Изготовление лазерного ЧПУ станка своими руками

Список разделов РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ ЧПУ станки/Конструирование

Описание: ЧПУ/Станки/Различные конструкторские задачи
Модератор: Алаев Ян

#1 Алаев Ян » 27 января 2016, 14:29

История создания лазерного ЧПУ своими руками

Изображение

Содержание проекта:
Спойлер
1. Небольшая предыстория /viewtopic.php?p=5318#p5318
2. Переходник под пульт AG-CNC-1 /viewtopic.php?p=5320#p5320
3. Направляющие валы из карниза /viewtopic.php?p=6481#p6481
4. А вал то не провернуть!!! /viewtopic.php?p=6751#p6751
5. Сборка конструкции оси Z /viewtopic.php?p=7776#p7776
6. Каретка оси Х /viewtopic.php?p=7869#p7869
7. Каретка оси Y /viewtopic.php?p=7874#p7874
8. Установка станка на шипы /viewtopic.php?p=8530#p8530
9. Установка ременного привода /viewtopic.php?p=8541#p8541
10. Примеры работы, выполненных с помощью выжигателя /viewtopic.php?p=9947#p9947
11. Проверка работы механики оси Y /viewtopic.php?p=11107#p11107
12. GRBL 9600 нам не подойдет... /viewtopic.php?p=11179#p11179
13. Продувка для лазерной резки /viewtopic.php?f=74&t=241&p=14545#p14545

Применяемые комплектующие:
Спойлер
1. Разъемы для подключения шаговых двигателей GX16-4 http://www.ebay.com/itm/5Pcs-Aviation-Plug-16mm-4 ... m4af93d41ee:g:sYYAAOSwezVWwZ95
2. Шаговые двигатели Nema23 http://www.ebay.com/itm/24V-Nema-23-Stepper-Motor ... m33a8b043c0:g:3AgAAOSwLVZV6T-n
3. Лазерный диод 2Вт 450 нм 12В http://www.ebay.com/itm/Focusable-high-power-2W-4 ... m4d35e48d3a:g:xScAAOSwxp9W9Uug
4. Защитные очки на длину волны 450 нм http://www.ebay.com/itm/Protective-Goggles-for-Vi ... m1c39365467:g:2rYAAOSw0e9Us-ck
5. Крепежный уголок для шагового двигателя Nema23 http://www.ebay.com/itm/For-57mm-NEMA23-Stepper-M ... m35f77bf7b6:g:TpsAAOSwnH1WbE8Y
6. Армированный ремень шириной 6 мм http://www.ebay.com/itm/5-Meter-197-6mm-Width-GT2 ... m43cb91bc4b:g:vr0AAOSwq7JUEday
7. Шкив для ременной передачи http://www.ebay.com/itm/5PCS-lot-GT2-Timing-Pulle ... 46a0:m:mN8y5RI51dnaKfVrGeEKEyA
8. Держатели цилиндрических валов http://www.ebay.com/itm/4pcs-SK10-SK12-SK16-Linea ... 11f0:m:mgaualeopJ430M7mIsL85SQ

Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 46 (+46/−0)
Лояльность: 131 (+132/−1)
Сообщения: 1691
Темы: 18
С нами: 3 года 6 месяцев


#41 Алаев Ян » 8 июня 2016, 17:07

vek1941 писал(а):Может быть стоит отказаться от MACH?
Я MACH в принципе не использую, поэтому мне трудно что-то подсказать
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 46 (+46/−0)
Лояльность: 131 (+132/−1)
Сообщения: 1691
Темы: 18
С нами: 3 года 6 месяцев

Проверка работы механики

#42 Алаев Ян » 11 июля 2016, 17:01

Наконец то появилось время запустить механику оси "Y".
Для тестирования я подключил обычный тактовый генератор меандра в режиме выхода 0-5В, чтобы не выйти за диапазон TTL логики драйверов двигателей. Не забудьте правильно подключить двигатели. Так как двигатели работают на одну ось и их валы смотрят в противоположные стороны, один из двигателей должен иметь инверсное управление. Проще всего это сделать с помощью изменения полярности одной любой обмотки одного из двигателей. У меня получилось вот так:

phpBB [media]


