC вольтажа с 12V на 4V, конечно же, он очень грелся при силе тока в 700mA. Я собрал всё на макетной плате, но забыл записать видео, поэтому посмотрите, как всё было спаяно на плате. MOSFET не нуждается в охлаждении — он и так достаточно прохладный.

Шаг 5: Программное обеспечение

Перед настройкой, нам нужно загрузить софт. Я использовал GRBL 1.1, исходники которого можно найти на GitHub. Нам нужна только папка grbl, помещенная в zip-архив. Зайдите а ИДЕ Ардуино, далее Sketch — Include Library — Add .ZIP Library и выберите наш архив. Затем откройте пример, называющийся grbl upload и загрузите его на плату Ардуино. Также нам понадобится софт для отправки G-Code на гравировщик, я опробовал несколько вариантов и мне больше всего понравился Laser GRBL. Выберите COM порт с Ардуино и скорость 115200, соединитесь и отправьте комманду , чтобы получить от платы ответ.

Шаг 6: Настройка шаговых двигателей

Возвращаясь к электронике, перед подключением, нам нужно правильно настроить питание для движочков, запитайте 12V, соедините Ардуино с ПК и замерьте вольтаж на потенциометрах. Вы можете рассчитать его по формуле

Vref = Текущая сила тока * 8 * 0,100 = Текущая сила тока / 1,25

Но, так как мы не знаем нужной силы тока для наших моторчиков, установите показатель примерно на 250mV и подключите моторчики. Один из моих движков грелся слишком сильно и я снизил напряжение до 130mV, второй наоборот, пропускал шаги, и я увеличил вольтаж до 350mV. 3 пина на моторчике отвечают за разрешение (размер шага), соедините их с +, и помните, что один из моих моторчиков не хотел работать с шагом 16 и мне пришлось выставить значение на 8. Во время настройки попробуйте также подвигать нашу конструкцию при помощи софта GRBL, используя стрелочки. Для экстренного выключения используйте стоп-кнопку с молнией.

Шаг 7: Установка программы

Следующим шагом будет установка программы. Соедините лазерный выжигатель с ПК и отправьте команду $$ — вы получите список параметров, которые хранятся в памяти Ардуино. Нас интересуют строчки со следующими номерами:

  • 30 — максимальная широтно-импульсная модуляция лазера (PWM), с заданным параметром на пин d11 Ардуино будет подаваться 5V, вы можете оставить всё как есть, но я поменял его на 256, это делается путём отправки команды $ 30 = 256.
  • 32 — режим лазера, вам нужно отправить туда 1, как и в предыдущем пункте, напишите $ 32 = 1,
  • 100 — как много шагов нужно сделать мотору, чтобы пройти один миллиметр по оси X,
  • 101 — то же самое для оси Y, эти два параметра должны быть рассчитаны, но для этого вам нужно знать шаг мотора. Просто нарисуйте что-нибудь и замерьте реальные размеры получившейся картинки и поменяйте параметры.
  • строки 130 и 131 — максимальные расстояния по осям X и Y соответственно, оно составляет около 35 мм и зависит от движочка.

Для того чтобы настроить фокусировку лазера, нужно включить лазер. Для этого нужно отправить M3 S250 и G1 X0 S25 F50 — это запустить лазер на 10% мощности.

Шаг 8: Финальный

Последним важным шагом будет настройка пределов по осям лазера и места, которое при включении лазера будет считаться нулевыми координатами. Так что перед включением лазера нам нужно выставить максимальные значения по осям — вытяните оси Y и X в максимальное правое положение. Загрузка картинок очень проста — выберите файл, он может быть как уже готовым G-Code, так и просто картинкой jpg, png или bmp.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Добрый день, со временем у меня накопилось много нерабочих CD или DVD приводов. В интернете много описаний изготовления разного рода лазерных граверов сделанных на основе таких приводов. Сегодня я хочу поделиться с вами своим опытом по изготовлению такого гравера. В качестве контролера – Arduino Uno

