Lasertegnemaskine: 8 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

✨Tegn fosforescerende lysstier med en maskine designet og bygget helt fra bunden!

Historien: Mellem studiet af pauser i midtvejsugen designede og byggede min ven Brett og jeg denne maskine, der anvender et laser- og spejlsystem til at tegne selvlysende lysstier, der kan styres via et 3D -printet joystick. Hovedmålet var at bruge tegneteknikker og materialer, folk typisk ikke ville forbinde med tegning, mens de indgav en følelse af intriger hos brugeren.

Vi håber du nyder det lige så meget som vi havde det sjovt med at designe og bygge det!

Forbrugsvarer

Vi er to blakkede elever, så vi henvendte os stort set til at finde skrotstykker og kasseret træ omkring vores skole, og alle værktøjer var fra vores skoles makerspace. Vi havde heller ikke adgang til mange metalmaterialer (tandhjul, tandstang, dyvel osv.), Så vi lavede dem selv af laserskåret træ. For de stykker, vi ikke kunne finde, købte vi dem på amazon for i alt $ 19,50.

Bemærk: dette projekt kræver en laser, husk ikke at se det direkte i øjnene!

Materialer:

• 1/4 i krydsfiner (x2)
• 1/8 tommer krydsfiner (x1)
• Trælim (tyndt lag)
• 1/2 tommer træpindel (x1)
• 1/2 i spejl (x1)
• 1/4 i diameter 2 i langt messingrør (x1)
• 1/4 i diameter 2 i langt kobberrør (x2)
• 1/4 i diameter 1,5 i langt messingrør (x3)
• 1/2 i O. D. 1/4 i I. D. Kuglelejer (x6)
• 405 nm laserdiode (x1)
• Arduino (x1)
• 24 AWG 6ft ledning (x1)
• Fosforescerende pulver (x1)
• Power Jack 120 VAC til 9 V strømadapter (x1)
• Gummibånd (x1)
• Joystick 2-akset analog (x1)
• L298N motor driver (x1)
• 2,5 mm DC -stik (x1)

Værktøjer:

• Laserskærer
• Sandpapir
• Sav
• Varm limpistol
• Dead Blow Hammer
• Loddekolbe
• Bore
• 3D printer
• Dremel

Trin 1: Laserskæring af stykkerne

Vedhæftet er de to illustrator-filer til alle de træstykker, der skal laserskæres, og deres navne svarer til den træsort, de skal skæres ud på (1/4 inch v. 1/8 inch krydsfiner). Jeg vedhæftede også billeder af filerne. Der er faktisk flere låseskiver end nødvendigt, men de går af og til i stykker, så det er altid rart at have nogle ekstraudstyr.

Alle linjer skal skæres, ikke graveres. Når de er skåret ud, skal du gå videre til næste trin!

Trin 2: Samling af stykkerne Pt. 1 Base og Rack System

Ovenfor er billeder af, hvordan stykkerne hænger sammen samt en video bag kulisserne. Konstruktionen til dette trin er opdelt i først at konstruere stykkerne fra den foregående 1/4 tommer illustratorfil og derefter 1/8 tommer illustratorfilen.

1/4 tommer sektion ---

Bund: Skub dyvlerne gennem hjørnet af bundpladerne, og skub låseskiverne gennem enderne af dyvlen for at holde bundpladerne på plads. Denne base giver plads til, at arduinoen kan forblive halv-skjult, samtidig med at den understøtter tegnebrættets lærred.

Rullelejerstøtte: Lim rullelejestøtten på 1/8 tommer motorhusets tagflade

Lejesamling: Det øverste stativ holdes på plads og flyttes af et trekantet arrangement af rullelejer, der forhindrer det i at rotere og bevarer jævn translationel bevægelse. Et billede af, hvordan rullelejer ser ud, er angivet ovenfor. Diagrammerne viser, hvordan rullelejer interagerer med stativet, og hvor de er placeret på maskinen. Placer disse gennem hullerne i rullelejestøtten, du limede på motorhusets tag

Støttebjælker: Mærket som "disse sikrer, at stativet ikke flyver af" i kvart-tommer-filen, reducerer disse støttebjælker wobble ved at øge rackets stivhed og forhindre overentusiastiske brugere i at sende stykker, der flyver af maskinen eller knuse glasspejlet! Vi brugte trælim til at fastgøre dem til det øverste stativ, da det skal være robust.

1/8 tommer sektion ---

Bundstativ: Bundstativet er det kortere stativ med hullet. Dette hul giver dig mulighed for at føre arduino -ledningerne fra under spalten på den øverste bundplade og ind i motorhuset, så ledningerne kan nå motoren, selv når det nederste stativ bevæger sig.

Top Rack and pinion: Den øverste rack er den anden rack (den længere). Et billede af hvordan tandhjulsstrukturen (et af de gigantiske tandhjul) ser ud, og hvordan den fungerer, findes på billedet med låseskiverne.

Resten af 1/8 tommer sektionen (de motorrelaterede stykker) forklares i det næste trin …?

