آلة الرسم بالليزر: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

ارسم مسارات الضوء الفسفوري بآلة مصممة ومبنية بالكامل من الصفر!

القصة: في الفترات الفاصلة بين الدراسة خلال فترات الراحة خلال أسبوع منتصف الفصل الدراسي ، قمت أنا وصديقي بريت بتصميم وبناء هذه الآلة التي تستخدم نظام الليزر والمرايا لرسم مسارات ضوئية مضيئة ، يمكن التحكم فيها عبر عصا تحكم مطبوعة ثلاثية الأبعاد. كان الهدف الرئيسي هو استخدام تقنيات الرسم والمواد التي لا يربطها الأشخاص عادةً بالرسم مع غرس الشعور بالإثارة لدى المستخدم.

نأمل أن تستمتع به بقدر ما استمتعنا بتصميمه وبنائه!

اللوازم

نحن طالبان محطمان لذا لجأنا إلى حد كبير للعثور على قطع الخردة والأخشاب المهملة حول مدرستنا وكانت جميع الأدوات من مساحة التصنيع في مدرستنا. كما أننا لم نتمكن من الوصول إلى العديد من المواد المعدنية (التروس ، والجريدة المسننة ، والترس ، وما إلى ذلك) ، لذلك صنعناها بأنفسنا من الخشب المقطوع بالليزر. بالنسبة للقطع التي لم نتمكن من العثور عليها ، اشتريناها من أمازون بإجمالي 19.50 دولارًا.

ملحوظة: هذا المشروع يتطلب ليزر ، تذكر ألا تنظر إليه مباشرة في عينيك!

المواد:

• 1/4 في الخشب الرقائقي (x2)
• 1/8 في الخشب الرقائقي (x1)
• غراء الخشب (طبقة رقيقة)
• 1/2 في وتد خشبي (x1)
• 1/2 في المرآة (x1)
• 1/4 بقطر 2 في أنبوب نحاسي طويل (x1)
• 1/4 بقطر 2 في أنبوب نحاسي طويل (x2)
• 1/4 بقطر 1.5 في أنبوب نحاسي طويل (x3)
• 1/2 في OD 1/4 في معرف محامل كريات (x6)
• 405 نانومتر ليزر ديود (x1)
• اردوينو (x1)
• 24 AWG سلك 6 أقدام (x1)
• مسحوق فسفوري (x1)
• محول الطاقة Power Jack 120 VAC إلى 9 V (x1)
• حزام مطاطي (x1)
• جويستيك تناظرية ذات محورين (x1)
• سائق محرك L298N (x1)
• مقبس تيار مستمر 2.5 مم (× 1)

أدوات:

• قاطع ليزري
• ورق زجاج
• رأى
• مسدس الغراء الساخن
• مطرقة ضربة ميتة
• لحام حديد
• تدريبات
• طابعة 3D
• دريميل

الخطوة 1: قطع القطع بالليزر

مرفق بملفي الرسام لكل القطع الخشبية التي يجب قطعها بالليزر وتتوافق أسماؤها مع نوع الخشب الذي يجب قطعه (1/4 بوصة مقابل 1/8 بوصة من الخشب الرقائقي). لقد أرفقت أيضًا صورًا للملفات. يوجد في الواقع عدد أكبر من غسالات الأقفال أكثر من اللازم ولكنها تنكسر أحيانًا لذا من الجيد دائمًا الحصول على بعض الإضافات.

يجب قطع جميع الخطوط وليس نقشها. بمجرد قصها ، انتقل إلى الخطوة التالية!

الخطوة 2: تجميع القطع Pt. 1 قاعدة ونظام الرف

أعلاه هي صور لكيفية تجميع القطع بالإضافة إلى فيديو من وراء الكواليس. تنقسم بنية هذه الخطوة إلى إنشاء القطع أولاً من ملف الرسام السابق 1/4 بوصة ثم ملف الرسام 1/8 بوصة.

قسم 1/4 بوصة -

القاعدة: ادفع المسامير عبر زاوية لوحات القاعدة وادفع غسالات القفل عبر نهايات المسند لإبقاء الألواح الأساسية في مكانها. توفر هذه القاعدة مساحة للاردوينو للبقاء شبه مخفية مع توفير الدعم لقماش لوح الرسم.

