Laserový kreslící stroj: 8 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

RawNakreslete fosforeskující světelné stopy pomocí stroje navrženého a postaveného úplně od začátku!

Příběh: Mezi studiem přestávek v polovině týdne jsme s přítelem Brettem navrhli a postavili tento stroj, který využívá laserový a zrcadlový systém k vykreslování luminiscenčních světelných stop, ovladatelných pomocí 3D tištěného joysticku. Hlavním cílem bylo použít kreslící techniky a materiály, které by lidé s kresbou obvykle nespojovali, a zároveň v uživateli vzbudit pocit intrik.

Doufáme, že se vám bude líbit stejně jako nás bavilo navrhovat a stavět!

Zásoby

Jsme dva zlomení studenti, takže jsme se z velké části zaměřili na hledání šrotu a vyhozeného dřeva v okolí naší školy a všechny nástroje byly z tvůrčího prostoru naší školy. Také jsme neměli přístup k mnoha kovovým materiálům (ozubená kola, ozubená kola, hmoždinky atd.), Takže jsme je vyrobili sami z laserem řezaného dřeva. U kusů, které jsme nenašli, jsme je koupili na Amazonu za celkem 19,50 $.

Poznámka: tento projekt vyžaduje laser, nezapomeňte se mu nedívat přímo do očí!

Materiály:

• 1/4 palce v překližce (x2)
• 1/8 v překližce (x1)
• Lepidlo na dřevo (tenká vrstva)
• 1/2 v dřevěném kolíku (x1)
• 1/2 v zrcadle (x1)
• 1/4 v průměru 2 v dlouhé mosazné trubce (x1)
• 1/4 v průměru 2 v dlouhé měděné trubce (x2)
• 1/4 v průměru 1,5 v dlouhé mosazné trubce (x3)
• 1/2 v OD 1/4 v I. D. Kuličková ložiska (x6)
• 405 nm laserová dioda (x1)
• Arduino (x1)
• 24 AWG 6 stop drát (x1)
• Fosforeskující prášek (x1)
• Napájecí konektor 120 VAC až 9 V napájecí adaptér (x1)
• Gumička (x1)
• Joystick 2-osý analogový (x1)
• Ovladač motoru L298N (x1)
• 2,5 mm DC konektor (x1)

Nástroje:

• Laserová řezačka
• Smirkový papír
• Viděl
• Pistole na horké lepidlo
• Mrtvé úderové kladivo
• Páječka
• Vrtat
• 3D tiskárna
• Dremel

Krok 1: Laserové řezání kusů

Připojeny jsou dva soubory ilustrátorů pro všechny dřevěné kusy, které je třeba řezat laserem, a jejich názvy odpovídají typu dřeva, na které by měly být vyřezány (překližka 1/4 palce v. 1/8 palce). Také jsem připojil obrázky souborů. Ve skutečnosti existuje více pojistných podložek, než je potřeba, ale občas se rozbijí, takže je vždy příjemné mít nějaké doplňky.

Všechny čáry by měly být oříznuty, nikoli vyryty. Jakmile jsou vyříznuti, přejděte k dalšímu kroku!

Krok 2: Sestavení kusů Pt. 1 Základna a stojanový systém

Nahoře jsou obrázky toho, jak se kousky spojují, a také video ze zákulisí. Konstrukce pro tento krok je rozdělena na první konstrukci dílků z předchozího 1/4 palcového ilustrátorského souboru a poté 1/8 palcového ilustrátorského souboru.

1/4 palce sekce ---

Základna: Protlačte hmoždinky rohem základových desek a protlačte podložné podložky přes konce hmoždinky, aby základové desky zůstaly na svém místě. Tato základna poskytuje prostor pro arduino, aby zůstal napůl skrytý a zároveň poskytoval podporu plátnu kreslicího plátna.

Podpěra válečkového ložiska: Přilepte podpěru válečkového ložiska na čelo střechy skříně motoru 1/8 palce

Sestava ložisek: Horní stojan je držen na svém místě a pohybuje se pomocí trojúhelníkového uspořádání válečkových ložisek, které brání jeho otáčení a zároveň zachovává plynulý translační pohyb. Obrázek, jak válečková ložiska vypadají, je uveden výše. Schémata znázorňují interakci válečkových ložisek s hřebenem a jejich umístění na stroji. Umístěte je skrz otvory v držáku válečkového ložiska, který jste nalepili na střechu skříně motoru

Podpůrné nosníky: Ve čtvrtpalcovém souboru označené jako „tyto zajišťují, že stojan neodletí“, tyto podpůrné paprsky snižují kolísání přidáním tuhosti stojanu a zabraňují nadměrně nadšeným uživatelům odesílat kusy odlétající ze stroje nebo rozbití skleněného zrcadla! Použili jsme lepidlo na dřevo, abychom je připevnili k hornímu stojanu, protože bude muset být robustní.

Část 1/8 palce ---

Spodní stojan: Spodní stojan je kratší stojan s otvorem. Tento otvor vám umožňuje podávat arduino dráty zpod štěrbiny horní základní desky a do krytu motoru, aby se dráty dostaly k motoru, i když se spodní stojan pohybuje.

Horní hřeben a pastorek: Horní hřeben je druhý hřeben (delší). Na obrázku s podložkami zámku je obrázek, jak vypadá struktura pastorku (jednoho z obřích ozubených kol) a jak funguje.

Zbytek části 1/8 palce (kusy související s motorem) je vysvětlen v dalším kroku …?

