2014年11月15日

雷雕機作電腦割字

有了這個雷射雕刻機,那可以拿來幹嘛?看最多就是在木頭、瓦楞紙上刻字了,不過說是刻字倒不如說是燒字,用雷射在這些材質上燒灼出痕跡,不過對我而言,其實更想要作切割的功能。

用這種可能只有100mW弱弱的雷射頭可以切割東西嗎?壓克力顯然不行,於是我找一些材質來試試看,像是珍珠板、泡綿和卡典西德。
(註:卡典西德是PVC作的,高溫燃燒會釋放氯氣!有毒)



(下圖左邊是綠色2mm泡綿,右邊則是切割過後的卡典西德)
雷雕機刻字 


2mm泡綿和卡典西德都是可用的材質,但珍珠板就沒法切割了。用了速度15,頂多把表面的顏色弄掉,露出裡面的白色部份。 珍珠板 本來還用了亮片紅色泡綿,可是亮片會反光,失敗。後來想,乾脆從背面來刻,還是失敗,可能是因為我用的是紅光雷射,然後泡綿又是紅色


要切割2mm綠色泡綿,用速度35,若是切割黑色卡典西德可以用到速度120,不過如果要切得很徹底的話,可以慢一點,用到100。



我用了幾分鐘,自己割了一個鄭板橋的行書貼在手機背面

雷雕機刻字08
 

怎麼作這件事情呢?先去 書法教學資料庫 找字體,然後把圖檔貼到inkscape轉換成向量圖,然後再轉成路徑,最後用Laserengracer的擴充功能做出Gcode。

然後就送到雷射雕刻機去雕出切痕
雷雕機刻字01


把不要的部份撕掉,留下要的
雷雕機刻字03


再用3M隱形膠帶貼在表面
雷雕機刻字05


整張撕起來,然後再貼到想黏貼的表面上(例如手機殼),仔細壓平後,再把隱形膠帶撕掉。那個卡典西德就可以依照原位置黏貼住了。
雷雕機刻字07


2014年11月11日

雷射雕刻機

數個月之前,因為常常去作雷射切割壓克力,搞得我都好想自己弄一台雷射切割機放在學校
了,有天就跟老王聊這個可能性。結果聊著聊著,兩個人就買了一些有的沒有的東西,他買了光敏印章機,我則是買了一個雷射雕刻機。

買這個東西,其實也是為了了解一些結構和電子應用,其實也就是兩組步進馬達加螺桿加滑塊,框架則是用鋁架和光碟機的殼作的。



雷射光的功率不太知道,但是用三用量表量,5V電壓下,耗電0.3A
  雷射雕刻機_02




我好奇內部控制是怎麼作的,所以也拆了它。
雷射雕刻機_03


賣家有提供專用的Gcode軟體,那是在windows下執行的。剛開始玩的時候,都得改開windows來玩,實在不方便。後來自己做了CNC寫字機之後,得知很多CNC控制的硬體裡頭裝的都是grbl,於是就試試看用serial terminal跟它連線看看。結果,果然裝的是grbl。不過baud rate要用9600,因為它裝的是Grbl 0.8c

從內部儲存的設定看來,XY的精度可以到0.01mm
$0=76.190 (x, step/mm)
$1=76.190 (y, step/mm)


有了這些基本知識之後,日後可以把這些零件再進行移植,看是另外作一台大型的雷射雕刻機,或是直接用3D印表機來改裝都行喔。

作一個CNC的寫字機




先來看段影片,這麼端正的字是電腦握筆寫出來的喔,這就是CNC寫字機啊。
CNC寫字機_05


一般說的CNC想到的都是銑床、車床,不過CNC是電腦數值控制(Computer Numerical Control)的意思,由電腦精密控制機具移動的位置,我手邊有的CNC機器就有一些,像是eggbot畫蛋機3D印表機、雷射雕刻機。


那要怎麼自己打造一台CNC機器呢?關鍵在於控制的大腦與產生動作的元件,大腦當然就用arduino,產生動作的則是使用步進馬達囉,而要驅動步進馬達則是用Easy drive這款驅動器。
線要怎麼連呢?grbl的官網有教喔...https://github.com/grbl/grbl/wiki/Connecting-Grbl

CNC寫字機_15




機器架子用的是非常廉價的東西,39元保鮮盒當底座和10元四支的麻將牌尺(我只用一支多)當Z軸支架,上頭再用M6螺絲螺母作固定。

CNC寫字機_16



步進馬達的來源,其實是直接拆了光碟機得來的,X軸Y軸都是像這篇這樣拆出的,Z軸則是直接用買來的步進馬達,圖的是上頭已經有滑塊,我就不用另外準備了。因為不太會有大震動,所以X軸和Y軸都是用M6螺絲固定在麻將尺和保鮮盒上,而Z軸是固定在X軸的光碟讀寫頭上。
CNC寫字機_14


arduino的供電,當然直接用電腦的usb就行,不過步進馬達和easy drive就要另外供電了,我量測這樣的裝置,需要5V、1A的電源,我拿ATX電源供應器改造一下就可以拿來用了。