Для изготовления лазерного гравера или ЧПУ (числовое программное управление) станка нам понадобится:

DVD-ROM или CD-ROM
Фанера толщиной 10 мм (можно использовать и 6мм)
Саморезы по дереву 2.5 х 25 мм, 2.5 х 10 мм
Arduino Uno (можно использовать совместимые платы)
Драйвер двигателя L9110S 2 шт.
Лазер 1000 МВт 405nm Blueviolet
Аналоговый джойстик
Кнопка
Блок питания на 5В (я буду использовать старый, но рабочий компьютерный блок питания)
Транзистор TIP120 ил TIP122
Резистор 2.2 kOм, 0.25 ВТ
Соединительные провода
Элетролобзик
Дрель
Сверла по дереву 2мм, 3мм, 4мм
Винт 4 мм х20 мм
Гайки и шайбы 4 мм
Паяльник
Припой, канифоль

Шаг 1 Разбираем приводы.
Для гравера подойдет любой CD или DVD привод. Необходимо его разобрать и вынуть внутренний механизм, они бывают разных размеров:

Необходимо удалить всю оптику и плату, находящуюся на механизме:

Далее отрезаем шлейф, идущий от шагового двигателя, и припаиваем к выводам провода:

К одному из механизмов нужно приклеить столик. Можно изготовить столик из той-же фанеры, вырезав квадрат со стороной 80 мм. Или вырезать такой-же квадрат из корпуса CD/DVD-ROM-а. Тогда деталь, которую планируете гравировать, можно будет прижимать магнитом. Вырезав квадрат, приклеиваем его:

Ко второму механизму нужно приклеить пластинку к которой в последующем будет крепиться лазер. Вариантов изготовления масса и зависит от того что у вас есть под рукой. Я использовал пластиковую модельную пластину. На мой взгляд, это самый удобный вариант. У меня получилось следующее:

Шаг 2 Изготовление корпуса.
Для изготовления корпуса нашего гравера мы будем использовать фанеру толщиной 10 мм. Если ее нет, можно взять фанеру и меньшей толщины, например 6 мм, или заменить фанеру на пластик. Необходимо распечатать следующие фото и по этим шаблонам вырезать одну нижнюю часть, одну верхнюю и две боковых. В местах отмеченных кружком проделать отверстия для саморезов диаметром 3мм.

После резки должно получится следующее:

В верхней и нижней частях необходимо проделать отверстия 4 мм под крепления ваших частей приводов. Я не могу сразу разметить эти отверстия, так они бывают разные:

При сборке необходимо использовать саморезы по дереву 2.5 х 25 мм. В местах вкручивания саморезов необходимо предварительно просверлить отверстия сверлом 2 мм. Иначе фанера может треснуть. Если предполагается собирать корпус из пластика, необходимо предусмотреть соединение деталей металлическими уголками и использовать винты диаметром 3 мм. Для придания эстетического вида нашему граверу стоит зашкурить мелкой наждачной все детали, при желании можно покрасить. Мне нравится черный, я покрасил все детали в черный цвет аэрозольной краской.

Шаг 3 Подготовка блока питания.
Для питания гравера необходим блок питания на 5 вольт с силой тока не меньше 1.5 Ампер. Я буду использовать старый блок питания от компьютера. Отрезаем все колодки. Для запуска блока питания необходимо замкнуть зеленый (PC_ON) и черный (GND) провода. Можно поставить выключатель между этими проводами для удобства, а можно просто их скрутить между собой и использовать выключатель блока питания, если он есть.

Для подключения нагрузки выводим красный (+5), желтый (+12) и черный (GND) провода. Фиолетовый (дежурные +5) может выдать максиму 2 ампер или меньше, в зависимости от блока питания. Напряжение на нем есть даже при разомкнутых зеленом и черном проводах.

Для удобства приклеиваем гравер на двусторонний скотч к блоку питания.

