Laserska mašina za crtanje: 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Nacrtajte fosforescentne svjetlosne staze mašinom dizajniranom i izgrađenom u potpunosti od nule!

Priča: Između predavanja tokom pauze tokom srednje sedmice, moj prijatelj Brett i ja smo dizajnirali i izgradili ovu mašinu koja koristi laser i sistem ogledala za iscrtavanje luminiscentnih svetlosnih tragova, kojima se može upravljati pomoću 3D štampača. Glavni cilj bio je korištenje tehnika crtanja i materijala koje ljudi obično ne povezuju s crtanjem, a istovremeno ulijevaju osjećaj intrige u korisnika.

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

Supplies

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 napravili od laserski rezanog drveta. Za komade koje nismo mogli pronaći, kupili smo ih na Amazonu za ukupno 19,50 USD.

Napomena: za ovaj projekat je potreban laser, zapamtite da ga ne gledate direktno u oči!

Materijali:

• 1/4 inverice (x2)
• 1/8 u šperploči (x1)
• Ljepilo za drvo (tanki sloj)
• 1/2 u drvenom tipu (x1)
• 1/2 u ogledalu (x1)
• 1/4 u prečniku 2 u dugačkoj mesinganoj cevi (x1)
• 1/4 u promjeru 2 u dugoj bakrenoj cijevi (x2)
• 1/4 u prečniku 1,5 u dugačkoj mesinganoj cevi (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)
• Gumena traka (x1)
• Joystick dvoosni analog (x1)
• L298N Vozač motora (x1)
• 2,5 mm DC utičnica (x1)

Alati:

• Laserski rezač
• Brusni papir
• Saw
• Pištolj za vruće ljepilo
• Dead Blow Hammer
• Lemilica
• Drill
• 3D štampač
• 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 drveta na kojem 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. Kad su izrezani, prijeđite na sljedeći korak!

Korak 2: Sklapanje komada Pt. 1 Baza i sistem stalka

Gore se nalaze 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 ugao osnovnih ploča i gurnite podloške za zaključavanje kroz krajeve tiple kako bi osnovne ploče ostale na svom 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 sa stalkom i gdje su postavljeni na mašini. Postavite ih kroz rupe nosača valjkastih ležajeva koje ste zalijepili na krov kućišta motora

Potporne grede: U datoteci od četvrt 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 odlijeću sa stroja ili razbijanje staklenog ogledala! Koristili smo ljepilo za drvo da ih pričvrstimo 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 nosač i zupčanik: Gornji stalak je drugi stalak (duži). Slika kako izgleda zupčanik (jedan od džinovskih zupčanika) izgleda i kako funkcionira data je na slici sa podloškama za zaključavanje.

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

Korak 3: Sklapanje komada: 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: Srednji dijelovi nosača motora (oni sa šesterokutnim rupama) su stisnuti između druga dva koji 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 da jednostavno instaliramo i uklanjamo naše motore samo pomoću šesterokutnog ključa. Za prijelaz s motora na zupčanik koristili smo 3D tiskani okovratnik 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 njihovih 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 DC utičnice. Da bismo postigli željeno kretanje, morali smo prilagoditi jačinu PWM signala tako da je obrtni 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 kontrolira jedan od motora (motor koji kontrolira x-os i motor koji kontrolira y-os). Ovo omogućava mašini da iscrtava krivulje i dijagonale kad god je položaj upravljačke palice udaljen od vodoravne/okomite osi.

Korak 5: Joystick

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

U osnovi, to su dvije polovice ovalnog kućišta s rupom na jednoj strani. Stavili smo štap kontrolera unutra, 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. Lakše je miješati prah s bojom kako bi se lako zalijepio.

Korak 7: Laserski i zrcalni sistem

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

Brett i ja smo brzo shvatili da je postavljanje lasera direktno preko ploče za crtanje na kraju stalka odmjerilo kraj regala prema dolje što je ograničilo njegov raspon kretanja. Umjesto toga, odlučili smo se nadahnuti dizajnom laserskog rezača. Rješenje: Stavljanjem ogledala na kraj stalka s nagibom od 45 stupnjeva, mogli smo osigurati da će snop biti usmjeren direktno 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 osigurali laser na mjestu.

Ogledalo: Ogledalo bi trebalo biti pod kutom od 45 stupnjeva koristeći trokutaste komade od četvrt inča. Montiranjem lasera paralelno sa tlom, laserski zrak trebao bi se odbiti od ogledala i udariti u tlo direktno ispod, čak i ako se stalak pomiče.

Korak 8: Završno poliranje

Nakon testiranja 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. Takođe je imao i malu funkcionalnu namjenu jer su ove podloške djelovale kao "noge" za mašinu (umjesto da cijela baza dodiruje tlo) što je olakšavalo pomicanje cijele mašine na sto. Zatim smo proizvodu dali završni lak brušenjem cijelog izloženog drva.

Razmišljanje: Divno smo se dizajnirali i još bolje igrali s njom. Ironično, činilo se da su nam najsloženiji dijelovi dizajna zadali najmanje problema, dok su nam najjednostavniji dijelovi zadali najviše. Ako 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 ove mašine u budućnosti.

-Najbolje, Justin i Brett

Prva nagrada na takmičenju Make it Glow