После того, как механика была протестирована с помощью DDS генератора. ЧПУ был подключен к пульту управления.

phpBB [media]

phpBB [media]


Добавлено спустя 13 минут 44 секунды:
Алаев Ян писал(а):В качестве источника сигналов управления станком ЧПУ я использую ПК с установленной программой Mach3 и автономный контроллер AG-CNC-1. Так как никакой унификации здесь нет, все контроллеры/драйверы подключаются по разному, пришлось городить переходник, чтобы можно было оперативно менять источник сигнала управления.
Алаев Ян писал(а):В перспективе я планирую попробовать управление через программу LinuxCNC c ОС Linux (она по идее должна работать максимально близко к реальному времени). Планирую проверить работу GRBL и, возможно, работу автономного контроллера другого производителя. Это крайний случай, если с этими вариантами счастья не найду.
Так как станок уже начал частично работать - я начал кружиться вокруг него в поисках удобной для его работы обвязки, в первую очередь это касается контроллера, могу сказать следующее:
1. ПК + MACH3 - лобовой проверенный временем вариант, но мне он не очень нравится, не нравится тем, что требует порта LPT. У меня, конечно, есть старенький ПК с таким портом, но это все равно неудобно. Я бы предпочел работать либо с современным ПК, либо, что лучше, вообще без него.
2. По поводу работы без ПК - я попробовал работу автономного контроллера AG-CNC-1. Контроллер у меня пока работает неадекватно. Работать с ним нельзя и я дожидаюсь обновления ПО, которое вернет его к нормальному состоянию.
3. Я попробовал установить ОС Linux с программой LinuxCNC - это тот еще зверь. Графический интерфейс у программы очень красивый, но линукс - операционка не для слабонервных. Я искренне завидую людям, которые понимают, как и что в ней надо делать. Я несколько дней посидел на форумах, где обсуждают как правильно работать с этой программой и понял, что и там не все чисто, везде какие-то заплатки, обновления, консольные команды. В общем, пока это явно не для меня и я очень сильно сомневаюсь, что буду пробовать работать в линуксе еще раз. Программа совершенно недружелюбная.
4. На данный момент я работаю с GRBL - программа имеет свои особенности, буферизация команд через USB, но, по крайней мере она позволяет эффективно тестировать станок и работать. Скорее всего, в будущем я откажусь и от GRBL, хотя пока мне работать в ней нравится. Все определят мои взаимоотношения с разработчиком, который тоже занимается созданием автономных контроллеров для ЧПУ. Если его оборудование меня устроит, то это закроет все мои мытарства в плане источника управления станком.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 46 (+46/−0)
Лояльность: 131 (+132/−1)
Сообщения: 1691
Темы: 18
С нами: 3 года 6 месяцев

Покупка нового автономного контроллера

#43 Алаев Ян » 12 июля 2016, 9:25

Вчера был заказан альтернативный автономный контроллер - жду с нетерпением, очень надеюсь, что он решит все поставленные мною задачи.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 46 (+46/−0)
Лояльность: 131 (+132/−1)
Сообщения: 1691
Темы: 18
С нами: 3 года 6 месяцев

#44 Алаев Ян » 12 июля 2016, 23:45

Алаев Ян писал(а):В свой Ардуино я ради любопытства загрузил этот HEX для экспериментов. Связь устанавливается, циферки бегут... надо пробовать на реальном станке.

