如何用 DVD-ROM 制作迷你激光雕刻机套件?
您是否正在打造自己的迷你激光切割雕刻机?查看本 DIY 指南,了解如何使用 DVD-ROM 制作小型激光雕刻机套件,包括零件组装、软件安装和调试以及机械加工操作。
介绍
我很怀疑有人能用2张旧DVD-ROM(CD-ROM和DVD-RW可选)和一些小零件做出一个台式激光雕刻机套件。所以我自己做了,花了5天时间(包括买东西和其他快递的时间),终于DIY了一个激光雕刻机套件。很有成就感,现在我来手把手教你。
互联网上有各种关于使用废弃光驱改装激光雕刻机的文章, 激光切割机但现有的文章要么讲解不清,要么成本高且工具繁多,本文整合资源,选择最优方案,采用简单且成本低廉的修改方法,仅供参考。
在这里我将展示如何制作一个简单的 激光雕刻机 使用从旧台式电脑拆下来的DVD-ROM,以Arduino作为主控制器,使用GRBL软件控制步进电机的运动和激光模块的操作,可以用来雕刻和切割木材、纸张、皮革、丙烯酸和塑料。
物品清单
所有可能需要的物品都尽可能的考虑到了,除了护目镜,其他工具都不是必须的,都是搭建过程中会用到的,所以顺便列出来。
组件清单
名称 | 数量 | 备注 |
Arduino 控制板 | 1 | |
数控防护罩 V3 | 1 | |
A4988 驱动模块 | 2 | DRV8255也可以用,A4988就够了,这2个驱动直接插到数控Shield V3里就可以了。 |
DVD-ROM光碟 | 2 | 也有人用DVD-RW来换激光头,但是需要很强的动手能力,不建议初学者使用。 |
250mV 650nm 激光 | 1 | |
12mm 激光辐射器 | 1 | |
MOS触发开关驱动模块 | 1 | 将PWM信号转换为激光电压。 |
12V电源 | 1 | 可以使用锂电池或者12V电源匹配器。 |
必备工具
1.万用表。
2.烙铁。
3.胶枪。
4.迷你电动研磨机。
5.650nm 激光护目镜(激光会对眼睛造成不可逆的伤害,确保每个人在打开激光电源前都佩戴激光护目镜,并确保护目镜能够保护 650nm 激光波长)。
DIY步骤
步骤 1. 拆卸 DVD-Rom
1.1. DVD-Rom 驱动器中只需要步进电机组件和激光二极管。我没有找到我的 DVD-Rom 附带的塑料部件,这非常难拆卸。所以我拆开了 3 个 DVD-Rom 驱动器,只使用了两个的零件。拆卸过程非常困难,我拆开的大多数 DVD-Rom 驱动器都是如此。
1.2. 卸下驱动器底部的螺丝后,您可以像掀开盖子一样将其掀开。您很可能会在底盖下看到 2 块电路板,这两块电路板对我们来说都没用。但请记住保留其他有用的部件以用于其他手工制作项目。例如,有一个小型直流电机值得留在前电路板下。
1.3. 现在你应该把前面板和前托盘一起拆下来。当你拉出托盘时,前面板就会松动(只需使用发夹和前面板上的小孔即可)。
1.4. 接下来的步骤需要卸下螺钉,也许还需要一些蛮力。卸下两个电路板。小心连接步进电机的电缆。这个电机需要拆下。
1.5. 如果你将 DVD-Rom 驱动器正面朝上放置并卸下顶盖,你应该会找到我们要找的东西 - 步进电机组件。拧下螺丝,然后将其取出。
1.6. 现在我们已经拆下了步进电机组件,是时候进行一些清洁了。拆下主轴电机,它可能很有用,但我发现它太笨重了,无法驱动,所以我放弃了它们。它们通常用 3 个非常小的螺丝固定,尽管有时它们是较大组件的一部分,因此在拆卸它们时要小心,不要折断支撑镜头的 2 个杆。
1.7. 至于镜头,就用最合适的方法把它拆下来,留下一个光滑的表面,然后再在上面连接一些其他部件。注意不要损坏DVDR驱动器的激光二极管。
步骤2.焊接步进电机电缆
拆解结构中,步进电机的位置如图所示:
不同光驱的步进电机不一样,所以线序不好确定,不过我们可以观察从步进电机引出的线缆,按照线缆的焊接顺序就可以了。(先不考虑接线问题)
步骤3.连接电路
电路连接如图所示:
将万用表调到通断档,将万用表正负极接在2个相邻的引脚上,万用表发出的声音就是通道,也就是同一个线圈。此步进电机是4线2相步进电机,有2组线圈,我们只要确认一下就可以了。
