Лазерный гравер своими руками ардуино уно

Как собрать лазерный гравировальный станок на arduino UNO , ответ есть !

Сразу скажу что данный станок вышел в 150 долларов , но это с учетом того что все запчасти покупались новые , а остальное было напечатано на 3д принтере.

Вы можете использовать более бюджетные направляющие , возможно завалявшийся блок питания ,какие то элементы крепления, которые у вас уже имеются . Так же я оставлю ссылки на самые дешевые комплектующие с алиэкспресс , которые я смог найти .

Вам понадобится следующие запчасти со списка , в котором я подготовил перечень необходимых материалов.

1x шпилька 5×5 мм (можно резьбовую ) купить в любом строительном магазине

1x CNC Shield v3.1 http://ali.pub/1riyce (можно сразу брать с 4мя драйверами , 2 установить +2 на запас )

1x блок питания 12v 5A http://ali.pub/1riywf 6 долл , или аналог , но не меньше чем 4 А

Комплект запчастей напечатанных на 3д принтере

1x кабель питания 220 в

1x USB-кабель для подключения гравера к ПК

Шайбы м5 с винтами для крепления и другие метизы .

Провода для подключения элекроники

Схема подключения электроники станка

Ссылка на запчасти для печати , или вы можете их заказать в группе https://vk.com/3dprintsumy

Необходимое программное обеспечение (работает только на Windows 7 или выше и требует фреймворк 4), я использовал CamBam и 3DPsender, сделанный разработчиком, который также сделал лазерный гравер, называет 3DPBurner.

Источник

Электроника лазерного гравера. Arduino UNO, CNC shield v3, ttl laser driver.

Лазерный гравер собран и работает, и об этом рассказывал в прошлой статье: «Самодельный Лазерный гравёр с ЧПУ, в домашних условиях». Как он гравирует, и все этапы сборки, можно посмотреть в видео, в предыдущей статье. А сегодня подробнее разберем электронику лазерного гравировального станка: Arduino UNO, CNC shield v3, драйвер шагового двигателя A4988, ttl laser driver . Почти вся электроника, которую использую для сборки самодельного лазерного гравера, расписана в отдельных статьях, которые вы можете найти в разделе сайта: «Обзор электроники для ЧПУ станков и 3D принтеров».

Тестирование электроники лазерного гравировального станка с ЧПУ.

Перед установкой всей электроники на место, рекомендую поэтапно все проверить, чтобы не искать возникшую проблему уже на станке. Можно допустить ошибку в настройке электроники или в механике, что при проверке установленной электроники приведет к ряду трудностей в определении причины сбоев в работе ЧПУ станка.

Для начала, устанавливаем CNC shield v3 на Arduino UNO. Перед установкой драйверов необходимо установить перемычки деления шага. Что это такое, и для чего нужно деление шага, читайте в статье про драйвер A4988: «Драйвер шагового двигателя A4988». Я устанавливаю деление шага ½, потому что при увеличении деления шага падает мощность двигателя, а также у меня получается 400 шагов на мм, — этого вполне достаточно для лазерного гравера.

Расчет деления шага.

Как же рассчитать деление шага, и сколько шагов получится для совершения перемещения на 1 мм? Количество шагов сделанных шаговым двигателем, для совершения перемещения станка на 1 мм, зависит от характеристик шагового двигателя, от передачи (винтовая или ременная), какое деление шага настроено (для разных драйверов деление шага настраивается по разному, и количество отличается). В моем случае, получаются следующие параметры:

• Шаговый двигатель 17HS4401 совершает 200 шагов на 1 оборот вала. (Из характеристик двигателя).
• Шпилька с метрической резьбой М6 перемещается на 1 мм. за оборот (табличное значение).
• Делениешага установил ½.

Количество шагов на 1 мм рассчитываем по формуле:

H = Sh*M/D где,

• Н – количество шагов для перемещения на 1 мм.
• Sh – количество шагов шагового двигателя для совершения 1 оборота,
• М – перемещение при вращении ходового винта на 1 оборот.
• D – установленное деление шага.

Н = 200*1/0,5 = 400 шагов для перемещения на 1 мм.

Данные параметры нам пригодятся при настройке GRBL, которые будем настраивать в следующей статье.

Установка драйверов A4988 и настройка ограничивающего тока.

После установки деления шага, устанавливаем драйвер A4988 в разъёмы с надписью X и Y.