grbl_v0_8c_atmega328p_16mhz_9600.zip
Я провел серию экспериментов, с этой прошивкой в том числе, и могу уверенно сказать, что если ее и можно использовать, то только для фрезера, где нет быстрых перемещений. С лазером такой трюк не пройдет и проблема в том, что для плавности хода лазера нужно делить шаги, минимум на 8, а лучше на 16 частей. В случае, когда мы делим шаги на 16 данная прошивка работает крайне медленно, так как она запрограммирована на обмен данными между ПК и контроллером со скоростью 9600. Для лазера нужно ставить прошивку, которая работает на скорости 115200. Это максимальная скорость обмена для данного устройства, но этого достаточно. Весьма тяжелый портал оси Y, который никогда не будет работать на таких скоростях в реальности, я погонял на скорости 10000-12000 мм/мин. Это весьма быстро. Вот видео:

phpBB [media]
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 46 (+46/−0)
Лояльность: 131 (+132/−1)
Сообщения: 1691
Темы: 18
С нами: 3 года 6 месяцев

Клинит ось Y

#45 Алаев Ян » 15 июля 2016, 14:15

Вчера возился со станком, почти установил вторую ось (Х). Разместил красиво аккуратно драйвера управления. Даже один метчик сломал во время монтажа, но беда пришла откуда не ждали... По непонятной причине начало клинить ось Y, а соответственно начались пропуски шагов вплоть до перекоса портала.... Вот засада... :cry: :cry: :cry:

2016-07-15 00.01.39.jpg
Сломанный метчик
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 46 (+46/−0)
Лояльность: 131 (+132/−1)
Сообщения: 1691
Темы: 18
С нами: 3 года 6 месяцев

#46 Алаев Ян » 17 июля 2016, 1:59

Алаев Ян писал(а):По непонятной причине начало клинить ось Y
Причина была локализована и исправлена. Проблема была вызвана тем, что ослаб приводной ремень с одной стороны. Поэтому, когда начиналось движение, правый двигатель сразу тащил каретку, а левый сначала начинал подтягивать образовавшийся провис, а потом уже тянуть каретку. Разница там не велика, но этого оказалось достаточно, чтобы образовался перекос и портал заклинило.

Добавлено спустя 31 минуту 11 секунд:
По опыту сборки хочу отметить два важных момента:
1. Я использовал армированный ремень вот такого типа

s-l1600.jpg
Приводной ремень GT2 черный


http://www.ebay.com/itm/5-Meter-197-6mm-Width-GT2 ... m43cb91bc4b:g:vr0AAOSwq7JUEday их в народе называют "GT2 черный". Он хоть и армированный, но тем не менее, он немного тянется. Я ради любопытства попытался сделать срез и посмотреть, что там внутри.

2016-07-17 02.08.32.jpg
Срез ремня GT2


На вид там 8-10 нитей, наверное, из нейлона.
На всех форумах пишут, что, так называемый, "GT2 белый" армирован лучше и тянется меньше.

s-l1600 (1).jpg
Приводной ремень GT2 белый


Их рекомендуют для 3D принтеров, там требуется максимальная точность позиционирования, но они и дороже, соответственно. Надо будет заменить.
http://www.ebay.com/itm/5meter-GT2-6mm-open-timin ... m1ea90df9fe:g:LLIAAOSwCQNWfi~g

2. Я применял ведущие и ведомые ролики диаметром 16 мм с 20 зубьями.

ae07a512ba0787f318665b6813f8d006_TMP-2GT20-0816-6-6.jpg
Ведущий ролик на 20 зубьев


Их применение допустимо, но я в следующий раз поставлю ролики с бОльшим диаметром. На это есть две причины, во-первых бОльший диаметр обеспечит большее количество зубьев в захвате - это очень важно в моменты начала движения и торможения. Это улучшает плавность хода, что тоже очень важно. Во-вторых, больший диаметр отодвинет ремни на большее расстояние друг от друга. Весьма непросто крепить и натягивать ремни, когда они находятся на расстоянии 16 мм друг от друга.
В следующий раз я применю что-то в таком виде http://www.ebay.com/itm/3D-Printer-GT2-Timing-Bel ... 1794:m:mXSFNsomAWTOr820yY9sRPQ

