Máy vẽ laser: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

✨Vẽ các vệt sáng lân tinh bằng máy được thiết kế và chế tạo hoàn toàn từ đầu!

Câu chuyện: Giữa những giờ nghỉ học giữa tuần, tôi và bạn Brett đã thiết kế và chế tạo chiếc máy này sử dụng hệ thống gương và laze để vẽ những vệt sáng phát quang, có thể điều khiển được thông qua một cần điều khiển in 3D. Mục tiêu chính là sử dụng các kỹ thuật vẽ và chất liệu mà mọi người thường không liên quan đến việc vẽ trong khi khơi dậy cảm giác hấp dẫn ở người dùng.

Chúng tôi hy vọng bạn sẽ thích nó nhiều như chúng tôi đã vui vẻ thiết kế và xây dựng nó!

Quân nhu

Chúng tôi là hai học sinh hư hỏng nên chúng tôi chủ yếu chuyển sang tìm kiếm mảnh vụn và gỗ bỏ đi xung quanh trường của chúng tôi và tất cả các công cụ đều từ không gian sản xuất của trường chúng tôi. Chúng tôi cũng không được tiếp cận với nhiều vật liệu kim loại (bánh răng, giá đỡ và bánh răng, chốt, v.v.) nên chúng tôi tự làm chúng từ gỗ cắt laser. Đối với những mảnh mà chúng tôi không thể tìm thấy, chúng tôi đã mua chúng trên amazon với tổng số tiền là 19,50 đô la.

Lưu ý: dự án này cần tia laser, nhớ đừng nhìn thẳng vào mắt!

Vật liệu:

• 1/4 trong ván ép (x2)
• 1/8 trong Ván ép (x1)
• Keo dán gỗ (lớp mỏng)
• 1/2 in Dowel bằng gỗ (x1)
• 1/2 trong Gương (x1)
• 1/4 đường kính 2 trong ống đồng dài (x1)
• 1/4 đường kính 2 trong Ống đồng dài (x2)
• 1/4 đường kính 1,5 inch Ống đồng dài (x3)
• 1/2 trong O. D. 1/4 trong I. D. Vòng bi (x6)
• Diode laser 405 nm (x1)
• Arduino (x1)
• Dây 24 AWG 6ft (x1)
• Bột lân quang (x1)
• Bộ đổi nguồn 120 VAC sang 9 V (x1)
• Dây cao su (x1)
• Cần điều khiển tương tự 2 trục (x1)
• Trình điều khiển động cơ L298N (x1)
• Giắc cắm DC 2,5 mm (x1)

Công cụ:

• Máy cắt laser
• Giấy nhám
• Nhìn thấy
• Súng bắn keo nóng
• Dead Blow Hammer
• Sắt hàn
• Máy khoan
• máy in 3D
• Dremel

Bước 1: Cắt laser các mảnh

Đính kèm là hai tệp minh họa cho tất cả các miếng gỗ cần được cắt bằng laser và tên của chúng tương ứng với loại gỗ mà chúng sẽ được cắt ra (ván ép 1/4 inch v. 1/8 inch). Tôi cũng đính kèm hình ảnh của các tập tin. Trên thực tế, có nhiều ổ khóa hơn mức cần thiết nhưng chúng thỉnh thoảng bị hỏng, vì vậy, thật tuyệt khi có một số tính năng bổ sung.

Tất cả các dòng nên được cắt, không được khắc. Khi chúng được cắt ra, hãy chuyển sang bước tiếp theo!

Bước 2: Lắp ráp các mảnh Pt. 1 Hệ thống cơ sở và giá đỡ

Trên đây là những hình ảnh về cách các mảnh ghép lại với nhau cũng như video hậu trường. Việc xây dựng cho bước này được chia thành việc xây dựng đầu tiên các phần từ tệp illustrator 1/4 inch trước đó và sau đó là tệp illustrator 1/8 inch.

1/4 inch phần ---

Đế: Đẩy chốt qua góc của tấm đế và đẩy vòng đệm có khóa qua các đầu của chốt để giữ tấm đế ở đúng vị trí. Phần đế này cung cấp không gian cho arduino ở trạng thái nửa ẩn trong khi hỗ trợ cho canvas artboard.

