Lasertegnemaskin: 8 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

✨Tegn fosforescerende lysstier med en maskin designet og bygget helt fra bunnen av!

Historien: Mellom pausestudier i løpet av midtveien, designet og bygde min venn Brett og jeg denne maskinen som bruker et laser- og speilsystem for å tegne selvlysende lysstier, som kan kontrolleres via en 3D -trykt joystick. Hovedmålet var å bruke tegneteknikker og materialer som folk vanligvis ikke ville assosiere med tegning mens de ga en følelse av intriger hos brukeren.

Vi håper du liker det like mye som vi hadde det gøy å designe og bygge det!

Rekvisita

Vi er to blakkelever, så vi gikk stort sett til å finne skrapstykker og kasserte tre rundt skolen vår, og alle verktøyene var fra skolens produsentområde. Vi hadde heller ikke tilgang til mange metallmaterialer (tannhjul, tannhjul, dyvel osv.), Så vi lagde dem selv av laserskåret tre. For brikkene vi ikke fant, kjøpte vi dem på amazon for totalt $ 19,50.

Merk: dette prosjektet krever en laser. Husk å ikke se på det direkte i øynene!

Materialer:

• 1/4 i kryssfiner (x2)
• 1/8 tommer kryssfiner (x1)
• Trelim (tynt lag)
• 1/2 tommer trepinne (x1)
• 1/2 i speil (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. Kullager (x6)
• 405 nm laserdiode (x1)
• Arduino (x1)
• 24 AWG 6ft ledning (x1)
• Fosforescerende pulver (x1)
• Strømuttak 120 VAC til 9 V strømadapter (x1)
• Gummibånd (x1)
• Joystick 2-akset analog (x1)
• L298N motor driver (x1)
• 2,5 mm DC -kontakt (x1)

Verktøy:

• Laserskjærer
• Sandpapir
• Sag
• Varm limpistol
• Dead Blow Hammer
• Loddejern
• Bore
• 3D -skriver
• Dremel

Trinn 1: Laserskjæring av brikkene

Vedlagt er de to illustratorfilene for alle trebitene som må laserskjæres, og navnene deres tilsvarer tresorten de skal kuttes ut på (1/4 tommer v. 1/8 tommer kryssfiner). Jeg har også lagt ved bilder av filene. Det er faktisk flere låseskiver enn nødvendig, men de går noen ganger i stykker, så det er alltid hyggelig å ha litt ekstra.

Alle linjer skal kuttes, ikke gravert. Når de er kuttet ut, gå videre til neste trinn!

Trinn 2: Montering av stykkene Pt. 1 Base- og stativsystem

Over er bilder av hvordan brikkene kommer sammen, samt en video bak kulissene. Konstruksjonen for dette trinnet er delt inn i å først konstruere brikkene fra den forrige 1/4 tommers illustratorfilen og deretter 1/8 tommers illustratorfilen.

1/4 tommers seksjon ---

Sokkel: Skyv dyvlene gjennom hjørnet av bunnplatene og skyv låseskivene gjennom endene på dyvelen for å holde bunnplatene på plass. Denne basen gir en plass for arduinoen til å forbli halv-skjult mens den gir støtte for lerretet på tavlen.

Rullelagerstøtte: Lim rullelagerstøtten på 1/8 tommer motorhusets takflate

Lager: Det øverste stativet holdes på plass og flyttes av et trekantet arrangement av rullelagre som hindrer det i å rotere samtidig som det bevarer jevn translasjonsbevegelse. Et bilde av hvordan rullelagrene ser ut er gitt ovenfor. Diagrammene viser hvordan rullelagrene samhandler med stativet og hvor de er plassert på maskinen. Plasser disse gjennom hullene på rullelagerstøtten du limte på taket på motorhuset

Støttebjelker: Merket som "disse sørger for at stativet ikke flyr av" i kvart-tommers filen, disse støttebjelkene reduserer vingling ved å øke stivheten i stativet og forhindre at overentusiastiske brukere sender stykker som flyr av maskinen eller knuse glassspeilet! Vi brukte trelim for å feste dem til toppstativet siden det må være solid.

1/8 tommers seksjon ---

Bunnstativ: Bunnstativet er det kortere stativet med hullet. Dette hullet lar deg mate arduino -ledningene fra spalten på den øverste bunnplaten og inn i motorhuset, slik at ledningene kan nå motoren selv når bunnstativet beveger seg.

Toppstang og tannhjul: Toppstativet er det andre stativet (det lengre). Et bilde av hvordan pinjong (en av de gigantiske tannhjulene) strukturen ser ut og hvordan den fungerer, er gitt på bildet med låseskivene.

Resten av 1/8 tommer delen (de motorrelaterte brikkene) forklares i neste trinn …?

Trinn 3: Montering av delene: Pt 2. Motorsaker

Deretter trengte vi å designe motorfester og motorer for å få den til å bevege seg. Det er to motorer, en for bevegelse i x-aksen og den andre for bevegelse i y-aksen.