Дальше, нам нужно рассчитать ограничение тока драйвера A4988, для этого нужно знать параметры двигателя и номинал резисторов, установленных на драйвер A4988.Это два черных прямоугольника на плате драйвера, обычно подписаны R050 или R100.

В моем случае, номинал резисторов R100, что означает 100 Ом. Ток двигателя 17HS4401 — 1,7А.

Расчет ограничивающего тока драйвера шагового двигателя A4988.

Vref = Imax * 8 * (RS)

• Imax — ток двигателя;
• RS — сопротивление резистора. В моем случае, RS = 0,100.

Для 17HS4401 Vref = 1,7 * 8 * 0,100 = 1,36 В.

В связи с тем, что рабочий ток двигателя равен 70% от тока удержания, то полученное значение нам нужно умножить на 0,7. В противном случае, двигатели, в режиме удержания, будут сильно греться.

Для 17HS4401 Vref ист. = 1,36*0,7 = 0,952 В.

Настраиваем ток шагового двигателя.

Для этого возьмём мультиметр, и один контакт подключим к контакту GND, а второй на переменный резистор драйвера. Поворачивая потенциометр на драйвере, подбираем нужное напряжение. На мультиметре у меня показания в мВ, поэтому такое большое значение.

Аналогично настраиваем ограничивающий ток для второго драйвера.

Внимание! Не забудьте установить радиатор охлаждения на драйвер шагового двигателя, в противном случае, драйвер будет перегреваться.

Подключение шагового двигателя и светодиода, вместо лазера.

Как писал выше, лучше лишний раз проверить все на столе, чтобы убедиться в работоспособности электроники в холостом режиме. А в связи с тем, что световое излучение от лазерного модуля опасно для зрения , работоспособность TTL сигнала лучше проверить на обычном светодиоде.

Для начала подключаем светодиод. Так как у меня лазер 450 nm, он синего свечения, и светодиод на макетную плату установил синего цвета.

Не забудьте про то, что в Arduino UNO нужно загрузить прошивку GRBL 1.1. Скачать прошивку можно внизу статьи. Подробно, как загрузить прошивку в Arduino, рассмотрим в следующей статье.

Схема подключения светодиода к CNC shield v3.

Сейчас, отправляя команду в монитор порта M3 S1 , мы можем включить светодиод минимальной мощности. Данную команду я использую для определения положения лазера при установке заготовки.

Затем, можно отправить команду M3 S255 ,и вы увидите, что светодиод светит ярче. Это означает, что все работает отлично. Если у вас что-то не получается, не переживайте, в следующей статье разберем, почему светодиод может не работать.

С работой лазера определились. Сейчас нужно проверить работу шаговых двигателей. Подключаем шаговые двигатели к CNC shield v3, как показано на схеме ниже.

Схема подключения шаговых двигателей к CNC shield v3.

На схеме у меня подключено 3 драйвера шагового двигателя A4988. По сути, должно стоять всего 2. В изображении CNC shield v3, которое я использую при рисовании схемы, сделано с 3 драйверами, и изменить изображение нельзя, поэтому на драйвер, установленный на ось Z, не обращайте внимания.

Сейчас можно проверить работоспособность шаговых двигателей. Для этого будем использовать программу LaserGRBL, скачать которую вы можете внизу статьи, в разделе материалы для скачивания.

Дальше, подключаем Arduino к компьютеру. Выбираем порт, к которому подключена Arduino UNO. Затем, в программе нажимаем на панель управления, в левом нижнем углу, на стрелки влево или вправо. У вас должен вращаться шаговый двигатель, подключённый к оси X. При нажатии стрелок вверх и вниз, должен вращаться двигатель, подключенный к оси Y.

Если у вас не получилось воспользоваться программой LaserGRBL, вы можете отправить, по очереди, следующие команды в монитор порта:

• G1 X50 F4000
• G1 Y50 F4000
• G1 X0 F4000
• G1 Y0 F4000

При удержании вала, двигатель не должен останавливаться сразу. Для остановки вала нужно приложить усилие. Если ваш шаговый двигатель сразу останавливается, то нужно проверить настройку ограничивающего тока, правильность установки драйверов. При необходимости, поменять драйвера местами. Бывают случаи глюков драйверов, и при простой их смене местами, всё начинает работать нормально.

