Màquina de dibuix làser: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

✨Dibuixa rutes de llum fosforescent amb una màquina dissenyada i construïda completament des de zero!

La història: Entre estudiar descansos durant la setmana mitjana, el meu amic Brett i jo vam dissenyar i construir aquesta màquina que utilitza un sistema làser i de miralls per dibuixar rutes de llum luminescent, controlables mitjançant un joystick imprès en 3D. L’objectiu principal era utilitzar tècniques i materials de dibuix que la gent no solia associar amb el dibuix mentre inculcava a l’usuari una sensació d’intriga.

Esperem que el gaudiu tant com ens hem divertit dissenyant-lo i construint-lo!

Subministraments

Som dos estudiants deficients, de manera que ens vam dedicar en gran mesura a trobar trossos i fustes rebutjades a la nostra escola i totes les eines provenien de l’espai de creació de la nostra escola. Tampoc teníem accés a molts materials metàl·lics (engranatges, pinyons, cremallera, etc.), de manera que els vam fabricar nosaltres mateixos amb fusta tallada amb làser. Per a les peces que no vam poder trobar, les vam comprar a Amazon per un total de 19,50 dòlars.

Nota: aquest projecte requereix un làser, recordeu-vos de no mirar-lo directament als ulls.

Materials:

• 1/4 de contraxapat (x2)
• 1/8 de contraxapat (x1)
• Cola per a fusta (capa fina)
• 1/2 en espiga de fusta (x1)
• 1/2 en mirall (x1)
• 1/4 de diàmetre de 2 en tub llarg de llautó (x1)
• 1/4 de diàmetre 2 en tub de coure llarg (x2)
• 1/4 de diàmetre de 1,5 tubs de llautó llargs (x3)
• 1/2 en O. D. 1/4 en I. D. Rodaments de boles (x6)
• Diodo làser de 405 nm (x1)
• Arduino (x1)
• 24 AWG filferro de 6 peus (x1)
• Pols fosforescent (x1)
• Adaptador de corrent de presa de corrent de 120 VCA a 9 V (x1)
• Banda de goma (x1)
• Joystick analògic de 2 eixos (x1)
• Controlador de motor L298N (x1)
• Jack DC de 2,5 mm (x1)

Eines:

• Tallador làser
• Paper de vidre
• va veure
• Pistola de cola calenta
• Martell de cop mort
• Soldador
• Trepant
• Impressora 3D
• Dremel

Pas 1: tall per làser de les peces

S'adjunten els dos fitxers il·lustradors de totes les peces de fusta que cal tallar amb làser i els seus noms corresponen al tipus de fusta que s'han de tallar (contraxapat de 1/4 de polzada contra 1/8 de polzada). També he adjuntat imatges dels fitxers. De fet, hi ha més rentadores de panys de les necessàries, però de tant en tant es trenquen, de manera que sempre és bo tenir alguns extres.

Totes les línies han de ser tallades, no gravades. Un cop tallats, passeu al següent pas.

Pas 2: Muntatge de les peces Pt. 1 Sistema de base i bastidor

A la part superior es mostren imatges de com s’uneixen les peces, així com un vídeo entre bastidors. La construcció d’aquest pas es divideix en la primera construcció de les peces del fitxer d’il·lustrador anterior de 1/4 de polzada i després del fitxer d’il·lustrador de 1/8 de polzada.

Secció de 1/4 de polzada ---

Base: empènyer els tacs per la cantonada de les plaques base i empènyer les arandeles de bloqueig pels extrems del tac per mantenir les plaques base al seu lloc. Aquesta base proporciona un espai perquè l'arduino es quedi semi-amagat mentre proporciona suport per al llenç de la taula de treball.

Suport de coixinets de rodets: Enganxeu el suport de coixinets de rodets a la cara del sostre de la carcassa del motor de 1/8 de polzada

Conjunt de coixinets: la cremallera superior es manté al seu lloc i es mou mitjançant una disposició triangular de coixinets de rodets que impedeixen que giri tot conservant un moviment de translació suau. A sobre es mostra una imatge de l’aspecte dels rodaments de rodets. Els diagrames mostren com els coixinets de rodets interactuen amb el bastidor i on es col·loquen a la màquina. Col·loqueu-los pels orificis del suport de rodaments de rodets que heu enganxat al sostre de la carcassa del motor

Bigues de suport: etiquetades com "aquestes garanteixen que el bastidor no surti" a l'arxiu de quart de polzada, aquestes bigues de suport redueixen la oscil·lació afegint-se a la rigidesa del bastidor i eviten que els usuaris entusiastes enviïn peces volant fora de la màquina o trencant el mirall de vidre! Hem utilitzat cola de fusta per fixar-les al bastidor superior, ja que haurà de ser resistent.

Secció de 1/8 polzada ---

Bastidor inferior: el bastidor inferior és el bastidor més curt amb el forat. Aquest forat us permet alimentar els cables arduino des de sota de la ranura de la placa base superior i fins a la carcassa del motor, de manera que els cables poden arribar al motor fins i tot quan el bastidor inferior es mou.

Cremallera superior i pinyó: la cremallera superior és l'altra cremallera (la més llarga). A la imatge amb les arandeles de bloqueig es proporciona una imatge de l’aspecte de l’estructura del pinyó (un dels engranatges gegants) i el seu funcionament.

La resta de la secció de 1/8 de polzada (les peces relacionades amb el motor) s'explica al següent pas …?

