Firmware pour traceur de découpe tablette arduino. Machine CNC laser à partir de lecteurs de CD basée sur Arduino

Les traceurs à stylo et à stylo étaient autrefois extrêmement populaires. Au fil du temps, leur production a commencé à décliner. Mais de tels systèmes peuvent être utilisés dans divers domaines, notamment la coupe et la couture, l'ingénierie, le dessin, etc. Vous pouvez trouver un traceur à stylo sur le marché, mais c'est plus intéressant de le fabriquer soi-même, non ?

Et un utilisateur du nom de Miguel Sanchez a décidé de fabriquer lui-même un traceur. Comme plate-forme de contrôle, il a choisi l'Arduino Uno. Le système utilise également des moteurs pas à pas NEMA 17 et un servo auxiliaire pour lever et abaisser la poignée.

De plus, des tubes métalliques, des courroies et plusieurs pièces imprimées en 3D sont utilisés. Tout ce système est assez simple, et si vous avez une imprimante 3D, il n'est pas particulièrement difficile de le fabriquer. Fait intéressant, Miguel a d'abord décidé d'utiliser la découpe au laser pour créer les pièces nécessaires, mais après cela, il a décidé de travailler avec une imprimante 3D.

Sanchez a décidé de créer son propre traceur, inspiré du modèle AxiDraw, développé par Evil Mad Scientist.

Voici le premier modèle de la base du traceur, créé à partir de pièces découpées au laser :

Après que le développeur a décidé de finaliser le système, ainsi que d'utiliser une imprimante 3D pour créer des pièces pour son traceur.

Tous les modèles des pièces nécessaires à l'impression sont postés par l'utilisateur dans le domaine public.

Afin d'envoyer des fichiers pour "l'impression", l'artisan a utilisé le programme

Bonjour, dans cet article je vais vous montrer et vous dire comment fabriquer une machine CNC laser, sur laquelle vous pourrez faire diverses gravures sur bois, plastique et cuir.

Pour ce projet nous aurons besoin de :
Microcontrôleur Arduino nano
Deux lecteurs de CD
Deux pilotes pour moteurs pas à pas A4988
Laser (dans mon modèle c'est à 200nm et 200MW)
module mosfet sur IRF520
Fils de connexion
Planche à pain
Terminaux
coins métalliques
Jeu d'écrous et de vis

Depuis les outils :
fer à souder
Tournevis

Pour la protection des yeux :
Lunettes de protection

Passons rapidement en revue les composants. Commençons par le cerveau - le microcontrôleur. En plus de l'Arduino nano, vous pouvez également utiliser d'autres modèles de ce microcontrôleur.

Le pilote de moteur pas à pas A4988 est également important. Avec lui, nous pouvons contrôler le moteur, définir des micro-pas et leur vitesse. Toujours dans le pilote A4988, vous pouvez régler le micro pas du moteur : 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16.
Pour le configurer, vous devez tirer les broches ms1 ms2 ms3 vers le plus dans un ordre spécial (indiqué dans le tableau).

Considérez les principales caractéristiques.
Tension d'alimentation : 8-35 V
Mode micro-pas : 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16
Tension logique : 3-5,5 V
protection contre la surchauffe
Courant maximum par phase : - 1 A sans radiateur ; - 2 A avec radiateur
Taille : 20 x 15 mm
Sans dissipateur : 2g

Considérons maintenant le schéma de connexion.
ENABLE - activer / désactiver le pilote
MS1, MS2, MS3 - broches pour le réglage du micro pitch
RESET - réinitialisation de la puce
STEP - génération d'impulsions pour le mouvement des moteurs (chaque impulsion est une étape), vous pouvez régler la vitesse du moteur
DIR - réglage du sens de rotation
VMOT - alimentation du moteur (8 - 35 V)
GND - commun
2B, 2A, 1A, 1B - pour connecter les enroulements du moteur
VDD - alimentation microcircuit (3.5 -5V)