Установка электроники на лазерный гравировальный станок, и подключение.

После проведения всех тестов, можно установить электронику на ЧПУ станок и провести первый пуск.

Схема подключения Arduino UNO + CNC shield v3 + A 4988 + ttl laser driver.

Подключаем все вот по такой схеме. Я постарался все разместить и подписать так, как у меня на TTL драйвере. У вас может быть другой порядок подключения, но значительных отличий быть не должно.

Несколько фото подключения ttl laser driver к CNC shield v3.

Вот так выглядит установленная электроника. Как станок работает, смотрите в предыдущей статье. А в следующей статье рассмотрим: как загрузить GRBL 1.1 в Arduino UNO, настроить GRBL и запустить гравировку первого изделия.

Понравился проект Самодельный Лазерный гравёр с ЧПУ, в домашних условиях? Не забудь поделиться с друзьями в соц. сетях.

А также подписаться на наш канал на YouTube, вступить в группу Вконтакте, в группу на Facebook.

Спасибо за внимание!

Технологии начинаются с простого!

Источник

Самодельный Лазерный гравёр с ЧПУ, в домашних условиях.

Кроме созданий проектов на Arduino, ещё я увлекаюсь созданием самодельных станков с ЧПУ. На счету у меня собрано больше 5 штук самодельных ЧПУ станков с различной кинематикой перемещения и разнообразного назначения. Сегодня пойдет речь о самодельном лазерном гравере, который я собрал в домашних условиях, а точнее в квартире. При этом использовал подручные материалы, которые лежат без дела, или которые можно не задорого купить в ближайшем магазине. С чего все началось, и для чего я собрал лазерный гравировальный станок из хлама, сейчас расскажу.

Зачем собирать самодельный ЧПУ станок из хлама?

Один знакомый сказал, что ЧПУ станки это сложно и для того, чтобы собрать работающий станок нужно очень много знать и уметь. Я ответил, что я собираю ЧПУ станки из подручных материалов, и многие работают у меня больше 2 лет верой и правдой. Показал, что я на них делаю, и где можно почитать описание моих проектов.

Спустя некоторое время этот знакомый мне говорит, что он рассказал друзьям, и они не верят, что можно собрать ЧПУ станок в домашних условиях. Да даже не то, чтобы он работал, как из магазина, а хотя бы выполнял какую-нибудь работу. И тут он меня спрашивает: «Ты можешь собрать станок не из старых принтеров, мебельных направляющих, а из материалов, которые я бы купил сам, и повторил бы станок?» Я сказал, что это вполне возможно, и приступил к реализации мини станка с ЧПУ. Скорее всего, это не последний мини ЧПУ станок в домашних условиях. В ближайшее время сделаю еще пару вариантов.

Сборка самодельного лазерного гравера с ЧПУ.

Механическая часть самодельного лазерного гравера.

Недавно делал узел из карандашей (каретку для ЧПУ), и на основе данной каретки решил собрать лазерный гравер с ЧПУ. Но нужно, как минимум, 2 оси, поэтому собрал второй узел, но немного уже. Вот так выглядят узлы оси X и Y для самодельного лазерного гравера.

Как собирал каретку, можете почитать в предыдущей статье. Про нее могу сказать одно: сделана она из карандашей, строительной шпильки и фанеры.

Закрепил с помощью реек и фанеры узлы осей Y и X. Вот такой каркас станка получился. Пора приступить к электронной составляющей самодельного ЧПУ гравировального станка.

Электроника самодельного лазерного гравера.

Доставать лазер из старого DVD привода не стал, так как меня просили сделать ЧПУ станок, который можно повторить, и все узлы можно было бы купить, например, на AliExpress. Поэтому буду использовать лазерный модуль с TTL контролером от моего лазерного гравера. Обзор гравера можно посмотреть тут.

Лазерный модуль можно использовать в такой самоделке и подешевле, например, на 500 mw.

Так как я увлекаюсь еще и Arduin, то мозгом станка будет Arduino UNO и CNC shield v3. Драйвера буду использовать самые дешёвые A4988. Описание драйверов A4988 читайте в этой статье:

Описание CNC shield v3 читайте в статье:

Для того, чтобы закрепить электронику, сделал заготовку из фанеры, которая будет крепиться с задней стороны гравера.

После чего, закрепил электронику и установил на место, где будет все стоять.

