Macchina da disegno laser: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

✨Disegna scie luminose fosforescenti con una macchina progettata e costruita completamente da zero!

La storia: tra le pause di studio durante la settimana di metà semestre, io e il mio amico Brett abbiamo progettato e costruito questa macchina che utilizza un sistema laser e specchio per disegnare scie luminose luminescenti, controllabili tramite un joystick stampato in 3D. L'obiettivo principale era utilizzare tecniche di disegno e materiali che le persone in genere non associavano al disegno, infondendo un senso di intrigo nell'utente.

Ci auguriamo che vi piaccia tanto quanto noi ci siamo divertiti a progettarlo e realizzarlo!

Forniture

Siamo due studenti al verde, quindi ci siamo rivolti in gran parte alla ricerca di pezzi di scarto e legno scartato intorno alla nostra scuola e tutti gli strumenti provenivano dallo spazio di produzione della nostra scuola. Inoltre, non avevamo accesso a molti materiali metallici (ingranaggi, pignone e cremagliera, tasselli, ecc.), quindi li abbiamo realizzati da soli con legno tagliato al laser. Per i pezzi che non siamo riusciti a trovare, li abbiamo acquistati su amazon per un totale di $ 19,50.

Nota: questo progetto richiede un laser, ricordati di non guardarlo direttamente negli occhi!

Materiali:

• 1/4 di compensato (x2)
• 1/8 in compensato (x1)
• Colla per legno (strato sottile)
• 1/2 in tassello di legno (x1)
• Specchio da 1/2 pollice (x1)
• 1/4 di diametro 2 in tubo di ottone lungo (x1)
• 1/4 di diametro 2 in tubo di rame lungo (x2)
• 1/4 di diametro 1.5 in tubo di ottone lungo (x3)
• 1/2 in D. E. 1/4 di diametro interno Cuscinetti a sfera (x6)
• Diodo laser da 405 nm (x1)
• Arduino (x1)
• Cavo 24 AWG da 1,8 m (x1)
• Polvere fosforescente (x1)
• Jack di alimentazione Adattatore di alimentazione da 120 VAC a 9 V (x1)
• Elastico (x1)
• Joystick analogico a 2 assi (x1)
• Driver motore L298N (x1)
• Jack CC da 2,5 mm (x1)

Utensili:

• Taglio laser
• Carta vetrata
• Sega
• Pistola per colla a caldo
• Martello del colpo mortale
• Saldatore
• Trapano
• stampante 3d
• Dremel

Passaggio 1: taglio laser dei pezzi

In allegato ci sono i due file illustrator per tutti i pezzi di legno che devono essere tagliati al laser e i loro nomi corrispondono al tipo di legno su cui dovrebbero essere ritagliati (compensato da 1/4 di pollice v. 1/8 di pollice). Allego anche le immagini dei file. In realtà ci sono più rondelle di sicurezza del necessario, ma a volte si rompono, quindi è sempre bello avere degli extra.

Tutte le linee dovrebbero essere tagliate, non incise. Una volta ritagliati, passa al passaggio successivo!

Passaggio 2: assemblaggio dei pezzi Pt. 1 sistema di base e rack

Sopra ci sono le immagini di come i pezzi si uniscono e un video dietro le quinte. La costruzione per questo passaggio è suddivisa nella prima costruzione dei pezzi dal precedente file illustrator da 1/4 di pollice e quindi dal file illustrator da 1/8 di pollice.

Sezione da 1/4 di pollice ---

Base: spingere i tasselli attraverso l'angolo delle piastre di base e spingere le rondelle di sicurezza attraverso le estremità del tassello per mantenere le piastre di base in posizione. Questa base fornisce uno spazio per l'arduino per rimanere semi-nascosto fornendo supporto per la tela della tavola da disegno.

Supporto per cuscinetti a rulli: incollare il supporto per cuscinetti a rulli sulla superficie del tetto dell'alloggiamento del motore da 1/8 di pollice

Assemblaggio dei cuscinetti: il rack superiore è tenuto in posizione e mosso da una disposizione triangolare di cuscinetti a rulli che ne impediscono la rotazione preservando il movimento di traslazione regolare. Un'immagine di come appaiono i cuscinetti a rulli è fornita sopra. I diagrammi mostrano come interagiscono i cuscinetti a rulli con la cremagliera e dove sono posizionati sulla macchina. Posizionali attraverso i fori del supporto del cuscinetto a rulli che hai incollato sul tetto dell'alloggiamento del motore

Travi di supporto: etichettate come "questi assicurano che il rack non voli via" nel file da un quarto di pollice, queste travi di supporto riducono l'oscillazione aumentando la rigidità del rack e impediscono agli utenti troppo entusiasti di inviare pezzi che volano via dalla macchina o frantumare lo specchio di vetro! Abbiamo usato la colla per legno per fissarli al rack superiore poiché dovrà essere robusto.

Sezione da 1/8 di pollice ---

Rack inferiore: il rack inferiore è il rack più corto con il foro. Questo foro consente di alimentare i fili arduino da sotto la fessura della piastra di base superiore e nell'alloggiamento del motore, in modo che i fili possano raggiungere il motore anche quando il rack inferiore è in movimento.

Cremagliera superiore e pignone: La cremagliera superiore è l'altra cremagliera (quella più lunga). Un'immagine di come appare la struttura del pignone (uno degli ingranaggi giganti) e di come funziona è fornita nell'immagine con le rondelle di sicurezza.

Il resto della sezione da 1/8 di pollice (i pezzi relativi al motore) è spiegato nel passaggio successivo… ?

