Moje CNC - laser

Moja myšlienka bola (a stále je), urobiť z toho CNC viacúčelový stroj. Jedna z možností je použitie lasera. Laser môže premeniť toto CNC napr. na:

  • laserovú gravírku/vypaľovačku
  • laserovú rezačku tenkých materiálov
  • laserovú osvitku plošných spojov

 Takže objednal som laserový modul s vlnovou dĺžkou 405nm - pre začiatok len s výkonom 1W. A chladič. Vlnovú dĺžku 405nm som zvolil zámerne, pretože na túto vlnovú dĺžku reaguje negatívny suchý fotorezist.

Bohužiaľ laserový modul, ktorý som dostal vykazoval známky používania a naviac nefungoval celkom dobre. Občas išiel, občas nie. Po odstránení lepidla z tavnej pištole a rozmontovaní som našiel toto:

Driver som odstránil (aj tak by som ho musel dať preč - nedal sa regulovať) a diódu očistil.

Na kontakty som napájkoval tenký kábel a modul zmontoval naspäť. Potreboval som vyrobiť driver k laseru, ktorý by bolo možné ovládať PWM signálom z Arduina. Zmeraním som zistil, že originálny driver dodáva do laserovej diódy prúdd cca 220mA.

Navrhol som takýto jednoduchý obvod:

Funguje nad očakávanie. Potrebných 7V som získal pomocou lacného step-down modulu. Napätie 5V z Arduina na napájanie laserovej diódy nepostačuje a taktiež ďalších 220 mA by Arduino príliš zaťažilo.

Všetko som skompletoval a začal s testovaním laseru.

Najprv som potreboval laser poriadne zaostriť. Napriek tomu, že mám aj ochranné okuliare, rukou a očami to bolo dosť problematické. Takže som laser zaostril ručne len hrubo a potom som napísal niekoľko riadkov G-kódu, ktorým som kreslil čiary na papier a pri tom som menil polohu osi Z (= výšku lasera nad papierom) a tým aj zaostrenie. Zároveň som menil rýchlosť kreslenia čiary. Výsledok bol viac než dobrý. Posúďte sami:

V mieste, kde laser najlepšie páli je najlepšie zaostrený. Nakreslil som tam zvislú čiaru. Zároveň som zistil, že laser v pohode prepáli papier normálnej hrúbky. Pri pomalšej rýchlosti alebo viacerých prechodoch by prepálil aj hrubší materiál.

Ďalej som chcel zistiť šírku laserového lúča pri najlepšom zaostrení. Dôvodom bolo zistiť, či laser bude vhodný na osvecovanie plošných spojov. Opäť som napísal pár riadkov G-kódu, ktorými som kreslil čiary vedľa seba ale postupne som zmenšoval vzdialenosť medzi nimi. Prvá vzdialenosť bola 0.5mm, potom 0.4, 0.3, 0.2, 0.1, 0.09, 0.08...

Pri posune o 0.1mm už nie je vidieť medzeru medzi čiarami, takže lúč bude mať cca šírku 0.1mm. Neskôr urobím presnejší test so zmenšovaním čiary po 0.01mm.
Zároveň sa ukázalo, že čiary nie sú úplne rovné - čo naznačuje mechanické nepresnosti...

Posledný test, ktorý som urobil, bol test PWM regulácie. Opäť som kreslil čiary, tentokrát s nastavenou úrovňou PWM od 5% do 100% zvyšovanou po 5%. Výsledok je povzbudivý, vypálenie je viacmenej lineárne.

Na záver prikladám fotku prvého testovacieho "výpalku". B/W obrázok prevzatý z internetu som skonvertoval do G-kódu pomocou programu DotG. Pretože autor dal zdrojové kódy voľne k dispozícii, vytvoril som jeho linuxovú verziu. G-kód som posielal do Arduina pomocou programu UGS.

Tak pre dnešok všetko, nabudúce sa pokúsim o osvit plošného spoja. Ale najprv musím povyrovnávať závitové tyče, ktorých nerovnosť spôsobuje rastrovanie obrazu. Vidieť to na tom výpalku hlavne vpravo dole.