9F82948A56E647C692719A665303C99A992375D2933683CAD29A73FC0373D2435683CDD2CB46539E9926999343049EC7CACAA023.jpg
Ведущий ролик на 60 зубьев
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 46 (+46/−0)
Лояльность: 131 (+132/−1)
Сообщения: 1691
Темы: 18
С нами: 3 года 6 месяцев

Изготовление ведомого ролика

#47 Алаев Ян » 17 июля 2016, 23:39

В текущей конструкции в качестве ведомого ролика применен ведущий ролик из которого вынуты стопорные винты. Он надет на винт и закреплен на нужном расстоянии с помощью шайб. Вся эта конструкция издает неприятный звук во время работы, мусорный, нечистый звук. Это связано с тем, что во-первых между роликом и винтом, на котором он закреплен слишком большой люфт, во-вторых трется металл по металлу, в-третьих, шуршит весь этот пакет шайб. Чтобы это исправить я решил выточить ведомые ролики в размер из капролона или фторопласта.

Ведомый ролик.jpg
Ведомый ролик из капролона/фторопласта
Винт ведомого ролика.jpg
Винт ведомого ролика


Чертежи на детали представлены ниже:

Ведомый ролик.frw
Размер: 48.04 КБ
Скачиваний: 5
Винт ведомого ролика.frw
Размер: 44.55 КБ
Скачиваний: 5


Добавлено спустя 31 минуту 38 секунд:
Несколько фотографий текущей разработки станка
Установка двигателя оси Х.JPG
Установка двигателя оси Х
Текущая сборка.JPG
Текущая сборка
Концевой выключатель.JPG
Концевой выключатель
Конструкция ведомого ролика.JPG
Конструкция ведомого ролика
Драйверы управления двигателями.JPG
Драйверы управления двигателями
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 46 (+46/−0)
Лояльность: 131 (+132/−1)
Сообщения: 1691
Темы: 18
С нами: 3 года 6 месяцев

Постпроцессор для Artcam под GRBL

#48 Алаев Ян » 19 июля 2016, 12:01

Не знал какой применить постпроцессор для Artcam, чтобы его адекватно воспринимала прошивка GRBL. Пока применил вот этот, смотрите ниже. Вроде бы все работает адекватно, но нужно потестировать подольше.

postproc_artcam.rar
Размер: 849 байт
Скачиваний: 35
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 46 (+46/−0)
Лояльность: 131 (+132/−1)
Сообщения: 1691
Темы: 18
С нами: 3 года 6 месяцев

Новый контроллер от MicroNC

#49 Алаев Ян » 22 июля 2016, 13:44

Приехал новый контроллер для отладочного станка от MicroNC http://micronc.ru/

IMG_6510.JPG
Упаковка отличная
IMG_6512.JPG
Контроллер был убран в антистатический пакет
IMG_6516.JPG
В комплекте даже отдельный разъем для подключения
IMG_6518.JPG
Индикатор можно удлинить на шлейфе при необходимости


В данный момент контроллер находится на испытаниях, о нем я отпишусь чуть позже и почти 100% именно он будет использоваться в качестве управляющего в нашей новой разработке /viewtopic.php?f=74&t=279

Хочу несколько слов сказать о сайте MicroNC http://micronc.ru/ и авторе этой разработки (Сергее Ефремове). Когда я искал что-то подобное, то на нескольких форумах видел сообщения, в которых высказывалась неуверенность по отношению к сайту и опасения пользователей в плане приобретения продукции с этого сайта. Я хочу развеять все опасения - они беспочвенны. Автор разработки отличный специалист хорошо разбирающийся в своем деле. Вы можете смело совершать покупки и рассчитывать на техническую поддержку. У меня только благоприятные впечатления от сотрудничества с Сергеем Ефремовым.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 46 (+46/−0)
Лояльность: 131 (+132/−1)
Сообщения: 1691
Темы: 18
С нами: 3 года 6 месяцев