Passaggio 3: assemblaggio dei pezzi: parte 2. Motori

Successivamente, abbiamo dovuto progettare i supporti del motore e i motori per farlo muovere. Ci sono due motori, uno per lo spostamento sull'asse x e l'altro per lo spostamento sull'asse y.

Realizzazione di due supporti motore: abbiamo inserito i pezzi centrali del supporto motore (quelli con i fori esagonali) tra gli altri due che contengono fori per il passaggio dei bulloni. Abbiamo quindi fissato ciascun motore a ciascun supporto motore utilizzando le viti. L'incollaggio del supporto e del motore su qualsiasi superficie ora ci ha permesso di installare e rimuovere facilmente i nostri motori utilizzando solo una chiave esagonale. Per passare dal motore all'ingranaggio, abbiamo utilizzato un collare dell'albero stampato in 3D per interfacciarci con l'ingranaggio con albero di riferimento.

Alloggiamento del motore: i pezzi dell'alloggiamento del motore formano un alloggiamento a forma di scatola per il motore. I rettangoli con i fori sono i pezzi superiore e inferiore (quello con più fori è il pezzo superiore). Il resto della scatola alloggiamento motore è composto dai lati che si incastrano utilizzando le loro scanalature + nervature. Incolla tutti i pezzi insieme ai bordi tranne una faccia poiché devi ancora mettere il motore all'interno ed è più facile farlo dal lato che dall'alto.

Controllo del motore: per controllare i motori abbiamo utilizzato un joystick, Arduino e un driver motore separato per alimentare i motori. Tutto funziona con un singolo jack CC da 9 volt. Per ottenere il movimento desiderato, abbiamo dovuto regolare la forza del segnale PWM in modo che fosse una coppia sufficiente per superare l'attrito nell'ingranaggio evitando che si muovesse troppo rapidamente. Il passaggio successivo descrive la configurazione e il codice di Arduino… ?

Passaggio 4: Arduino

Questo è il codice Arduino per controllare il posizionamento del laser utilizzando il joystick come input. Il codice è scritto in modo che ogni direzione del joystick controlli uno dei motori (il motore che controlla l'asse x e il motore che controlla l'asse y). Ciò consente alla macchina di disegnare curve e diagonali ogni volta che la posizione del joystick è lontana dall'asse orizzontale/verticale.

Passaggio 5: il joystick

Abbiamo scelto di stampare in 3D una custodia per joystick in PLA in modo che fosse comodo e naturale per l'utente da impugnare e utilizzare (anche se può ancora funzionare correttamente senza custodia).

Essenzialmente, sono due metà di un involucro ovale con un foro su un lato. Abbiamo inserito la levetta del controller all'interno in modo che quando l'involucro viene assemblato, si inserisca nel foro per consentire all'utente di interagire. I fili si estendono dal retro dell'altro lato dell'involucro e all'arduino.

Passaggio 6: dipingere la tela della tavola da disegno

Dipingi la tela della tavola da disegno con la polvere fosforescente e lasciala asciugare mentre lavori sui passaggi successivi.

? Assicurati di tenerlo in un ambiente molto igienico, la prima volta che abbiamo applicato la polvere, la polvere e la segatura si sono bloccate. È anche più facile mescolare la polvere con la vernice in modo che si attacchi facilmente.

Passaggio 7: il sistema laser e specchio

Perché il laser non punta direttamente verso il basso dall'estremità del rack superiore?

Brett e io ci siamo subito resi conto che mettere il laser direttamente sul tavolo da disegno all'estremità del rack pesava l'estremità del rack verso il basso, limitando il suo raggio di movimento. Invece, abbiamo deciso di prendere ispirazione dal design di un laser cutter. La soluzione: mettendo uno specchio all'estremità del rack con un'inclinazione di 45 gradi, potevamo garantire che il raggio puntasse direttamente perpendicolare alla superficie senza aggiungere peso all'estremità!

Il laser: montare con cautela il laser e lo specchio. Far passare i cavi laser attraverso un foro sulla parte superiore del tetto dell'alloggiamento del motore per collegarsi alla batteria. Fai passare degli elastici attraverso l'altro foro del tetto dell'alloggiamento del motore per fissare il laser in posizione.

Lo specchio: lo specchio dovrebbe essere inclinato di 45 gradi usando i pezzi triangolari da un quarto di pollice. Montando il laser parallelo al terreno, il raggio laser dovrebbe riflettersi sullo specchio e colpire il terreno direttamente sotto, anche se il rack si muove.

Passaggio 8: lucidatura finale

Dopo aver testato per assicurarsi che funzionasse correttamente, abbiamo incollato l'ultima faccia dell'alloggiamento del motore. Per aumentare l'aspetto estetico della macchina, abbiamo fissato delle rondelle di sicurezza nella parte inferiore dei tasselli. Aveva anche un leggero scopo funzionale poiché queste rondelle fungevano da "piedi" per la macchina (anziché l'intera base toccava il suolo) il che rendeva più facile spostare l'intera macchina su un tavolo. Abbiamo quindi dato al prodotto una lucidatura finale levigando tutto il legno esposto.

Riflessione: Ci siamo divertiti molto a progettare questa macchina e ancora meglio a giocarci. Ironia della sorte, le parti più complicate del design sembravano darci meno problemi, mentre le parti più semplici ci davano di più. Se dovessimo rifare questo progetto, sperimenteremmo di più con materiali che riducono l'attrito sulle parti mobili.

Speriamo che le persone apprezzino questo dispositivo tanto quanto noi e che li ispiri a creare versioni ancora migliori di questa macchina in futuro.

-Migliore, Justin e Brett

Primo Premio al Concorso Make it Glow