Mini grabador láser CNC de bricolaje.
Este es un Instructables sobre cómo remezclé mi antiguo grabador láser CNC e hice una versión estable de un grabador láser CNC basado en Arduino y un cortador de papel delgado con unidades de DVD antiguas y con láser de 250 mW.
Versión anterior de mi CNC: //www.instructables.com/id/Mini-CNC-Laser-Wood-Engraver-and-Paper-Cutter/
La versión anterior no era muy estable y tenía algunas oscilaciones debido a partes irregulares, así que decidí hacer una versión estable usando partes impresas en 3D. Lo que me dio excelentes resultados en el grabado láser incluso en detalles muy pequeños, esta máquina es un cable para hacer bien el trabajo. Puede ver los detalles en el ojo de la imagen grabada.
El área de juego es de 40 mm x 40 mm máx.
Paso 1: piezas y materiales necesarios
- Arduino Nano (con cable USB)
- 2x mecanismo de pasos de la unidad de DVD
- 2 módulos de controlador de motor paso a paso A4988 (o blindaje GRBL)
- Láser de 250 mW con lente ajustable (o superior)
- 12v 2Amps fuente de alimentación mínima
- 1x IRFZ44N N-CHANNEL Mosfet
- 1x resistencia de 10k
- 1x resistencia de 47ohm
- 1x regulador de voltaje LM7805 (con disipador térmico)
- Placa PCB en blanco
- Encabezados masculinos y femeninos
- Estilo JST XH de 2.5 mm
- Conector macho de 2 pines
- 1x 1000uf 16v condensador cables de puente
- 8x pequeños imanes de neodimio (que he recuperado del mecanismo de la lente de DVD)
- 1x enchufe de 2 pines en el conector del bloque de terminales de tornillo
- Lazos de cremallera (100 mm)
- Super pegamento
- 6x tornillos M3x12
- 8x tornillos M2x5
- Gafas de seguridad láser
Paso 2: piezas impresas
Archivos STL, vea el archivo adjunto o vaya a: //www.thingiverse.com/thing:3521286
Todas las piezas están impresas en material ABS.
Configuraciones de impresión:
Altura de la capa: 0.2 mm
Relleno: <25%
Apoyos: No
Archivos adjuntos
Paso 3: Desmontar la unidad de DVD Mecanismo paso a paso
Se requieren dos mecanismos de controlador de DVD, uno para el eje X y el segundo para el eje Y.
Usando un pequeño destornillador Phillips, quité todos los tornillos y separé el motor paso a paso, los rieles deslizantes y el seguidor.
Los motores paso a paso son motores paso a paso bipolares de 4 pines.
El pequeño tamaño y el bajo costo de un motor de DVD significa que no puede esperar
Alta resolución del motor. Eso lo proporciona el tornillo de avance. Además, no todos estos motores hacen 20 pasos / rev. 24 también es una especificación común. Solo tendrá que probar su motor para ver qué hace.
Procedimiento para calcular la resolución del motor paso a paso de la unidad de CD:
Para medir la resolución del motor paso a paso de la unidad de CD / DVD,
Se utilizó un micrómetro digital. Se midió la distancia a lo largo del tornillo. La longitud total del tornillo utilizando un micrómetro, que resultó ser 51, 56 mm. Para determinar el valor de avance, que es la distancia entre dos roscas adyacentes en el tornillo. Los hilos se contaron como 12 hilos dentro de esta distancia. Plomo = distancia entre hilos adyacentes = (longitud total / número de hilos = 51.56 mm) / 12 = 4.29 mm / rev. El ángulo de paso es de 18 grados que corresponde a 20 pasos / revolución. Ahora que toda la información necesaria está disponible, la resolución del motor paso a paso podría calcularse como se muestra a continuación: Resolución = (Distancia entre hilos adyacentes) / (N pasos / rev) = (4.29 mm / rev) / (20 pasos / rev ) = 0.214 mm / paso. Lo cual es 3 veces mejor que la resolución requerida, que es 0.68 mm / paso.
Paso 4: preparar el control deslizante.
