Как собрать лазерный гравёр своими руками: способы, материалы, инструкции

Устройство лазерного гравёра для домашнего пользования и его принцип работы

Основой лазерного принтера является оптическая система. По своей сути это неоднородные линзы, собранные воедино. Их задача – сфокусировать световой поток от лазерного светодиода в мельчайшую точку, усилив его.

Также нельзя умалять и роль трансмиссионной и контрольной систем. Первая включает в себя сервоприводы, синхронизирующие лазер с заданной программой. Вторые, состоящие из датчиков и вычислительных схем, обеспечивают безошибочную работу систем оборудования.

ФОТО: bing.comЛазерный гравёр заводского производства

Механическая часть состоит из основных опорных частей и вспомогательных механизмов, которые составляют устройство самого агрегата. И наконец, охлаждение. Без этой системы кулеров, радиаторов лазер бы моментально перегрелся и сгорел – при работе он очень сильно нагревается.

Шаг 4: Проверка двигателей и программа Arduino IDE

Нам нужно, загрузить и установить версию Arduino 23.

После того, как мы установили Arduino, мы подключим наш компьютер с ЧПУ контроллера Рампы / Sanguino / Gen6-7 с помощью кабеля USB, мы выберем соответствующий последовательный порт под Arduino инструментов IDE / последовательный порт, и мы будем выбирать тип контроллера под инструменты платы (Рампы (Arduino Mega 2560), Sanguinololu / Gen6 (Sanguino W / ATmega644P — Sanguino должен быть установлен внутри Arduino)).

Основное объяснение параметра, все параметры конфигурации находятся в configuration.h файла:

В среде Arduino мы откроем прошивку, у нас уже есть загруженный файл / Sketchbook / Marlin и мы увидим параметры конфигурации, перед тем, как загрузим прошивку на наш контроллер.

1) #define MOTHERBOARD 3, в соответствии с реальным оборудованием, мы используем (Рампы 1,3 или 1,4 = 33, Gen6 = 5, …).

2) Термистор 7, RepRappro использует Honeywell 100k.

3) PID — это значение делает наш лазер более стабильным с точки зрения температуры.

4) Шаг на единицу, это очень важный момент для того, чтобы настроить любой контроллер (шаг 9)

Вторая жизнь старым приводам

Многих интересует вторичное использование компонентов техники со статусом – морально устаревшая. В интернет-ресурсах уже есть интересные публикации по поводу того, где найти применение для старых приводов CD или DVD.

Один из умельцев изготовил своими руками станок чпу из dvd-Rom, хотя для управления подойдет и CD-ROM. В ход идет все, что имеется в наличии. Станок предназначен для изготовления печатной платы в электронике и фрезеровки-гравирования небольших заготовок. Последовательность работ можно сформулировать так:

1. Понадобится три двд-ром привода для точного позиционирования, чтобы координатный станок перемещать вдоль трёх осей. Приводы должны быть разобраны, а лишние элементы убраны. На шасси должен остаться только шаговый двигатель вместе с механизмом скольжения.

ВАЖНО! Шасси разобранного привода должно быть металлическим, а не пластмассовым

Поскольку двигатель от DVD – биполярный, достаточно обе обмотки прозвонить тестером, чтобы определить их предназначение.
Кое-кто сомневается, достаточно ли мощности моторчика, рабочий узел передвигался на нужное расстояние? Чтобы уменьшить усилия двигателя, важно определиться, что стол будет подвижным, а не портального типа.
Основание станины – 13,5х17 см, а высота брусков для вертикальной стойки станка 24 см. Хотя DVD приводы производителей могут отличаться габаритами.
Далее надо взять шаговые двигатели, чтобы припаять провода управления (не важно – это будут контакты двигателя или кабельный шлейф).
Поскольку соединение с помощью винтов здесь не приемлемо, деревянные прямоугольники (будущие платформы), которые будут передвигаться вдоль трех осей, надо приклеить к подвижным деталям двигателя.
Шпинделем послужит электродвигатель, имеющий два винтовых зажима

Он должен быть предельно легким, иначе механизмам от CD/DVD его будет трудно поднять.