Vous devez également discuter de l'étalonnage des pilotes. Il est contrôlé par un micro potentiomètre sur le driver. Ce potentiomètre contrôle le courant fourni au moteur. Différents moteurs ont une consommation de courant différente, nous devons donc choisir nos moteurs. Il y a deux manières ici : rapide et pas très correcte et longue et correcte. Vous pouvez trouver des informations sur votre moteur pas à pas sur Internet en fonction de votre modèle de lecteur de CD. Il y a une forte probabilité que cette méthode n'apporte aucune information. Ou vous pouvez utiliser un moyen plus simple. Tournez le potentiomètre dans le sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'au bout, connectez le moteur via un simple programme Arduino et tournez progressivement le potentiomètre dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que le moteur démarre. Notre objectif est de maintenir le moteur en marche et de ne pas sauter d'étapes. Ne vous inquiétez pas si le moteur chauffe trop. Ceci est normal car la température de fonctionnement du moteur pas à pas est de 40 à 45 °C.

Code pour l'étalonnage :

//connexion simple A4988 //broches de réinitialisation et de veille connectées ensemble //connectez VDD à la broche 3.3V ou 5V sur Arduino //connectez GND à Arduino GND (GND à côté de VDD) //connectez 1A et 1B à 1 bobine de moteur pas à pas/ /connectez 2A et 2B à la bobine 2 du moteur pas à pas //connectez VMOT à l'alimentation (alimentation 9V + terme) //connectez GRD à l'alimentation (alimentation 9V - terme) int stp = 13 ; //connectez la broche 13 à l'étape int dir = 12 ; //connectez la broche 12 à 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) // rotation de 200 pas dans la direction 2 ( a = 0; digitalWrite(dir, LOW); ) ) )

Allons plus loin. Parlons laser. Les lasers diffèrent principalement par leur puissance. Cela dépend si vous pouvez graver sur des bois clairs ou si la machine ne peut traiter que des matériaux sombres. Dans mon modèle, je n'ai pas utilisé de laser puissant, mais des lasers de puissance supérieure sont vendus dans le même emballage. Je ne vous conseillerais pas de prendre de gros lasers avec dissipateurs thermiques, car leur masse est beaucoup plus importante et les moteurs pas à pas qui ne sont pas conçus pour cette charge peuvent surchauffer et tomber en panne.

N'oubliez pas de protéger vos yeux et de vous munir de lunettes de sécurité. Les lunettes doivent être choisies en fonction de la longueur d'onde de votre laser.

Nous avons également besoin de MOSFET IRF520. Vous pouvez simplement acheter un mosfet et le harnais nécessaire, ou acheter un module prêt à l'emploi.

Eh bien, maintenant, lorsque les points principaux sont discutés et que tous les composants sont préparés, vous pouvez commencer à assembler.

Tout d'abord, considérons le schéma de l'appareil:

Ces schémas sont absolument identiques. Faites attention à la puissance du laser. Votre laser peut être d'une tension différente.

Je vous conseille fortement de commencer l'assemblage sur une planche à pain. Après l'assemblage, installez le logiciel. Nous allons sur le site http://lasergrbl.com/en/ , allons dans l'onglet téléchargement et téléchargeons le programme laserGRBL.

Allez ensuite sur GitHub et téléchargez .

À partir de l'archive, nous récupérons le dossier grbl et l'archivons. Ce sera notre bibliothèque Arduino. Ajoutez cette bibliothèque à l'IDE Arduino et ouvrez l'exemple grblUpload. Nous connectons Arduino à l'ordinateur et baies ce code.

Le programme laserGRBL est facile à utiliser et cinq minutes de Google suffisent pour le comprendre.

Si le circuit sur la planche à pain est assemblé, que les moteurs répondent aux commandes et que le programme fonctionne, vous pouvez passer à la dernière partie du projet - assemblage dans un boîtier et soudure.

Aujourd'hui, j'ai enfin terminé le graveur moi-même et je l'ai testé.

