เครื่องวาดด้วยเลเซอร์: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

✨วาดเส้นแสงเรืองแสงด้วยเครื่องจักรที่ออกแบบและสร้างขึ้นมาใหม่ทั้งหมด!

เรื่องราว: ระหว่างช่วงพักการเรียนระหว่างสัปดาห์กลางภาค ฉันกับเพื่อน Brett ได้ออกแบบและสร้างเครื่องนี้ที่ใช้ระบบเลเซอร์และกระจกเพื่อวาดเส้นแสงเรืองแสง ซึ่งควบคุมได้ผ่านจอยสติ๊กที่พิมพ์ 3 มิติ เป้าหมายหลักคือการใช้เทคนิคการวาดและวัสดุที่ผู้คนมักไม่เชื่อมโยงกับการวาดภาพในขณะที่ปลูกฝังความรู้สึกน่าสนใจให้กับผู้ใช้

เราหวังว่าคุณจะสนุกกับมันมากเท่ากับที่เราสนุกกับการออกแบบและสร้างมัน!

เสบียง

เราเป็นนักเรียนยากจนสองคน ดังนั้นเราจึงหันไปหาเศษไม้และเศษไม้รอบๆ โรงเรียนของเราเป็นส่วนใหญ่ และเครื่องมือทั้งหมดมาจากผู้ผลิตในโรงเรียนของเรา เรายังเข้าถึงวัสดุที่เป็นโลหะไม่ได้มากมาย (เฟือง แร็คแอนด์พิเนียน เดือย ฯลฯ) ดังนั้นเราจึงสร้างมันขึ้นมาเองจากไม้ที่ตัดด้วยเลเซอร์ สำหรับชิ้นที่เราหาไม่เจอ เราซื้อมันในอเมซอนเป็นเงิน 19.50 ดอลลาร์

หมายเหตุ: โปรเจ็กต์นี้ต้องใช้เลเซอร์ จำไว้ว่าอย่ามองเข้าไปในดวงตาโดยตรง!

วัสดุ:

• ไม้อัด 1/4 นิ้ว (x2)
• ไม้อัด 1/8 (x1)
• กาวไม้ (ชั้นบาง)
• เดือยไม้ 1/2 นิ้ว (x1)
• 1/2 ในกระจก (x1)
• เส้นผ่านศูนย์กลาง 1/4 นิ้ว ท่อทองเหลืองยาว 2 นิ้ว (x1)
• เส้นผ่านศูนย์กลาง 1/4 นิ้ว ยาว 2 นิ้ว ท่อทองแดง (x2)
• เส้นผ่านศูนย์กลาง 1/4 นิ้ว ยาว 1.5 นิ้ว ท่อทองเหลือง (x3)
• 1/2 ใน OD 1/4 ใน ID ลูกปืน (x6)
• 405 นาโนเมตรเลเซอร์ไดโอด (x1)
• Arduino (x1)
• ลวด 24 AWG 6ft (x1)
• ผงเรืองแสง (x1)
• แจ็คไฟ 120 VAC ถึง 9 V อะแดปเตอร์ไฟ (x1)
• ยางรัด (x1)
• จอยสติ๊กแบบอะนาล็อก 2 แกน (x1)
• ตัวขับมอเตอร์ L298N (x1)
• แจ็ค DC 2.5 มม. (x1)

เครื่องมือ:

• เครื่องตัดเลเซอร์
• กระดาษทราย
• เลื่อย
• ปืนกาวร้อน
• ค้อนทุบตาย
• หัวแร้ง
• เจาะ
• เครื่องพิมพ์ 3 มิติ
• เดรเมล

ขั้นตอนที่ 1: ตัดชิ้นส่วนด้วยเลเซอร์

ไฟล์แนบคือไฟล์ภาพประกอบ 2 ไฟล์สำหรับชิ้นไม้ทั้งหมดที่จำเป็นต้องตัดด้วยเลเซอร์ และชื่อตรงกับประเภทของไม้ที่ควรตัด (ไม้อัด 1/4 นิ้ว กับ 1/8 นิ้ว) ฉันยังแนบรูปภาพของไฟล์ จริงๆ แล้วมีแหวนรองล็อกมากกว่าที่จำเป็น แต่บางครั้งก็พัง ดังนั้นจึงเป็นเรื่องดีเสมอที่จะมีสิ่งพิเศษบางอย่าง

ควรตัดทุกเส้นไม่สลัก เมื่อตัดออกแล้ว ให้ไปยังขั้นตอนถัดไป!