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.

Важно! При эксплуатации лазера такой мощности, необходимо соблюдать меры безопасности. Кратковременное воздействие на кожу человека, вызывает сильный ожог

Кратковременное воздействие на кожу человека, вызывает сильный ожог.

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.

Важно! Следует помнить, что большинство контроллеров на базе Arduino работают только с векторными изображениями. Если ваша картинка растровая – следует произвести трассировку

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

Подача питания

Часть работы выполнена. Теперь самодельное устройство необходимо обеспечить электрическим током. Питание стандартного диода должно быть 3V, а расход до 400 мА. Эти значения могут меняться в зависимости от быстроты записи на диск.

Существует 2 способа питания, каждый из которых обладает преимуществами и недостатками. Тем не менее, каждый из работает от аккумулятора (батареек).

Первый вариант

Отличительная особенность первого способа — регуляция напряжения с помощью резистора. Лазеру не требуется большая мощность. Так, компонентам привода, скорость записи которого 16X, достаточно будет 200 мА. Повышать это значение максимум можно до 300 мА, иначе существует вероятность испортить кристалл и забыть о самодельном лазере. Главные преимущества такого способа заключаются в надёжности изделия и простоте изготовления. Основной недостаток — возможные проблемы с размещением батареек.

Второй способ

Создать лазер по данному варианту будет сложнее. Кроме того, готовое устройство больше подходит для стационарного размещения. Дело в драйвере (микросхеме LM-317), который из себя представляет плату для создания определённой мощности, а также ограничения электротока.

Как видно на схеме, для создания лазера потребуются:

• Непосредственно, микросхема LM-317.
• 2 резистора на 10 Ом.
• 1 переменный резистор на 100 Ом.
• 1 диод.
• Конденсатор на 100 мкФ.

Вне зависимости от окружающей среды, а также источника питания, драйвер будет поддерживать мощность 7V.

Как можно использовать Arduino

Небольшую плату, имеющую собственный процессор и память, контакты – Ардуино –  используют в процессе проектирования электронных устройств. Своего рода, это –  электронный конструктор, имеющий взаимодействие с окружающей средой. Через контакты к плате можно подключить лампочки, датчики, моторы, роутеры, магнитные замки к дверям – всё, что питается от электричества.

Arduino эффективно для разработки программируемых устройств, которые могут многое:

• прокладывать маршрут движения устройства (чпу станок),
• в партнёрстве с Easydrivers, можно осуществлять управление шаговыми двигателями станка,
• через эту открытую программируемую платформу можно осуществлять ПО персонального компьютера,
• подключение к Arduino датчика движения Line Track Sensor позволит отслеживать белые линии на темном фоне и наоборот,
• его используют для построения робота и различных узлов станков,
• выполняют ограничение шаговых моторов (при выезде за границу).

Мой вариант лазера:

Я тоже попробовал сделать лазер из DVD RW привода и хочу сразу вас предупредить, что идея хорошая, но реализовать её достаточно сложно. Разбирать рабочий DVD RW привод это глупо, а в поломанных приводах, как правило, лазерный диод уже палёный и восстановлению не подлежит. Даже если вам всё же удалось вынуть рабочий лазерный диод, то будьте готовы к тому, что к нему необходима специальная собирающая линза, так как сам по себе лазерный диод светит не сфокусировано. А что б сформировать требуемое расхождение луча вам понадобиться хорошая оптика. Линзы от DVD RW привод не дают желаемый эффект. Я просто купил готовый лазерный модуль типа HLDPM12-655-5 (в корпусе с оптикой и защитой от переполюсовки), и подключил его к обыкновенному блоку питания.

Рисунок №6 – HLDPM12-655-5 внешний вид Рисунок №7 – HLDPM12-655-5 подключённый к блоку питания Рисунок №8 – свечение лазера

Мощность моего лазерного диода всего 6 мВт (для моих целей этого было достаточно) но если вам необходимо прожигать отверстия в листке бумаги, то придётся покупать гораздо более мощный лазерный диод, который соответственно стоит дороже.