Пришло время все подключить и запрограммировать.

Схема подключения cnc shield v3.0 + arduino uno + TTl и лазер.

Подключаем все компоненты по схеме.

Правда, у меня не установлены концевые выключатели. Схему взял из интернета, самому рисовать стало лень. Но когда буду писать обзорную статью про подключение электроники, обязательно все нарисую.

Как видим, схема достаточно простая, и запутаться тут сложно. Нам нужно к шилду подключить 2 шаговых двигателя. Один подключаем в разъем, где написано X, второй в разъем с надписью Y. Соответственно, один двигатель перемещает по оси X, второй по оси Y.

C подключением лазера будьте внимательны, в зависимости от версии прошивки, подключение TTL к Arduino может быть разным.

Внимание. С прошивки GBRL 9.0i были поменяны местами Z-Max (D12) и Spn_EN (D11).

TTL модуль подключаем к D11, который является ШИМ портом, — это необходимо для управления мощностью лазера, с помощью ШИМ.

Теперь, если вы желаете подключить концевик Z_Max, то его необходимо подключить в Spn_EN, а включение лазера необходимо подключать в Z+. Вот такая путаница с распиновкой на шилде.

После подключения уложил провода, чтобы ничего не торчало и не мешало работе станка.

Прошивка для лазерного гравёра на Arduino.

Для того, чтобы гравер заработал, в Arduino нужно загрузить код. Где же его взять? Код писать самостоятельно не нужно. Добрые люди уже написали и проверили работу прошивки на тысячах, а может и на сотнях тысяч различных станках с ЧПУ. Скачать прошивку GRBL 1.1 можно с репозитория, или внизу статьи, в разделе Материалы для скачивания.

Более подробно о прошивке и настройке GRBL 1.1 буду рассказывать в следующей статье.

Настройка и калибровка самодельного станка с ЧПУ.

После того, как мы загрузили прошивку, все настройки будут стандартные, и их нужно поменять под ваш станок. Это не так и сложно, но процесс занимает некоторое время. Для калибровки нужно перемещать по оси лазерный модуль, и смотреть, как точно происходит перемещение. Например, вы переместили на 100 мм, а станок переместился на 102 мм. Это все настраивается в прошивке. Полный процесс калибровки буду рассказывать в следующей статье. А сейчас выложу скриншот моих настроек GRBL 1.1 для лазерного гравировального станка.

Программа LaserGRBL для управления лазерным гравером на Arduino.

Осталось установить программное обеспечения для компьютера, которое позволит гравировать, выбрав понравившуюся картинку. Я буду гравировать векторный логотип сайта и елочную игрушку. Исходники будут в разделе материалы для скачивания.

LaserGRBL поддерживает гравировку растровой и векторной графики, что позволяет облегчить поиск материала для гравировки.

Подробнее о программе LaserGRBL напишу отдельную статью, так как там есть некоторые фишки, которые упрощают работу с лазерным гравером. Некоторые из них вы можете увидеть в видео.

А сейчас покажу, как выглядит исходное изображение, загруженное в программу LaserGRBL, и что получается после гравировки.

Подведём итог.

В домашних условиях собрать лазерный гравер не составит большого труда. Но перед сборкой нужно определиться, чего мы ожидаем. В связи с тем, что данный станок я собрал попутно, то лазерный гравер не является первоначальной задачей. И выбор ходового винта, для данного станка, является не правильным решением. Потому что перемещение происходит медленно, а гравировка делается быстро, и я использовал только 50% мощности лазера. Это не приемлемо. Что же делать? Нужно использовать не ходовые винты, а ременную передачу, что увеличит скорость и плавность перемещения.

Если присмотреться на гравированные изделия, то можно увидеть небольшую рябь. Это связанно с тем, что по оси X ходовой винт имеет изгиб и при перемещении происходит раскачивание лазерной головы. Если такое колебание будет при фрезеровке, то зажатая фреза в материал просто не допустит такие небольшие колебания.

Более подробно настройку станка и программное обеспечение разберу в следующих статьях:

Понравился проект Самодельный Лазерный гравёр с ЧПУ, в домашних условиях? Не забудь поделиться с друзьями в соц. сетях.

А также подписаться на наш канал на YouTube, вступить в группу Вконтакте, в группу на Facebook.

Спасибо за внимание!

Технологии начинаются с простого!

Источник