Machine de dessin au laser : 8 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Dessinez des traînées lumineuses phosphorescentes avec une machine entièrement conçue et construite à partir de zéro !

L'histoire: Entre les pauses d'étude pendant la semaine de mi-session, mon ami Brett et moi avons conçu et construit cette machine qui utilise un système laser et miroir pour dessiner des traînées lumineuses luminescentes, contrôlable via un joystick imprimé en 3D. L'objectif principal était d'utiliser des techniques de dessin et des matériaux que les gens n'associeraient généralement pas au dessin tout en instillant un sentiment d'intrigue chez l'utilisateur.

Nous espérons que vous l'apprécierez autant que nous nous sommes amusés à le concevoir et à le construire !

Fournitures

Nous sommes deux étudiants fauchés, nous nous sommes donc largement tournés vers la recherche de morceaux de ferraille et de bois mis au rebut autour de notre école et tous les outils provenaient de l'espace de fabrication de notre école. Nous n'avions pas non plus accès à de nombreux matériaux métalliques (engrenages, crémaillère, goujon, etc.) alors nous les avons fabriqués nous-mêmes à partir de bois découpé au laser. Pour les pièces que nous n'avons pas pu trouver, nous les avons achetées sur amazon pour un total de 19,50 $.

Remarque: ce projet nécessite un laser, pensez à ne pas le regarder directement dans les yeux !

Matériaux:

• Contreplaqué 1/4 po (x2)
• Contreplaqué 1/8 po (x1)
• Colle à bois (couche mince)
• Cheville en bois 1/2 po (x1)
• Miroir 1/2 po (x1)
• Tuyau en laiton de 1/4 po de diamètre 2 po de long (x1)
• Tuyau de cuivre de 1/4 po de diamètre 2 po de long (x2)
• Tuyau en laiton de 1/4 po de diamètre et 1,5 po de long (x3)
• 1/2 po de diamètre extérieur 1/4 po D. I. Roulements à billes (x6)
• Diode laser 405 nm (x1)
• Arduino (x1)
• Fil 24 AWG 6 pieds (x1)
• Poudre phosphorescente (x1)
• Adaptateur secteur Power Jack 120 VAC vers 9 V (x1)
• Bande élastique (x1)
• Joystick 2 axes analogique (x1)
• Pilote de moteur L298N (x1)
• Prise CC 2,5 mm (x1)

Outils:

• Découpeur laser
• Papier de verre
• Vu
• Pistolet à colle chaude
• Marteau coup mort
• Fer à souder
• Percer
• Imprimante 3D
• Dremel

Étape 1: Découpe au laser des pièces

Vous trouverez ci-joint les deux fichiers illustrator pour toutes les pièces en bois qui doivent être découpées au laser et leurs noms correspondent au type de bois sur lequel elles doivent être découpées (contreplaqué 1/4 pouce contre 1/8 pouce). J'ai également joint des images des fichiers. Il y a en fait plus de rondelles de blocage que nécessaire, mais elles se cassent parfois, il est donc toujours agréable d'avoir des extras.

Toutes les lignes doivent être coupées et non gravées. Une fois qu'ils sont découpés, passez à l'étape suivante !

Étape 2: Assemblage des pièces Pt. 1 système de base et de rack

Ci-dessus se trouvent des images de la façon dont les pièces s'assemblent ainsi qu'une vidéo dans les coulisses. La construction de cette étape est divisée en construisant d'abord les pièces du fichier d'illustrateur 1/4 de pouce précédent, puis le fichier d'illustrateur de 1/8 pouce.

Section 1/4 pouce ---

Base: poussez les chevilles à travers le coin des plaques de base et poussez les rondelles de blocage à travers les extrémités de la cheville pour maintenir les plaques de base en place. Cette base offre un espace pour que l'arduino reste semi-caché tout en offrant un support pour la toile du plan de travail.

Support de roulement à rouleaux: collez le support de roulement à rouleaux sur la face du toit du boîtier du moteur de 1/8 pouce

Ensemble de roulements: Le panier supérieur est maintenu en place et déplacé par une disposition triangulaire de roulements à rouleaux qui l'empêchent de tourner tout en préservant un mouvement de translation fluide. Une image de l'apparence des roulements à rouleaux est fournie ci-dessus. Les diagrammes montrent comment les roulements à rouleaux interagissent avec la crémaillère et où ils sont placés sur la machine. Placez-les dans les trous du support de roulement à rouleaux que vous avez collé sur le toit du carter du moteur

Poutres de support: étiquetées comme « celles-ci garantissent que le rack ne s'envole pas » dans le fichier d'un quart de pouce, ces poutres de support réduisent l'oscillation en ajoutant à la rigidité du rack et empêchent les utilisateurs trop enthousiastes d'envoyer des pièces s'envoler de la machine ou briser le miroir de verre ! Nous avons utilisé de la colle à bois pour les fixer au panier supérieur, car il devra être solide.

Section de 1/8 pouce ---

Panier inférieur: Le panier inférieur est le panier le plus court avec le trou. Ce trou vous permet de faire passer les fils arduino sous la fente de la plaque de base supérieure et dans le boîtier du moteur, afin que les fils puissent atteindre le moteur même lorsque le panier inférieur est en mouvement.

Crémaillère supérieure et pignon: La crémaillère supérieure est l'autre crémaillère (la plus longue). Une image de la structure du pignon (l'un des engrenages géants) et de son fonctionnement est fournie sur l'image avec les rondelles de blocage.

Le reste de la section 1/8 de pouce (les pièces liées au moteur) est expliqué à l'étape suivante… ?