Провел работы по настройке осей Х и Y - можно монтировать лазер

#50 Алаев Ян » 23 июля 2016, 17:30

phpBB [media]


Добавлено спустя 2 часа 56 минут:
Механика станка полностью готова для установки лазера
IMG_6540.JPG
IMG_6541.JPG
IMG_6542.JPG
IMG_6543.JPG
IMG_6544.JPG
IMG_6546.JPG
IMG_6547.JPG
IMG_6549.JPG
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 46 (+46/−0)
Лояльность: 131 (+132/−1)
Сообщения: 1691
Темы: 18
С нами: 3 года 6 месяцев

Монтаж лазерного модуля

#51 Алаев Ян » 25 июля 2016, 1:55

IMG_6576.JPG
IMG_6577.JPG
IMG_6580.JPG
IMG_6581.JPG
IMG_6583.JPG


Добавлено 25 июля 2016, 1:13:
Первые испытания лазерного модуля на новом станке
IMG_6590.JPG
IMG_6595.JPG
IMG_6604.JPG


phpBB [media]


Добавлено 25 июля 2016, 1:17:
С выходной мощностью я тут явно погорячился... Фанера в местах с черным цветом была прожжена на глубину 0.5 - 1 мм. Это очень много, нужно снижать мощность или увеличивать скорость обработки, что предпочтительнее.

Добавлено 25 июля 2016, 1:53:
Завершение проекта по изготовлению лазерного ЧПУ
На данной стадии можно поставить твердую точку в этом проекте - я добился чего хотел и дальше уже дело техники и тонкой настройки.
Сейчас механика работает безупречно, электроника тоже, получаемые результаты на станке целиком и полностью зависят от выбранных режимов работы.

IMG_6622.JPG
Лазерный ЧПУ собранный местами из подручных материалов


Я решил в качестве первой пробы изготовить картинку размером 100 на 100 мм. Давно обещал другу сделать эту фотографию, с нее и решил начать.

26767021063_8479f92281_o.jpg
Старые друзья


Программа насчитала 69.16 метров пути для лазера и 240697 точек. Пользуясь прошлым опытом прожженой фанеры я поставил 80% мощности.
В конечном итоге картинка выжигалась почти 3 часа, я заснял все на видео, но его объем 10 Гб... надо снимать короткими перебежками, по 30 секунд в начале, в середине и в конце. :-) Согласно заявлениям производителя, ресурс лазера 5000 часов, значит я потратился на 0,06%, а стало быть при средней стоимости лазера в $100, стоимость выжигания картинки составила $0,06 (4 рубля).

IMG_6625.JPG
Первая картинка
IMG_6628.JPG
Первая картинка


С первых минут прожига было понятно, что я опять погорячился с выходной мощностью, картинка слишком черная, надо было либо скорость выше ставить, либо мощность еще ниже. Плюс, я запустил фотографию прямо как есть без предварительной обработки, что нежелательно, так как в монохромном режиме все цвета сливаются и фотография получается плохо различимой. Я решил не тормозить процесс, так как это была первая проба, мне хотелось увидеть, сколько времени это займет, как греются драйвера и двигатели, как греется лазер. В общем, картинка получилась не айс, но для первого раза неплохо. Завтра вручу ее своему другу. Вся система работает как надо, дальше все определяется настройками.

Продолжение этого проекта будет развиваться по пути демонстрации созданных работ и незначительной модернизации станка.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 46 (+46/−0)
Лояльность: 131 (+132/−1)
Сообщения: 1691
Темы: 18
С нами: 3 года 6 месяцев

Демонстрация работы лазера 2 Вт 450 нм

#52 Алаев Ян » 26 июля 2016, 12:51

phpBB [media]
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 46 (+46/−0)
Лояльность: 131 (+132/−1)
Сообщения: 1691
Темы: 18
С нами: 3 года 6 месяцев

#53 Алаев Ян » 28 июля 2016, 12:07

Вот такая табличка на дверь получилась.