ขั้นตอนที่ 2: การประกอบชิ้นส่วน Pt. 1 ระบบฐานและแร็ค

ด้านบนเป็นภาพที่แสดงให้เห็นว่าชิ้นส่วนต่างๆ มารวมกันได้อย่างไร ตลอดจนวิดีโอเบื้องหลัง การสร้างสำหรับขั้นตอนนี้แบ่งออกเป็นส่วนแรกคือการสร้างชิ้นส่วนจากไฟล์ illustrator ขนาด 1/4 นิ้วก่อนหน้า และไฟล์ illustrator ขนาด 1/8 นิ้ว

ส่วน 1/4 นิ้ว---

ฐาน: ดันเดือยผ่านมุมของเพลตฐาน และดันแหวนล็อกผ่านปลายเดือยเพื่อให้แผ่นฐานเข้าที่ ฐานนี้ให้พื้นที่สำหรับ Arduino ที่จะซ่อนกึ่งในขณะที่ให้การสนับสนุนผ้าใบอาร์ตบอร์ด

รองรับแบริ่งลูกกลิ้ง: กาวรองรับแบริ่งลูกกลิ้งบนหน้าหลังคาเรือนมอเตอร์ 1/8 นิ้ว

การประกอบแบริ่ง: ชั้นวางด้านบนยึดเข้าที่และเคลื่อนย้ายโดยการจัดเรียงตลับลูกปืนลูกกลิ้งรูปสามเหลี่ยมซึ่งป้องกันไม่ให้หมุนในขณะที่รักษาการเคลื่อนที่ในการแปลที่ราบรื่น รูปภาพของลักษณะตลับลูกปืนลูกกลิ้งมีให้ด้านบน ไดอะแกรมแสดงให้เห็นว่าตลับลูกปืนลูกกลิ้งโต้ตอบกับชั้นวางอย่างไรและวางไว้บนเครื่องที่ไหน วางสิ่งเหล่านี้ผ่านรูของที่รองรับแบริ่งลูกกลิ้งที่คุณติดกาวไว้บนหลังคาตัวเรือนมอเตอร์

คานรองรับ: มีป้ายกำกับว่า "สิ่งเหล่านี้ช่วยให้ชั้นวางไม่หลุด" ในไฟล์ขนาดสี่นิ้ว คานรองรับเหล่านี้ลดการโยกเยกโดยเพิ่มความแข็งแกร่งของชั้นวางและป้องกันไม่ให้ผู้ใช้ที่กระตือรือร้นมากเกินไปส่งชิ้นส่วนที่บินออกจากเครื่อง หรือทำให้กระจกแตก! เราใช้กาวไม้ติดเข้ากับชั้นวางด้านบน เนื่องจากจะต้องแข็งแรง

ส่วน 1/8 นิ้ว---

ชั้นวางด้านล่าง: ชั้นวางด้านล่างเป็นชั้นวางที่สั้นกว่าที่มีรู รูนี้ช่วยให้คุณสามารถป้อนสาย Arduino จากใต้ร่องของแผ่นฐานด้านบนและเข้าไปในตัวเรือนมอเตอร์ ดังนั้นสายไฟจึงสามารถเข้าถึงมอเตอร์ได้แม้ในขณะที่ชั้นวางด้านล่างกำลังเคลื่อนที่

แร็คด้านบนและปีกนก: แร็คด้านบนเป็นอีกแร็คหนึ่ง (อันที่ยาวกว่า) ภาพของโครงสร้างปีกนก (หนึ่งในเฟืองขนาดยักษ์) มีลักษณะอย่างไรและทำงานอย่างไร ให้ไว้ในภาพพร้อมกับแหวนล็อก

ส่วนที่เหลือของส่วน 1/8 นิ้ว (ชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องกับมอเตอร์) จะอธิบายในขั้นตอนต่อไป… ?

