Lasermaskin: 8 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:41

RawRita fosforescerande ljusspår med en maskin designad och byggd helt från grunden!

Berättelsen: Mellan studierna på pauser under halvårsveckan designade och byggde min vän Brett och jag denna maskin som använder ett laser- och spegelsystem för att rita självlysande ljusspår, som kan styras via en 3D -tryckt joystick. Huvudmålet var att använda rittekniker och material som folk vanligtvis inte skulle associera med att rita samtidigt som de väcker en känsla av intriger hos användaren.

Vi hoppas att du gillar det lika mycket som vi hade roligt att designa och bygga det!

Tillbehör

Vi är två trasiga elever så vi gick till stor del till att hitta skrotbitar och kasserat trä runt vår skola och alla verktyg var från vår skolas tillverkarutrymme. Vi hade inte heller tillgång till många metallmaterial (kugghjul, kuggstång, plugg, etc.) så vi gjorde dem själva av laserskuret trä. För bitarna som vi inte kunde hitta köpte vi dem på amazon för totalt $ 19,50.

Obs: detta projekt kräver en laser, kom ihåg att inte titta på det direkt i ögonen!

Material:

• 1/4 tum plywood (x2)
• 1/8 tum plywood (x1)
• Trälim (tunt lager)
• 1/2 tum träpinne (x1)
• 1/2 tum spegel (x1)
• 1/4 i diameter 2 i långt mässingsrör (x1)
• 1/4 i diameter 2 i långt kopparrör (x2)
• 1/4 i diameter 1,5 i långt mässingsrör (x3)
• 1/2 i O. D. 1/4 i I. D. Kullager (x6)
• 405 nm laserdiod (x1)
• Arduino (x1)
• 24 AWG 6ft tråd (x1)
• Fosforcerande pulver (x1)
• Strömuttag 120 VAC till 9 V nätadapter (x1)
• Gummiband (x1)
• Joystick 2-axlig analog (x1)
• L298N motordrivrutin (x1)
• 2,5 mm DC -uttag (x1)

Verktyg:

• Laserskärare
• Sandpapper
• Fick syn på
• Lim pistol
• Dead Blow Hammer
• Lödkolv
• Borra
• 3d skrivare
• Dremel

Steg 1: Laserskärning av bitarna

Bifogade är de två illustratörsfilerna för alla träbitar som måste laserskäras och deras namn motsvarar den träslag de ska klippas ut på (1/4 tum v. 1/8 tum plywood). Jag bifogade också bilder på filerna. Det finns faktiskt fler låsbrickor än det behövs men de går sönder ibland så det är alltid trevligt med lite extra.

Alla linjer ska klippas, inte graverade. När de har klippts ut, gå vidare till nästa steg!

Steg 2: Montering av bitarna Pt. 1 Bas- och ställsystem

Ovan är bilder på hur bitarna kommer ihop samt en video bakom kulisserna. Konstruktionen för detta steg är uppdelad i att först konstruera bitarna från den föregående 1/4 tum illustratorfilen och sedan 1/8 tum illustratorfilen.

1/4 tum sektion ---

Sockel: Skjut tapparna genom hörnen på bottenplattorna och skjut låsbrickorna genom pluggens ändar för att hålla bottenplattorna på plats. Denna bas ger ett utrymme för arduino att förbli halvdold samtidigt som den ger stöd för tavlan.

Rullagerstöd: Limma rullagerstödet på 1/8 tum motorhusets takyta

Lagermontering: Det övre stället hålls på plats och flyttas av ett triangulärt arrangemang av rullager som hindrar det från att rotera samtidigt som det bevarar en smidig translationsrörelse. En bild av hur rullager ser ut finns ovan. Diagrammen visar hur rullagren interagerar med stället och var de placeras på maskinen. Placera dessa genom hålen på rullagerstödet som du limmade på motorhusets tak

Stödbjälkar: Märkta som "dessa säkerställer att racket inte flyger iväg" i kvartstumsfilen, dessa stödbalkar minskar vinglarna genom att öka rackets styvhet och förhindra att överentusiastiska användare skickar bitar som flyger iväg från maskinen eller krossa glasspegeln! Vi använde trälim för att fästa dem på det övre stället eftersom det måste vara stadigt.

1/8 tum sektion ---

Bottenställ: Bottenstället är det kortare stället med hålet. Detta hål låter dig mata arduinotrådarna från slitsen på den övre bottenplattan och in i motorhuset, så att trådarna kan nå motorn även när bottenstället rör sig.

Top Rack and pinion: Det övre racket är det andra racket (det längre). En bild av hur pinjongens (en av jätteväxlarnas) struktur ser ut och hur den fungerar finns på bilden med låsbrickorna.

Resten av 1/8 tum-sektionen (de motorrelaterade bitarna) förklaras i nästa steg …?

Steg 3: Montering av bitarna: Pt 2. Motorsaker

Därefter behövde vi designa motorfästen och motorerna för att få den att röra sig. Det finns två motorer, en för att röra sig i x-axeln och den andra för att röra sig i y-axeln.

