Resim Çizen 2 Eksen Lazer Makinesi Yapımı

Kendi Robotunu Yap projelerimizin bu bölümünde lazer kesim makinesi yapacağız.Lazer kesim makinaları 2 veya 3 eksen olabilir.Biz bu projemizde 2 eksenli yapacağız.Yani sadece levha düzlemlerde kesim yapmak için kullanılabilecek bir makinemiz olacak.

Elektronik Malzemeler:

1. Arduino Uno
2. 2 Adet step motor ve sürücü
3. .5-2W Lazer Diyot lazer modül
4. LM317T Voltaj Regülatörü TO220-3
5. Doğrultucu Diyot (FFP08S60S NTU)
6. NPN Transistör (TIP102)
7. TO220 Isı alıcıları (MC33284)
8. 5Ohm 15W potansiyometre

Lazer CNC Ürünlerini incele

Mekanik Malzemeler:

1. 16mm çap, 5 mm hatve, 400mm uzunluğunda bilyalı (Tayvan)
2. 16mm BK12 Ballscrew Desteği (Driven sonu)
3. 16mm BF12 Ballscrew Desteği (Non-güdümlü sonu)
4. 16mm 500mm uzun şaft
5. 16mm şaft desteği (SK16)
6. 16mm lineer rulman (SC16LUU)
7. 6.35mm / 8mm motorlu kavrama
8. 12mm şaft desteği (SK12)
9. A4 boyutlu 4.5mm şeffaf akrilik levha
10. Alüminyum Yassı çubuk 100mm x 300mm x 3mm
11. 50mm x 50mm 2.1m Alüminyum Çit Mesaj
12. Alüminyum Yassı çubuk 50mm x 1m x 3mm
13. Alüminyum Açı 30mm x 30mm x 1m x 3mm
14. Alüminyum Açı 25mm x 25mm x 1m x 1.4mm
15. M5 soket başlı vida (çeşitli uzunluklarda)
16. M5 somun M5 pullar

Mekanik Kısım:

Makine X ve Y eksenleri konumunu ve hareketini kontrol etmek için bilyeli ve lineer rulmanlar kullanıyor.Makinenin vidalı mil ve aksesuar özellikleri şunlardır:

16mm 400 mm uzunluğunda vida (makine uçları da dahil olmak üzere 462mm)
5mm vida adımı
C7 doğruluk derecesi
BK12 / BF12 bilyalı destekler

Yüksek doğruluk (minimal boşluğu), sertlik ve verimlilik için vidalı mil kullanmayı seçtik. Bilyalı somun bilyalı rulmanlar bilyalı karşı bir parça haddelemede çok az sürtünme oluşturacağından, motorları durmadan yüksek hızlarda çalıştırabiliriz.X ekseni için bilyalı her iki tarafında, çelik bir mil üzerinde doğrusal bir yatak vardır. Bu yapılandırma cnc makineler için oldukça yaygındır ve taban plakası (Y ekseni) ve lazer düzeneği (X ekseni) için istikrarlı bir temel sağlar.
Burada kullanılan parçalar:
16mmx500mm uzunluğunda sertleştirilmiş krom şaft (Adet: 4)
16mm lineer rulman – SC16LUU (adet: 4)
16mm şaft destek – SK16 (adet: 8)

Top destekleri vida ve şaft destekleri 50mm x 50mm oyuk alüminyum levhanın üzerine monte edilir. Bu levha, makinenin tüm önemli yapısal parçalar için kullanılır. Alüminyum kalınlığı 2 mm dir.M5 soket başlı vida ve M5 fındık birlikte parçalarının çoğunu tutmak için kullanıldı.Y ekseni A4 boyutlu 4.5mm kalınlığında şeffaf akrilik levhadan yapılmıştır.

Elektronik Kısım:

Seçilen bileşenler ile ilgili bazı detayları aşağıdaki gibidir:

Step Motor (2 Adet)
1.8Nm  tork (255 oz-in)
200 devir / (1.8 ° adım açısı)
3.0A akım kadar
Ağırlık – 1.05kg

Step Sürücü (2 Adet)
Dijital adım sürücü
Mikrostep özelliği
5.6A çıkış akımı 0.5A
Çıkış akım sınırlayıcı (motorların aşırı ısınma riskini azaltır)
Kontrol Sinyalleri: Adım ve Yön girişi
Darbe Giriş 200kHz’e kadar
20V-50V DC besleme gerilimi

Her bir eksen için motorlar doğrudan vidalı sürücülere bağalnır. Motorlar, iki alüminyum açıları kullanarak çerçeve ve bir alüminyum plakaya monte edilir. Alüminyum açıları ve plaka kalınlığı 3mm, ve bükmeden 1kg motoru desteklemek için yeterli güçlüdür.
Not: Doğru motor milini ve vidaları hizalamak çok önemlidir.Kullanılan bağlantı elemanları küçük hataları telafi etmek için bazı esnemeler yapılabilir, ama uyum hatası çok büyükse, hata büyük olur.

