Laserový kresliaci stroj: 8 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

RawNačrtnite fosforeskujúce svetelné stopy pomocou stroja navrhnutého a postaveného úplne od začiatku!

Príbeh: Medzi štúdiom prestávok počas stredného týždňa sme s priateľom Brettom navrhli a zostrojili tento stroj, ktorý využíva laserový a zrkadlový systém na kreslenie luminiscenčných svetelných stôp, ktoré je možné ovládať pomocou 3D tlačeného joysticku. Hlavným cieľom bolo použiť techniky kresby a materiály, ktoré by ľudia s kresbou spravidla nespájali, a zároveň v používateľovi vzbudzovať pocit intríg.

Dúfame, že sa vám bude páčiť rovnako, ako sme sa bavili pri jeho navrhovaní a stavaní!

Zásoby

Sme dvaja zlomení študenti, takže sme sa do značnej miery zamerali na hľadanie šrotu a vyradeného dreva v okolí našej školy a všetky nástroje boli z tvorivého priestoru našej školy. Tiež sme nemali prístup k mnohým kovovým materiálom (ozubené kolesá, ozubené kolesá, hmoždinky atď.), Takže sme ich vyrobili sami z dreva rezaného laserom. Pre kusy, ktoré sme nenašli, sme ich kúpili na Amazone za celkom 19,50 dolára.

Poznámka: tento projekt vyžaduje laser, nezabudnite sa mu nepozerať priamo do očí!

Materiály:

• 1/4 palca preglejky (x2)
• 1/8 v preglejke (x1)
• Lepidlo na drevo (tenká vrstva)
• 1/2 v drevenej hmoždine (x1)
• 1/2 v zrkadle (x1)
• 1/4 v priemere 2 v dlhej mosadze (x1)
• 1/4 v priemere 2 v dlhej medenej rúre (x2)
• 1/4 v priemere 1,5 v dlhej mosadze (x3)
• 1/2 v O. D. 1/4 v I. D. Guličkové ložiská (x6)
• 405 nm laserová dióda (x1)
• Arduino (x1)
• 24 AWG 6 stôp (x1)
• Fosforeskujúci prášok (x1)
• Napájací konektor 120 VAC až 9 V napájací adaptér (x1)
• Gumička (x1)
• Joystick 2-osový analógový (x1)
• Ovládač motora L298N (x1)
• 2,5 mm DC konektor (x1)

Náradie:

• Laserová rezačka
• Brúsny papier
• Videl
• Horúca lepiaca pištoľ
• Mŕtve kladivo
• Spájkovačka
• Vŕtačka
• 3D tlačiareň
• Dremel

Krok 1: Rezanie dielov laserom

Priložené sú dva ilustračné súbory pre všetky drevené diely, ktoré je potrebné rezať laserom, a ich názvy zodpovedajú druhu dreva, na ktoré by mali byť vyrezané (preglejka 1/4 palca proti 1/8 palca). Prikladám aj obrázky zo súborov. V skutočnosti existuje viac poistných podložiek, ako je potrebné, ale občas sa zlomia, takže je vždy pekné mať nejaké doplnky.

Všetky čiary by mali byť rezané, nie gravírované. Akonáhle sú vystrihnuté, prejdite na ďalší krok!

Krok 2: Zostavenie dielov Pt. 1 Základný a stojanový systém

Hore sú obrázky toho, ako sa kúsky spájajú, a tiež video zo zákulisia. Konštrukcia pre tento krok je rozdelená na prvé zostavenie dielov z predchádzajúceho ilustračného súboru s 1/4 palcovým a potom s 1/8 palcovým ilustračným súborom.

1/4 palcová časť ---

Základňa: Zatlačte hmoždinky cez roh základových dosiek a zatlačte poistné podložky cez konce hmoždinky, aby držali základové dosky na svojom mieste. Táto základňa poskytuje priestor pre arduino, aby zostal poloskrytý, a zároveň poskytuje podporu pre plátno na kresliacej doske.

Podpora valivých ložísk: Prilepte podperu valivých ložísk na čelo strechy krytu motora 1/8 palca

Zostava ložiska: Horný stojan je držaný na svojom mieste a pohybuje sa pomocou trojuholníkového usporiadania valivých ložísk, ktoré ho chránia pred otáčaním a zároveň zachovávajú plynulý translačný pohyb. Obrázok, ako vyzerajú valivé ložiská, je uvedený vyššie. Diagramy znázorňujú interakciu valivých ložísk s ozubenou tyčou a ich umiestnenie na stroji. Umiestnite ich cez otvory v podpere valivého ložiska, ktorú ste nalepili na strechu skrine motora

Podperné nosníky: V štvrťpalcovom súbore sú označené ako „tieto zaisťujú, aby stojan neodletel“. Tieto nosné nosníky znižujú chvenie tým, že zvyšujú tuhosť stojana a zabraňujú nadšeným používateľom odosielať kusy lietajúce zo stroja. alebo rozbitie skleneného zrkadla! Na pripevnenie k hornému regálu sme použili lepidlo na drevo, pretože bude musieť byť pevné.

1/8 palcová sekcia ---

Dolný stojan: Spodný stojan je kratší stojan s otvorom. Tento otvor vám umožňuje podávať arduino drôty spod štrbiny hornej základnej dosky a do krytu motora, aby sa drôty dostali k motoru, aj keď sa pohybuje spodný nosič.

Horný hrebeň a pastorok: Horný stojan je druhý stojan (dlhší). Obraz toho, ako štruktúra pastorka (jedného z obrovských ozubených kolies) vyzerá a ako funguje, je uvedený na obrázku s podložkami zámku.

Zostávajúca časť 1/8 palca (kusy súvisiace s motorom) je vysvetlená v nasledujúcom kroku …?

