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不一样的-基于51单片机的光驱雕刻机(原创作品,严禁转载) [复制链接]

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离线ljl_1007
 

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只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2015-07-12
原创作品,未经作者同意,严禁转载。声明:此贴并非数码之家首发,有已经看过的朋友请见谅。

光驱雕刻机相信大家已经见怪不怪了,所以这次的作品在结构上并没有什么创新,只是在驱动方面不同。我在网上也看过很多,绝大部分都是买来现成驱动板和接口板,直接连接雕刻机。这样固然效果不错,制作也相对简单。但是本着DIY精神的我却选择了另一条路:用74HC573+51单片机+L293D(H桥)来做驱动板,接口也是靠同一单片机来完成。通过单片机输出PWM来驱动步进电机。这是我能想到的最简单,也是费用最低的方案了。曾经还看到过一个基于51单片机制作的雕刻机,不过那个并不是直接连接电脑并口的,而似乎是把G代码存在单片机或存储器中调用的,并且只有一个视频,没有资料可查。以上说了这么多,其实就是想说明我的雕刻机与别人的区别所在。先看视频吧

背景噪音是下面那个旧主机发出的,雕刻机本身其实很安静。

第一个是没装激光头时用笔代替的。
http://v.youku.com/v_show/id_XODI5NDE0ODQ4.html

第二个是最后完成的。
http://v.youku.com/v_show/id_XODM1NzQzMTQw.html
(视频咋回事?先发图,回头再弄它)

简单介绍一下所需的材料1. STC12C5C60S2 *12. 74HC573 *13. L293D *34. 激光头250mW *15. 废光驱 *2,软驱 *16. 并口线 *17. 电源5V1A *18. 其他材料费用最大的就是激光头了,再有就是几个芯片,还有几个二极管是新的,加一起也不过五十几块。其它东西都是废旧物品了。

说一下我做这个雕刻机的思路,或者说是我这雕刻机的运行过程:
1. 开机,整机自检,所有电机正转2圈再反转2圈,激光头闪亮一次。用以检查各个部件是否正常运行。最后,激光头高度归零。2. READY键默认按下,进入准备阶段。上下键输入激光头需要的高度,按一次是0.1mm,长按时自动递增或递减。3. READY键弹起后,单片机根据设定值调整激光头的高度。4. 进入工作状态,单片机通过74HC573检测电脑并口(只是想隔离一下,其实用光耦隔离效果更好,但是成本。。。),从MACH3软件可以方便地查到并口各个引脚的用途。若并口没有信号,则一直循环检测,不做其他动作,除非READY键触发。若检测到信号,则根据接收的信号再发送相应的PWM信号同时给三个L293D,由单片机控制L293D的使能端,确定是哪一个芯片工作(其实可以做三轴的,可我还是只用了两轴,后面会说到)。5. 若READY再次键按下,则返回准备阶段,程序循环进行。这就是最后定型了的思路。其实最初的很简单,就是扫描信号,执行信号,没有其他的程序。后面遇到了会逐一说明。


下面就开始制作过程了。

一、机身部分第一步,拆!找到两个旧光驱和一个软驱,拆出步进电机。



软驱的电机和外壳是连在一起的,要切掉很多。


雕刻机的整体是有光驱外壳支撑的,所以也要做裁剪。


X轴的支架左端与光驱外壳贴紧,以保持X轴的水平。



支架背面通过螺母来垫高,以保证和下面Y轴的垂直。


下面这个是固定Z轴平台的关键。






Z轴安装到位。明眼人能看得出X轴电机更换过了,原来的那个对PWM不感冒,总是不能正常运行,也不知为什么,只好又拆了一个光驱。。。(注意下面图中螺杆上方一个是黑字,一个是红字)





楼下继续
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关键词: 光驱雕刻机
离线3goodboy

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只看该作者 1楼 发表于: 2015-07-12
离线ljl_1007

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只看该作者 2楼 发表于: 2015-07-12
给Z轴加固一下,再加个限位开关(激光头高度归零时用到)。




Y轴平台相对简单很多了。


开始用的是软驱上外壳做平台,后来换成了一块有机玻璃。






X轴与Y轴的连接一定要确保垂直。




机体差不多要完成了。





二、电路部分:
  对于我来说,这次DIY最麻烦的就是电路了,来来回回修改了好几次。起初并没有加入PWM,只用半拍方式驱动,可锯齿太明显了。本以为MACH3是同时发出3个电机信号的,后来才知道它是一个一个发送的,即X一步Y一步,交替发出(其实这样一来,雕刻机的功耗就明显降下来了,整机只要5V1A的电源就够了)。

要想效果好就必须要对步进电机的驱动细分。研究了很久才把PWM细分搞清楚,这样一来,电路也要随之改动。。。头都大了。关于细分,这里用一张图简单说一下常用的两种方法。