Usando Super Glue, pegué el control deslizante y la guía en una parte. El resorte está unido para mantener la tensión entre la guía y el tornillo de avance para evitar el efecto de pestañas negras.
Paso 5: Ensamblar los rieles deslizantes para el eje Y
Antes de ensamblar el control deslizante en la base, pegué 4x pequeños imanes de neodimio (que recuperé del mecanismo de la lente de DVD) en la placa X. Estos imanes ayudarán a sujetar la pieza de trabajo al área de trabajo.
La varilla lisa mantendrá el mecanismo deslizante intacto a la base.
Paso 6: Ensamblar los rieles deslizantes para el eje X
Aquí, usando superpegamento y tornillo, conecté el mecanismo de guía a la carcasa del láser.
Conectó el motor paso a paso en el lugar con los tornillos y luego insertó las varillas lisas y la parte guía en los orificios dados, teniendo en cuenta que el deslizador se mueve libremente no demasiado fuerte. Y adjunto los pilares del marco lateral a la misma.
Paso 7: cableado de motores paso a paso
Para los motores paso a paso, he usado un viejo cable usb, porque tiene 4 cables en el interior y tiene una cubierta, y es más flexible y fácil de usar.
Usando el modo de continuidad en el multímetro, determine determinar 2 bobina, bobina A y bobina B.
Hice 2 pares de cables seleccionando colores, un par para la bobina A y el segundo para la bobina B.
Los soldamos y usé un tubo termocontraíble.
Paso 8: peinando los ejes X e Y
Usando 4 tornillos M3x12, combine la base y dos marcos laterales en un solo conjunto.
Paso 9: la electrónica
LAS PIEZAS UTILIZADAS PARA EL CONDUCTOR SON:
Arduino Nano.
2x controladores de motor paso a paso A4988.
1x IRFZ44N N-CANAL MOSFET.
1x LM7805 Regulador de voltaje con disipador térmico.
1x resistencia de 47ohm y 1x 10k.
1x condensador 1000uf 16V.
1x conector macho JST XH-Style de 2 pines de 2.5 mm.
Pernos de cabecera MACHO y FEMENINO.
1x (PCB en blanco de 20 mm x 80 mm).
En GRBL, los pines digitales y analógicos de Arduino están reservados. los
El pin 'Step' para los ejes X e Y está conectado a los pines digitales 2 y 3, respectivamente. El pin 'Dir' para los ejes X e Y está conectado a los pines digitales 5 y 6 respectivamente. D11 es para láser habilitado. El Arduino obtiene energía a través del cable USB. Los controladores A4988 a través de una fuente de alimentación externa. Todos los terrenos comparten conexiones comunes. VDD de A4988 están conectados a 5V de Arduino. El láser que he usado funciona con 5V y ha incorporado un circuito de corriente constante. Para la fuente constante de 5V de la fuente de alimentación externa se utiliza el regulador de voltaje LM7805. El disipador térmico es obligatorio. El MOSFET N-CANAL IRFZ44N funciona como un interruptor electrónico cuando recibe una señal digital alta desde el pin D11 de Arduino. NOTA: 5V de Arduino nano no se pueden usar porque el láser consume más de 250 mA y el Arduino Nano no es capaz de suministrar tanta corriente.
Configuración de Micro Stepping para cada eje.
MS0 MS1 MS2 Resolución Microstep.
Bajo Bajo Bajo Paso completo.
Alto Bajo Bajo Medio paso.
Bajo Alto Bajo Paso de cuarto.
Alto Alto Bajo Octavo paso.
Alto Alto Alto Decimosexto paso.
