Как сделать плоттер из dvd привода. Самодельный чпу лазерный гравер из камней и палок

В данной статье расскажем как сделать плоттер своими руками. В результате Вы получите толковый и недорогой мини чпу плоттер на arduino, сделанный своими руками с пишущим рычагом. БОльшая часть запчастей распечатана на 3D принтере, но даже если вы им не располагаете, вы все равно можете сделать плоттер своими руками - достаточно только найти подходящие детали. В качестве двигателя можно использовать двигатели Nema или рабочие шаговые двигатели от принтеров.

Главным преимуществом представленного плоттера является его рама, придающая очень компактный вид. Электроника незамысловата: управление данным плоттером осуществляется за счет микроконтроллера Arduino Nano. Также понадобится IC-драйвер (обычно используются в конструкции LED-ламп).

Подобный плоттер, разумеется, не заменит оригинальное устройство по качеству обработки, но режущий плоттер, сделанный своими руками, вполне подойдет для выполнения некоторых задач в домашней мастерской.

Также вы можете экспериментировать с различными типами машин для рисования, включая барабанный плоттер, плоттер для V-образной резки и роликовый робот для рисования. Правильнее будет сказать рисования, ведь вместо фрезы в данном плоттере используется обыкновенный карандаш. С помощью подобного устройства можно рисовать открытки, плакаты, чертежи, схемы и т.д.

CNC ПЛОТТЕР СВОИМИ РУКАМИ

Помните, что ЧПУ плоттер, сделанный своими руками, не сможет заменить оригинальное устройство. С помощью данного устройства можно рисовать простые изображения, поэтому сборку подобного плоттера стоит воспринимать как эксперимент. Видео с пошаговым созданием arduino плоттера своими руками:

Даже если вы новичок, попробуйте самостоятельно сделать ЧПУ плоттер своими руками, поскольку это поможет быстрее освоиться в мире ЧПУ.

Переведено DARXTON.

Всем привет.

Концепция

Трудно представить, но в некоторых вузах вам всё равно придётся рисовать графики от руки (компьютер – это дело рук дьявола, конечно…). Это настолько меня раздражало, что я решил собрать машину для рисования графиков, которой я и буду пользоваться. Мой плоттер может вывести на бумагу любые чертежи формата HPGL.

Ещё я нуждался в особом виде программного обеспечения. Оно должно не только управлять устройством, но и иметь возможность разработки и сохранения графиков. Вот почему я решил написать своё приложение вместо использования существующего программного обеспечения ЧПУ.

Я использовал микроконтроллер ATMEG16 для управления устройством. Он получает данные через USB-RS232 преобразователь(FT232), подключенного к USB-порту компьютера. Данные передаются потоками, используя мой собственные протокол связи, который будет рассмотрен позже. Для Xи Yоси, я нашёл два шаговых двигателя от старых сканеров. Они имеют встроенный механизм, так что крутящий момент увеличивается без усложнения управления. Z ось представляет собой простой электромагнит (из старого принтера, я полагаю). Всё это добро питается блоком питания от принтера HP.

Необходимые запчасти и инструменты.

На проект я потратил примерно 25$ (я покупал всё в Польшу, цены могут отличаться в других странах).

Вот список:

Ещё вам понадобится:

• Паяльник
• Ножницы
• Наждачная бумага (120-150)
• Клеевой пистолет
• Немного клея (суперклей, клей для дерева, горячий клей)

Шаг 1: Проектирование и подготовка

Проект был смоделирован в Blender’e (это программа для 3D моделирования).

Зелёная “коробка” – питание. Желтая “коробка”- контроллер. Синяя “коробка”- ЖК-дисплей.

Детали янтарного цвета были изготовлены из ламината. Голубые детали – оргстекло.

Шаговые двигатели, электромагнит – детали тёмно-серого цвета.

Шаговые двигатели, электромагнит и концевые выключатели темно-серого цвета.

В PDFфайле вы найдёте чертежи деталей из оргстекла. Резка очень дешёвая даже в Польше. Нужно заказать детали из 3мм оргстекла.

Несколько слов о ползунках Xи Yоси — это просто рельсы для мебели.

Шаг 2: Пайка

Как я уже говорил, устройство контролируется ATmega16. Он контролирует шаговые двигатели и электромагнит. Он также отправляется данные на ЖК-дисплей.

Для связи с ПК, я использовал чип FT232RL (USB-UART преобразователь). Мною был использован свой собственный протокол связи. Это два TCMT1109 оптрона, которые используются для электрической изоляции ПК от контроллера. USB-UART преобразователь должен быть перепрограммирован с помощью FTProg(XML-файл прикреплён ниже).

