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2022年8月1日月曜日

レーザーカッターの光学系

調整がしにくいので分不相応なアップグレードをやってみる。

現在のレーザーヘッド


形式は知らないけど兎にも角にも調整しにくい。40Wレーザには十分なのかもしれないけど納得はできないのでこれをアップグレードする。

レーザーヘッドはかなりご立派。水平の板部にいくつか穴を開けて既存のスライドレールに対応させた。あとはこの位置に合わせて他の部品を取り付けていく。

レーザー管の固定部はヘッドミラーの位置が3cm少し高くなったのに合わせてアルミの角パイプで3cm上げた。また、ここからドットレーザーを発して経路の中心を維持する。

ファーストミラーに近い側のレーザー管保持部とシャーシの間をできるだけ同じ間隔にして組み付け、ドットが中央に来るようにレーザーの位置を調整。とりあえずこれをレーザーの経路に見立てる。

ファーストミラーの位置を決めて

セカンドミラーの位置を決める

レールを色々動かしつつサードミラーの中心を維持できるようにファースト、セカンドを再調整

出口でも中央を維持できているかレールを動かして数カ所で確認。見辛いのでスマホ頼り。

最後にレンズもつけて確認。

フォーカス調整用の高さ調整機能があるのが良くてこれを買ったのだが、結局レーザーヘッド側で調整するようになってしまった。それでもヘッドがどこにいても同じ出力が得られるのが良い。前の光学系はレーザがきちんと通らず、欠けた月のようになってしまっていた。あと、調整以外にもレンズ筒内に消炎の空気が送り込まれるためレンズが汚れにくいのが良い。

2020年5月13日水曜日

レーザーカッターが壊れたので (5) bCNCによるgcodeのArduinoへの送信

bCNCでのgcode取り込みからArduinoへの送信

gcodeの取り込み、Arduinoへの接続


[ファイル]タブで以下を行う

  1. Arduinoへの接続
  2. gcodeファイルへの接続

Arduino/CNC Shieldへの転送


[control]タブの再生ボタン[▶︎]でgcodeが送られる。CNC Shieldへの電源が来ていない(+24VがONになっていない)でも、画面上でgcodeが送られていくさまが見られるのが面白い。

実際に切りたい掘りたいなら+24の方の電源を投入して


おしまい

レーザーカッターが壊れたので (4) SVGからのgcode生成

bCNCに食わせるgcodeをSVGから作る流れ。

元データ


イラレで作成。Incscapeで作れるようになればアドビ税回避できるのに。

Incscapeでの取り込み


Incscapeは原点が左下にある。これをレーザーカッターの動作開始原点に合わせるやり方。
まずはファイルを新規作成して、インポートでSVGを取り込む

取り込んだオブジェクトを用紙左下の下側に配置する。

そんだけ

プラグインでのgcode出力


プラグインでgcodeを出力する前に、まずは全てをパスに変換しておく。
そのあとメニューから[エクステンション] →[Generate Laser Code]→[J Tech Photonics Laser Tool]
次のダイアログが現れる

トラベルスピードや、レーザーを出している間のスピード、レーザーの強さを設定して[Apply]でファイルに出力。

最初「レーザーの強さを調節できるのか、PWMさまさまだな」と思って10なんて設定してやっていた。で何にもレーザーが出なくてどハマり。255にしても出てこない。Z+に来ている電圧を測ったら1.25V。TLP785の順電圧考えればスイッチはONになるハズだけどな?と、首を傾げながらLaser Power=12000で試したところ、Z+は4.95V。このままいってしまえとやったら動作できた。時間ができたらどうにかPWMの動作を伝えてレーザーの出力を変えられるようにしたい。が、とりあえず12000。フォトカプラを高速なものに変えればできるのかなぁ?
2020-05-15追記 : GRBL の $30(Max spindle speed, RPM)が1000でレーザーの強さを255で出したとする。だいたい1/4と考えて 5.0V/4=1.25V... $30の設定で正しく動かなかった疑惑。
ここの [5. GRBL Laser Mode] を読んでて$30=255にせよって、8ビット階調で考えると...