Los 3 pines (MS1, MS2 y MS3) son para seleccionar uno de los cinco pasos
resoluciones de acuerdo con la tabla de verdad anterior. Estos pines tienen resistencias internas desplegables, por lo que si los dejamos desconectados, la placa funcionará en modo de paso completo. Utilicé la configuración del paso 16 para que sea suave y sin ruido. La mayoría (pero ciertamente no todos) los motores paso a paso realizan 200 pasos completos por revolución. Al gestionar adecuadamente la corriente en las bobinas, es posible hacer que el motor se mueva en pasos más pequeños. El Pololu A4988 puede hacer que el motor se mueva en 1/16 pasos, o 3.200 pasos por revolución. La principal ventaja del microstepping es reducir la aspereza del movimiento. Las únicas posiciones totalmente precisas son las posiciones de paso completo. El motor no podrá mantener una posición estacionaria en una de las posiciones intermedias con la misma precisión de posición o con el mismo par de retención que en las posiciones de paso completo. En general, cuando se requieren altas velocidades, se deben usar pasos completos.
Paso 10: Montaje de la electrónica en el marco.
Ensamble la placa del controlador en la placa posterior con 2x tornillos M2 y al marco de la máquina con 2x tornillos M3x12. Enchufado las conexiones para los motores paso a paso X, Y y el láser.
Paso 11: Ajuste de la corriente del controlador paso a paso
Para lograr altas velocidades de paso, el suministro del motor es típicamente mucho más alto de lo que sería permisible sin limitación de corriente activa. Por ejemplo, un motor paso a paso típico podría tener una clasificación de corriente máxima de 1 A con una resistencia de bobina de 5Ω, lo que indicaría un suministro máximo de motor de 5 V. El uso de un motor de este tipo con 12 V permitiría tasas de paso más altas, pero la corriente debe activamente estar limitado a menos de 1A para evitar daños al motor. El A4988 admite dicha limitación de corriente activa, y el potenciómetro de trimmer en el tablero se puede usar para establecer el límite de corriente. Una forma de establecer el límite de corriente es poner el controlador en modo de paso completo y medir la corriente que se ejecuta a través de una bobina de motor sin sincronizar la entrada STEP. La corriente medida será 0.7 veces el límite de corriente (ya que ambas bobinas están siempre encendidas y limitadas al 70% de la configuración del límite de corriente en el modo de paso completo). Tenga en cuenta que cambiar el voltaje lógico, Vdd, a un valor diferente cambiará la configuración del límite de corriente ya que el voltaje en el pin "ref" es una función de Vdd. Otra forma de establecer el límite de corriente es medir el voltaje directamente encima del potenciómetro y calcular el límite de corriente resultante (las resistencias de detección de corriente son 0.1Ω). El límite de corriente se relaciona con el voltaje de referencia de la siguiente manera: Límite de corriente = VREF × 1.25 Entonces, por ejemplo, si el voltaje de referencia es 0.6 V, el límite de corriente es 0.75A. Como se mencionó anteriormente, en el modo de paso completo, la corriente a través de las bobinas se limita al 70% del límite de corriente, por lo que para obtener una corriente de bobina de paso completo de 1A, el límite de corriente debe ser 1A / 0.7 = 1.4A, que corresponde a un VREF de 1.4A / 1.25 = 1.12 V. Consulte la hoja de datos A4988 para obtener más información. Nota: La corriente de la bobina puede ser muy diferente de la corriente de la fuente de alimentación, por lo que no debe usar la corriente medida en la fuente de alimentación para establecer el límite de corriente. El lugar apropiado para colocar su medidor de corriente es en serie con una de sus bobinas de motor paso a paso.
Paso 12: ensamblaje láser
El láser que he usado es el Módulo láser enfocable 200-250mW 650nm. La carcasa metálica externa funciona como un disipador térmico para el diodo láser. Tiene lente enfocable para el ajuste del punto láser. Conecte el terminal del cable láser a la toma láser de la placa del controlador.
Tú puedes conseguir uno aquí.
Paso 13: ¡Prepárate!
Usando cuatro pequeños imanes de neodimio, bloquee la pieza de trabajo en la cama de trabajo y coloque los ejes X e Y en la posición inicial (inicio). Encienda la placa del controlador a través de una fuente de alimentación externa y Arduino Nano a la computadora a través de un cable USB A a USB Mini B.
También alimente la placa a través de una fuente de alimentación externa.