Ещё есть 4-переключатели на плате. Один нужен для сброса процессора (это было полезно во время тестирования), но остальные были установлены для использования в будущем. Сейчас средний переключатель («OK») используется для приема стартовый команду (я напишу об этом позже).

Графопостроители представляют собой устройства, которые в автоматическом режиме с заданной точностью производят вычерчивание чертежей, рисунков, схем на бумаге, ткани, коже и прочих материалах. Распространены модели техники с функцией резки. Изготовление плоттера своими руками в домашних условиях вполне возможно. Для этого понадобятся детали от старого принтера либо dvd-привода, определенное программное обеспечение и еще некоторые материалы.

Сделать небольшой плоттер из dvd привода самостоятельно относительно просто. Такое устройство на ардуино обойдется намного дешевле своего фирменного аналога.

Рабочая область у создаваемого устройства будет 4 на 4 см.

Для работы потребуются следующие материалы :

• клей или двухсторонний скотч;
• припой для пайки;
• провода для монтажа перемычек;
• dvd-привод (2 шт.), из которого берется шаговый двигатель;
• Arduino uno;
• серводвигатель;
• микросхема L293D (драйвер, осуществляющий управление двигателями) – 2 шт.;
• макетная плата беспаечная (основание из пластмассы с набором проводящих электрический ток разъемов).

Чтобы воплотить задуманный проект в жизнь, следует собрать такие инструменты :

• паяльник;
• отвертку;
• мини-дрель.

Опытные любители электронных самоделок могут использовать дополнительные детали, чтобы собрать более функциональный аппарат.

Этапы сборки

Сборку cnc плоттера проводят по такому алгоритму:

• с помощью отвертки разбирают 2 dvd-привода (результат изображен на фото далее) и достают из них шаговые электродвигатели, при этом из оставшихся деталей выбирают два боковых основания для будущего графопостроителя;

Разобранные dvd-привода

• отобранные основания соединяют с помощью винтов (предварительно подогнав их по размерам), получая при этом оси X и Y, как на фотографии ниже;

Оси X-Y в сборке

• к оси Х прикрепляют ось Z, которая представляет собой сервопривод с держателем для карандаша либо ручки, что показано на фото;

• прикрепляют к оси Y квадрат размером 5 на 5 см из фанеры (или пластика, доски), который будет служить основанием для укладываемой бумаги;

Основание для размещения бумаги

• собирают, уделяя особое внимание подсоединению шаговых электродвигателей, электрическую цепь на беспаечной плате по схеме, представленной ниже;

Схема электрических соединений

• вводят код для тестирования работоспособности осей Х-Y;
• проверяют функционирование самоделки: если шаговые электродвигатели заработали, то детали соединены по схеме верно;
• загружают в сделанный чпу плоттер рабочий код (для Arduino);
• скачивают и запускают программу exe для работы с G-кодом;
• устанавливают на компьютер программу Inkscape (векторный графический редактор);
• инсталлируют дополнение к ней, позволяющее преобразовывать в изображения G-код;
• настраивают работу Inkscapе.

После этого самодельный мини плоттер готов к работе.

Некоторые нюансы работы

Оси координат должны быть обязательно расположены перпендикулярно друг к другу. При этом карандаш (либо ручка), зафиксированный в держателе, должен без проблем перемещаться вверх-вниз сервоприводом. Если шаговые привода не работают, то требуется проверить правильность их соединения с микросхемами L293D и найти рабочий вариант.

Код для тестирования осей Х-Y, работы графопостроителя, программу Inkscape с дополнением можно скачать в интернете.

G-код представляет собой файл, содержащий координаты X-Y-Z. Inkscape выступает в роли посредника, позволяющего создавать совместимые с плоттером файлы с данным кодом, который затем преобразуется в движение электродвигателей. Чтобы распечатать нужное изображение или текст, понадобится с помощью программы Inkscape предварительно перевести их в G-код, который после будет послан на печать.

Следующее видео демонстрирует работу самодельного плоттера из двд-привода:

Плоттер из принтера

Графопостроители классифицируются по различным критериям. Аппараты, в которых носитель закрепляется неподвижно механическим, электростатическим или вакуумным способом, называются планшетными . Такие устройства могут как просто создавать изображение, так и вырезать его, при наличии соответствующей функции. При этом доступна горизонтальная и вертикальная резка. Параметры носителя ограничиваются только размерами планшета.

Режущий плоттер по-другому называется катер. Он имеет встроенный резец или нож. Наиболее часто изображения вырезаются аппаратом из таких материалов:

• обычной и фотобумаги;
• винила;
• картона;
• различных видов пленки.

Сделать планшетный печатающий или режущий плоттер можно из принтера: в первом случае в держателе будет установлен карандаш (ручка), а во втором – нож либо лазер.