全部裝起來就長這個樣子了,如果要再輕便使用,再弄個專門用在arduino微型激光雕刻機的擴充板裝起來放在保鮮盒裡就可以了。
CNC寫字機_12


硬體裝好之後,接著是處理軟體問題。

我用的韌體是Grbl。先照這邊的方法,把Grbl上傳到Arduino。因為我的作業環境是linux,所以就從 Easy Flash 這個scrip去作這個步驟。


Easy Flash script預設arduino的安裝位置是/home/$USER/arduino-1.0/,不過現在ubuntu的arduino的安裝位置換地方了,把arduino裝到/usr/share/arduino/ ,所以我就得小改一部分。改好之後,跟著上傳就行了。

上傳完其實也不知道自己有沒有成功,所以就開啟serial monitor(用arduino IDE的就行),baud rate設定115200,如果看到畫面出現下面這行,那就搞定了。

Grbl 0.9g ['$' for help]


接著就是要依據我的螺杆間距和步進馬達的轉動角度等去設定每mm要走幾步

我的步進馬達都是轉一圈20步,easydrive的微步進設定都是1/8,X軸和Y軸間距是3mm的螺杆,z軸的間距則是細一點,只有0.5mm。

接著用下面這個公式計算出每mm走幾步,然後再設定回grbl。設定方式是在terminal直接打$100=53.333 這樣的數據,就可以設定x軸的資料,y軸z軸以此類推。不過我設定z軸的時候,本來應該用320,但是後來發現怪怪的,所以改成用80。這也沒什麼關係,反正在這個寫字機的設定裡,它只是用來讓筆上下的,不準也還好。

(每轉一圈需幾步*微步數)螺距


$100=53.333 (x, step/mm)
$101=53.333 (y, step/mm)
$102=80.000 (z, step/mm)



然後就可以開始找軟體去控制機器了,我用的是跨平台用java寫成的Universal-G-Code-Sender,無論是linux環境或是windows環境都能用。

最後就是要做出G code了,最簡單的方式就是用inkscape來作,因為做出的就是向量檔。可是要再把向量圖案轉換成G Code,那就要再用外掛了,我用的是laserengraver extension (外掛來源 )。


下載回來的外掛檔,要放到inkscape安裝目錄裡的extension資料夾,然後重新啟動inkscpe,成功的話,在擴充功能底下就會看到多出一個功能..Laserengracer。


使用的方式是在inkscape把畫好的東西轉成路徑之後,再開啟擴充功能/Laserengracer。要注意的是Preference裡的Directory不能有中文路徑,不然會轉檔失敗。

轉出的Gcode是用在雷射雕刻,而我作的是拿筆去寫,所以要把部份Gcode改掉,把雷射頭的開啟關閉改成Z軸的下降和上升,也就是把M03改成Z-0.6(打開打開雷射改成下降z軸0.6公分),M05改成Z0.5(關掉雷射改成上升z軸0.5公分)。實際上要上升多少、下降多少,得靠經驗微調。我建議是拿軟筆來寫,會比較順暢。


雖然我已經有一台光碟機改成的雷射雕刻機了,不過自己想試試看作CNC的XYZ寫字機。這對未來學習改造3DP,還有製作CNC雕刻機有重大意義。不過在那之前,會先做出XYZ的顯微鏡載物台。不過Z軸比較困難,應該會先作XY軸的。


其實便宜版的3DP也可以用這個方式製作出來,只是要有強健的框架。不過工作範圍太小了,這是由步進馬達的絲桿長度來決定的。受限於光碟機直接拆出的零件,我這寫字機,最大沒辦法超過4cm x 4 cm

這個用Arduino作的CNC機器,後來發現還可以用手機來控制,就用OTG線就行了。

2014年11月10日

拆光碟機,作點好玩的

因為一些莫名其妙的計畫,我又開始走上拆光碟機的路了。

幾年前拆過一次,可是當時年紀小,根本不知道拆來要作什麼鬼東西,反而把很多好東西拆了扔掉,這次就沒那麼傻了。

有計劃的拆組,可以讓一台光碟機至少有三樣好玩的東西

一是可程式控制的托盤進出裝置
托盤控制03


二是雷射頭
雷射頭


三是含滑軌、滑塊的步進馬達組。(右邊那個是步進馬達驅動器,另外買的,不是光碟機裡的東西)
步進馬達與控制器


怎麼拆怎麼玩,我特別錄了幾段影片
首先是拆光碟機的方法,有技巧喔,好好拆才有好玩具可以玩


再來是控制托盤的方式,可以控制單個,也可以控制兩個





利用驅動器控制步進馬達



控制雷射頭

用手機顯微鏡看頭髮

這個怪模怪樣的,像是一堆海帶的東西是啥啊?答案是頭髮。
頭髮



九年級的複習課程裡,最近也讓學生用手機顯微鏡去看以前沒看過的標本,藉此再進行複習。下課前的幾分鐘,突然看到小女生把頭髮塞進顯微鏡去看,然後還看得很高興!哇哇,真是很有創意啊。

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