CNC Laser

Je vous présente ma dernière réalisation en cours. Rien a voir avec Arduino malgré que je souhaitait piloter l'ensemble avec une UNO.

Après avoir fabriqué une fraiseuse CNC, j'ai voulu y adapter un Laser pour réaliser de la découpe plus fine en complément de la broche. A force de chercher, j'ai décider de fabriquer une machine complète.

L'ensemble est réalisé en plexi de 10mm

Avant toute chose, le laser est très dangereux pour les yeux, même un rayon indirect peu faire de gros dégats, il est obligatoire de se protéger avec des lunettes spécifique. Il faut bien choisir ses lunette car elles ne sont pas universelles, il y a plusieurs sortes adaptées a chaque longueur d'onde du laser. Un laser est également dangereux pour la peau, il peut créer des brûlures profondes, en faisant mes tests, je me suis brulé simplement en passant rapidement la main par inadvertance devant le rayon.
2watts c'est peu mais en Laser, ça commence a causer!!!!

Ceux qui souhaitent les  Gcodes ou le programme Arduino peuvent me laisser un message et je leur enverrai le tout.

Dimension de gravure format A4

En images

 Le protique déjà monté découpé a la fraiseuse CNC

 Tout a été réalisé a la fraiseuse y compris les paliers

Ci dessus la plaque servant a supporter les rails et le Laser

Face avant et arrière avec un palier en place

Les coté en cours d'usinage

La partie support est assemblée, il reste la gestion des axes et le laser a installer.

Pour le fraisage des divers éléments, j'ai utilisé:

- Draftsight pour la partie dessins a l'échelle - téléchargement:
http://www.3ds.com/fr/produits-et-services/draftsight/
- CAMBAM pour la génération des Gcodes  - téléchargement: http://www.cambam.info/downloads/
- Mach3 pour la gestion de la graveuse - téléchargement: http://www.mach3fr.com/V2/mach3/

Les moteurs

Nous allons passer a la partie translation.

N'ayant besoin que d'une faible puissance, je suis parti sur la base de deux moteurs pas a pas NEMA 17 (l'axe Y sera quand même assez lourd si motorisation).

Ici nous n'avons besoin de motoriser que deux axes X et Y, le Z se fera en manuel bien que cela ne s'avère pas nécessaire si on utilise un driver laser analogique. J'aborderai ce sujet plus tard dans la mise en œuvre du laser.

Le driver

Le driver avait été acheté pour ma fraiseuse a broche, cette carte a des soucis de fabrication, elle a tendance a perdre des pas en Z. Etant donné que nous n'avons pas besoin de l'axe Z ça tombe très bien !!!

J'alimente celle-ci en 24V malgré que la doc technique du driver donne 12V pour les NEMA 17, ça ne pose aucun soucis puisque les moteurs pas a pas sont commandés en courant. Cette tension plus élevée permet de ne pas perdre de couple a haute vitesse.

Pour ceux qui se posent la question, il n'existe pas de drivers en USB, il est nécessaire de posséder un ancien PC avec un port parallèle. J'ai essayé de faire fonctionner le driver avec un portable, ça ne fonctionne pas car l'alimentation n'est pas assez puissante.

Configuration des moteurs

J'utilise mach3 pour la gestion de ma fraiseuse donc je vais faire pareil pour le laser. Vous pouvez le télecharger en version gratuite  limitée a 500 lignes.

Téléchargement de mach3

Ouvrez mach3

Configuration des ES

 Onglet sortie moteur, configurez les sorties suivant les données de votre driver

Onglets sorties

Configurez les sortie de validation toujours suivant votre driver.

Allez dans l'onglet configuration des moteurs

Cette fenêtre s'ouvre

Là il suffit de donner les valeurs suivantes :
-Nombre de pas par tour
-Vitesse d'avance max
-Accélération

Attention, il faut valider chaque axe indépendamment.

Configuration de mach 3 pour la gravure laser.

Ouvrez mach3
Allez dans l'onglet configuration puis configuration générale

 Dans cette page, il faut cocher axe Z sortie 6 pour la valider

Cliquer OK

Puis onglet général, configuration des E/S

  Onglet gestion de la broche, cocher la fonction laser

Ne pas fermer la fenêtre !!!!!!!!

Maintenant il faut paramétrer la sortie de commande pour le laser, pour ma part ayant une commande TTL, j'ai validé la sortie relai qui est la broche 9

Dans la même fenêtre onglet configuration des sorties, validez la sortie 6 et affectez lui la broche voulue, ici la 9.

Cliquez sur OK et voila, la commande laser est validée. Elle fonctionne de la manière suivante, dès que Z descend sous zéro le laser s'allume dès qu'elle passe au dessus de zéro il s'éteint.

Le principe de câblage

Concernant la carte driver, rien de compliqué, il suffit de câbler selon la doc du fabriquant.