Krok 3: Sestavení dílků: Pt 2. Motorové věci

Dále jsme potřebovali navrhnout držáky motorů a motory, aby se mohly pohybovat. Existují dva motory, jeden pro pohyb v ose x a druhý pro pohyb v ose y.

Vytvoření dvou držáků motoru: Mezi další dva jsme vložili kusy středního držáku motoru (ty s šestihrannými otvory), které obsahují otvory pro průchod šroubů. Poté jsme každý motor připevnili ke každému držáku motoru pomocí šroubů. Lepení držáku a motoru na jakýkoli povrch nám nyní umožnilo snadnou instalaci a demontáž našich motorů pouze pomocí šestihranného klíče. K přechodu z motoru na převodový stupeň jsme použili 3D tištěný hřídelový límec k propojení s ozubeným kolem.

Pouzdro motoru: Kusy skříně motoru tvoří skříňový kryt motoru. Obdélníky s otvory v nich jsou horní a dolní díl (ten s několika otvory je horní). Zbytek skříně skříně motoru se skládá ze stran, které do sebe zapadají pomocí svých drážek + hřebenů. Přilepte všechny kusy k okrajům kromě jedné plochy, protože stále potřebujete vložit motor dovnitř a je to jednodušší ze strany než shora.

Ovládání motoru: K ovládání motorů jsme k napájení motorů používali joystick, Arduino a samostatný ovladač motoru. Vše běží z jediného 9voltového DC konektoru. Abychom dosáhli požadovaného pohybu, museli jsme upravit sílu signálu PWM tak, aby to byl dostatečný točivý moment k překonání tření v převodu a zároveň aby se nepohyboval příliš rychle. Další krok popisuje konfiguraci a kód Arduina …?

Krok 4: Arduino

Toto je kód Arduino pro ovládání polohování laseru pomocí joysticku jako vstupu. Kód je napsán tak, že každý směr joysticku ovládá jeden z motorů (motor ovládající osu x a motor ovládající osu y). To umožňuje stroji kreslit křivky a diagonály, kdykoli je poloha joysticku mimo horizontální/vertikální osu.

Krok 5: Joystick

Rozhodli jsme se pro 3D tisk pouzdra na joystick v PLA, aby se uživatel cítil pohodlně a přirozeně, že jej drží a ovládá (i když stále může správně fungovat bez pouzdra).

V zásadě se jedná o dvě poloviny oválného pouzdra s otvorem na jedné straně. Uvnitř jsme vložili páčku ovladače, takže když je kryt sestaven, zapadne do otvoru, se kterým může uživatel interagovat. Dráty se rozprostírají na zadní straně druhé strany pláště a k arduinu.

Krok 6: Malování plátna na kreslicí plátno

Plátno na kreslicí plátno natřete fosforeskujícím práškem a nechte zaschnout, zatímco pracujete na dalších krocích.

? Zajistěte, aby byl ve velmi hygienickém prostředí, když jsme poprvé aplikovali prášek, uvízl prach a piliny. Je také snazší smíchat prášek s barvou, aby se snadno lepil.

Krok 7: Laserový a zrcadlový systém

Proč laser nemíří přímo dolů z konce horního stojanu?

Brett a já jsme si rychle uvědomili, že položení laseru přímo přes rýsovací prkno na konec stojanu zvážilo konec stojanu dolů, což omezilo jeho rozsah pohybu. Místo toho jsme se rozhodli vzít inspiraci z návrhu laserové řezačky. Řešení: Umístěním zrcadla na konec stojanu s nakloněním 45 stupňů bychom mohli zajistit, aby paprsek mířil přímo kolmo na povrch bez přidání hmotnosti do konce!

Laser: Opatrně namontujte laser a zrcátko. Protáhněte vodiče laseru jedním otvorem v horní části střechy krytu motoru a připojte se k baterii. Protáhněte gumové pásky druhým otvorem ve střeše krytu motoru, abyste zajistili laser na místě.

Zrcadlo: Zrcadlo by mělo být skloněno pod úhlem 45 stupňů pomocí trojúhelníkových čtvrtpalcových kusů. Při montáži laseru rovnoběžně se zemí by se laserový paprsek měl odrážet od zrcadla a dopadat na zem přímo pod ním, i když se stojan pohybuje.

Krok 8: Konečné leštění

Po testování, abychom se ujistili, že funguje správně, jsme nalepili poslední stranu skříně motoru. Abychom zvýšili vizuální přitažlivost stroje, připevnili jsme na spodní část hmoždinek pojistné podložky. Mělo to také mírný funkční účel, protože tyto podložky fungovaly jako „nohy“stroje (místo aby se celá základna dotýkala země), což usnadnilo přesun celého stroje na stůl. Poté jsme produktu dali finální leštění broušením veškerého obnaženého dřeva.

Reflexe: Při navrhování tohoto stroje jsme se skvěle bavili a ještě lépe jsme si s ním hráli. Je ironií, že nejkomplikovanější části designu nám dělaly nejmenší potíže, zatímco nejjednodušší části nám dávaly nejvíce. Pokud bychom tento projekt udělali znovu, více bychom experimentovali s materiály snižujícími tření na pohyblivých částech.

Doufáme, že si lidé toto zařízení užijí stejně jako my a že je inspiruje k tomu, aby v budoucnu vytvořili ještě lepší verze tohoto stroje.

-Nejlepší, Justin a Brett

První cena v soutěži Make it Glow