SEGURIDAD PRIMERO. SE NECESITAN GAFAS DE SEGURIDAD LÁSERPaso 14: Firmware GRBL
- Descargue el GRBL, aquí
- Extraiga en el escritorio la carpeta grbl-master, la encontrará en el archivo master.zip
- Ejecute el IDE de Arduino
- En el menú de la barra de la aplicación, elija: Boceto -> #incluir biblioteca -> Agregar biblioteca del archivo.
- Seleccione la carpeta grbl que puede encontrar dentro de la carpeta grlb-master y haga clic en Abrir
- La biblioteca ahora está instalada y el software IDE le mostrará este mensaje: La biblioteca se agrega a su biblioteca. Consulte el menú "Inclusión de bibliotecas".
- Luego abra un ejemplo llamado "carga de grbl" y cárguelo en su placa arduino.
Paso 15: Software para enviar G-CODE
También necesitamos un software para enviar el código G al CNC para el que he usado el LASER GRBL
LaserGRBL es uno de los mejores streamer de Windows GCode para DIY Laser
Grabador. LaserGRBL es capaz de cargar y transmitir la ruta GCode a arduino, así como grabar imágenes, imágenes y logotipos con la herramienta de conversión interna.
Descargar LASER GRBL.
LaserGRBL comprueba constantemente los puertos COM disponibles en la máquina. La lista de puertos le permite seleccionar el puerto COM al que está conectada su placa de control.
Seleccione la velocidad en baudios adecuada para la conexión de acuerdo con la configuración de firmware de su máquina (por defecto 115200).
Configuraciones Grbl:
$$ - Ver configuración de Grbl
Para ver la configuración, escriba $$ y presione Intro después de conectarse a Grbl. Grbl debe responder con una lista de la configuración actual del sistema, como se muestra en el siguiente ejemplo. Todos estos ajustes son persistentes y se mantienen en EEPROM, por lo que si apaga, se volverán a cargar la próxima vez que encienda su Arduino.
$ 0 = 10 (pulso de paso, usec)
$ 1 = 25 (retraso de inactividad del paso, ms)
$ 2 = 0 (máscara de inversión de puerto de paso: 00000000)
$ 3 = 6 (máscara de inversión de puerto dir: 00000110)
$ 4 = 0 (paso habilitar inversión, bool)
$ 5 = 0 (pines de límite invertidos, bool)
$ 6 = 0 (sonda pin invertida, bool)
$ 10 = 3 (máscara de informe de estado: 00000011)
$ 11 = 0.020 (desviación de unión, mm)
$ 12 = 0.002 (tolerancia de arco, mm)
$ 13 = 0 (pulgadas de informe, bool)
$ 20 = 0 (límites suaves, bool)
$ 21 = 0 (límites duros, bool)
$ 22 = 0 (ciclo de referencia, bool)
$ 23 = 1 (máscara de inversión del directorio de referencia: 00000001)
$ 24 = 50.000 (alimentación de referencia, mm / min)
$ 25 = 635.000 (búsqueda de referencia, mm / min)
$ 26 = 250 (rebote de referencia, ms)
$ 27 = 1.000 (extracción de referencia, mm)
$ 100 = 314.961 (x, paso / mm)
$ 101 = 314.961 (y, paso / mm)
$ 102 = 314.961 (z, paso / mm)
$ 110 = 635.000 (x tasa máxima, mm / min)
$ 111 = 635.000 (tasa máxima y, mm / min)
$ 112 = 635.000 (tasa máxima z, mm / min)
$ 120 = 50.000 (x aceleración, mm / seg ^ 2)
121 = 50.000 (y aceleración, mm / seg ^ 2)
$ 122 = 50, 000 (z aceleración, mm / seg ^ 2)
$ 130 = 225.000 (x recorrido máximo, mm)
$ 131 = 125.000 (y recorrido máximo, mm)
$ 132 = 170.000 (z recorrido máximo, mm)
Paso 16: ajustar el sistema
Aquí viene la parte más difícil del proyecto.
-Ajustar el rayo láser en el punto más pequeño posible en la pieza de trabajo. Esta es la parte más difícil que requiere tiempo y paciencia usando el método de seguimiento y error.