P.S.: Я постарался наглядно показать и описать не хитрые советы. Надеюсь, что хоть что-то вам пригодятся. Но это далеко не всё что возможно выдумать, так что дерзайте, и штудируйте сайт

1. Термолобзик своими руками Для фигурного выпиливания в легкоплавких листовых материалах, удобно применять так…
2. Регулируемый блок питания на стабилизаторе напряжения LM317 Начинающему радиолюбителю просто не обойтись без хотя бы простейшего блока…
3. Лестница своими руками Если вам необходимо добраться до какого, то предмета весящего на…
4. Тиристорный регулятор яркости настольной лампы Не смотря на то, что лампы накаливания вымирающий вид:)…
5. Рабочее место своими руками В сельской местности рабочее место может быть размещено в сарае,…

Настройка и подготовка к работе

Когда механизм полностью собран, необходимо его настроить и подготовить. Для работы гравировального аппарата нужно выполнить настройку программного обеспечения. Благодаря его использованию формируется изображение.

Настройка и проверка работы должна осуществляться исключительно в специальных очках, предназначенных для защиты глаз. Даже если луч лазера недостаточно сфокусирован, он обладает свойством повреждать сетчатку в случае попадания на глаза человека. При наблюдении за гравировкой также рекомендуется находиться в очках. Диаметр и глубина полученных углублений зависит от уровня мощности лазерного луча и времени выполнения работы.

Если все выполнено правильно, то при включении питания и изменении положения джойстика должно происходить движение. Если джойстик двигается вправо/влево, то должен двигаться лазер, если движение джойстика следует по направлению вперед/назад, то в движение приходит столик.

Фокусировка лазерного луча происходит при помощи использования листа бумаги. Необходимо поворачивать линзу до того момента, пока точка лазера не будет минимального размера. Или возможен прожиг листа. Значит, именно в таком положении фокус луча является максимальным.

Чтобы гравер получил необходимое изображение, стоит использовать среду программирования, которая носит название Processing. Его нужно скачать с официального сайта и установить на свой компьютер. Изображение должно быть черно-белым, а размер – 300*300.

Выполнение гравировки при помощи сфокусированного луча лазера предусматривает нагрев обрабатываемого материала. В результате появляется контрастное изображение.

Изображение, полученное таким способом, является достаточно прочным и стойким к всевозможным физическим и химическим воздействиям извне.

Как сделать лазерный гравер из DVD-приводов своими руками, вы увидите в следующем видео.

Самодельный лазерный гравёр: создание из принтера или DVD своими руками

Иногда бывает нужно красиво подписать подарок, но чем это сделать — непонятно. Краска расплывается и быстро стирается, маркер — не вариант. Лучше всего для этого подходит гравировка. Даже не придётся тратить на неё деньги, так как сделать лазерный гравёр своими руками из принтера сможет любой умеющий паять человек.

Главным элементом гравёра является полупроводниковый лазер. Он испускает сфокусированный и очень яркий луч света, который прожигает обрабатываемый материал. Регулируя мощность излучения, можно изменять глубину и скорость прожига.

В основе лазерного диода лежит полупроводниковый кристалл, сверху и снизу которого находятся P и N области. К ним подсоединены электроды, по которым подводится ток. Между этими областями расположен P — N переход.

В сравнении с обычным лазерный диод выглядит великаном: его кристалл можно подробно рассмотреть невооружённым взглядом.

Расшифровать значения можно следующим образом:

1. P (positive) область.
2. P — N переход.
3. N (negative) область.

Торцы кристалла отполированы до идеального состояния, поэтому он работает как оптический резонатор. Электроны, стекая из положительно заряженной области в отрицательную, возбуждают в P — N переходе фотоны.

Отражаясь от стенок кристалла, каждый фотон порождает два себе подобных, те, в свою очередь, тоже делятся, и так до бесконечности. Цепная реакция, протекающая в кристалле полупроводникового лазера, называется процессом накачки.

