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technik:lasergravierer

CNC Laser Gravierer

VORSICHT! DER HIER GENUTZTE LASER IST KEIN SPIELZEUG!

Es handelt sich um einen Laser der Klasse 3B: Die zugängliche Laserstrahlung ist gefährlich für das Auge und in besonderen Fällen auch für die Haut. Bitte nicht ohne Entsprechende Schutzmaßnahmen/Schutzbrille verwenden.

Laser Gravierer V4

So, es ist endlich soweit! Nachdem ich vor über einem Jahr im Winter begonnen hatte den Lasergravierer v2 zu bauen, lag dieser dann den ganzen Sommer fast fertig in der Ecke. Es wurde wieder Herbst und ich wollte das Projekt noch einmal angehen. Mittlerweile spukten aber wieder einige Veränderungen im Kopf herum, z.B. sollte der Laser in eine geschlossene Kiste mit Plexi Scheibe oben drauf. Also Holz Teile neu gezeichnet und gefräst, Alu Profile abgelängt und wieder war Version 3 quasi fertig.

Von einem netten Mitflieger bekam ich eine Alte Holz-Kiste die wohl Jahrzehnte einen großen Nadeldrucker in der Werkstatt beheimatet hatte. Dicker 230V Lüfter mit Schalter am Gehäuse, Massive Verarbeitung und vor allem eine Rauchglas Plexi Abdeckung mit Dämpfer zum öffnen - PERFEKT FÜR DEN LASER! Leider etwa zu klein für den v3 der gerade soweit fertig war. Also wieder von vorne, Holzteile und Alu Profile passend für die neue Kiste gemacht, Elektronik verkabelt, grbl angepasst und aufgespielt - geht!

Vom der Aufwendigen Elektronik des v2 bin ich wieder abgekommen. Verbaut wurde dieses mal einfach eine billige All-In-One Platine von Banggood die direkt den Arduino, 2 Stepper Treiber und einen Spannungsregler für den Laser mitbringt. Als Laserdiode kommt diesmal ein blauer 1.6W von Banggood zum Einsatz den ich mal billig in einer Aktion erworben hatte. Das beim Laser beiliegende 12V 2.5A Netzteil reicht übrigens prima zur Versorgung des Lasers sowie der Schrittmotoren. Auf dem Board wurde die aktuellste grbl v0.9j installiert, wobei ich hier ein paar Dinge im Code an das Banggood Board angepasst habe. Die Pinouts für X und Y wurden getauscht da ich auf X 2 Motoren verbaut habe. Außerdem wurden Spindel und Cooling Pin getauscht, so das mein Laser jetzt mittels Kühlmittel Befehlen (M08/M09) im GCode gesteuert werden kann. Dies hat den großen Vorteil das ich das selbe CAM für Fräse und Laser nutzen kann, da sich die Befehle so gegenseitig nicht stören - hatte ich beim 1. Laser auch schon so. Gesteuert wird das ganze mittels UniversalGCodeSender oder GRBLController, entweder vom Raspi der auch die Fräse steuert oder mittels meinem Chuwi Hi8 Windows 10 Tablet am USB-OTG.

Die ersten Tests schauen wirklich gut aus, der 1.6W Laser schneidet 3mm Sperrholz mit 3 Durchgängen a 100mm/min. Balsa entsprechend Schneller. Verfahren kann ich mit 10000mm/min, was beim Aufkleber schneiden wohl auch fast zum schneiden reichen sollte ;_)

Verbaute Teile

Bilder

Laser Gravierer V1

Da ich bei meiner CNC Fräse auf den Geschmack gekommen bin und mit die Schrittmotor-Bastelei gerade Spass macht kam ich (auch inspiriert durch die c't Hardware Hacks) auf die Idee einen CNC Laser Gravierer aus herumliegenden Teilen zu bauen. Eigentlich sollte der Laser einfach an die Fräse, aber die steht im Keller und es müsste immer alles neu eingestellt werden etc… und etwas CNC Spielerei am Schreibtisch ist ja auch nett

  • Verfahrweg: ca 220x220mm
  • Laser: Rote 300-400mW Laserdiode aus einem DVD-Brenner
  • Mechanik: Holz und Schubladenschienen
  • Elektronik: Arduino Nano mit grbl und 2 Polulu Stepper Treibern.

