Laserski stroj za crtanje: 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:34

✨ Nacrtajte fosforescentne svjetlosne staze strojem koji je dizajniran i izrađen u potpunosti od nule!

Priča: Između predavanja tijekom pauze u srednjem tjednu, moj prijatelj Brett i ja dizajnirali smo i izgradili ovaj stroj koji koristi laserski i zrcalni sustav za crtanje luminiscentnih svjetlosnih tragova, kojima se može upravljati pomoću 3D printane upravljačke palice. Glavni cilj bio je koristiti tehnike crtanja i materijale koje ljudi obično ne bi povezivali s crtanjem, a korisnicima ulijevaju osjećaj intrige.

Nadamo se da ćete uživati jednako kao što smo se mi zabavili dizajnirajući i izrađujući ga!

Pribor

Nas dvoje smo švorc učenika pa smo se u velikoj mjeri okrenuli traženju komada otpada i odbačenog drva oko naše škole, a svi alati su bili iz prostora za izradu naše škole. Također nismo imali pristup mnogim metalnim materijalima (zupčanici, zupčanici, zupčanici itd.) Pa smo ih sami izradili od laserski rezanog drva. Za komade koje nismo mogli pronaći, kupili smo ih na Amazonu za ukupno 19,50 USD.

Napomena: za ovaj projekt je potreban laser, ne zaboravite ga gledati direktno u oči!

Materijali:

• 1/4 u šperploči (x2)
• 1/8 u šperploči (x1)
• Ljepilo za drvo (tanki sloj)
• 1/2 u drvenom tipu (x1)
• 1/2 u ogledalu (x1)
• 1/4 promjera 2 u dugoj mjedenoj cijevi (x1)
• 1/4 u promjeru 2 u dugoj bakrenoj cijevi (x2)
• 1/4 u promjeru 1,5 u dugoj mjedenoj cijevi (x3)
• 1/2 u O. D. 1/4 u I. D. Kuglični ležajevi (x6)
• 405 nm laserska dioda (x1)
• Arduino (x1)
• 24 AWG žica od 6 stopa (x1)
• Fosforescentni prah (x1)
• Priključak za napajanje 120 VAC do 9 V adapter za napajanje (x1)
• Gumica (x1)
• Joystick 2-osni analog (x1)
• L298N Vozač motora (x1)
• 2,5 mm istosmjerna utičnica (x1)

Alati:

• Laserski rezač
• Šmirgl papir
• Pila
• Pištolj za vruće ljepilo
• Mrtvi udarni čekić
• Lemilica
• Bušilica
• 3D pisač
• Dremel

Korak 1: Lasersko rezanje komada

U privitku se nalaze dvije datoteke ilustratora za sve drvene komade koje je potrebno laserski rezati, a njihova imena odgovaraju vrsti drva na kojemu ih treba izrezati (šperploča od 1/4 inča prema 1/8 inča). Priložio sam i slike datoteka. Zapravo postoji više podloška za zaključavanje nego što je potrebno, ali se povremeno pokvare pa je uvijek lijepo imati neke dodatke.

Sve linije treba rezati, a ne gravirati. Nakon što su izrezani, prijeđite na sljedeći korak!

Korak 2: Sklapanje komada Pt. 1 Sustav baze i stalka

Iznad su slike kako se komadi spajaju, kao i video zapis iza scene. Konstrukcija za ovaj korak podijeljena je na prvo konstruiranje komada iz prethodne datoteke ilustratora od 1/4 inča, a zatim datoteke ilustratora od 1/8 inča.

1/4 inčni presjek ---

Baza: Gurnite klinove kroz kut temeljnih ploča i gurnite podloške za zaključavanje kroz krajeve klinova kako bi osnovne ploče ostale na mjestu. Ova baza pruža prostor za arduino da ostane poluskriven pružajući podršku za platno umjetničke ploče.

Nosač valjkastog ležaja: Zalijepite nosač valjkastog ležaja na krovnu površinu kućišta motora od 1/8 inča

Sklop ležaja: Gornji stalak se drži na mjestu i pomiče se trokutastim rasporedom valjkastih ležajeva koji ga sprječavaju u rotiranju uz očuvanje glatkog translacijskog kretanja. Gore je prikazana slika izgleda valjkastih ležajeva. Dijagrami prikazuju kako valjkasti ležajevi stupaju u interakciju s stalkom i gdje se postavljaju na stroj. Postavite ih kroz rupe nosača valjkastih ležajeva koje ste zalijepili na krov kućišta motora

Potporne grede: U datoteci od četvrtine inča označene kao "one osiguravaju da stalak ne odleti", te potporne grede smanjuju ljuljanje dodajući čvrstinu stalka i sprječavaju korisnike sa prevelikim entuzijazmom da šalju komade koji lete sa stroja ili razbijanje staklenog ogledala! Koristili smo ljepilo za drvo kako bismo ih pričvrstili na gornju policu jer će morati biti čvrsta.

1/8 inčni presjek ---

Donji stalak: Donji stalak je kraći stalak s rupom. Ova rupa omogućuje vam uvođenje arduino žica ispod proreza gornje osnovne ploče i u kućište motora, tako da žice mogu doprijeti do motora čak i dok se donji stalak pomiče.

Gornji stalak i zupčanik: Gornji stalak je drugi stalak (duži). Na slici je prikazana slika zupčanika (jednog od divovskih zupčanika) i kako funkcionira.

Ostatak dijela od 1/8 inča (dijelovi povezani s motorom) objašnjen je u sljedećem koraku …?