出力が終わると、Incscape上のオブジェクトの表示がこんな感じに。
矢印の方向にヘッドが動いていく。

レーザーカッターが壊れたので (3) GRBLパラメータの調整

描画の通りにレーザーが出力できるよう、色々調整

GRBLの動作パラメータ


bCNCの右上にあるTerminalを使うと、GRBLへ色々コマンドをマニュアルで送れる。使うのは

  1. $$ : 設定値一覧の表示
  2. $XXX=NNN : 設定の書き込み。XXXとNNNの意味はここ

で、とりあえずの設定は以下の通り

とりあえずZ軸はつかわないけど、同じパラメータに。

とりあえず変えたのはこの辺り。Homingは END STOP 使っていないから意味ないのかも。

  1. $25 : Homing seek
  2. $32 : Laser mode
  3. $100, $101, $102 : steps/mm
  4. $110, $111, $112 : Max rate, mm/min
  5. $120, $121, $122 : Acceleration, mm/sec^2

steps/mmは出力した結果を使って調整。モーターのステップ数やギアの直径で計算しても、結局調整するハメになると思われ。

2020年5月12日火曜日

レーザーカッターが壊れたので (2) ハードの設定と接続

CNC Shield とレーザーカッターを接続するので、その配線と自分が行ったハード上の調整。


ステッピングモーターの分割設定


1ステップを16分割32分割にして細かく動くようにしたいので、下記のようにジャンパを接続する。(X軸Y軸ともに)
ここで見ると、真ん中のジャンパは繋いでも繋がなくても同じかも。


モーターへの電流設定


とりあえず、試して動いた設定

最初、何も動かしていない(反時計回りでとまるところ)で試していたら、モーターがピックっピックっとその場から動けなかった。時計方向に動かしきっても同じで、どっちもダメなら移動パラメータが早すぎるのか?と思ってしばらく試すが症状改善せず。頭が禿げそうなところで少し戻したら動いた。そのあとは結構移動パラメータを速くしても動いたのでやっぱり禿げそう。 ここ読んでて気がついたけど、最大にしてた時、モーターがめっちゃ熱かった。加熱するほど電流流して動かんってどういうことだろう?


モーター用の電源とレーザーのスイッチ


電源ユニットからうまいこと配線を利用する


もしかしたら+24V電源右側2本がレーザーの配線なのかも。試してないけど。

引っ張り出した配線とCNC Shieldをこんな感じで接続。というか中継基板を作る。

ダサいけど、下手だけど、意味ない配線あるけど参考に

このモーターよくわからん

レーザーカッターが壊れたので (1) メモ/整理中

以前購入した中華レーザーカッターからレーザーが出なくなった。と言ってもレーザーのON/OFFを制御している部分だけが逝った(テストボタンではレーザーが出る)ので、直すついでに環境の改善も含めて見直しをかけた。
故障した箇所への対処については制御をどこで行っているかを突き詰めるのがダルいので、テストボタンの背面から配線を引っ張り、フォトカプラでON/OFFを制御することにした。

Before


  • イラレからビットマップに出力(ベクター系ファイルが動作しない)
  • レーザーカッターへの出力操作にWindowsが必要(専用ソフト)
  • ビットマップピクセルのアウトラインで切る為か、ピクセルの内側外側で2重に切る動作が発生

After


  • イラレからSVGに出力、InkScapeでインポート
  • Inkscape + J Tech Photonics Laser Tool プラグインでgcodeに出力
  • bCNCでgcodeをArduino/CNC Shieldに転送

改善される内容


  • ファイル形式 : ビットマップからベクター系へ
  • 2重切りがなくなる
  • grbl v1.1のアクセラレーションのおかげで動きがスムーズ
  • 全部Macで扱える(VM不要)

失うもの


  • ビットマップを使った彫刻
    なんかやり方ないかな?