UPDATE

Due to many questions about the Laser Build - Most of the parts for a similar build and a complete electronics board are now available in several China Shops. If you are not that experienced in the Electronics Stuff i would go with that ones:

Es handelt sich um einen Laser der Klasse 3B: Die zugängliche Laserstrahlung ist gefährlich für das Auge und in besonderen Fällen auch für die Haut. Bitte nicht ohne Entsprechende Schutzmaßnahmen/Schutzbrille verwenden.

Damit das ganze auch „authentisch“ wird wurde ohne großen Maschineneinsatz gearbeitet. Sägen von Hand mit ner 10€ Japansäge und Sägelehre aus dem Baumarkt, Gebohrt mit dem Akkuschrauber ;_)

Arbeitseinsatz für alles zusammen ca 12h.

Achtung, das rote Plexiglas Schild vor dem LASER absorbiert bei einer roten Diode so gut wie keine Strahlung, es war einfach das einzige farbige Plexi das ich hatte. Es wurde später durch Blaues Plexi und ein Stück aus einer passenden Laser-Schutzbrille ersetzt.

Mechanik

  • Kiefernleiste 45x13mm ca 2m
  • etwas MDF/Sperholz
  • 4x Schubladenschienen
  • 2x Schrittmotor
  • 1m M6 Gewindestange
  • 2 alte Inline-Skates Kugellager
  • etwas Alu Rohr 8/6mm

→ Verfahrweg ca 22x22cm

Motoren

Vor langer, langer Zeit habe ich im Conrad Restposten Heftchen mal eine größere Menge TANDON KP4M2-203 Schrittmotoren für ein paar Mark gekauft. Die Motoren haben NEMA17 Format und 1,8° Schrittwinkel.

Betrieben werden die Platine und die Schrittmotoren mit einem alten 12V 4.2A Netzteil. Dieses liefert Strom genug und ist da Lüfterlos leise und wartungsfreundlich.

TreiberMotor
A+ Grün
A- Schwarz
B+ Braun
B- Rot

Steuerung

Wie bei der Fräse auch kam wieder ein Arduino mit grbl Firmware zum Einsatz. Diesmal ein Arduino Nano und 2 billige A4983 Stepper Treiber Platinen (Pololu Klone) die mit dem geringen Strom meiner Motoren problemlos ohne Kühlung zurechtkommen. Das alles sowie noch zwei BUZ11 FET Transistoren (zum Schalten des Lasers und des Lüfters) auf etwas Lochrasterplatine und fertig wars.

GRBL Pinout von: https://github.com/grbl/grbl/wiki/Connecting-Grbl

die beiden A4983 Treiber werden jeweils mit Step und Dir and die X/Y pins des Arduino angeschlossen. Enable beider Treiber kommen parallel an den Stepper Enable Pin vom Arduino. Die beiden Schalt-Transistoren hängen an Spindel Enable und Cooling Enable und können so per GCode (M3/M5 bzw M8/M9 ) geschaltet werden.

Software

GRBL ist ein auf dem Arduino Microprozessorboard basierender GCode Interpreter der per serieller/usb Schnittstelle GCode Kommandos empfängt und dann an den IO-Pins des Controllers die Schrittimpulse für die Motoren erzeugt. Alle Informationen zur Schrittanzahl pro mm pro Achse, Maximale Geschwindigkeiten etc.. werden hierbei im grbl, sprich auf dem Arduino gespeichert. Somit liegen alle Einstellungen auf dem Gerät und nicht auf dem ansteuernden PC, der damit problemlos Austauschbar ist. Zum senden des im CAM generierten GCodes kommt ein kleines Java-PRogramm namens Universal-G-Code-Sender zum Einsatz das einfach das GCode File per USB zum Arduino streamt. Weiterhin bietet es Schaltflächen zum manuellen verfahren des Portales und die Möglichkeit manuell GCode Befehle abzusetzten.