Korak 3: Sastavljanje dijelova: Pt 2. Motorne stvari

Zatim smo morali dizajnirati nosače motora i motore kako bi se pokrenuli. Postoje dva motora, jedan za kretanje po osi x, a drugi za kretanje po osi y.

Izrada dva nosača motora: Srednje dijelove nosača motora (one s šesterokutnim rupama) smo stisnuli između druga dva koja sadrže rupe za provlačenje vijaka. Zatim smo svaki motor pričvrstili na svaki nosač motora pomoću vijaka. Lijepljenje nosača i motora na bilo koju površinu sada nam je omogućilo jednostavno instaliranje i uklanjanje motora pomoću samo šesterokutnog ključa. Za prijelaz s motora na zupčanik upotrijebili smo 3D tiskani ovratnik vratila za povezivanje s zupčanikom s osovinom.

Kućište motora: Komadi motora čine kućište u obliku kutije za motor. Pravokutnici s rupama gornji su i donji dijelovi (onaj s nekoliko rupa je vrh). Ostatak kutije kućišta motora sastoji se od stranica koje se spajaju pomoću svojih utora + grebena. Zalijepite sve dijelove zajedno na rubove, osim jedne strane jer još uvijek morate staviti motor unutra i lakše je to učiniti sa strane nego odozgo.

Upravljanje motorom: Za upravljanje motorima koristili smo joystick, Arduino i odvojeni upravljački program za pogon motora. Sve radi s jedne 9-voltne istosmjerne utičnice. Da bismo postigli željeno kretanje, morali smo prilagoditi jačinu PWM signala tako da je zakretni moment dovoljan da prevlada trenje u zupčaniku, a da se pritom ne prebrzo pomiče. Sljedeći korak opisuje Arduino konfiguraciju i kod …?

Korak 4: Arduino

Ovo je Arduino kôd za kontrolu pozicioniranja lasera pomoću upravljačke palice kao ulaza. Kôd je napisan tako da svaki smjer upravljačke palice upravlja jednim od motora (motor koji kontrolira x-os i motor koji kontrolira y-os). To omogućuje stroju crtanje krivulja i dijagonala kad god je položaj upravljačke palice udaljen od vodoravne/okomite osi.

Korak 5: Joystick

Odabrali smo 3D ispis kućišta upravljačke palice u PLA -i kako bi se korisniku ugodno i prirodno držalo i radilo (iako i dalje može ispravno funkcionirati bez kućišta).

U biti, to su dvije polovice ovalnog kućišta s rupom na jednoj strani. Stavili smo štap kontrolera tako da, kad se kućište sastavi, stane kroz rupu s kojom korisnik može komunicirati. Žice se protežu sa stražnje strane druge strane kućišta i do arduina.

Korak 6: Slikanje platna umjetničke ploče

Obojite platno umjetničke ploče fosforescentnim prahom i ostavite ga da se osuši dok radite na sljedećim koracima.

? Držite ga u vrlo sanitarnom okruženju, prvi put kada smo nanijeli prah, prašina i piljevina su se zaglavili. Također je lakše miješati prah s bojom kako bi se lako zalijepio.

Korak 7: Laserski i zrcalni sustav

Zašto laser nije samo usmjeren ravno prema dolje s kraja gornje police?

Brett i ja brzo smo shvatili da je postavljanje lasera izravno preko ploče za crtanje na kraju stalka odvagnulo kraj stalka što je ograničilo njegov raspon kretanja. Umjesto toga, odlučili smo se nadahnuti dizajnom laserskog rezača. Rješenje: Stavljajući ogledalo na kraj stalka s nagibom od 45 stupnjeva, mogli smo osigurati da snop bude usmjeren izravno okomito na površinu bez dodavanja težine do kraja!

Laser: Pažljivo postavite laser i ogledalo. Provucite laserske žice kroz jednu rupu na vrhu krova kućišta motora za spajanje na bateriju. Provucite gumice kroz drugu rupu na krovu kućišta motora kako biste pričvrstili laser na mjestu.

Ogledalo: Ogledalo bi trebalo biti pod kutom od 45 stupnjeva koristeći trokutaste komade od četvrt inča. Montiranjem lasera paralelno s tlom, laserska zraka trebala bi se odbiti od zrcala i udariti u tlo izravno ispod, čak i ako se stalak pomiče.

Korak 8: Završno poliranje

Nakon ispitivanja kako bismo bili sigurni da radi ispravno, zalijepili smo zadnju stranu kućišta motora. Kako bismo povećali vizualnu privlačnost stroja, pričvrstili smo podloške za zaključavanje na dnu klinova. Također je imao i malu funkcionalnu namjenu budući da su te podloške djelovale kao "noge" stroja (umjesto da cijela baza dodiruje tlo) što je olakšalo premještanje cijelog stroja na stol. Zatim smo proizvodu dali završno poliranje brušenjem svih izloženih drva.

Razmišljanje: Divno smo se dizajnirali i još bolje igrali s njim. Ironično, činilo se da su nam najsloženiji dijelovi dizajna zadali najmanje problema, dok su nam najjednostavniji dijelovi zadali najviše. Kad bismo ponovno radili ovaj projekt, više bismo eksperimentirali s materijalima koji smanjuju trenje na pokretnim dijelovima.

Nadamo se da će ljudi uživati u ovom uređaju jednako kao i mi i da će ih inspirirati za stvaranje još boljih verzija ovog stroja u budućnosti.

-Najbolje, Justin i Brett

Prva nagrada na natječaju Make it Glow