دعم محمل الأسطوانة: قم بلصق دعامة محمل الأسطوانة على وجه سقف غطاء المحرك مقاس 1/8 بوصة

مجموعة المحامل: يتم تثبيت الرف العلوي في مكانه ويتم تحريكه بواسطة ترتيب مثلث للمحامل الأسطوانية التي تمنعه من الدوران مع الحفاظ على حركة انتقالية سلسة. يتم توفير صورة لكيفية ظهور محامل الأسطوانة أعلاه. توضح المخططات كيفية تفاعل محامل البكرات مع الحامل ومكان وضعها على الماكينة. ضعها من خلال فتحات دعامة محمل البكرات التي قمت بلصقها على سطح مبيت المحرك

عوارض الدعم: مُصنَّفة على أنها "تضمن عدم تحرك الحامل" في ملف ربع بوصة ، تعمل عوارض الدعم هذه على تقليل الاهتزاز عن طريق زيادة صلابة الحامل وتمنع المستخدمين المتحمسين من إرسال القطع المتطايرة من الجهاز أو تحطم المرآة الزجاجية! استخدمنا غراء الخشب لتثبيته على الرف العلوي لأنه يجب أن يكون قويًا.

قسم 1/8 بوصة -

الرف السفلي: الرف السفلي هو الرف الأقصر مع الفتحة. تسمح لك هذه الفتحة بتغذية أسلاك اردوينو من أسفل فتحة اللوحة الأساسية العلوية إلى مبيت المحرك ، بحيث يمكن للأسلاك الوصول إلى المحرك حتى عندما يتحرك الرف السفلي.

الرف العلوي والجناح العلوي: الرف العلوي هو الرف الآخر (الأطول). يتم توفير صورة لشكل الترس الصغير (أحد التروس العملاقة) وكيف يعمل في الصورة مع غسالات القفل.

يتم شرح باقي الجزء 1/8 بوصة (القطع المتعلقة بالمحرك) في الخطوة التالية …؟

الخطوة 3: تجميع القطع: Pt 2. Motor Stuff

بعد ذلك ، احتجنا إلى تصميم حوامل المحرك والمحركات لجعلها تتحرك. يوجد محركان ، أحدهما للتحرك في المحور السيني والآخر للتحرك في المحور الصادي.

صنع حوامل بمحركين: لقد وضعنا قطع تركيب المحرك الأوسط (تلك ذات الفتحات السداسية) بين القطعتين الأخريين اللتين تحتويان على فتحات لتناسب البراغي من خلالها. ثم قمنا بتوصيل كل محرك بكل حامل محرك باستخدام البراغي. لقد سمح لنا الآن لصق الحامل والمحرك بأي سطح بتثبيت وإزالة محركاتنا بسهولة باستخدام مفتاح ربط سداسي. للانتقال من المحرك إلى الترس ، استخدمنا طوق عمود الدوران المطبوع ثلاثي الأبعاد للتفاعل مع الترس المائل.

مبيت المحرك: تشكل قطع مبيت المحرك صندوقًا على شكل صندوق للمحرك. المستطيلات التي بها ثقوب هي القطع العلوية والسفلية (الأعلى الذي يحتوي على عدة ثقوب هو الجزء العلوي). يتكون باقي صندوق غطاء المحرك من الجوانب التي تتلاءم معًا باستخدام الأخاديد + الحواف. ألصق كل القطع معًا عند الحواف باستثناء وجه واحد لأنك ما زلت بحاجة إلى وضع المحرك بالداخل ومن الأسهل القيام بذلك من الجانب وليس من الأعلى.

التحكم في المحرك: للتحكم في المحركات ، استخدمنا عصا التحكم و Arduino وسائق محرك منفصل لتشغيل المحركات. كل شيء يتم تشغيله من خلال مقبس DC واحد بجهد 9 فولت. لتحقيق الحركة المرغوبة ، كان علينا ضبط قوة إشارة PWM بحيث يكون عزم الدوران كافياً للتغلب على الاحتكاك في الترس مع منعه من التحرك بسرعة كبيرة. تصف الخطوة التالية تكوين Arduino ورمزه …؟

الخطوة 4: اردوينو

هذا هو كود Arduino للتحكم في موضع الليزر باستخدام عصا التحكم كمدخل. تتم كتابة الكود بحيث يتحكم كل اتجاه لعصا التحكم في أحد المحركات (المحرك الذي يتحكم في المحور السيني والمحرك الذي يتحكم في المحور الصادي). يسمح هذا للجهاز برسم منحنيات وأقطار عندما يكون موضع عصا التحكم بعيدًا عن المحور الأفقي / الرأسي.