Шаг 4 Джойстик для ручного управления.
Для выставления начальной позиции гравировки будем использовать аналоговый джойстик и кнопка. Размещаем все на монтажной плате и выводим провода для подключения к Arduino. Прикручиваем к корпусу:

Подключаем по следующей схеме:

Шаг 5 Размещаем электрику.
Будем размещать всю электрику сзади нашего гравера. Прикручиваем Arduino Uno и драйвера двигателя саморезами 2.5 х 10 мм. Соединяем следующим образом:

Провода от шагового двигателя по оси Х (столик) подключаем к выходам драйвера двигателя L9110S. Далее так:

Провода от шагового двигателя по оси Y (лазер) подключаем к выходам драйвера двигателя L9110S. Далее так:

Если при первом запуске двигатели будут гудеть, но не двигаться, стоит поменять местами прикрученные провода от двигателей.

Не забудьте подключить:

Шаг 6 Установка лазера.
В интернете полно схем и инструкций по изготовлению лазера из лазерного диода от пишущего DVD-Rom. Этот процесс долог и сложен. Поэтому я купил готовый лазер с драйвером и радиатором охлаждения. Это значительно упрощает процесс изготовления лазерного гравера. Лазер потребляет до 500 mA, поэтому его нельзя подключать напрямую к Arduino. Будем подключать лазер через транзистор TIP120 или TIP122.

Резистор 2.2 kOm необходимо включить в разрыв между Base транзистора и pin 2 Arduino.

Соединений здесь немного поэтому паяем все на весу, изолируем и прикручиваем транзистор сзади к корпусу:

Для прочной фиксации лазера необходимо вырезать еще одну пластинку из того же пластика что и приклеенная к оси Y пластина. Прикручиваем к ней радиатор охлаждения лазера винтами входящими в комплект к лазеру:

Внутрь радиатора вставляем лазер и фиксируем его винтами, так же входящие в комплект к лазеру:

И прикручиваем всю эту конструкцию на наш гравер:

Шаг 7 Среда программирования Arduino IDE.
Следует скачать и установить Arduino IDE. Лучше всего это сделать с официального сайта проекта.

Последняя версия на момент написания инструкции ARDUINO 1.8.5. Никаких дополнительных библиотек не требуется. Следует подключить Arduino Uno к компьютеру и залить в нее следующий скетч:

После заливки скетча следует проверить, что гравер работает как надо.

Внимание! Лазер это не игрушка! Луч лазера, даже не сфокусированный, даже отраженный, при попадании в глаза повреждает сетчатку глаза. Настоятельно рекомендую приобрести защитные очки! И все работы по проверки и настройке проводит только в защитных очках. Так же не следует смотреть без очков на работе лазера в процессе гравировки.

Включаем питание. При изменении положения джойстика вперед – назад должен двигаться столик, влево вправо – двигаться ось Y, то есть лазер. При нажатии кнопки лазер должен включаться.

Далее необходимо настроить фокус лазера. Надеваем защитные очки! Подкладываем на столик маленький лист бумаги, и нажимает на кнопку. Изменяя положения линзы (поворачиваем линзу), находим положение при котором точка лазера на листке минимальна.

Шаг 8 Подготовка Processing.
Для передачи изображения на гравер будем использовать среду программирования Processing. Необходимо скачать с официального сайта .

Следуя инструкции по установки, ставим Processing на компьютер. Открываем проект:

Программа будет отправлять данные для гравировки картинки с именем Arduino Logo 300×300.png. Для гравировки другой картинки следует, следует ее вначале подготовить. Картинка должна быть расширения PNG, размером 300х300 точек и черно – белая. Имя картинки нужно написать в строке:

Отправлять данные программа будет в первый по очереди com-порт. Следует открыть диспетчер устройств на компьютере, и посмотреть стоит ли первым в списке com-портов ваша Arduino. Если первая, тогда ничего менять не надо, если нет – меняет 0 в строке на номер com-порта в списке:

Подготовив все, надеваем защитные очки, нажимает кнопу старта в окне processing и наслаждаем процессом гравирования.


Источник: ostwest.su