ขั้นตอนที่ 3: การประกอบชิ้นส่วน: Pt 2 Motor Stuff

ต่อไป เราจำเป็นต้องออกแบบแท่นยึดมอเตอร์และมอเตอร์เพื่อให้เคลื่อนที่ได้ มีมอเตอร์สองตัว ตัวหนึ่งสำหรับเคลื่อนที่ในแกน x และอีกตัวสำหรับเคลื่อนที่ในแกน y

การทำตัวยึดมอเตอร์สองตัว: เราประกบชิ้นส่วนยึดมอเตอร์ตรงกลาง (ชิ้นที่มีรูหกเหลี่ยม) ระหว่างอีกสองชิ้นที่มีรูสำหรับสลักให้พอดี จากนั้นเราติดมอเตอร์แต่ละตัวเข้ากับตัวยึดมอเตอร์แต่ละตัวโดยใช้สกรู การติดกาวที่เมาท์และมอเตอร์กับพื้นผิวใดๆ ในตอนนี้ทำให้เราสามารถติดตั้งและถอดมอเตอร์ของเราได้อย่างง่ายดายโดยใช้ประแจหกเหลี่ยมเท่านั้น ในการเปลี่ยนจากมอเตอร์เป็นเกียร์ เราใช้ปลอกหุ้มเพลาแบบพิมพ์ 3 มิติเพื่อเชื่อมต่อกับเฟืองเพลาเดือย

ตัวเรือนมอเตอร์: ชิ้นส่วนตัวเรือนมอเตอร์สร้างตัวเรือนรูปทรงกล่องสำหรับมอเตอร์ สี่เหลี่ยมที่มีรูอยู่ด้านบนและด้านล่าง (อันที่มีหลายรูอยู่ด้านบน) ส่วนที่เหลือของกล่องเรือนมอเตอร์ประกอบด้วยด้านต่างๆ ที่ประกอบเข้าด้วยกันโดยใช้ร่อง + สัน กาวชิ้นส่วนทั้งหมดเข้าด้วยกันที่ขอบยกเว้นด้านเดียว เนื่องจากคุณยังจำเป็นต้องใส่มอเตอร์เข้าไปข้างใน และจะทำจากด้านข้างได้ง่ายกว่าจากด้านบน

การควบคุมมอเตอร์: ในการควบคุมมอเตอร์ เราใช้จอยสติ๊ก Arduino และตัวขับมอเตอร์แยกต่างหากเพื่อจ่ายไฟให้กับมอเตอร์ ทุกอย่างใช้แจ็ค DC 9 โวลต์เพียงตัวเดียว เพื่อให้ได้การเคลื่อนไหวตามที่ต้องการ เราต้องปรับความแรงของสัญญาณ PWM เพื่อให้มีแรงบิดเพียงพอที่จะเอาชนะแรงเสียดทานในเกียร์ในขณะที่ป้องกันไม่ให้เคลื่อนที่เร็วเกินไป ขั้นตอนต่อไปจะอธิบายการกำหนดค่า Arduino และรหัส… ?

ขั้นตอนที่ 4: Arduino

นี่คือรหัส Arduino เพื่อควบคุมตำแหน่งของเลเซอร์โดยใช้จอยสติ๊กเป็นอินพุต รหัสถูกเขียนขึ้นเพื่อให้แต่ละทิศทางของจอยสติ๊กควบคุมมอเตอร์ตัวใดตัวหนึ่ง (มอเตอร์ควบคุมแกน x และมอเตอร์ควบคุมแกน y) ซึ่งช่วยให้เครื่องสามารถวาดเส้นโค้งและเส้นทแยงมุมเมื่อใดก็ตามที่ตำแหน่งจอยสติ๊กอยู่ห่างจากแกนนอน/แนวตั้ง

ขั้นตอนที่ 5: จอยสติ๊ก

เราเลือกที่จะพิมพ์เคสจอยสติ๊กแบบ 3 มิติใน PLA เพื่อให้ผู้ใช้ถือและใช้งานรู้สึกสบายและเป็นธรรมชาติ (แม้ว่าจะยังทำงานได้อย่างถูกต้องโดยไม่มีเคส)

โดยพื้นฐานแล้วมันคือปลอกวงรีสองครึ่งที่มีรูอยู่ด้านหนึ่ง เราใส่แท่งควบคุมเข้าไปข้างใน ดังนั้นเมื่อประกอบปลอกเข้าด้วยกัน มันจะสอดเข้าไปในรูเพื่อให้ผู้ใช้โต้ตอบได้ สายไฟขยายออกทางด้านหลังของอีกด้านของเคสและไปยัง Arduino