Maintenant à propos de tout dans l'ordre.

Au départ, l'idée d'assembler un graveur laser est née lorsque j'ai vu un engin NeJe sur Ali Express - un graveur à partir de lecteurs de DVD.

Le prix est de 4 à 5 000 roubles, cher. Mais cela ressemble à un jouet intéressant.

Je me suis assis, j'ai creusé Internet, j'ai regardé des vidéos sur YouTube. Il ne semble pas difficile à assembler.

J'avais quelques moteurs pas à pas d'une imprimante à jet d'encre Epson (quelque chose comme 25 pas par tour), un petit profilé en aluminium de Leroy.

J'ai décidé d'essayer de représenter quelque chose comme . Il n'y aurait que 2 essieux.

J'ai décidé de faire l'entraînement sur courroies, c'est plus facile.

Sur la base des guides qui restaient des imprimantes, j'ai estimé la taille et assemblé la base. J'ai fixé le moteur, le tendeur de courroie, les guides, installé une table mobile et fixé la courroie.

Il n'y a pas de photos avec la ceinture installée.

Tout irait bien, mais la table passait d'un bord à l'autre en seulement 2,5 tours d'un moteur pas à pas. Un tel schéma ne donnerait pas de précision de positionnement.

J'ai démonté la transmission par courroie, j'ai commencé à réfléchir à la façon de refaire le circuit pour une vis mère M5 et je l'ai abandonné.

Le travail s'accumulait, il n'y avait pas de temps.

A cette époque, un ami m'a donné plusieurs lecteurs de DVD pour analyse. Graveur DVD RW Sony et une paire de CD-RW DVD-ROM LG.

A l'essai, j'ai décidé d'assembler le graveur sur des morceaux d'un lecteur de DVD. De ce qu'il a laissé, à cela il est venu. Pour comprendre si cela m'intéresse ou non, c'est tout à fait suffisant.

Il ne m'a pas semblé esthétiquement agréable de monter un graveur sur un boîtier à partir d'un lecteur de CD. J'ai décidé d'assembler un cadre pour le graveur à partir de différents profilés en aluminium. J'avais un carré 20x20x1,5, un coin 20x20x1,5, une tige 60x2 et un profil en U 12x15x2. Une autre tâche que je me suis fixé pour remplir ma main en travaillant avec le profil. L'aluminium est un matériau désagréable, alors la perceuse s'éloignera lors du perçage, puis la main tremblera lors de la coupe, puis la toile mordra. En général, en tant que formation et perfectionnement des compétences, ce n'est pas superflu. À l'avenir, je prévois d'assembler une imprimante sur un profil de Leroy.

Le cadre était fixé avec une riveteuse. Rapide et fiable.

Si l'objectif est de le rendre bon marché et gai, vous pouvez et devez l'assembler sur le boîtier du lecteur.

Sur l'axe X, j'ai utilisé une pièce de LG, sur la pièce Y de Sony. J'ai retiré tout ce qui était possible des chariots mobiles des deux entraînements. Nous n'aurons pas besoin de ça.

Pour les deux essieux, j'ai conçu et imprimé différentes entretoises sur une imprimante. Sur l'axe Y avec filetage.

Entretoises courtes axe X

Pour l'axe Y, j'ai conçu et imprimé un support de table. Collé au chariot avec de la superglue.

J'ai utilisé un morceau de plexiglas de 6 mm comme table. Après avoir assemblé le graveur, j'ai collé le plexiglas sur la table d'impression de la même manière, avec de la superglue.

Au lieu d'écrous, de rondelles et de joints, il m'était pratique d'imprimer différentes fixations sur l'imprimante. Pas de pistolets à colle et de morve :)

À partir d'un profil carré 20x20, j'ai coupé 4 pièces en une base et des supports.

Tout d'abord, j'ai assemblé la base pour fixer le chariot le long de l'axe X

Un morceau d'angle 20x20x1,5 était nécessaire pour écarter les crémaillères, de sorte qu'une pièce avec un chariot entra entre les crémaillères, un entraînement le long de l'axe Y.

