Benutzer-Werkzeuge

Webseiten-Werkzeuge


Seitenleiste

Dir gefällt die Seite?
Gib mir n Bier aus!

technik:lasergravierer

CNC Laser Gravierer

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.

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.

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:

technik/lasergravierer.txt · Zuletzt geändert: 2014/11/08 von hermenj