Pas 3: Muntatge de les peces: Pt 2. Material del motor

A continuació, necessitàvem dissenyar els suports i motors del motor per fer-lo moure. Hi ha dos motors, un per moure’s a l’eix x i l’altre per moure’s a l’eix y.

Realització de dos muntatges de motor: hem intercalat les peces de muntatge del motor del centre (les que tenen els forats hexagonals) entre les altres dues que contenen forats perquè els cargols hi entrin. A continuació, vam fixar cada motor a cada muntatge del motor mitjançant cargols. Enganxar el muntatge i el motor a qualsevol superfície ara ens va permetre instal·lar i treure fàcilment els motors utilitzant només una clau hexagonal. Per passar del motor a l'engranatge, hem utilitzat un collaret d'eix imprès en 3D per relacionar-nos amb l'engranatge amb eix de clavilla.

Carcassa del motor: les peces de la carcassa del motor formen una carcassa en forma de caixa per al motor. Els rectangles amb forats són la part superior i inferior (la que presenta diversos forats és la part superior). La resta de la caixa de l'habitatge del motor està composta pels laterals que s'ajusten entre si mitjançant les seves ranures + arestes. Enganxeu totes les peces juntes a les vores, excepte una cara, ja que encara cal posar el motor a dins i és més fàcil fer-ho de costat que de dalt.

Control del motor: per controlar els motors, hem utilitzat un joystick, Arduino i un controlador de motor separat per alimentar els motors. Tot funciona amb una sola presa de corrent continu de 9 volts. Per aconseguir el moviment desitjat, vam haver d’ajustar la força del senyal PWM de manera que fos suficient el parell per superar la fricció de l’engranatge, tot evitant que es mogués massa ràpidament. El següent pas descriu la configuració i el codi d'Arduino …?

Pas 4: Arduino

Aquest és el codi Arduino per controlar el posicionament del làser utilitzant el joystick com a entrada. El codi està escrit de manera que cada direcció del joystick controla un dels motors (el motor que controla l'eix X i el motor que controla l'eix Y). Això permet que la màquina dibuixi corbes i diagonals sempre que la posició del joystick estigui allunyada de l'eix horitzontal / vertical.

Pas 5: el joystick

Vam optar per imprimir en 3D una funda de joystick en PLA perquè l’usuari la pogués mantenir i funcionar de manera còmoda i natural (tot i que encara pot funcionar correctament sense funda).

Essencialment, són dues meitats d’una carcassa ovalada amb un forat a un costat. Posem el controlador a l'interior de manera que quan la carcassa estigui junta, s'adapti al forat perquè l'usuari hi pugui interactuar. Els cables s’estenen per la part posterior de l’altre costat de la carcassa i fins a l’arduino.

Pas 6: Pintar el llenç de la taula de treball

Pinteu el llenç de la taula amb la pols fosforescent i deixeu-lo assecar mentre treballeu en els passos següents.

? Assegureu-vos de conservar-lo en un entorn molt sanitari, la primera vegada que apliquem la pols, la pols i el serradur s’enganxaven. També és més fàcil barrejar la pols amb la pintura perquè s’enganxi fàcilment.

Pas 7: el sistema làser i mirall

Per què el làser no apunta directament cap avall des de l’extrem del bastidor superior?

Brett i jo ens vam adonar ràpidament que posar el làser directament sobre el tauler de dibuix al final del bastidor pesava l’extrem del bastidor, cosa que limitava el seu rang de moviment. En lloc d’això, vam decidir inspirar-nos en el disseny d’un tallador làser. La solució: posant un mirall al final del bastidor amb una inclinació de 45 graus, podríem assegurar-nos que el feix anés directament perpendicular a la superfície sense afegir pes fins al final!

El làser: munteu amb cura el làser i el mirall. Introduïu els cables làser a través d’un forat a la part superior del sostre de la carcassa del motor per connectar-los a la bateria. Passeu gomes de goma per l'altre forat del sostre de la carcassa del motor per assegurar el làser al seu lloc.

El mirall: el mirall ha d'estar inclinat en un angle de 45 graus mitjançant les peces triangulars de quart de polzada. En muntar el làser en paral·lel amb el terra, el feix làser hauria de reflectir-se del mirall i tocar el terra directament a sota, fins i tot si el bastidor es mou.

Pas 8: polit final

Després de fer proves per assegurar-nos que funcionava correctament, vam enganxar-nos a l'última cara de la carcassa del motor. Per augmentar l’atractiu visual de la màquina, hem col·locat arandeles de bloqueig a la part inferior dels tacs. També tenia un lleuger propòsit funcional, ja que aquestes rentadores actuaven com a "peus" de la màquina (en lloc de tocar tota la base a terra), cosa que facilitava el desplaçament de tota la màquina sobre una taula. A continuació, vam donar al producte un acabat final mitjançant la poliment de tota la fusta exposada.

Reflexió: ens ho vam passar molt bé dissenyant aquesta màquina i ho vam passar encara millor jugant amb ella. Irònicament, les parts més complicades del disseny semblaven donar-nos el mínim de problemes, mentre que les parts més senzilles ens ho donaven més. Si tornéssim a fer aquest projecte, experimentaríem més amb materials reductors de fricció a les parts mòbils.

Esperem que la gent gaudeixi d’aquest dispositiu tant com nosaltres i que els inspiri a crear versions millors d’aquesta màquina en el futur.

-Millor, Justin i Brett

Primer premi del concurs Make it Glow