الخطوة 5: عصا التحكم

لقد اخترنا الطباعة ثلاثية الأبعاد لحالة عصا التحكم في PLA بحيث يشعر المستخدم بالراحة والطبيعية عند حمله وتشغيله (على الرغم من أنه لا يزال بإمكانه العمل بشكل صحيح بدون حقيبة).

بشكل أساسي ، هو عبارة عن نصفين من غلاف بيضاوي به فتحة من جانب واحد. نضع عصا التحكم بالداخل ، لذلك عندما يتم وضع الغلاف معًا ، فإنه يتناسب مع الفتحة ليتفاعل معها المستخدم. تمتد الأسلاك إلى الجزء الخلفي من الجانب الآخر من الغلاف وإلى اردوينو.

الخطوة 6: رسم قماش اللوحة الفنية

قم بطلاء قماش لوح الرسم باستخدام مسحوق الفسفور واتركه يجف أثناء العمل في الخطوات التالية.

؟ تأكد من الاحتفاظ بها في بيئة صحية للغاية ، في المرة الأولى التي قمنا فيها بتطبيق المسحوق والغبار ونشارة الخشب. من السهل أيضًا خلط المسحوق بالطلاء بحيث يلتصق بسهولة.

الخطوة 7: نظام الليزر والمرايا

لماذا لا يتجه الليزر مباشرة لأسفل من نهاية الرف العلوي؟

أدركت أنا وبريت سريعًا أن وضع الليزر مباشرة فوق لوحة الرسم في نهاية الرف يزن نهاية الرف لأسفل مما يحد من نطاق حركته. بدلاً من ذلك ، قررنا أن نستلهم تصميم قاطع الليزر ، الحل: من خلال وضع مرآة في نهاية الحامل بإمالة 45 درجة ، يمكننا التأكد من أن الشعاع سيتجه بشكل عمودي مباشرة مع السطح دون إضافة وزن إلى النهاية!

الليزر: قم بتركيب الليزر والمرآة بعناية. قم بتغذية أسلاك الليزر من خلال فتحة واحدة أعلى سقف مبيت المحرك لتوصيلها بالبطارية. قم بلف الأربطة المطاطية من خلال الفتحة الأخرى في سقف غطاء المحرك لتأمين الليزر في مكانه.

المرآة: يجب أن تكون المرآة بزاوية 45 درجة باستخدام القطع المثلثية التي يبلغ قطرها ربع بوصة. من خلال تركيب موازٍ لليزر مع الأرض ، يجب أن ينعكس شعاع الليزر عن المرآة ويضرب الأرض أسفلها مباشرةً ، حتى لو تحرك الحامل.

الخطوة 8: التلميع النهائي

بعد الاختبار للتأكد من أنها تعمل بشكل صحيح ، قمنا بلصق الوجه الأخير لمبيت المحرك. لزيادة المظهر المرئي للآلة ، قمنا بتركيب غسالات قفل أسفل المسامير. كما أن لها أيضًا غرضًا وظيفيًا بسيطًا نظرًا لأن هذه الغسالات كانت بمثابة "أقدام" للآلة (بدلاً من ملامسة القاعدة بأكملها للأرض) مما جعل من السهل تحريك الماكينة بأكملها على طاولة. ثم أعطينا المنتج تلميعًا نهائيًا عن طريق صنفرة جميع الأخشاب المكشوفة.

انعكاس: لقد قضينا وقتًا رائعًا في تصميم هذه الآلة ووقتًا أفضل في اللعب بها. ومن المفارقات ، أن الأجزاء الأكثر تعقيدًا في التصميم يبدو أنها تعطينا أقل قدر من المتاعب ، في حين أن الأجزاء الأبسط أعطتنا أكثر. إذا أردنا تنفيذ هذا المشروع مرة أخرى ، فسنجرِّب المزيد من المواد التي تقلل الاحتكاك على الأجزاء المتحركة.

نأمل أن يستمتع الناس بهذا الجهاز بقدر ما نستمتع به وأن يلهمهم لإنشاء إصدارات أفضل من هذا الجهاز في المستقبل.

-أفضل،

جاستن وبريت

الجائزة الأولى في مسابقة Make it Glow