Gör två motorfästen: Vi klämde in de mellersta motorfästdelarna (de med sexkantshålen) mellan de andra två som innehåller hål för bultarna att passa igenom. Vi fästde sedan varje motor på varje motorfäste med hjälp av skruvar. Genom att fästa fästet och motorn på vilken yta som helst kan vi enkelt installera och ta bort våra motorer med hjälp av en sexkantnyckel. För att övergå från motor till växel använde vi en 3D-tryckt axelhalsband för att ansluta till dowel-axelväxeln.

Motorhus: Motorhusstyckena gör ett lådformat hus för motorn. Rektanglarna med hål i är de övre och nedre bitarna (den med flera hål är toppen). Resten av motorhuslådan består av sidorna som passar ihop med sina spår + åsar. Limma ihop alla bitar i kanterna förutom ena sidan eftersom du fortfarande behöver sätta in motorn inuti och det är lättare att göra det från sidan än ovanifrån.

Styrning av motorn: För att styra motorerna använde vi en joystick, Arduino och separat motorförare för att driva motorerna. Allt går från ett enda 9-volts DC-uttag. För att uppnå önskad rörelse var vi tvungna att justera styrkan hos PWM -signalen så att det var tillräckligt med vridmoment för att övervinna friktion i växeln samtidigt som den inte rörde sig för snabbt. Nästa steg beskriver Arduino -konfigurationen och koden …?

Steg 4: Arduino

Detta är Arduino -koden för att styra laserns positionering med joysticken som ingång. Koden är skriven så att varje joysticks riktning styr en av motorerna (motorn som styr x-axeln och motorn som styr y-axeln). Detta gör att maskinen kan rita kurvor och diagonaler när styrspakens position är borta från den horisontella/vertikala axeln.

Steg 5: Joysticken

Vi valde att 3D -skriva ut ett joystickfodral i PLA så att det skulle kännas bekvämt och naturligt för användaren att hålla och använda (även om det fortfarande kan fungera korrekt utan ett fodral).

I huvudsak är det två halvor av ett ovalt hölje med ett hål på ena sidan. Vi sätter in kontrollpinnen inuti så när höljet sätts ihop passar det genom hålet för användaren att interagera med. Ledningarna sträcker sig ut på baksidan av den andra sidan av höljet och till arduinoen.

Steg 6: Måla tavlan

Måla tavlan med fosforescerande pulver och låt det torka medan du arbetar med nästa steg.

? Se till att förvara den i en mycket sanitär miljö, första gången vi applicerade pulvret fastnade damm och sågspån. Det är också lättare att blanda pulvret med färg så att det fastnar lätt.

Steg 7: Laser- och spegelsystemet

Varför pekar inte lasern bara rakt ner från slutet av det övre racket?

Brett och jag insåg snabbt att vi lade lasern direkt över ritbordet i slutet av racket vägde änden av racket ner vilket begränsade dess rörelseomfång. Istället bestämde vi oss för att ta inspiration från designen av en laserskärare. Lösningen: Genom att sätta en spegel i slutet av stället med en 45-graders lutning, kunde vi säkerställa att strålen skulle peka direkt vinkelrätt mot ytan utan att lägga till vikt till slutet!

Lasern: Montera försiktigt lasern och spegeln. Mata lasertrådarna genom ett hål på toppen av motorhusets tak för att ansluta till batteriet. Dra gummiband genom det andra hålet på motorhusets tak för att fästa lasern på plats.

Spegeln: Spegeln ska vinklas i 45 graders vinkel med hjälp av de triangulära kvartstumsbitarna. Genom att montera lasern parallellt med marken bör laserstrålen reflektera från spegeln och träffa marken direkt nedanför, även om racket rör sig.

Steg 8: Slutlig polering

Efter att ha testat för att se till att det fungerade korrekt limmade vi fast motorhusets sista yta. För att öka maskinens visuella tilltalande fäste vi låsbrickor längst ner på pluggarna. Den hade också ett litet funktionellt syfte eftersom dessa brickor fungerade som "fötter" för maskinen (i stället för att hela basen vidrör marken) vilket gjorde det lättare att flytta hela maskinen på ett bord. Vi gav sedan produkten en slutlig polering genom att slipa allt exponerat trä.

Reflektion: Vi hade en fantastisk tid att designa denna maskin och ännu bättre att leka med den. Ironiskt nog tycktes de mest komplicerade delarna av designen ge oss minst besvär, medan de enklaste delarna gav oss mest. Om vi skulle göra det här projektet igen skulle vi experimentera mer med friktionsreducerande material på de rörliga delarna.

Vi hoppas att människor gillar den här enheten lika mycket som vi och att den inspirerar dem att skapa ännu bättre versioner av denna maskin i framtiden.

-Bäst, Justin och Brett

Första priset i Make it Glow -tävlingen