Étape 3: Assemblage des pièces: Pt 2. Trucs de moteur

Ensuite, nous devions concevoir les supports de moteur et les moteurs pour le faire bouger. Il y a deux moteurs, un pour se déplacer dans l'axe des x et l'autre pour se déplacer dans l'axe des y.

Fabrication de deux supports de moteur: nous avons pris en sandwich les pièces de support de moteur du milieu (celles avec les trous hexagonaux) entre les deux autres qui contiennent des trous pour les boulons. Nous avons ensuite fixé chaque moteur à chaque support de moteur à l'aide de vis. Coller le support et le moteur sur n'importe quelle surface nous a maintenant permis d'installer et de retirer facilement nos moteurs en utilisant uniquement une clé hexagonale. Pour passer du moteur à l'engrenage, nous avons utilisé un collier d'arbre imprimé en 3D pour s'interfacer avec l'engrenage à arbre goujon.

Boîtier du moteur: les pièces du boîtier du moteur forment un boîtier en forme de boîte pour le moteur. Les rectangles avec des trous sont les pièces du haut et du bas (celui avec plusieurs trous est le haut). Le reste du boîtier carter moteur est composé des flancs qui s'emboîtent grâce à leurs rainures + arêtes. Collez toutes les pièces ensemble sur les bords sauf une face car il faut quand même mettre le moteur à l'intérieur et c'est plus facile de le faire par le côté que par le dessus.

Contrôle du moteur: pour contrôler les moteurs, nous avons utilisé un joystick, Arduino et un pilote de moteur séparé pour alimenter les moteurs. Tout fonctionne sur une seule prise DC de 9 volts. Pour obtenir le mouvement souhaité, nous avons dû ajuster la force du signal PWM afin qu'il ait un couple suffisant pour surmonter la friction dans l'engrenage tout en l'empêchant de se déplacer trop rapidement. L'étape suivante décrit la configuration et le code Arduino… ?

Étape 4: Arduino

C'est le code Arduino pour contrôler le positionnement du laser en utilisant le joystick en entrée. Le code est écrit de telle sorte que chaque direction du joystick contrôle l'un des moteurs (le moteur contrôlant l'axe x et le moteur contrôlant l'axe y). Cela permet à la machine de tracer des courbes et des diagonales chaque fois que la position du joystick est éloignée de l'axe horizontal/vertical.

Étape 5: La manette de jeu

Nous avons choisi d'imprimer en 3D un boîtier de joystick en PLA afin qu'il soit confortable et naturel pour l'utilisateur à tenir et à utiliser (bien qu'il puisse toujours fonctionner correctement sans boîtier).

Essentiellement, il s'agit de deux moitiés d'un boîtier ovale avec un trou sur un côté. Nous mettons le stick du contrôleur à l'intérieur de sorte que lorsque le boîtier est assemblé, il passe à travers le trou pour que l'utilisateur puisse interagir avec. Les fils s'étendent à l'arrière de l'autre côté du boîtier et vers l'arduino.

Étape 6: peindre la toile du plan de travail

Peignez la toile du plan de travail avec la poudre phosphorescente et laissez-la sécher pendant que vous travaillez sur les étapes suivantes.

? Assurez-vous de le conserver dans un environnement très hygiénique, la première fois que nous avons appliqué la poudre, la poussière et la sciure se sont collées. Il est également plus facile de mélanger la poudre avec de la peinture pour qu'elle adhère facilement.

Étape 7: Le système laser et miroir

Pourquoi le laser ne pointe-t-il pas simplement vers le bas depuis l'extrémité du panier supérieur ?

Brett et moi avons rapidement réalisé que le fait de placer le laser directement sur la planche à dessin au bout du rack alourdissait l'extrémité du rack, ce qui limitait son amplitude de mouvement. Au lieu de cela, nous avons décidé de nous inspirer de la conception d'un découpeur laser. La solution: en plaçant un miroir à l'extrémité du rack avec une inclinaison de 45 degrés, nous pouvions nous assurer que le faisceau pointerait directement perpendiculairement à la surface sans ajouter de poids jusqu'à la fin!

Le laser: Montez soigneusement le laser et le miroir. Faites passer les fils laser à travers un trou sur le dessus du toit du boîtier du moteur pour les connecter à la batterie. Faites passer des élastiques dans l'autre trou du toit du boîtier du moteur pour fixer le laser en place.

Le miroir: Le miroir doit être incliné à un angle de 45 degrés à l'aide des pièces triangulaires d'un quart de pouce. En montant le laser parallèlement au sol, le faisceau laser doit se refléter sur le miroir et toucher le sol directement en dessous, même si le rack bouge.

Étape 8: Polissage final

Après avoir testé pour s'assurer qu'il fonctionnait correctement, nous avons collé la dernière face du carter du moteur. Pour augmenter l'attrait visuel de la machine, nous avons fixé des rondelles de blocage au bas des chevilles. Il avait également un léger objectif fonctionnel puisque ces rondelles agissaient comme des "pieds" pour la machine (au lieu que toute la base touche le sol), ce qui facilitait le déplacement de l'ensemble de la machine sur une table. Nous avons ensuite donné au produit un polissage final en ponçant tout le bois exposé.

Réflexion: Nous avons passé un bon moment à concevoir cette machine et encore mieux à jouer avec. Ironiquement, les parties les plus compliquées de la conception semblaient nous poser le moins de problèmes, tandis que les parties les plus simples nous en donnaient le plus. Si nous devions refaire ce projet, nous expérimenterions davantage avec des matériaux réduisant le frottement sur les pièces mobiles.

Nous espérons que les gens apprécieront cet appareil autant que nous et qu'il les inspirera à créer des versions encore meilleures de cette machine à l'avenir.

-Meilleur, Justin et Brett

Premier prix du concours Make it Glow