IMG_6639.JPG
Табличка на двери "Алаев и Ко" Лаб.


Вчера решил попробовать прожечь фанеру на максимальную глубину. Было интересно, как глубоко может пробивать лазер.
Мощность была выбрана максимальная, скорость обработки - 100 мм/мин. 10 заходов по контуру.

IMG_6653.JPG
Проба глубины реза
2016-07-27 22.29.48.jpg
Проба глубины реза


После я расковырял часть фанеры. Лазер прожег дерево на глубину приблизительно 2 мм. Считаю, что он бы и всю толщину прорезал, если бы была активна ось Z. Так как после смещения на 2 мм вглубь дерева лазер теряет фокусировку, то мощность отдаваемая на выходе резко падает. Чтобы прорезать такую толщину, нужно либо бОльшую мощность, либо смещение лазера во время работы по оси Z.

Добавлено 28 июля 2016, 12:06:
Новые ведомые ролики для станка
По чертежам, которые были опубликованы ранее /viewtopic.php?p=11272#p11272 были изготовлены новые ведомые ролики для станка.
И ролики и винты выточены под заказ, чтобы не было люфта, а значит и шума и скрипов во время работы.

IMG_6641.JPG
Ведомые ролики из капролона
IMG_6643.JPG
Ведомые ролики из капролона
IMG_6646.JPG
Ведомые ролики из капролона
IMG_6649.JPG
Ведомые ролики из капролона
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 46 (+46/−0)
Лояльность: 131 (+132/−1)
Сообщения: 1691
Темы: 18
С нами: 3 года 6 месяцев

Классика жанра - Герб РФ

#54 Алаев Ян » 29 июля 2016, 22:17

IMG_6670.JPG
Герб РФ
IMG_6658.JPG
Герб РФ
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 46 (+46/−0)
Лояльность: 131 (+132/−1)
Сообщения: 1691
Темы: 18
С нами: 3 года 6 месяцев

#55 poty » 30 июля 2016, 0:25

Как опыт - впечатляет, особенно, когда оцениваешь работу полностью!
Но как сувенирку это рассматривать невозможно. Надо искать области применения такого лазера.
Владислав
poty В сети
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 51
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 60 (+60/−0)
Лояльность: 41 (+41/−0)
Сообщения: 2364
Темы: 1
С нами: 3 года 6 месяцев

#56 Алаев Ян » 30 июля 2016, 0:35

poty писал(а):Но как сувенирку это рассматривать невозможно. Надо искать области применения такого лазера.
тут нужно учиться правильно подбирать режимы обработки под конкретный материал. Скорость, мощность, предварительная обработка фото - очень сильно влияют на результат. К примеру, вот этот герб отлично бы вышел на дереве, но на крашенной бумаге он смотрится не очень, так как местами продрал до светлого цвета.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 46 (+46/−0)
Лояльность: 131 (+132/−1)
Сообщения: 1691
Темы: 18
С нами: 3 года 6 месяцев

Соображения о том, как выбрать оптимальный режим работы лазерного гравера

#57 Алаев Ян » 31 июля 2016, 15:39

Расскажу на личном примере, как это было у меня.
Когда вся механика была отлажена я начал экспериментировать с выжиганием фотографий.

Я попробовал сделать вот эту фотографию:
28016120325_deabd85eee_k.jpg
Исходная фотография
IMG_6677.JPG
Получившийся результат


Фотография вышла не айс. Во-первых, многие детали непрорисованы, во-вторых она получилась очень контрастной. Как будто у нее нет полутонов, а только либо черный, либо белый цвет. На предмет непрорисованности деталей - я подумал, что проблема в разрешении. Т.е. если мы хотим получить хорошую детализацию, то выжигаемые элементы должны быть сравнительно большие. Я попробовал выжечь часть этой фотографии.

28016120325_6f9562403e_o.jpg
Увеличенный фрагмент исходной фотографии
IMG_6684.JPG
Получившийся результат


После этого эксперимента однозначно стало понятно, что проблема не в детализации, а в неправильном отображении полутонов. После этого я решил провести эксперимент с плавно меняющимся полутоновым изображением.