Hỗ trợ ổ lăn: Dán miếng đỡ ổ lăn lên bề mặt mái nhà chứa động cơ 1/8 inch

Lắp ráp ổ trục: Giá trên được giữ cố định và di chuyển bằng cách sắp xếp hình tam giác của các ổ lăn giúp nó không quay trong khi vẫn bảo toàn chuyển động tịnh tiến. Hình ảnh về hình dạng của các ổ lăn được cung cấp ở trên. Các sơ đồ mô tả cách các ổ lăn tương tác với giá đỡ và vị trí chúng được đặt trên máy. Đặt chúng qua các lỗ của ổ đỡ ổ lăn mà bạn đã dán vào mái nhà chứa động cơ

Dầm đỡ: Được gắn nhãn là "những thứ này đảm bảo giá đỡ không bị bay ra" trong tệp 1/4 inch, những chùm hỗ trợ này làm giảm sự dao động bằng cách tăng thêm độ cứng của giá đỡ và ngăn người dùng quá nhiệt tình làm các mảnh văng ra khỏi máy hoặc làm vỡ gương kính! Chúng tôi đã sử dụng keo dán gỗ để gắn chúng vào giá trên cùng vì nó cần phải chắc chắn.

Phần 1/8 inch ---

Giá đỡ dưới cùng: Giá dưới cùng là giá ngắn hơn có lỗ. Lỗ này cho phép bạn luồn dây arduino từ dưới khe của tấm đế trên và vào vỏ động cơ, do đó, dây có thể tiếp cận động cơ ngay cả khi giá dưới đang di chuyển.

Giá trên và bánh răng: Giá trên là giá còn lại (giá dài hơn). Hình ảnh về cấu trúc bánh răng (một trong những bánh răng khổng lồ) trông như thế nào và cách hoạt động của nó được cung cấp trong hình với vòng đệm.

Phần còn lại của phần 1/8 inch (các phần liên quan đến động cơ) được giải thích trong bước tiếp theo…?

Bước 3: Lắp ráp các mảnh: Pt 2. Động cơ Stuff

Tiếp theo, chúng tôi cần thiết kế giá gắn động cơ và động cơ để làm cho nó chuyển động. Có hai động cơ, một động cơ để di chuyển theo trục x và động cơ còn lại để di chuyển theo trục y.

Làm hai giá đỡ động cơ: Chúng tôi kẹp các miếng gắn động cơ ở giữa (miếng có lỗ hình lục giác) giữa hai miếng còn lại có chứa các lỗ để bu lông lắp vào. Sau đó, chúng tôi gắn từng động cơ vào từng ngàm động cơ bằng vít. Việc dán ngàm và động cơ lên bất kỳ bề mặt nào giờ đây cho phép chúng tôi dễ dàng lắp đặt và tháo động cơ của mình chỉ bằng cờ lê lục giác. Để chuyển đổi từ động cơ sang bánh răng, chúng tôi đã sử dụng vòng cổ trục in 3D để giao tiếp với bánh răng trục chốt.

Vỏ động cơ: Các miếng vỏ động cơ tạo thành vỏ hình hộp cho động cơ. Các hình chữ nhật có lỗ ở đó là phần trên cùng và dưới cùng (hình có nhiều lỗ là phần trên cùng). Phần còn lại của hộp vỏ động cơ bao gồm các mặt khớp với nhau bằng cách sử dụng các rãnh + gờ của chúng. Dán tất cả các mảnh lại với nhau ở các cạnh ngoại trừ một mặt vì bạn vẫn cần đặt động cơ vào bên trong và làm như vậy từ bên cạnh dễ dàng hơn so với từ phía trên.

Điều khiển động cơ: Để điều khiển động cơ, chúng tôi đã sử dụng cần điều khiển, Arduino và trình điều khiển động cơ riêng biệt để cấp nguồn cho động cơ. Mọi thứ chạy từ một giắc cắm DC 9-volt duy nhất. Để đạt được chuyển động mong muốn, chúng tôi phải điều chỉnh cường độ của tín hiệu PWM sao cho đủ mô-men xoắn để thắng ma sát trong bánh răng trong khi vẫn giữ cho nó không chuyển động quá nhanh. Bước tiếp theo mô tả cấu hình và mã Arduino…?