- Ajuste de la configuración de GRBL por $ 100, $ 101, $ 130 y $ 131
Mi configuración para el GRBL es,
$ 100 = 110.000
$ 101 = 110.000
$ 130 = 40.000
$ 131 = 40.000
Intenté grabar un cuadrado de lados de 40 mm y después de tantos errores y ajustar la configuración de grbl, obtuve la línea de 40 mm grabada desde los ejes X e Y. Si la resolución de los ejes X e Y no es la misma, la imagen se escalará en cualquier dirección.
Tenga en cuenta que no todas las unidades de motor paso a paso de DVD son iguales.
Es un proceso largo y lento, pero los resultados son muy satisfactorios cuando se modifican.
Interfaz de usuario LaserGRBL.
- Control de conexión: aquí puede seleccionar el puerto serie y la velocidad de transmisión adecuada para la conexión, de acuerdo con la configuración de firmware grbl.
- Control de archivos: muestra el nombre del archivo cargado y el progreso del proceso de grabado. El botón verde "Reproducir" comenzará la ejecución del programa.
- Comandos manuales: puede escribir cualquier línea de código G aquí y presionar "enter". Los comandos se colocarán en la cola de comandos.
- Registro de comandos y códigos de retorno de comandos: muestra los comandos en cola y su estado de ejecución y errores.
- Control de jogging: permite el posicionamiento manual del láser. La velocidad de movimiento del control deslizante vertical izquierdo, el tamaño del paso del control deslizante derecho.
- Vista previa del grabado: esta área muestra la vista previa del trabajo final. Durante el grabado, una pequeña cruz azul mostrará la posición actual del láser en tiempo de ejecución.
- Grbl reset / homing / unlock: estos botones envían el comando soft reset, homing y unlock al tablero grbl. A la derecha del botón de desbloqueo puede agregar algunos botones definidos por el usuario.
- Feed Hold and resume: estos botones pueden suspender y reanudar la ejecución del programa enviando el comando Feed Hold o Resume al tablero grbl.
- Recuento de líneas y proyección de tiempo: LaserGRBL podría estimar el tiempo de ejecución del programa en función de la velocidad real y el progreso del trabajo.
- Anula el estado y el control: muestra y cambia la velocidad real y la anulación de potencia. Overrides es una nueva característica de grbl v1.1 y no es compatible con versiones anteriores.
Paso 17: grabado en madera
La importación de ráster le permite cargar una imagen de cualquier tipo en LaserGRBL y activar las instrucciones de GCode sin la necesidad de otro software. LaserGRBL admite fotos, imágenes prediseñadas, dibujos a lápiz, logotipos, iconos e intenta hacer lo mejor con cualquier tipo de imagen.
Se puede recuperar del menú "Archivo, Abrir archivo" seleccionando una imagen de tipo jpg, png o bmp
La configuración para el grabado es diferente para todos los materiales.
Defina la velocidad de grabado por mm y las líneas de calidad por mm Video adjunto es el lapso de tiempo de todo el proceso.
Paso 18: corte de papel fino
Este láser de 250 mW también es capaz de cortar papeles delgados, pero la velocidad debe ser muy baja, es decir, no más de 15 mm / min y el rayo láser debe ajustarse correctamente.
Video Attached es el lapso de tiempo de todo el proceso.
Paso 19: corte de vinilo y fabricación de pegatinas personalizadas
He hecho una pegatina de vinilo personalizada. La velocidad del huésped cambia con respecto al color del vinilo utilizado.
Los colores oscuros son fáciles de usar, mientras que los colores más claros son algo complicados.
Las imágenes de arriba demuestran cómo usar la pegatina de vinilo que se hace con el CNC.
Pero tenga en cuenta que la quema de vinilo libera vapores cancerígenos. Huelen muy mal.
♥ Un agradecimiento especial a los desarrolladores de GRBL :)
Espero que les haya gustado este proyecto, háganme saber en los comentarios si tienen alguna consulta, ¡también me gustaría ver fotos de sus máquinas CNC!
¡¡Gracias!! por tu apoyo.