Trin 3: Samling af stykkerne: Pt 2. Motordele

Derefter skulle vi designe motorophængene og motorerne for at få det til at bevæge sig. Der er to motorer, en til bevægelse i x-aksen og den anden til bevægelse i y-aksen.

Lav to motorophæng: Vi klemte de midterste motormonteringsstykker (dem med sekskanthullerne) mellem de to andre, som indeholder huller, som boltene skal passe igennem. Vi fastgjorde derefter hver motor til hvert motorophæng ved hjælp af skruer. Ved at lime fatningen og motoren til en hvilken som helst overflade kunne vi nu let installere og fjerne vores motorer ved hjælp af en unbrakonøgle. For at overgå fra motor til gear, brugte vi en 3D-printet akselkrave til at grænseflade med dowel-shafted gear.

Motorhus: Motorhusets stykker danner et kasseformet hus til motoren. Rektanglerne med huller i er de øverste og nederste stykker (den med flere huller er toppen). Resten af motorhuskassen består af siderne, der passer sammen ved hjælp af deres riller + kamme. Lim alle stykker sammen i kanterne undtagen det ene ansigt, da du stadig skal sætte motoren indeni, og det er lettere at gøre det fra siden end ovenfra.

Kontrol af motoren: Til styring af motorerne brugte vi et joystick, Arduino og en separat motordriver til at drive motorerne. Alt kører fra et enkelt 9-volt DC-stik. For at opnå den ønskede bevægelse var vi nødt til at justere styrken af PWM -signalet, så det var tilstrækkeligt drejningsmoment til at overvinde friktion i gearet, samtidig med at det ikke bevægede sig for hurtigt. Det næste trin beskriver Arduino -konfigurationen og koden …?

Trin 4: Arduino

Dette er Arduino -koden til styring af laserens positionering ved hjælp af joysticket som input. Koden er skrevet således, at hver retning af joysticket styrer en af motorerne (motoren, der styrer x-aksen, og motoren, der styrer y-aksen). Dette gør det muligt for maskinen at tegne kurver og diagonaler, når joystickpositionen er væk fra den vandrette/lodrette akse.

Trin 5: Joysticket

Vi valgte at 3D -udskrive et joystick -etui i PLA, så det ville føles behageligt og naturligt for brugeren at holde og betjene (selvom det stadig kan fungere korrekt uden etui).

I det væsentlige er det to halvdele af et ovalt hus med et hul på den ene side. Vi sætter controller -pinden indeni, så når kabinettet sættes sammen, passer det gennem hullet, som brugeren kan interagere med. Ledningerne strækker sig ud på bagsiden af den anden side af kabinettet og til arduinoen.

Trin 6: Maling af artboard -lærredet

Mal tegnebrættet med fosforescerende pulver og lad det tørre, mens du arbejder på de næste trin.

? Sørg for at opbevare det i et meget hygiejnisk miljø, første gang vi påførte pulveret, støv og savsmuld satte sig fast. Det er også lettere at blande pulveret med maling, så det klistrer let.

Trin 7: Laser- og spejlsystemet

Hvorfor peger laseren ikke bare lige ned fra enden af det øverste rack?

Brett og jeg indså hurtigt at lægge laseren direkte over tegnebrættet for enden af stativet vejede enden af stativet ned, hvilket begrænsede dets bevægelsesområde. I stedet besluttede vi at tage inspiration fra designet af en laserskærer. Løsningen: Ved at sætte et spejl for enden af stativet med en 45-graders hældning, kunne vi sikre, at strålen ville pege direkte vinkelret på overfladen uden at tilføre vægt til slutningen!

Laseren: Monter forsigtigt laseren og spejlet. Før lasertråde gennem et hul på toppen af motorhusets tag for at forbinde til batteriet. Sløjf gummibånd gennem det andet hul på motorhusets tag for at fastgøre laseren på plads.

Spejlet: Spejlet skal vinkles i en 45-graders vinkel ved hjælp af de trekantede kvart-tommer stykker. Ved at montere laseren parallelt med jorden, skal laserstrålen reflektere fra spejlet og ramme jorden direkte under, selvom stativet bevæger sig.

Trin 8: Endelig polering

Efter test for at sikre, at det fungerede korrekt, limede vi på motorhusets sidste flade. For at øge maskinens visuelle tiltrækning fastgjorde vi låseskiver i bunden af dyvlerne. Det havde også et lille funktionelt formål, da disse skiver fungerede som "fødder" for maskinen (i stedet for at hele basen rørte ved jorden), hvilket gjorde det lettere at flytte hele maskinen på et bord. Vi gav derefter produktet en sidste polering ved at slibe alt synligt træ.

Refleksion: Vi havde en god tid med at designe denne maskine og en endnu bedre tid til at lege med den. Ironisk nok syntes de mest komplicerede dele af designet at give os mindst problemer, mens de enkleste dele gav os mest. Hvis vi skulle lave dette projekt igen, ville vi eksperimentere mere med friktionsreducerende materialer på de bevægelige dele.

Vi håber, at folk nyder denne enhed lige så meget som os, og at den inspirerer dem til at skabe endnu bedre versioner af denne maskine i fremtiden.

-Bedst, Justin og Brett

Første præmie i Make it Glow -konkurrencen