Die benötigten GCode Dateien können entweder über den Weg CAD(DXF) → CAM(GCODE) oder direkt mittels eines Plugins aus Inkscape heraus erzeugt werden.

GRBL Settings:

Grbl 0.8c ['$' for help]
>>> $$
$0=1600.000 (x, step/mm)
$1=1600.000 (y, step/mm)
$2=250.000 (z, step/mm)
$3=20 (step pulse, usec)
$4=200.000 (default feed, mm/min)
$5=200.000 (default seek, mm/min)
$6=64 (step port invert mask, int:01000000)
$7=254 (step idle delay, msec)
$8=5.000 (acceleration, mm/sec^2)
$9=0.050 (junction deviation, mm)
$10=0.100 (arc, mm/segment)
$11=25 (n-arc correction, int)
$12=3 (n-decimals, int)
$13=0 (report inches, bool)
$14=1 (auto start, bool)
$15=0 (invert step enable, bool)
$16=0 (hard limits, bool)
$17=0 (homing cycle, bool)
$18=0 (homing dir invert mask, int:00000000)
$19=25.000 (homing feed, mm/min)
$20=250.000 (homing seek, mm/min)
$21=100 (homing debounce, msec)
$22=1.000 (homing pull-off, mm)
ok

Laser

VORSICHT! DER HIER GENUTZTE LASER IST KEIN SPIELZEUG!

Es handelt sich um einen Laser der Klasse 3B: Die zugängliche Laserstrahlung ist gefährlich für das Auge und in besonderen Fällen auch für die Haut. Bitte nicht ohne Entsprechende Schutzmaßnahmen/Schutzbrille verwenden.,

Mehr unter: Wikipedia: Laser Gesundheitsgefahren

Die Laserdiode ist eine Rote LPC-826 wie sie in vielen Aktuellen DVD-Brennern verbaut ist. Beim Neupreis von 8€ Lohnt sich das ausschlachten aber kaum. Dazu benötigt man noch eine passende Optik zum Fokussieren, sowie einen passenden Kühlkörper. Außerdem müssen Strom und Spannung recht genau limitiert werden da man sich sonst die Diode zerlegt (schon getestet)

Die Diode ist mit Operation Current <400mA und Operation Voltage <2.2V angegeben, wobei 400mA meines Erachtens schon extrem am Limit liegen, damit wird die Diode nicht sehr alt. Die Spannung muss je nach Diode aber bis knapp unter 3V hoch gedreht werden → Strom im Auge behalten!

Bei mir kommt ein LM2596S DC-DC Step-Down-Schaltregler von Ebay zum Einsatz auf dem Strom und Spannung schön eingestellt werden können.

Video:

Laser v2

Im Prinzip ist der der Laserplotter soweit fertig, allerdings ruht das Projekt bis zum nächstne Winter, da ich momentan mehr Spass am Modellfliegen und Bauen habe. Da einige Leute mcih gefragt haben, hier die Zeichnungen der Holzteile für Wagen und Front/Rückseite als DXF: laserplotter_v2_public.zip Nachbauten bitte nur Privat und mit Nennung des Authors.


Ich garantiere bei meinen Bauberichten und Teilelisten keine Vollständigkeit etc...es wird aus den Teilen gebastelt die gerade herumliegen.
Bitte keine Anfragen zum Bau/Fräsen von Frames, Teilen oder sonstigen Aufträgen. Ich betreibe die Seite rein als Hobby und nutze die zur Verfügung stehende Zeit gerne für meine eigenen Projekte.
Bei einigen Projekten werde ich zu gegebener Zeit die Pläne veröffentlichen - aber auch hier lasse ich mich ungern hetzten ;-)

No waranties for completeness of any contructions, part lists etc.. I build from party i have just lying around in my workshop.
Please, No requests to buy frames, builds, etc.. I run this page in my spare-time and as hobby only. Want to keep my free time to work on my own projects - sorry
I will release the plans for some build at some point in time, but again, please don't ask for unreleased plans, i don't want to get rushed ;-)

technik/lasergravierer.txt · Zuletzt geändert: 2016/04/18 von hermenj