项目中需要用到的A4988步进电机驱动模块。
引脚定义及细分分辨率配置。
A4988典型应用电路图。
数控Shield V3相关功能的引脚定义。
Arduino UNO R3 的引脚定义。绿色标记是 Arduino 的引脚定义,紫色标记是数控Shield V3 的引脚定义。
下面是需要用到的Arduino UNO R3、数控Shield V3、以及继电器模块,安装时只要将数控Shield V3插入Arduino UNO R3对应的接口插座即可。
将X、Y轴步进电机运动机构及激光模块安装到之前准备好的支架上。
步骤4. GRBL 固件烧录
固件可以使用XLoader烧录,或者用Arduino IDE编译并上传。
本作品采用XLoader进行烧写,GRBL固件版本号为grbl_v0_9j,其他固件版本类似,请自行测试。
方法一:XLoader刻录
1.准备XLoader刻录机,grbl_v0_9j.hex固件。
2、Arduino控制板连接到电脑USB串口。
3.打开XLoader烧录器,选择grbl_v0_9j.hex ,点击上传进行烧录。
4、软件烧写成功后,再次上电,串口会输出如下信息,注意波特率要设置为115200。
方法2:Arduino IDE编译
1.在Github(https://github.com/gnea/grbl)上下载grbl_v1_1h.zip档案。
2.打开Arduino IDE,选择Project -> Load Library -> Add .ZIP Library,选择下载的压缩包。
3.选择文件->示例->grbl->grblUpload
4.点击upload按钮进行上传,配置文件在config.h中,这里不需要修改,使用默认配置即可。
步骤5.固件测试
固件上传成功后,就可以设置固件,打开GRBL上位机软件CNCjs(这里使用CNCjs作为测试软件,其他GRBL控制软件使用方法相同,目的是给arduino发送g-code或者设置指令,可以参考学习使用)。
5.1. 连接Arduino。
5.2. 配置 GRBL 固件。
在控制台中输入以下命令:
$100 = 106.666 (x, 步长/毫米) //设置 X 轴速度。
$101 = 106.666 (y, step/mm) //设置 Y 轴速度。
$130 = 36.000(x 最大行程,mm)//设置 X 轴最大行程。
$131 = 36.000 (y 最大行程,mm) //设置 Y 轴的最大行程。
5.3. 测试固件。
使用坐标轴组件中的移动按钮检查移动行程是否正确,若移动行程不正确则调整X、Y轴的移动速度。
使用激光器组件中的【激光器测试】与【激光器关闭】测试激光器是否能够成功开启与关闭(开启激光器前请务必佩戴护目镜)。
步骤6.框架结构
这里制作没有用到其他材料,全部利用废弃的光驱外壳打造,所以激光蚀刻机架并不复杂,采用热熔胶连接。只要实现X轴、Y轴的灵活移动即可。
准备一块合适大小的背板(这里用的是光驱的外壳)粘在底部滑块上,用扎带把装好散热片的激光头绑在左右移动的滑块上,这里的Y轴带动背板前后移动,X轴带动激光头左右移动。
至此,所有硬件部分都连接好了,如果没有意外的话,激光雕刻系统就可以正常工作了。
第七步、雕刻与调试
雕刻只需要将G代码文件加载到上位机软件(CNCjs)中点击运行即可。生成G代码的方法有很多,大家可以自行搜索。
接下来是激动人心的时刻,您可以在木材、中密度纤维板、胶合板、丙烯酸、塑料和其他材料上打印一些您喜欢的文字或图形。
要考虑的事情
1、在决定离开前,需要明确此款激光雕刻机的功率只能雕刻不反射蓝、绿、黑色等红光的亚克力、皮革、小木片,行程为37mmX37mm,仅可用于学习测试,不可商用。
2、重要的事情说3遍:打开激光电源前务必佩戴护目镜,并提醒周围的人注意激光雕刻和切割的危险。
3、如果步进电机发烫,需要用十字螺丝刀旋转A4988驱动器上的电位器,以降低工作电流。
看完上面的内容,你是不是觉得自己制作一台这样的激光雕刻机很简单呢?如果你感兴趣的话,赶紧也做一个吧。