J'ai assemblé la base pour l'axe Y. Deux morceaux d'un profil carré et une bande d'aluminium. Fixé avec un rivet.

En place, j'ai riveté des coins en acier pour fixer le portail de l'axe X.

En tant que détenteurs des crémaillères de l'axe X, j'ai utilisé des coins en acier de Leroy. 14 roubles chacun.

Et mettez le tout ensemble.

J'ai riveté 2 coins à l'arrière du portail X, pour fixer l'électronique.

Presque fait mécaniquement. A l'arrière, à travers les entretoises imprimées sur l'imprimante, j'ai vissé des cerveaux faits maison.

Maman a soudé des fils et des connecteurs aux moteurs pas à pas

L'achat d'un laser prêt à l'emploi avec un contrôleur sur Ali coûte cher, au final je n'ai acheté qu'un contrôleur TTL pour le laser.

En voici un :

Pour 250 roubles kopecks.

La diode laser provient d'un lecteur Sony. J'ai pris l'objectif du lecteur LG. J'ai inséré une diode laser dans un boîtier carré dans un profil en forme de U, le module avec le laser s'est levé très étroitement, et devant lui j'ai placé une lentille d'assemblage de LG, avec des bobines de mise au point et d'autres abats. Ajustement parfait pour la largeur et la hauteur. Dans ce mode de réalisation, il devient possible d'ajuster la distance focale du laser à la lentille.

La photo montre partiellement la conception du module laser lui-même.

Une diode laser avec des fils soudés et une lentille devant.

Je n'ai rien trouvé de mieux et de plus facile que de tirer le module laser sur le chariot X avec des serre-câbles. Suffisamment fiable et vous pouvez régler la distance entre le laser et la pièce.

J'ai soudé l'électronique au graveur au travail. Après l'assemblage, il a montré son jouet à ses collègues. Et ça a commencé: va-t-il couper le papier, et le ruban électrique noir, et le ruban bleu, et si un morceau de soudure est peint en noir, va-t-il fondre? :)

Je vous le dis, le laser laisse une marque sur le carton, coupe le ruban électrique noir et le polyéthylène noir. Ruban bleu sur carton découpé.

En général, le jouet s'est avéré drôle.

Déjà à la maison. Scié sur la longueur de l'émetteur laser. J'ai caché l'écharpe TTL à l'intérieur du profil.

Le programme de conversion d'images en g-code s'appelle CHPU.

Contrôle le routeur GRBLController.

Grave une image. Le premier pour ainsi dire. Comparez avec mon avatar :)

Naturellement, il est nécessaire de sélectionner le mode de gravure. Et un petit ventilateur pour souffler ne ferait pas de mal pour évacuer la fumée de la coupe. Gravé sur un morceau de carton.

J'ai téléchargé le firmware sur la carte avec GRBL 1.1f, c'est dans l'entrée sur la carte.

Concernant les paramètres du firmware :

Le moteur pas à pas d'un lecteur de DVD a le plus souvent 20 pas par tour.

Pas de vis 3mm.

20/3 = 6,6666666666667 pas par 1 mm

Les pilotes a4988 ont un micropas réglé sur 16.

En conséquence, 6,6666666666667*16=106,67

La tension sur les pilotes a4988 (pour des résistances de 100 ohms dans le pilote) est fixée à 0,24 V

Pour activer le mode graveur laser dans le micrologiciel, entrez

Le laser (via le contrôleur) est connecté à la 11e jambe de l'arduino, avec PWM.

Ceux. la puissance du laser peut être ajustée et vous pouvez allumer ou éteindre le laser par programmation.

Pour allumer le laser, donnez la commande

Le laser ne s'allumera pas tant que le chariot n'aura pas bougé.

Pour désactiver la commande laser

Si vous avez oublié de parler de quelque chose, demandez.