Bước 4: Arduino

Đây là mã Arduino để điều khiển vị trí của tia laser bằng cách sử dụng phím điều khiển làm đầu vào. Mã được viết để mỗi hướng của cần điều khiển điều khiển một trong các động cơ (động cơ điều khiển trục x và động cơ điều khiển trục y). Điều này cho phép máy vẽ các đường cong và đường chéo bất cứ khi nào vị trí cần điều khiển cách xa trục ngang / dọc.

Bước 5: Cần điều khiển

Chúng tôi đã chọn in 3D hộp đựng cần điều khiển bằng PLA để người dùng có thể cầm và thao tác cảm thấy thoải mái và tự nhiên (mặc dù nó vẫn có thể hoạt động chính xác mà không cần vỏ).

Về cơ bản, nó là hai nửa của một vỏ hình bầu dục với một lỗ ở một bên. Chúng tôi đặt thanh điều khiển vào bên trong để khi ghép vỏ lại với nhau, nó sẽ lọt qua lỗ để người dùng tương tác. Các dây kéo dài ra mặt sau của mặt bên kia của vỏ và đến arduino.

Bước 6: Sơn Artboard Canvas

Sơn canvas artboard với bột lân tinh và để khô trong khi bạn thực hiện các bước tiếp theo.

? Đảm bảo giữ nó trong một môi trường rất vệ sinh, lần đầu tiên chúng tôi áp dụng bột, bụi và mùn cưa sẽ bị mắc kẹt. Cũng dễ dàng hơn để trộn bột với sơn để nó dính dễ dàng.

Bước 7: Hệ thống Laser và Gương

Tại sao tia laser không hướng thẳng xuống từ phần cuối của giá đỡ trên cùng?

Brett và tôi nhanh chóng nhận ra rằng việc đặt tia laser trực tiếp lên bảng vẽ ở cuối giá làm cho phần cuối của giá bị hạn chế phạm vi chuyển động của nó. Thay vào đó, chúng tôi quyết định lấy cảm hứng từ việc thiết kế máy cắt laser. đến cuối cùng!

Laser: Gắn laser và gương một cách cẩn thận. Luồn các dây laser qua một lỗ trên đỉnh của mái nhà chứa động cơ để kết nối với pin. Vòng các sợi dây cao su qua lỗ còn lại của mái vỏ động cơ để cố định tia laser vào đúng vị trí.

Gương: Gương phải được đặt nghiêng một góc 45 độ bằng cách sử dụng các miếng 1/4 inch hình tam giác. Bằng cách gắn tia laser song song với mặt đất, chùm tia laser sẽ phản xạ khỏi gương và chạm đất ngay bên dưới, ngay cả khi giá đỡ di chuyển.

Bước 8: Đánh bóng lần cuối

Sau khi kiểm tra để đảm bảo nó hoạt động tốt, chúng tôi dán lên mặt cuối cùng của vỏ động cơ. Để tăng sức hấp dẫn trực quan của máy, chúng tôi đã gắn các vòng đệm có khóa ở dưới cùng của chốt. Nó cũng có một mục đích chức năng nhỏ vì những vòng đệm này hoạt động như "chân" cho máy (thay vì toàn bộ phần đế chạm đất) giúp di chuyển toàn bộ máy trên bàn dễ dàng hơn. Sau đó, chúng tôi đánh bóng sản phẩm lần cuối bằng cách chà nhám tất cả các phần gỗ lộ ra ngoài.

Suy ngẫm: Chúng tôi đã có một khoảng thời gian tuyệt vời khi thiết kế chiếc máy này và thậm chí còn tuyệt vời hơn khi chơi với nó. Trớ trêu thay, những phần phức tạp nhất của thiết kế dường như mang lại cho chúng tôi ít rắc rối nhất, trong khi những phần đơn giản nhất lại mang lại cho chúng tôi nhiều nhất. Nếu được thực hiện lại dự án này, chúng tôi sẽ thử nghiệm nhiều hơn với các vật liệu giảm ma sát trên các bộ phận chuyển động.

Chúng tôi hy vọng rằng mọi người sẽ thích thiết bị này nhiều như chúng tôi và nó truyền cảm hứng để họ tạo ra những phiên bản tốt hơn nữa của chiếc máy này trong tương lai.

-Tốt nhất, Justin và Brett

Giải nhất cuộc thi Make it Glow