Krok 3: Zostavenie dielov: Pt 2. Motorové veci

Ďalej sme museli navrhnúť držiaky motora a motory, aby sa pohybovali. Existujú dva motory, jeden na pohyb v osi x a druhý na pohyb v osi y.

Vytvorenie dvoch držiakov motora: Medzi ďalšie dva sme vložili stredné kusy držiaka motora (tie so šesťhrannými otvormi), ktoré obsahujú otvory, cez ktoré sa môžu skrutky zmestiť. Potom sme každý motor pripevnili ku každému držiaku motora pomocou skrutiek. Prilepenie držiaka a motora na akýkoľvek povrch nám teraz umožnilo jednoduchú montáž a demontáž našich motorov iba pomocou šesťhranného kľúča. Na prechod z motora na prevodový stupeň sme použili 3D tlačený golier hriadeľa na prepojenie s ozubeným kolesom.

Skriňa motora: Kusy skrine motora robia skriňu v tvare motora. Obdĺžniky s otvormi v nich sú horné a spodné kusy (ten s niekoľkými otvormi je horný). Zvyšok skrine skrine motora pozostáva z bokov, ktoré do seba zapadajú pomocou svojich drážok + hrebeňov. Prilepte všetky diely k okrajom okrem jednej tváre, pretože stále musíte vložiť motor dovnútra a je to jednoduchšie zo strany ako zhora.

Ovládanie motora: Na ovládanie motorov sme používali joystick, Arduino a samostatný motorový pohon na pohon motorov. Všetko beží z jedného 9-voltového DC konektora. Aby sme dosiahli požadovaný pohyb, museli sme upraviť silu signálu PWM tak, aby to bol dostatočný krútiaci moment na prekonanie trenia v prevode a zároveň na to, aby sa nepohyboval príliš rýchlo. Ďalší krok popisuje konfiguráciu a kód Arduino …?

Krok 4: Arduino

Toto je kód Arduino na ovládanie polohovania lasera pomocou joysticku ako vstupu. Kód je napísaný tak, že každý smer joysticku ovláda jeden z motorov (motor ovládajúci os x a motor ovládajúci os y). To umožňuje stroju kresliť krivky a uhlopriečky vždy, keď je poloha joysticku mimo horizontálnej/vertikálnej osi.

Krok 5: Joystick

Rozhodli sme sa pre 3D tlač puzdra na joystick v PLA, aby sa používateľ cítil a prirodzene držal a ovládal (aj keď môže bez puzdra fungovať správne).

V zásade ide o dve polovice oválneho obalu s otvorom na jednej strane. Vložili sme páčku ovládača dovnútra, takže keď je kryt zostavený, zapadne do otvoru, s ktorým môže používateľ interagovať. Drôty siahajú po zadnej strane druhej strany puzdra a k arduinu.

Krok 6: Maľovanie plátna na kresliace plátno

Plátno na kresliacej doske natrite fosforeskujúcim práškom a nechajte uschnúť, kým budete pracovať na ďalších krokoch.

? Uistite sa, že ho budete mať vo veľmi hygienickom prostredí, pri prvom použití prášku, prachu a pilín uviazol. Je tiež jednoduchšie zmiešať prášok s farbou, aby sa ľahko lepil.

Krok 7: Laserový a zrkadlový systém

Prečo laser nesmeruje priamo dole z konca horného stojana?

Brett a ja sme si rýchlo uvedomili, že položenie laseru priamo na rysovaciu dosku na konci stojana zváži koniec stojana, čo obmedzuje jeho rozsah pohybu. Namiesto toho sme sa rozhodli inšpirovať sa návrhom laserovej rezačky. Riešenie: Po umiestnení zrkadla na koniec stojana so sklonom 45 stupňov by sme mohli zaistiť, aby lúč smeroval priamo kolmo na povrch bez pridania hmotnosti. do konca!

Laser: Opatrne namontujte laser a zrkadlo. Prevlečte vodiče lasera cez jeden otvor v hornej časti strechy krytu motora a pripojte ho k batérii. Cez druhý otvor strechy krytu motora prevlečte gumičky, aby bol laser na mieste.

Zrkadlo: Zrkadlo by malo byť naklonené pod 45-stupňovým uhlom pomocou trojuholníkových štvrťpalcových kusov. Pri montáži laseru rovnobežne so zemou by sa laserový lúč mal odrážať od zrkadla a dopadať na zem priamo pod ním, aj keď sa stojan pohybuje.

Krok 8: Konečné leštenie

Po testovaní, aby sme sa presvedčili, že funguje správne, sme nalepili poslednú stranu krytu motora. Aby sme zvýšili vizuálnu príťažlivosť zariadenia, v spodnej časti hmoždiniek sme pripevnili poistné podložky. Malo to aj mierny funkčný účel, pretože tieto podložky pôsobili ako „nohy“stroja (namiesto toho, aby sa celá základňa dotýkala zeme), čo uľahčovalo premiestňovanie celého stroja na stôl. Potom sme produktu dali finálne leštenie brúsením všetkého odhaleného dreva.

Reflexia: Pri navrhovaní tohto stroja sme sa bavili a ešte lepšie sme sa s ním hrali. Je iróniou, že najkomplikovanejšie časti dizajnu nám robili najmenej problémov, zatiaľ čo najjednoduchšie časti nám dali najviac. Ak by sme tento projekt urobili znova, viac by sme experimentovali s materiálmi znižujúcimi trenie na pohyblivých častiach.

Dúfame, že ľudia si toto zariadenie užijú rovnako ako my a že ich inšpiruje k tomu, aby v budúcnosti vytvorili ešte lepšie verzie tohto stroja.

-Najlepšie, Justin a Brett

Prvá cena v súťaži Make it Glow