上面第一种方法的特点就是电机的转矩虽然较大但却不均匀,噪音比较大。

最初我用的半拍是驱动就属于第一种方法,当时并没觉得噪音很大(也许是没有细分的原因)。但当我修改了驱动程序,改用第二种方法进行8细分时才知道,原来电机可以如此安静。。。也许我应该再试一下用第一种方法进行细分,但我实在不想再算一次细分表了,那过程太痛苦了。

这是在修改之前的照片。





发帖真不容易啊,楼下继续。。。
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离线ljl_1007

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只看该作者 3楼 发表于: 2015-07-12
凌乱的背面和锈迹斑斑的并口。。。




修改中的照片。


更乱了。


修改完的电路板装在X轴背面。




找来一块电磁炉的显示板,裁下一截,做了个简易的控制板,零件用的很少。

开始并没想到要做这个控制板,因为起初是打算做有主轴电机的雕刻机,可后来才发现光驱的滑台很不给力,运行稍微受阻就会弹出螺杆的凹槽。

想来想去还是改做激光的好了,但用激光同样存在问题:首先,激光头的开关时机与主轴电机不同。其次,若激光头固定,每次烧刻不同厚度的物体时都要从新调焦,很麻烦。

激光开关的时机我选择用Z轴的方向信号来控制,并在MACH3中把Z轴速度调快一点,免得程序在下刀时,激光在一个点烧的时间太长。调焦的问题就要用到这个控制板了。

我把激光头固定在Z轴上,用按键输入Z轴升降的高度,调好后弹起READY键(唯一的白色开关),激光头就会走到指定的高度。这样调焦还是比较方便的。


完成后的照片


整理一下走线



用了很多容易找到的材料,效果还不错。



用铝片的下脚料做的激光头支架,顺带加上散热。别嫌难看啊。



待续。。。。
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离线楚门

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只看该作者 4楼 发表于: 2015-07-12
版主过来给精华吧~
离线ljl_1007

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只看该作者 5楼 发表于: 2015-07-12
凌乱的背面和锈迹斑斑的并口。。。




修改中的照片。


更乱了。


修改完的电路板装在X轴背面。




找来一块电磁炉的显示板,裁下一截,做了个简易的控制板,零件用的很少。

开始并没想到要做这个控制板,因为起初是打算做有主轴电机的雕刻机,可后来才发现光驱的滑台很不给力,运行稍微受阻就会弹出螺杆的凹槽。

想来想去还是改做激光的好了,但用激光同样存在问题:首先,激光头的开关时机与主轴电机不同。其次,若激光头固定,每次烧刻不同厚度的物体时都要从新调焦,很麻烦。

激光开关的时机我选择用Z轴的方向信号来控制,并在MACH3中把Z轴速度调快一点,免得程序在下刀时,激光在一个点烧的时间太长。调焦的问题就要用到这个控制板了。

我把激光头固定在Z轴上,用按键输入Z轴升降的高度,调好后弹起READY键(唯一的白色开关),激光头就会走到指定的高度。这样调焦还是比较方便的。


完成后的照片


整理一下走线



用了很多容易找到的材料,效果还不错。



用铝片的下脚料做的激光头支架,顺带加上散热。别嫌难看啊。



楼下再继续啊。。。
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离线moplive

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只看该作者 6楼 发表于: 2015-07-12
这个贴在别的论坛早就看过了,好像是矿坛的,不知道lz是否是原作者??

楼主留言:

是的

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离线ljl_1007

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只看该作者 7楼 发表于: 2015-07-12
第三部分 试机

用来试机的文件


试机中,青烟袅袅啊。




说句题外话,这激光头的效果还是不错的


下面来做个对比(白纸上的是先前用笔杆夹在雕刻机上写的)半拍方式


8细分


16细分


下面是自己做的刀路



自己用图案生成的刀路,总是不如文字的刀路圆润。实在是对软件不熟悉啊。



最后是一些笔记和试验失败品




总结一下。
虽然这次制作算是成功了,但仍然有些不足之处。第一就是使用有很大的局限性,只能使用并口,不支持USB。而且雕刻范围只有3.5*3.5cm。第二是不能制做浮雕也不能烧出灰度图像。第三是激光头的散热有待加强。其他的暂时还没想到。这些不足也是我下次改进的方向,争取做出更完美的雕刻机。




后续:
自制A4幅面激光雕刻机(扫描仪+打印机)
http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=2420618
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离线枫林雪影

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只看该作者 8楼 发表于: 2015-07-12
做得很好哟,折腾不止,生命不息,再接再厉
离线ksd

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只看该作者 9楼 发表于: 2015-07-12
原創內容,最经济的DIY之作。
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