Чем больше энергии подаётся на кристалл, тем больше её накачивается в лазерный луч. В теории, насыщать его можно до бесконечности, но на практике все обстоит иначе.

Мощность лазерных диодов обычно не превышает 50 Ватт. При превышении этой величины становится сложно сделать эффективную систему охлаждения, поэтому мощные диоды чрезвычайно дороги в производстве.

В гравёрах составные лазеры не используются, так как их мощность слишком велика.

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:

Материалы и инструменты

Особенности использования контуров

Если с вопросом о том, как сделать ручной лазерный гравер, вы уже разобрались, то необходимо прояснить и вопрос о параметрах контуров, которые могут наноситься при помощи такого устройства. Такие контуры, внутренняя часть которых не заполняется даже в том случае, если исходный рисунок закрашен, должны передаваться на контроллер гравера файлами не в пиксельном (jpeg), а векторном формате. Это значит, что изображение или надпись, наносимые на поверхность обрабатываемого изделия при помощи такого гравера, будут состоять не из пикселей, а из точек. Такие изображения и надписи можно как угодно масштабировать, ориентируясь на площадь поверхности, на которую они должны быть нанесены.

При помощи лазерного гравера на поверхность обрабатываемого изделия можно нанести практически любой рисунок и надпись, но для этого их компьютерные макеты необходимо перевести в векторный формат. Выполнить такую процедуру несложно: для этого используются специальные программы Inkscape или Adobe Illustrator. Файл, уже переведенный в векторный формат, необходимо преобразовать еще раз, чтобы его смог корректно воспринимать контроллер гравировальной установки. Для такого преобразования используется программа Inkscape Laserengraver.

Окончательная настройка и подготовка к работе

Изготовив лазерный гравировальный станок своими руками и закачав в его управляющий компьютер необходимое программное обеспечение, не приступайте к работе сразу: оборудование нуждается в окончательной настройке и регулировке. В чем заключается такая регулировка? Прежде всего необходимо убедиться, что максимальные перемещения лазерной головки станка по осям X и Y совпадают со значениями, полученными при преобразовании векторного файла. Кроме того, в зависимости от толщины материала, из которого изготовлено обрабатываемое изделие, надо отрегулировать параметры тока, подаваемого на лазерную головку. Делать это нужно для того, чтобы не прожечь изделие, на поверхности которого требуется выполнить гравировку.

Очень важным и ответственным процессом является точная настройка (юстировка) лазерной головки. Юстировка нужна для того, чтобы отрегулировать мощность и разрешение луча, вырабатываемого лазерной головкой вашего гравера. На дорогих серийных моделях лазерных гравировальных установок юстировка выполняется при помощи дополнительного маломощного лазера, установленного в основную рабочую головку. Однако в самодельных граверах, как правило, используются недорогие лазерные головки, поэтому такой способ точной настройки луча для них не подходит.

Испытайте свой самодельный лазерный гравер сначала на простых рисунках

Достаточно качественная юстировка самодельного лазерного гравера может быть выполнена при помощи светодиода, извлеченного из лазерной указки. Провода светодиода подсоединяются к источнику питания с напряжением 3 В, а сам он фиксируется на рабочем конце штатного лазера. Попеременно включая и регулируя положение лучей, исходящих от тестового светодиода и лазерной головки, добиваются их совмещения в одной точке. Удобство использования светодиода от лазерной указки заключается в том, что юстировка с его помощью может выполняться без риска нанесения вреда как рукам, так и глазам оператора гравировальной установки.

Как сделать гравер из DVD-привода

Из DVD-привода изготавливают лазерный гравер или ЧПУ станок. Чтобы сделать самодельный инструмент, потребуется:

• отладочная плата с USB-кабелем;
• DVD или CD;
• фанера толщиной 6-10 мм;
• саморезы по дереву;
• лазерный модуль;
• джойстик;
• компьютерный блок питания;
• полупроводниковые триоды TIP120 или TIP122;
• резистор 2200 Ом;
• провода для соединения;
• электролобзик;
• дрель;
• свёрла по дереву 2, 3 и 4 мм;
• паяльник;
• канифоль;
• гайки и шайбы 4 мм;
• винт 4X20 мм.