Lage to motorfester: Vi klemte de midterste motorfestestykkene (de med sekskanthullene) mellom de to andre som inneholder hull som boltene skal passe gjennom. Vi festet deretter hver motor til hvert motorfeste ved hjelp av skruer. Liming av feste og motor på en hvilken som helst overflate gjorde at vi enkelt kunne installere og fjerne motorene våre ved hjelp av bare unbrakonøkkel. For å overgå fra motor til gir, brukte vi en 3D-trykt akselkrage for å koble til dowel-shafted giret.

Motorhus: Motorhusdelene lager et eskeformet hus til motoren. Rektanglene med hull i er topp- og bunnstykkene (den med flere hull er toppen). Resten av motorhusboksen består av sidene som passer sammen ved hjelp av sporene + åsene. Lim alle brikkene sammen i kantene bortsett fra det ene ansiktet siden du fortsatt trenger å sette motoren inne, og det er lettere å gjøre det fra siden enn ovenfra.

Kontrollere motoren: For å kontrollere motorene brukte vi en joystick, Arduino og en separat motordriver for å drive motorene. Alt går fra en enkelt 9-volts DC-kontakt. For å oppnå ønsket bevegelse, måtte vi justere styrken til PWM -signalet slik at det var nok dreiemoment til å overvinne friksjon i giret, samtidig som det ikke beveget seg for fort. Det neste trinnet beskriver Arduino -konfigurasjonen og koden …?

Trinn 4: Arduino

Dette er Arduino -koden for å kontrollere posisjoneringen av laseren ved hjelp av joysticken som inngang. Koden er skrevet slik at hver retning av joysticken styrer en av motorene (motoren som styrer x-aksen og motoren som styrer y-aksen). Dette gjør at maskinen kan tegne kurver og diagonaler når joystickposisjonen er borte fra den horisontale/vertikale aksen.

Trinn 5: Styrespaken

Vi valgte å 3D -skrive ut et joystick -etui i PLA, slik at det ville føles behagelig og naturlig for brukeren å holde og bruke (selv om det fortsatt kan fungere riktig uten etui).

I hovedsak er det to halvdeler av et ovalt foringsrør med et hull på den ene siden. Vi setter kontrollpinnen inne, så når foringsrøret settes sammen, passer det gjennom hullet for brukeren å samhandle med. Ledningene strekker seg ut på baksiden av den andre siden av foringsrøret og til arduinoen.

Trinn 6: Maling av artboard -lerretet

Mal artboard -lerretet med fosforescerende pulver og la det tørke mens du jobber med de neste trinnene.

? Sørg for å oppbevare den i et veldig sanitær miljø, første gang vi påførte pulveret, støv og sagflis satte seg fast. Det er også lettere å blande pulveret med maling så det fester seg lett.

Trinn 7: Laser- og speilsystemet

Hvorfor peker ikke laseren rett ned fra enden av toppstativet?

Brett og jeg innså raskt å sette laseren direkte over tegnebrettet i enden av stativet veide enden av stativet ned, noe som begrenset bevegelsesområdet. I stedet bestemte vi oss for å hente inspirasjon fra utformingen av en laserskjærer. Løsningen: Ved å sette et speil på enden av stativet med en 45-graders vipp, kunne vi sikre at strålen ville peke direkte vinkelrett på overflaten uten å legge til vekt til slutten!

Laseren: Monter laseren og speilet forsiktig. Før lasertrådene gjennom ett hull på toppen av motorhuset taket for å koble til batteriet. Sløyfe gummibånd gjennom det andre hullet på motorhuset taket for å sikre laseren på plass.

Speilet: Speilet skal vinkles i en 45-graders vinkel ved hjelp av de trekantede kvart-tommers stykkene. Ved å montere laseren parallelt med bakken, skal laserstrålen reflektere av speilet og treffe bakken rett under, selv om stativet beveger seg.

Trinn 8: Sluttpolering

Etter å ha testet for å sikre at den fungerte som den skal, limte vi på den siste siden av motorhuset. For å øke maskinens visuelle appell festet vi låseskiver nederst på pluggene. Det hadde også et lite funksjonelt formål siden disse skivene fungerte som "føtter" for maskinen (i stedet for at hele basen berørte bakken), noe som gjorde det lettere å flytte hele maskinen på et bord. Vi ga deretter produktet en siste polering ved å slipe alt synlig tre.

Refleksjon: Vi hadde en flott tid å designe denne maskinen og enda bedre tid med å leke med den. Ironisk nok så det ut til at de mest kompliserte delene av designet ga oss minst trøbbel, mens de enkleste delene ga oss mest. Hvis vi skulle gjøre dette prosjektet igjen, ville vi eksperimentere mer med friksjonsreduserende materialer på de bevegelige delene.

Vi håper at folk liker denne enheten like mye som oss, og at den inspirerer dem til å lage enda bedre versjoner av denne maskinen i fremtiden.

-Beste, Justin og Brett

Førstepremie i Make it Glow -konkurransen