Le principe est simple, J'ai mis les 3 limites X,Y et Z, sur la 4éme entrée j'y ai mis l'arrêt d'urgence manuel et celui géré par le module Arduino. Ceci n'est pas figé, c'est une esquisse qui donne une idée du câblage. Le schéma est assez complet, les MZ (moteurs Z ne sont pas utilisés dans mon cas).

Que fait Arduino??

1.  Il gère la température du module Peltier
2. Il gère la température de Laser
3. Il gère le courant du Laser par le biais soit d'une sortie ANA qui attaquera le driver, soit une sortie directe en PWM a voir car encore en cours d'étude. Passer par Arduino pour le courant de la diode a l'avantage de donner des limites et éventuellement de pouvoir donner des consignes de puissance suivant les matériaux a usiner. Certains diront que la diode peut être pilotée en linéaire par le driver Oui!! mais celui-ci ne surveille pas les limites et comme les drivers sont presque universels soit pour des courants allant de 0A a quelques ampères, on a vite fait de griller la diode avec une fausse manipulation
4. Il affiche les températures
5. Il affiche le courant du Laser
6. Je vais peut être gérer les limites et les afficher afin de savoir laquelle a beugué car avec mach3 on ne sait pas quelle limite a décroché. Il ne fait pas de distinction, pour lui c'est un AU.

Le matériel utilisé pour la partie contrôle avec Arduino.

1.  1 carte SEEDUINO MEGA (j'ai opté pour celle-ci parce que c'est une MEGA qui a la taille d'une UNO!!!)
2. 1 afficheur 128x64 (j'ai pris un module avec rétro éclairage RVB
3. 2 Sondes DS18B20
4. potentiomètre 10K ohms
5. 3 Relais 5V a définir une fois terminé

La câblage en vrac pour les essais

  

L' affichage de la consigne de courant dans la diode, du courant consommé , de la température du Laser et de la température du module peltier (coté dissipateur).

 Concernant la consigne, une valeur maximum est a configurer a la programmation cette valeur sera donnée en fonction de la diode.

J'ai généré une alarme température

 

En mode alarme, l'afficheur clignote en rouge et dans le cas d'une alarme température comme ici (consigne a 30°) un thermomètre s'affiche. A la disparition de l'alarme l'écran redeviens normal mais le thermomètre reste affiché jusqu’à ce que le défaut soit acquitté manuellement. Pour un défaut de courant ce sera un ampèremètre et pour un défaut de translation ???? a voir .

J'oubliais, une alarme génère un arrêt d'urgence afin de pouvoir redémarrer la gravure là ou le programme c'est arrêté.

Encore un peu de mécanique

Avant de passer au laser, il me restait un peu de mécanique a faire, voici quelques images

Réalisation des ecrous d'entraînement avec des prolongateurs de tige filetée et des petit fer plat perforés

Détails sur le refroidissement du laser, entre celui-ci et le dissipateur, on retrouve le module peltier.
Il manque encore un ventilateur au dessus du dissipateur, il est commandé et je ne l'ai pas encore eu, il sera assez puissant pour refroidir le peltier et souffler sur les fumées afin de ne pas abîmer la lentille du Laser.

La fixation est provisoire juste pour faire des essais

Essai en vidéo

Une deuxième vidéo, il me reste un petit réglage a faire dans mach3 car on voit un point a l'endroit ou le laser démarre et s'arrête. Il faut que celui-ci s'allume et s'arrête tout de suite alors qu'il reste allumé une seconde au même endroit.

A suivre ....... !!!

Une petite suite.

Après ces fêtes de Noël, je m'y suis remis, avant tout j'ai trouvé la solution au problème cité ci dessus c'est une mauvaise programmation dans le Gcode, je n'ai pas donné les bonnes infos concernant l'axe Z.

J'ai acheté un vieux PC sur EB pour 28€, que j'ai démonté pour récupérer la carte mère, l'alim et le disque dur.
J'ai réalisé une boite aux dimensions adaptée a la partie mécanique.

J'ai réussi a tout mettre dans un coffret de 480 x 290 x 90, on y trouve même le driver et l'arduino.
 N'ayant pas assez de place en hauteur pour refroidir le processeur,  j'ai fabriqué  un caisson avec une turbine de manière a refouler l'air chaud sur le coté.


L' arrière

Toute les plaque ont encore une fois été découpées avec ma fraiseuse a broche.

Vue d'ensemble

Allumé

J'éspère que vous avez remarqué les lunettes de protections (lunettes vertes), je rappel que c'est super important et obligatoire!!!!

Détails de la face avant

La partie mécanique terminée, je vais pouvoir parler de la technique dans une autre page.

Petite nouveauté!!!

Suite a une demande, j'ai fabriqué la partie mécanique de cette machine en kit. Si cela vous intéresse, n'hésitez pas a me contacter.