Elektronik Devre Şeması:

Makinenin kontrolü arduino ile sağlanacak. Yapmamız gereken step sürücülere adım ve yön sinyalleri ile lazer sürücü sinyali göndereceğiz.. Bu tasarımda, sadece 5 adet çıkış pini makineyi kontrol etmek için gereklidir.Tüm elektrik bağlantılarını gösteren diyagram aşağıda gösterilmiştir.Sinyal hatları ve güç kabloları için katı çekirdek 22 AWG tel kullanılır.

Yazılım Kısmı:

Çizdireceğimiz resimler bitmap formatında olacak.Resimleri işleme kısmını iki aşamada yapacağız.Birincisi c# programında ikincisi de processing ile resimleri işleyeceğiz.C# de bitmap dosyasını koordinatlarını txt dosyası olarak dönüştüreceğiz.Txt dosyasını processing ile okutarak koordinatları step motorlara yazdırmasını sağlayacağız.

CNC Resim İşleme

Processing Arayüz:

import processing.serial.*;
// Serial only works with 32-bit Processing IDE

Serial myPort;
String [] output;
int counter = 0;
int senddata = 1;
//ASCII "5" is 53 in decimal
//char laserflag = char(53);
String[] lines = loadStrings("cncinstructions.txt");

//delays (ms)

int shortdelay = 8;
int longdelay = 18;
int totaldelay = 1;
int shortcounter = 0;
int longcounter = 0;
int a = 0;
int linelength = 0;

//println(lines);
//println(lines[1]);

output = splitTokens(lines[0],",");
//println(output[0]);
int totalsteps = output.length;
//println(i);

myPort = new Serial(this, "COM3", 9600);
//Delay is to wait for Arduino to reset
delay(5000);

while (senddata==1){
//send string
myPort.write(output[counter]);
shortcounter = 0;
longcounter = 0;
println("counter= " + counter + " of " + (totalsteps-1) + " value= " + output[counter] );
//check contents of string to determine delay before next string is sent
linelength = output[counter].length();
for (a = 0; a<linelength;) { if (output[counter].charAt(a)=='1') { shortcounter++; } if (output[counter].charAt(a)=='3') { shortcounter++; } if (output[counter].charAt(a)=='5') { shortcounter++; } if (output[counter].charAt(a)=='7') { shortcounter++; } if (output[counter].charAt(a)=='2') { longcounter++; } if (output[counter].charAt(a)=='4') { longcounter++; } if (output[counter].charAt(a)=='6') { longcounter++; } if (output[counter].charAt(a)=='8') { longcounter++; } a++; } totaldelay = shortcounter*shortdelay + longcounter*longdelay + 10; delay(totaldelay); //println(totaldelay); counter++; if (counter>totalsteps){
senddata = 0;
}
}

Arduino Yazılımı:

/* Stepper motor control program

*/

// constants won't change. Used here to set pin numbers:
const int ledPin = 13; // the number of the LED pin

const int OFF = 0;
const int ON = 1;

const int XmotorDIR = 5;
const int XmotorPULSE = 2;

const int YmotorDIR = 6;
const int YmotorPULSE = 3;


//half step delay for blank pixels - multiply by 8 (<8ms)
const unsigned int shortdelay = 936;

//half step delay for burnt pixels - multiply by 8 (<18ms)
const unsigned int longdelay = 2125;

//Scale factor
//Motor driver uses 200 steps per revolution
//Ballscrew pitch is 5mm. 200 steps/5mm, 1 step = 0.025mm
//const int scalefactor = 4; //full step
const int scalefactor = 8; //half step


const int LASER = 51;

// Variables that will change:
int ledState = LOW; // ledState used to set the LED
int counter = 0;
int a = 0;
int initialmode = 0;
int lasermode = 0;

long xpositioncount = 0;
long ypositioncount = 0;


//***********************************************************************************************************
//Initialisation Function
//***********************************************************************************************************

void setup()
{
// set the digital pin as output:
pinMode(ledPin, OUTPUT);
pinMode(LASER, OUTPUT);

for (a = 2; a <8; a++){
pinMode(a, OUTPUT);
}

a = 0;


setinitialmode();
digitalWrite (ledPin, ON);
delay(2000);
digitalWrite (ledPin, OFF);

// Turn the Serial Protocol ON
Serial.begin(9600);
}




//************************************************************************************************************
//Main loop
//************************************************************************************************************

void loop()
{
byte byteRead;

if (Serial.available()) {

/* read the most recent byte */
byteRead = Serial.read();
//You have to subtract '0' from the read Byte to convert from text to a number.
if (byteRead!='r'){
byteRead=byteRead-'0';
}