Самодельный планшетный графопостроитель

Чтобы собрать устройство своими руками, понадобятся следующие комплектующие детали и материалы:

• шаговые двигатели (2), направляющие и каретки из принтеров;
• Arduino (совместимый с USB) или микроконтроллер (например, ATMEG16, ULN2003A), служащий для преобразования поступающих с компьютера команд в сигналы, вызывающие движение приводов;
• лазер мощностью 300 мВт;
• блок питания;
• шестерни, ремни;
• болты, гайки, шайбы;
• органическое стекло или доска (фанера) в качестве основы.

Лазер позволяет резать тонкие пленки и выжигать по дереву.

Простейший вариант планшетного графопостроителя собирают в такой последовательности:

• делают основу из выбранного материала, соединяя элементы конструкции болтами или склеивая их;

• сверлят отверстия и вставляют в них направляющие как на фотографии ниже;

Установка направляющих

• собирают каретку для установки пера либо лазера;

Каретка с отверстиями под направляющие

• собирают крепление;

Крепление под маркер

Фиксирующий механизм

• устанавливают шаговые двигатели, шестерни, ремни, получая изображенную ниже конструкцию;

Собранный самодельный плоттер

• соединяют электрическую схему;
• устанавливают программное обеспечение на компьютер;
• запускают устройство в работу после проверки.

Если использовать Arduino , то подойдут рассмотренные выше программы. Применение разных микроконтроллеров потребует установки различного ПО.

Когда для разрезания пленки или бумаги (картона) устанавливается нож, глубину его проникновения следует правильно отрегулировать экспериментальным способом.

Приведенную конструкцию можно усовершенствовать, добавив автоматики . Детали по параметрам понадобится подбирать опытным путем, исходя из имеющихся в распоряжении. Возможно, некоторые потребуется докупить.

Оба рассмотренных варианта графопостроителей можно сделать самостоятельно, лишь бы была старая ненужная техника и желание. Такие дешевые аппараты способны рисовать чертежи, вырезать различные изображения и фигуры. До промышленных аналогов им далеко, но при необходимости частого создания чертежей, работу они значительно облегчат. При этом программное обеспечение доступно в сети бесплатно.

Здравствуйте, в этой статье я покажу и расскажу, как сделать лазерный ЧПУ станок, на котором вы сможете делать различные гравировки на дереве, пластике и кожи.

Для этого проекта нам понадобится:
Микроконтроллер Arduino nano
Два CD привода
Два драйвера для шаговых двигателей А4988
Лазер (в моей модели стоит на 200nm и 200МВт)
Модуль mosfet на IRF520
Соединительные провода
Макетная плата
Клеммы
Металлические уголки
Набор гаечек и винтиков

Из инструментов:
Паяльник
Шуруповерт

Для защиты глаз:
Защитные очки

Давайте быстренько пробежимся по комплектующим. Начнём с мозга – микроконтроллера. Помимо Arduino nano можно также использовать и другие модели данного микроконтроллера.

Немаловажным является драйвер шагового двигателя А4988. С помощью него мы сможем управлять двигателем, задавать микро шаги и их скорость. Также в драйвере А4988 можно настраивать микро шаг двигателя: 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16.
Чтобы его настроить нужно подтянуть к плюсу пины ms1 ms2 ms3 в специальном порядке (представлено в таблице).

Рассмотрим основные характеристики.
Напряжения питания: 8-35 В
Режим микро шага: 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16
Напряжение логики: 3-5.5 В
Защита от перегрева
Максимальный ток на фазу: - 1 А без радиатора; - 2 А с радиатором
Размер: 20 х 15 мм
Без радиатора: 2 г

Теперь рассмотрим схему подключения.
ENABLE – включение/выключение драйвера
MS1, MS2, MS3 – контакты для установки микро шага
RESET - сброс микросхемы
STEP - генерация импульсов для движения двигателей (каждый импульс – шаг), можно регулировать скорость двигателя
DIR – установка направление вращения
VMOT – питание для двигателя (8 – 35 В)
GND – общий
2B, 2A, 1A, 1B – для подключения обмоток двигателя
VDD – питание микросхемы (3.5 –5В)

Также нужно обговорить калибровку драйверов. Она осуществляется с помощью микро потенциометра на драйвере. Этот потенциометр регулирует ток, поступающий на двигатель. У разных двигателей разный ток потребления, поэтому и нам нужно определиться с нашими двигателями. Здесь есть два способа: быстрый и не очень правильный и долгий и правильный. Вы можете найти информацию о своём шаговом двигателе в интернете ориентируясь на модель своего CD дисковода. Есть большая вероятность, что этот метод не принесёт никакой информация. Или вы можете воспользоваться более простым способом. Проверните потенциометр против часовой стрелки да конца, подключите двигатель через простую программу на Arduino и постепенно поворачивайте потенциометр по часовой стрелки пока двигатель не заработает. Наша цель состоит в том, чтобы двигатель работал и не пропускал шаги. Не переживайте из- за того, что двигатель сильно греется. Это нормально, ведь рабочая температура шагового двигателя составляет 40 - 45 °C.