ขั้นตอนที่ 6: วาดภาพบนผ้าใบ Artboard

ทาสีผ้าใบอาร์ตบอร์ดด้วยผงเรืองแสง และปล่อยให้แห้งในขณะที่คุณทำขั้นตอนต่อไป

? ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้เก็บไว้ในสภาพแวดล้อมที่ถูกสุขอนามัย ครั้งแรกที่เราทาแป้งฝุ่นและขี้เลื่อยติดอยู่ นอกจากนี้ยังง่ายต่อการผสมแป้งกับสีเพื่อให้เกาะติดได้ง่าย

ขั้นตอนที่ 7: ระบบเลเซอร์และกระจก

เหตุใดเลเซอร์จึงไม่ชี้ตรงจากปลายชั้นวางด้านบนโดยตรง

เบรตต์กับฉันตระหนักได้อย่างรวดเร็วว่าการวางเลเซอร์ไว้บนกระดานวาดภาพที่ส่วนท้ายของชั้นวางนั้นทำให้น้ำหนักส่วนปลายของชั้นวางลดลง ซึ่งจำกัดช่วงการเคลื่อนที่ของมัน แต่เราตัดสินใจใช้แรงบันดาลใจจากการออกแบบเครื่องตัดเลเซอร์ วิธีแก้ปัญหา: การวางกระจกไว้ที่ปลายชั้นวางโดยเอียง 45 องศา เรามั่นใจได้ว่าลำแสงจะชี้ในแนวตั้งฉากกับพื้นผิวโดยตรงโดยไม่เพิ่มน้ำหนัก จนจบ!

เลเซอร์: ติดตั้งเลเซอร์และกระจกอย่างระมัดระวัง ป้อนสายเลเซอร์ผ่านหนึ่งรูที่ด้านบนของหลังคาตัวเรือนมอเตอร์เพื่อเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ รัดแถบยางผ่านรูอีกด้านของหลังคาเรือนมอเตอร์เพื่อยึดเลเซอร์ให้เข้าที่

กระจกเงา: กระจกควรทำมุม 45 องศาโดยใช้ชิ้นสามเหลี่ยมขนาดสี่นิ้ว โดยการติดตั้งเลเซอร์ขนานกับพื้น ลำแสงเลเซอร์ควรสะท้อนออกจากกระจกและกระทบกับพื้นด้านล่างโดยตรง แม้ว่าชั้นวางจะเคลื่อนที่ก็ตาม

ขั้นตอนที่ 8: การขัดขั้นสุดท้าย

หลังจากทดสอบเพื่อให้แน่ใจว่าทำงานได้อย่างถูกต้อง เราจึงติดกาวที่หน้าสุดท้ายของตัวเรือนมอเตอร์ เพื่อเพิ่มความน่าสนใจให้กับตัวเครื่อง เราได้ติดแหวนรองล็อกไว้ที่ด้านล่างของเดือย นอกจากนี้ยังมีจุดประสงค์ในการใช้งานเล็กน้อยเช่นกันเนื่องจากเครื่องซักผ้าเหล่านี้ทำหน้าที่เป็น "เท้า" สำหรับเครื่อง (แทนที่จะให้ฐานทั้งหมดแตะพื้น) ซึ่งทำให้ง่ายต่อการเคลื่อนย้ายเครื่องทั้งหมดบนโต๊ะ จากนั้นเราก็ทำการขัดเงาผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายด้วยการขัดไม้ที่เปิดอยู่ทั้งหมด

การสะท้อนกลับ: เรามีช่วงเวลาที่ดีในการออกแบบเครื่องจักรนี้และมีเวลาเล่นที่ดียิ่งขึ้นกับมัน ที่น่าแปลกก็คือ ชิ้นส่วนที่ซับซ้อนที่สุดของการออกแบบดูเหมือนจะสร้างปัญหาให้กับเราน้อยที่สุด ในขณะที่ชิ้นส่วนที่ง่ายที่สุดให้ประโยชน์สูงสุดแก่เรา หากเราทำโครงงานนี้อีกครั้ง เราจะทดลองเพิ่มเติมกับวัสดุลดแรงเสียดทานบนชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว

เราหวังว่าผู้คนจะเพลิดเพลินกับอุปกรณ์นี้มากเท่ากับที่เราทำ และมันเป็นแรงบันดาลใจให้พวกเขาสร้างเครื่องรุ่นนี้ให้ดียิ่งขึ้นในอนาคต

-ดีที่สุด, จัสตินและเบรตต์

รางวัลชนะเลิศการประกวด Make it Glow