1.jpg
Полутоновый образец

Для того, чтобы знать его границы - я по контуру обвел его черной рамкой. На этом изображении 33 градации цвета от белого до черного. Я сделал тестовую прошивку с длиной картинки 100 мм, т.е. цвет должен меняться каждые 3 мм. Получившийся результат подтвердил мои предположения.

IMG_6686.JPG
Исходные настройки - самая нижняя полоска


По тестовой полоске видно, что почти нет разницы между градациями черного и градациями белого цвета. Переход очень резкий.
Небольшое отступление о том, как формируется цвет при таком выжигании.
Изображение обрабатывается путем изменения плотности точек на картинке. Если цвет белый, то точек нет совсем. Чем ближе мы приближаемся к черному цвету, тем больше точек в картинке и тем плотнее их заполнение. Выглядит это приблизительно так, слева исходник, справа уже точечное изображение.

Скриншот 2016-07-31 00.24.34.png


Почему в нашем случае проблемы с белым цветом? Ответ прост - потому что лазер слишком быстро проходит эти участки и не успевает прожечь точку до нужной контрастности. Решение проблемы - делать задержку на каждую точку, чтобы она появлялась там, где она фактически должна быть.
Почему в нашем случае проблемы с черным цветом? Потому что неправильно выбрано значение получаемого пятна от лазера. Я в настройках указал 0.15 мм. Соответственно, программа распределяет точки таким образом, чтобы при полностью черном изображении было полное заполнение. Но фактически оказалось, что размер пятна около 0.3 мм, поэтому было наложение точек друг на друга, которое и уничтожило оттенки серого цвета. Пришлось провести целую серию экспериментов.

IMG_6689.JPG
Эксперименты по подбору режима маркировки


В конечном итоге, мне удалось подобрать на мой взгляд два приемлемых режима работы (верхние полоски на каждом изображении):
IMG_6687.JPG
Точка 0.3 мм, задержка 40 мс
IMG_6688.JPG
Точка 0.35 мм, задержка 50 мс


Я еще не пробовал выжигать новое фото, но уверен, что оно однозначно получится лучше, чем предыдущие. Надо проверять.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 46 (+46/−0)
Лояльность: 131 (+132/−1)
Сообщения: 1691
Темы: 18
С нами: 3 года 6 месяцев

#58 poty » 31 июля 2016, 18:47

Угу, раньше это называлось dithering. Не самый информативный способ, похож на газетный (хотя использовался, да и используется в журналах). При таком способе количество оттенков обратно пропорционально разрешению. Я бы посчитал эксперимент не очень удавшимся, поскольку при выбранном количестве оттенков их не различить в получившемся рисунке. Точки ставятся нестабильно. Я не понимаю, почему это так? Почему точки в тёмных областях ставятся стабильно, а в светлых -нет? Каков алгоритм прорисовки? Горизонталями или каждый "элемент" ("серая точка") прорисовывается отдельно в нескольких горизонтальных рядах?
Владислав
poty В сети
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 51
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 60 (+60/−0)
Лояльность: 41 (+41/−0)
Сообщения: 2364
Темы: 1
С нами: 3 года 6 месяцев

#59 Алаев Ян » 31 июля 2016, 20:35

poty писал(а):Точки ставятся нестабильно. Я не понимаю, почему это так? Почему точки в тёмных областях ставятся стабильно, а в светлых -нет?
Я общаюсь с разработчиком ПО контроллера на эту тему. Если я правильно понимаю, то есть какое-то различие в движении по белым и черным точкам. Когда контроллер идет по черным точкам, которые близко расположены друг к другу, то учитывая их близость, скорость перемещения портала снижается и вроде как энергия лазера в этих местах больше, там где белые участки - там контроллер разгоняет портал быстрее и прохождение точек вроде бы как тоже быстрее происходит... Я не уверен пока в этих утверждениях. Там есть такой параметр, как временная задержка на каждый кадр, т.е. на каждую точку. По идее, если задержка одинаковая для всех, она должна уравнивать все точки между собой.