Код для калибровки:

//простое подключение A4988 //пины reset и sleep соединены вместе //подключите VDD к пину 3.3 В или 5 В на Arduino //подключите GND к Arduino GND (GND рядом с VDD) //подключите 1A и 1B к 1 катушке шагового двигателя //подключите 2A и 2B к 2 катушке шагового двигателя //подключите VMOT к источнику питания (9В источник питания + term) //подключите GRD к источнику питания (9В источник питания - term) int stp = 13; //подключите 13 пин к step int dir = 12; //подключите 12 пин к dir int a = 0; void setup() { pinMode(stp, OUTPUT); pinMode(dir, OUTPUT); } void loop() { if (a < 200) // вращение на 200 шагов в направлении 1 { a++; digitalWrite(stp, HIGH); delay(10); digitalWrite(stp, LOW); delay(10); } else { digitalWrite(dir, HIGH); a++; digitalWrite(stp, HIGH); delay(10); digitalWrite(stp, LOW); delay(10); if (a>400) // вращение на 200 шагов в направлении 2 { a = 0; digitalWrite(dir, LOW); } } }

Едем дальше. Обговорим лазер. Лазеры в первую очередь отличаются мощностью. Именно от неё зависит сможете ли вы выжигать на светлых породах дерева или же станок сможет обрабатывать только тёмные материалы. В своей модели я использовал не мощный лазер, но в таком же корпусе продаются лазеры более высокой мощности. Я бы не советовал вам брать большие лазеры с радиаторами, ведь их масса намного больше и шаговые двигатели, которые не рассчитаны на данную нагрузку могут перегреться и выйти из строя.

Не забывайте о защите своих глаз и приобретите защитные очки. Очки нужно выбирать ориентируясь на длину волны вашего лазера.

Также нам понадобится MOSFET IRF520. Вы можете приобрести просто мосфет и нужную обвязку к нему или купить уже готовый модуль.

Ну вот теперь, Когда основные моменты обговорены и все компоненты заготовлены можно приступить к сборке.

Первым делом рассмотрим схему устройства:

Эти схемы абсолютно идентичны. Обратите внимание на питание лазера. Ваш лазер может быть другого напряжения.

Очень советую начинать сборку на макетной плате. После сборки устанавливаем программное обеспечение. Заходим на сайт http://lasergrbl.com/en/ , проходим во вкалдку download и скачиваем программу laserGRBL.

После заходим на GitHub и скачиваем .

Из архива достаём папку grbl и архивируем её. Это и будет наша библиотека для Arduino. Добавляем эту библиотеку в Arduino IDE и открываем пример grblUpload. Подключаем Arduino к компьютеру и заливам этот код.

Программа laserGRBL проста в использование и пяти минут гугла хватает, чтобы в ней разобраться.

Если схема на макетной плате собрана, двигатели реагируют на команды и программа работает, можно приступать к финальной части проекта – сборка в корпус и пайка.

Перьевые и карандашно-перьевые плоттеры некогда были чрезвычайно популярными. С течением времени их производство начало сокращаться. Но использовать такие системы можно в различных сферах, включая кройку и шитье, инженерную сферу, рисование и т.п. Найти на рынке перьевой плоттер можно, но ведь интереснее сделать его самому, правда?

И пользователь по имени Мигель Санчес (Miguel Sanchez) решил сделать плоттер самостоятельно. В качестве управляющей платформы он выбрал Arduino Uno. В системе также использованы шаговые двигатели NEMA 17 и вспомогательный сервопривод для поднятия и опускания ручки.

Кроме того, используются металлические трубки, ремни и несколько деталей, распечатанных на 3D принтере. Вся эта система довольно простая, и при наличии 3D принтера сделать ее не особо сложно. Интересно, что изначально Мигель решил использовать лазерную резку для создания нужных деталей, но после принял решение работать все же с 3D принтером.

Собственный плоттер Санчес решил создать, вдохновившись моделью AxiDraw, который разработан Evil Mad Scientist .

Вот первая модель основы плоттера, созданная из деталей, вырезанных лазером:

После разработчик решил доработать систему, а также использовать 3D принтер для создания деталей для своего плоттера.

Все модели нужных для распечатки деталей выложены пользователем в общий доступ .

Для того, чтобы отсылать файлы на «печать», умелец использовал программу