Je répète, le jouet s'est avéré intéressant, je suis satisfait du jouet.

Un jour mes mains atteindront et acheveront un grand graveur.

PRENEZ SOIN DE VOS YEUX ! Évitez le contact direct et réfléchi du faisceau laser avec les yeux. Ne regardez pas le laser en fonctionnement sans lunettes spéciales. Gardez les animaux domestiques à l'écart du graveur de travail !

Comme un avertissement.

Les traceurs de graphiques sont des appareils qui dessinent automatiquement des dessins, des dessins, des schémas sur papier, tissu, cuir et autres matériaux avec une précision donnée. Les modèles d'équipements avec une fonction de coupe sont courants. Fabriquer un traceur de vos propres mains à la maison est tout à fait possible. Cela nécessitera des pièces d'une ancienne imprimante ou d'un lecteur de DVD, des logiciels et d'autres matériaux.

Il est relativement facile de fabriquer soi-même un petit traceur à partir d'un lecteur de DVD. Un tel appareil sur arduino beaucoup moins cher que son homologue de marque.

La zone de travail de l'appareil créé sera de 4 sur 4 cm.

Vous aurez besoin des éléments suivants pour travailler matériaux:

• colle ou ruban adhésif double face;
• soudure à souder;
• fils de liaison;
• lecteur dvd (2 pièces), à partir duquel le moteur pas à pas est pris ;
• Arduino uno ;
• servomoteur;
• puce L293D (pilote qui contrôle les moteurs) - 2 pièces ;
• planche à pain sans soudure (base en plastique avec un ensemble de connecteurs électriquement conducteurs).

Pour donner vie au projet prévu, vous devez collecter ces outils:

• fer à souder;
• Tournevis
• mini perceuse.

Les amateurs expérimentés de produits électroniques artisanaux peuvent utiliser des pièces supplémentaires pour assembler un appareil plus fonctionnel.

Étapes de montage

L'assemblage du traceur cnc s'effectue selon l'algorithme suivant :

• à l'aide d'un tournevis, 2 lecteurs de DVD sont démontés (le résultat est illustré sur la photo ci-dessous) et des moteurs pas à pas en sont retirés, tandis que deux bases latérales pour le futur traceur sont sélectionnées parmi les pièces restantes;

Lecteurs de DVD démontés

• les bases sélectionnées sont reliées par des vis (après les avoir préalablement ajustées à la taille), tout en obtenant les axes X et Y, comme sur la photo ci-dessous ;

Axes X-Y dans l'assemblage

• attaché à l'axe des x est l'axe des z, qui est servo avec support pour un crayon ou un stylo, comme indiqué sur la photo;

• fixez un carré de contreplaqué (ou de plastique, de planche) de 5 sur 5 cm à l'axe Y, qui servira de base au papier empilé;

Base de placement du papier

• assembler, en faisant particulièrement attention au raccordement des moteurs pas à pas, un circuit électrique sur une carte sans soudure selon le schéma ci-dessous ;

Schéma de câblage

• entrez un code pour tester les performances des axes X-Y ;
• vérifiez le fonctionnement du produit fait maison: si les moteurs pas à pas fonctionnent, les pièces sont correctement connectées selon le schéma;
• charger le code de travail dans le traceur fabriqué par la CNC (pour Arduino);
• téléchargez et exécutez le programme exe pour travailler avec le code G ;
• installez le programme Inkscape (éditeur de graphiques vectoriels) sur l'ordinateur ;
• installez-y un module complémentaire qui vous permet de convertir le code G en images ;
• configurer le fonctionnement d'Inkscape.

Après cela, le mini traceur fait maison est prêt à fonctionner.

Quelques détails de travail

Les axes de coordonnées doivent être situés perpendiculaires les unes aux autres. Dans ce cas, le crayon (ou le stylo), fixé dans le support, devrait monter et descendre avec un servo sans aucun problème. Si les moteurs pas à pas ne fonctionnent pas, vous devez vérifier l'exactitude de leur connexion avec les microcircuits L293D et trouver une option de travail.