Процесс изготовления ручного гравера следующий.

1. DVD или CD приводы разбирают, вынимая внутренний механизм.
2. Удаляют оптику и плату механизма.
3. Отрезают провод, отходящий от шагового двигателя. На его место припаивают провода.
4. Из фанеры вырезают квадрат со стороной 8 см и приклеивают его на один из приводов.
5. К другому приводу крепят пластинку, на которую будет устанавливаться лазер. Для этого подойдут и фанера, и пластик.
6. Корпус гравера изготавливают по шаблонам, распечатанным на принтере. В качестве материалов используют фанеру или пластмассу. В заготовках просверливают отверстия, в которые будут вкручиваться саморезы.
7. В получившихся деталях проделывают отверстия для крепления приводов. Точной разметки нет, так как механизмы бывают разных размеров и могут располагаться различными способами.
8. Заготовки соединяют саморезами, предварительно просверлив отверстия 2 мм, чтобы фанера не треснула. Пластиковые детали соединяют железными уголками и винтами.
9. Для придания красоты внешнему виду инструмента гравер ошкуривают и красят. Можно использовать аэрозольные или акриловые краски.
10. От блока питания отрезают колодки. Замыкают зелёный и чёрный провода. Скручивают либо ставят между ними выключатель для удобства.
11. Далее выводят красный, жёлтый и чёрный провода, чтобы подключить нагрузку.
12. Гравер крепят к блоку питания при помощи двухстороннего скотча.
13. К отладочной плате крепят джойстик и кнопку, затем выводят провода и крепят к фанерному корпусу.
14. Для того чтобы правильно разместить электрику, используют специальные схемы.
15. Лазер подключают через транзисторы. Чтобы лазер прочно крепился, его прикручивают к пластиковой пластине. Сначала крепится радиатор охлаждения, затем внутрь вставляется лазер, который затем фиксируют винтами. Далее эту конструкцию закрепляют на корпус гравера.
16. Затем скачивают программное обеспечение для Aurdino. Лучше скачивать новую версию, чтобы механизм работал исправно.

11фотографий

Также создание гравировального станка из DVD-привода требует не только аккуратности, но и знаний в электрике, а также осведомлённости в программных обеспечениях. Ведь нормальная работа ЧПУ станка зависит от настройки программ, при помощи которых задаются задачи выполнения для гравера.

Шаг 10: Печатаем первый объект

Теперь аппарат должен быть готов для первого теста. Наш экструдер использует пластиковую нить диаметром 1.75 мм, которую легче выдавливать и более она более гибкая, чем стандартная диаметром 3 мм. Мы будем использовать PLA пластик, который является био-пластиком и имеет некоторое преимущество по сравнению с ABS: он плавится при более низкой температуре, что делает печать более легкой.

Мы печатаем на принтере небольшой куб калибровки (10x10x10 мм), он будет печатать очень быстро, и мы сможем обнаружить проблемы конфигурации и моторный шаг потери, путем проверки фактического размера печатного куба.

Так, для начала печати, открыть модель STL и нарезать его, используя стандартный профиль (или тот, который вы скачали) с резки Skeinforge: мы увидим представление нарезанного объекта и соответствующий G-код. Мы подогреваем экструдер, и когда он нагреется до температуры плавления пластика (190-210C в зависимости от пластической марки) выдавим немного материала (пресс выдавливания), чтобы увидеть, что все работает должным образом.

Мы устанавливаем начало координат относительно экструзионной головки (х = 0, у = 0, z = 0) в качестве разделителя используем бумагу, головка должна быть как можно ближе к бумаге, но не касалась ее. Это будет исходное положение для экструзионной головки. Оттуда мы можем начать печать.