必要なもの(イラレ以外)


----- ハード (主要なもの) -----
----- ハード(細々したもの) -----
----- ソフト(イラレ以外、Inkscape使いの人はイラレもイラネ) -----

何したっけ? :


----- インストール(は参考にしたリンクと簡単な説明のみ) -----
  • GRBLのコンパイル(要Arduino IDE)
  • ArduinoへのGRBL書き込み
    要はここからダウンロードしたものをライブラリに置くと、スケッチ例にgrblUploadが現れ、これを「マイコンボードに書き込む」するだけでコンパイルとArduinoへの書き込みが行われる。いつものスケッチアップロード。
    HEX書き込みとかそういうのいらない。
  • Incscape v0.92.2のインストール
    dmgでインストールできる。J Techのプラグインが1.0には用意されていないので0.92。Mac0Sでは0.92.5が動かないので0.92.2。Catalina様なMacは御愁傷様。自分は今だにMojave。XCodeが使えなくなったら即死。
  • J Tech Photonics Laser Tool (Incscapeプラグイン)のインストール
    ここからダウンロードして、Macなら /Applications/Inkscape.app/Contents/Resources/share/inkscape/extensionsの下に、プラグインのZIPにある全てのファイル(laser.py, laser.inx, dxf_input.py, dxf_input.inx)を置くだけ。
  • bCNCのインストール
    ここのインストールを参考に色々ハマる。TclTkを使えるようにするところで超ハマる。Command Line Tool フザケンナってなる。何をどうやって入れきったか忘れた。エラーメッセージとGoogleだけが頼り。

----- ハードの設定と接続 -----
  • ステッピングモーターの分割設定
    16分割32分割にするので、X軸Y軸各々のジャンパースイッチは3つ全部接続
  • モーターへの電流設定
    DRV8825モータードライバの可変抵抗器を時計回りの最大から1/8回転ほど戻す
  • CNC shield ↔︎ モーターへの配線
    Shieldは左からB+, B-, A+, A-、モーター側はA+,A-, B+, B-なのでこれを合わせるケーブルを作る。grblの設定でモーター回転方向を逆にすることもできるので、ABは逆でも良いかも。というか、自分は逆。今気がついた。モーターが逆に回ってもジャンパでどうにかできるのがV3.0の良いところ。V4.0にないのはなんでなんだぜ?
  • レーザーのスイッチ
    grbl v1.1 で使えるレーザーモードだと Shield 上にある END STOPS の Z+ がレーザーON/OFFの信号を出してくれる。ここから配線を引き、フォトカプラの 1.アノード, 2. カソード に接続、レーザーのテストボタンから引っ張った配線を、フォトカプラの 3.エミッタ 4.コレクタ に接続する。リレーでも良いけど何回もカチカチやったら壊れそうなのでフォトカプラ。直結してるので壊れそうだけどフォトカプラ。
----- GRBLパラメータの調整 -----
----- SVGからのgcode生成 -----
----- bCNCによるgcodeのArduinoへの送信 -----

2018年12月8日土曜日

レーザーカッターで作るネタでよく使いそうなやつ (2)

前の イルミネーションの続き
テストピースに枠のスペースが全くないw 組み立ては面倒なので全て瞬接


枠とアクリルの間に 作ったLEDの線を入れて


光らせる


暗闇で光らせる。感動も何もない 、が、 パターンの有無で光り方が結構変わる。
結構重要な機能かも。

レーザーカッター買ったー (7)

フォーカスがおかしくなったかな?と思えたので再度調整し直し。

テストピース作り


MDF を下敷きに場所を焼き込み。
長方形のピースと、ライン(実際は半分のところまで)を書き込む位置を出力。


何を思ったか、裏側にマスキングテープも貼らずに長方形をカット。タールみたいなのがべっとり。 やり直し。


3mmの厚さだけだとよくわからないので、2枚作って 重ねる。


ずれないように側面にテープを貼って繋げる。
レーザーで 一枚目を貫通させれば くっつくけど。


フォーカス位置を探る


昇降台を上側に送ってフォーカスをずらしたところから、昇降台を動かすノブを半回転送っては切れ目をレーザーで書いた。左側が昇降台が一番近く(高い)、右側に行くに従って昇降台が遠(低い)苦なる。が、わかりにくい。


マスキングテープ側を見ると、貫通している箇所が あったので、最後に送ったところから 15 x 半回転 = 7.5回転ノブを戻してところにした。


設定したフォーカスで、右端の余白に試し切り。


材料を置いたところでもう一度 レーザー反射可動部のヘリからの距離を測り直し。前は85mmで作ったけど、今度は87 mm。 L時の下の辺の高さ分が加わるとちょうどいい感じ。実は前のを作った時からおかしかったのでは感が...


3mmを切るのにちょうどいいスピードは?