//Move motors
if(byteRead==1){
//Move right FAST
fastright();
}
if(byteRead==2){
//Move right SLOW
slowright();
}
if(byteRead==3){
//Move left FAST
fastleft();
}
if(byteRead==4){
//Move left SLOW
slowleft();
}
if(byteRead==5){
//Move up FAST
fastup();
}
if(byteRead==6){
//Move up SLOW
slowup();
}
if(byteRead==7){
//Move down FAST
fastdown();
}
if(byteRead==8){
//Move down SLOW
slowdown();
}
if(byteRead==9){
digitalWrite (LASER, ON);
}
if(byteRead==0){
digitalWrite (LASER, OFF);
}
if (byteRead=='r'){
//reset position
xresetposition();
yresetposition();
delay(1000);
}
}

}


//************************************************************************************************************
//Set initial mode
//************************************************************************************************************
void setinitialmode()
{
if (initialmode == 0){
digitalWrite (XmotorDIR, OFF);
digitalWrite (XmotorPULSE, OFF);

digitalWrite (YmotorDIR, OFF);
digitalWrite (YmotorPULSE, OFF);

digitalWrite (ledPin, OFF);
initialmode = 1;
}
}



//************************************************************************************************************
// Main Motor functions
//************************************************************************************************************

void fastright()
{
for (a=0; a<scalefactor; a++)
{
digitalWrite (XmotorDIR, ON);
delayMicroseconds(15);
digitalWrite (XmotorPULSE, ON);
digitalWrite (ledPin, ON);
delayMicroseconds(15);
digitalWrite (XmotorPULSE, OFF);
delayMicroseconds(shortdelay);
digitalWrite (ledPin, OFF);
}
xpositioncount++;
}

void slowright()
{
for (a=0; a<scalefactor; a++)
{
digitalWrite (XmotorDIR, ON);
delayMicroseconds(15);
digitalWrite (XmotorPULSE, ON);
digitalWrite (ledPin, ON);
delayMicroseconds(15);
digitalWrite (XmotorPULSE, OFF);
delayMicroseconds(longdelay);
digitalWrite (ledPin, OFF);
}
xpositioncount++;
}

void fastleft()
{
for (a=0; a<scalefactor; a++)
{
digitalWrite (XmotorDIR, OFF);
delayMicroseconds(15);
digitalWrite (XmotorPULSE, ON);
digitalWrite (ledPin, ON);
delayMicroseconds(15);
digitalWrite (XmotorPULSE, OFF);
delayMicroseconds(shortdelay);
digitalWrite (ledPin, OFF);
}
xpositioncount--;
}

void slowleft()
{
for (a=0; a<scalefactor; a++)
{
digitalWrite (XmotorDIR, OFF);
delayMicroseconds(15);
digitalWrite (XmotorPULSE, ON);
digitalWrite (ledPin, ON);
delayMicroseconds(15);
digitalWrite (XmotorPULSE, OFF);
delayMicroseconds(longdelay);
digitalWrite (ledPin, OFF);
}
xpositioncount--;
}

void fastup()
{
for (a=0; a<scalefactor; a++)
{
digitalWrite (YmotorDIR, ON);
delayMicroseconds(15);
digitalWrite (YmotorPULSE, ON);
digitalWrite (ledPin, ON);
delayMicroseconds(15);
digitalWrite (YmotorPULSE, OFF);
delayMicroseconds (shortdelay);
digitalWrite (ledPin, OFF);
}
ypositioncount++;
}

void slowup()
{
for (a=0; a<scalefactor; a++)
{
digitalWrite (YmotorDIR, ON);
delayMicroseconds(15);
digitalWrite (YmotorPULSE, ON);
digitalWrite (ledPin, ON);
delayMicroseconds(15);
digitalWrite (YmotorPULSE, OFF);
delayMicroseconds (longdelay);
digitalWrite (ledPin, OFF);
}
ypositioncount++;
}

void fastdown()
{
for (a=0; a<scalefactor; a++)
{
digitalWrite (YmotorDIR, OFF);
delayMicroseconds(15);
digitalWrite (YmotorPULSE, ON);
digitalWrite (ledPin, ON);
delayMicroseconds(15);
digitalWrite (YmotorPULSE, OFF);
delayMicroseconds (shortdelay);
digitalWrite (ledPin, OFF);
}
ypositioncount--;
}

void slowdown()
{
for (a=0; a<scalefactor; a++) { digitalWrite (YmotorDIR, OFF); delayMicroseconds(15); digitalWrite (YmotorPULSE, ON); digitalWrite (ledPin, ON); delayMicroseconds(15); digitalWrite (YmotorPULSE, OFF); delayMicroseconds (longdelay); digitalWrite (ledPin, OFF); } ypositioncount--; } void xresetposition() { while (xpositioncount!=0){ if (xpositioncount > 0){
fastleft();
}
if (xpositioncount < 0){ fastright(); } } } void yresetposition() { while (ypositioncount!=0){ if (ypositioncount > 0){
fastdown();
}
if (ypositioncount < 0){
fastup();
}
}
}

Kendi robotunu yap projelerimizin bu projesinde de lazer cnc ile resim çizen robotumuzu tamamladık.Önceki projelerimize kendi robotunu yap bölümünden bakabilirsiniz.