Добавлено 31 июля 2016, 19:22:
poty писал(а):Каков алгоритм прорисовки? Горизонталями или каждый "элемент" ("серая точка") прорисовывается отдельно в нескольких горизонтальных рядах?
портал едет змейкой, горизонталь, потом смещение, потом горизонталь в другую сторону и так далее

Добавлено 31 июля 2016, 20:33:
Сравните разницу изображений
В любом случае - результат на лицо! Я не берусь сказать, что это окончательные настройки, там много что влияет... может я завтра еще что-то придумаю, но в целом, получилось неплохо. Сравните.

IMG_6684.JPG
Было
IMG_6692.JPG
Стало


В последнем файле я снизу заготовку припалил слегка - на это не обращайте внимания, забыл мощность лазера снизить :twisted:

И еще большое значение оказывает восприятие вживую глазом, фотографируя с близкого расстояния вы видите все изъяны. Когда это как магнитик висит на холодильнике и смотришь с расстояния в 1.5 метра, восприятие картинки совсем другое.

Добавлено 31 июля 2016, 20:35:
Ну и чем больше картинка, тем качественнее ее можно воспроизвести. Здесь картинка размером 85 мм в диаметре, а размер пикселя - 0.25 мм.
Стремление к совершенству рождает шедевры! http://www.alaev.org
Алаев Ян В сети
Автор темы, Основатель Форума
Аватара
Возраст: 33
Откуда: Саратов
Репутация: 46 (+46/−0)
Лояльность: 131 (+132/−1)
Сообщения: 1691
Темы: 18
С нами: 3 года 6 месяцев

#60 poty » 31 июля 2016, 22:55

Алаев Ян писал(а):Я общаюсь с разработчиком ПО контроллера на эту тему. Если я правильно понимаю, то есть какое-то различие в движении по белым и черным точкам. Когда контроллер идет по черным точкам, которые близко расположены друг к другу, то учитывая их близость, скорость перемещения портала снижается и вроде как энергия лазера в этих местах больше, там где белые участки - там контроллер разгоняет портал быстрее и прохождение точек вроде бы как тоже быстрее происходит... Я не уверен пока в этих утверждениях. Там есть такой параметр, как временная задержка на каждый кадр, т.е. на каждую точку. По идее, если задержка одинаковая для всех, она должна уравнивать все точки между собой.
Это нужно прояснить обязательно, потому что иначе качества не добиться будет. Да, результат получился лучше, но для чего? Каково применение этому?
Алаев Ян писал(а):портал едет змейкой, горизонталь, потом смещение, потом горизонталь в другую сторону и так далее
Ок. А лазер светит постоянно? Или зажигается на ту самую временную задержку по достижению точки?
Алаев Ян писал(а):размер пикселя - 0,25 мм
А это предел фокусировки? Дело в том, что я занимался раньше программами распознавания текста, в том числе и восстановления из точечного представления. 0,25 мм - это примерно 100 точек на дюйм битового изображения, для минимального полутора в 16 градаций разрешение падает в 4 раза (25 точек на дюйм). Просто ради интереса распечатайте картинку в 16 тонах с таким разрешением - это будет уровень советской газеты. Да, на плакат, на который смотрят с расстояния метра 2, пойдёт, но значки... сильно сомневаюсь.
Владислав
poty В сети
Профи
Профи
Аватара
Возраст: 51
Откуда: Россия, Москва
Репутация: 60 (+60/−0)
Лояльность: 41 (+41/−0)
Сообщения: 2364
Темы: 1
С нами: 3 года 6 месяцев

Пред.След.

Вернуться в ЧПУ станки/Конструирование



Кто сейчас на форуме (по активности за 5 минут)

Сейчас этот раздел просматривают: 1 гость