反対側を使って、20mm/sから1mm/sごとに遅くしつつ切って行く。パワーは15%。が、反対が光ってさらにわかりにくい。


へばりついている2枚のアクリルを剥がし、貫通の状態を確認。20mm/sでは ほとんど貫通していない。15mm/sだと貫通している模様。実際に加工するときは10mm/sもあれば確実に 切れる 。今まで7〜8mm/sで切っていたけど

やっぱり元のフォーカスもおかしかったのかな...

2018年11月3日土曜日

レーザーカッター買ったー (6)

レンズが来たのでようやく加工。レンズがどうなっていたかはまた別途。

ピント合わせ


レーザーとはいえ加工物に当てるときはレンズで集束させるので、レンズと加工物の距離を調整する必要がある。結局のところレーザーで真っ直ぐ直角に切れるって訳ではない。なのでこんなものを作った。

これを加工機に引っ掛けて

こいつを回して

昇降台をだんだん上に動かしてL字棒がピクリと動いたらフォーカス調整完了

場所の確認


MDFを使って、だいたいどこに出力されるのかを確認。いまいち目標物がないのでこういう作業をしている。


Engrave


LaserDrawからEngrave Managerを表示して、StyleをEngravingにして彫りを行う。


要はプリンタがラインずつ描画するのと同じ。走査線。


Cut


LaserDrawからEngrave Managerを表示して、StyleをCutにして切断を行う。

今度はプロッターな動き。でも同じ箇所を2度なぞる。理由はまた別途。そしてアクリル板の置き方が悪い...


加工後


スモークはハニカムの上で、アクリルはMDFの上にのせて加工。したのだが、レンズ替えてからフォーカスの条件悪くなったかな...穴を開けた周りの状態があまり良くない。それはそのうち。あと、カットで小さな文字を抜くのは無理があった。Engraveの文字は綺麗に出たのだが。

WMFの穴とBMPの穴


WMFの穴

と、BMPの穴


BMPの方がキレイに思えるが周りの光も入っているので、いまいち感動が薄い。

WMFの穴のからでたゴミ

と、BMPの穴のからでたゴミ


LaserDraw上で見た通り、WMFががたついて、BMPの方が、やけにキレイに切れた。

とはいえ、Cutを行った時にアクリルの保護膜についた軌跡が妙に太かったので、おそらくフォーカスが合ってない。また詰めなきゃ....


CorelDRAWプラグイン


CorelDRAWの体験版を使って、LaserDrawを経由してCorelDRAWから出力できるプラグインを試して見た。結局ベクター。おそらくWMF経由。
却下だ却下。こんなもん。

2018年10月31日水曜日

レーザーカッターで作るネタでよく使いそうなやつ (1)

秋月で売っているこのLEDこんな風にして数珠繋ぎにしてアクリル板側面に仕込めば、彫ったパターンを光らせられる。で、こっちの説明を見ると、「当社発売中のP-11531を使って直接半田付けをしてリード線を取り付けられます。」とある。

マジか...
そんな神様みたいな半田ゴテのテクニックがあるのか

と思って挑戦して見た。が全くダメだった。
けれども、レーザーカッターで遊ぶ以上、ワリと避けられないネタだと思うので、上手くない自分でも出来るような方法が必要。結局、クリーム半田とホットエアーガンでなんとかできた。


LED


これ



準備


テスト用なので、( 30 + 20 ) / 2 = 25 mm 間隔の下書き


エナメル(?)線を2本並べて貼り付け


LEDを付ける箇所の線をカッターの刃先で被覆を削る。削った箇所がわかりやすいよう、削る前に油性マジックで黒くしている。付ける方向は下が+で上が−



半田付け


ヒートガンをだす


クリーム半田を盛る


LEDを載せる


真上からヒートガンのノズルを当てて半田を溶かし付ける


試す


完成


とりあえず、4辺分つければ完成


なのだが、線同士が平行を保てないのでポリイミドテープを定規に貼って粘着面に載せ替えて


LEDが顔を出せるように切れ込みを入れて巻いて


余分なテープを切る


完成




このやり方ならどうにか自分でも作れる。とは言え、ヒートガンはあまり普通には持たない道具なんだろうな。便利なんだけど。