Le code pour tester les axes X-Y, le travail du traceur, le programme Inkscape avec l'ajout peut être téléchargé sur Internet.

Le G-code est un fichier contenant les coordonnées X-Y-Z. Inkscape agit comme un intermédiaire qui vous permet de créer des fichiers compatibles avec un traceur avec ce code, qui est ensuite converti en mouvement de moteurs électriques. Pour imprimer l'image ou le texte souhaité, vous devrez d'abord les traduire en un G-code à l'aide du programme Inkscape, qui sera ensuite envoyé à l'impression.

La vidéo suivante montre le fonctionnement d'un traceur maison à partir d'un lecteur de DVD :

Traceur depuis l'imprimante

Les traceurs sont classés selon différents critères. Les appareils dans lesquels le support est fixé mécaniquement, électrostatiquement ou sous vide sont appelés tablette. De tels appareils peuvent soit simplement créer une image, soit la découper, avec la fonction appropriée. En même temps, la coupe horizontale et verticale est disponible. Les options multimédias ne sont limitées que par la taille de la tablette.

Traceur de découpe autrement appelé un bateau. Il a un cutter ou un couteau intégré. Le plus souvent, les images sont coupées par l'appareil à partir de tels matériaux:

• papier ordinaire et photo;
• vinyle;
• papier carton;
• différents types de films.

Vous pouvez fabriquer un traceur d'impression ou de découpe à plat à partir d'une imprimante: dans le premier cas, un crayon (stylo) sera installé dans le support, et dans le second, un couteau ou un laser.

Traceur de tablette fait maison

Pour assembler l'appareil de vos propres mains, vous aurez besoin des composants et matériaux suivants:

• moteurs pas à pas (2), guides et chariots d'imprimantes;
• Arduino (compatible USB) ou microcontrôleur (par exemple ATMEG16, ULN2003A) utilisé pour convertir les commandes de l'ordinateur en signaux qui font bouger les actionneurs ;
• laser de 300 mW ;
• Unité de puissance;
• engrenages, courroies;
• boulons, écrous, rondelles;
• verre organique ou panneau (contreplaqué) comme base.

Le laser permet de découper des films minces et de brûler du bois.

La version la plus simple d'un traceur de tablette est assemblée dans l'ordre suivant :

• fabriquer la base à partir du matériau sélectionné, en reliant les éléments structurels avec des boulons ou en les collant ensemble;

• percez des trous et insérez-y des guides comme sur la photo ci-dessous ;

Instructions d'installation

• assembler un chariot pour installer un stylo ou un laser;

Chariot avec trous pour guides

• assembler le support ;

Support de marqueur

Mécanisme de verrouillage

• installez des moteurs pas à pas, des engrenages, des courroies, en obtenant la conception ci-dessous ;

Traceur maison assemblé

• connecter le circuit électrique ;
• installer un logiciel sur un ordinateur ;
• mettre l'appareil en service après vérification.

Si un utiliser Arduino, alors les programmes discutés ci-dessus feront l'affaire. L'utilisation de différents microcontrôleurs nécessitera l'installation de différents logiciels.

Lorsqu'un couteau est installé pour couper un film ou un papier (carton), sa profondeur de pénétration doit être correctement ajustée par expérience.

Cette conception peut être améliorée en ajoutant l'automatisation. Les détails sur les paramètres devront être sélectionnés empiriquement, sur la base de ceux disponibles. Certains devront peut-être être achetés.

Les deux options envisagées pour les traceurs peuvent être réalisées indépendamment, si seulement il y avait une ancienne technique et un désir inutiles. Ces appareils bon marché sont capables de dessiner des dessins, de découper diverses images et formes. Ils sont loin d'être des analogues industriels, mais s'il est nécessaire de créer fréquemment des dessins, ils faciliteront grandement le travail. Le logiciel est disponible en ligne gratuitement.