Plotter Laser: Instalando o Laser

Para encerrar a nossa playlist sobre plotter e laser, hoje, em um 4º vídeo desta série, vamos trabalhar com a substituição da caneta do nosso exemplo por um diodo laser. Ainda, vamos carregar e executar um desenho. Destaco que, levando em conta o perigo do laser, mostro para você neste vídeo um par de óculos de proteção que comprei, mas que ainda precisa ser testado. A fim de evitar acidentes, desenhei ainda um gabinete, que aconselho fazer em MDF. O modelo está disponível para download ao fim do artigo.

No 1º vídeo: Plotter e Laser com Raspberry Pi CNC HAT, montamos uma mesa XYZ, que é a base desta “impressora”, a qual serve tanto para gravar quanto cortar determinados materiais, isso envolvendo todo o processo de montagem da parte mecânica. Já no 2º vídeo: Como configurar CNC com Raspberry Pi, preparamos esse microcontrolador com a imagem RPI CNC V4 usando o HAT, versão 2.58 e configuramos o GRBL. Partimos, então, para um 3º vídeo: Mandando o desenho com GCODE. Este 4º vídeo, portanto, encerra esta série.

Gosto muito desta montagem, principalmente pela inovação de poder utilizar um Raspberry ao invés de um Arduino. Além disso, neste projeto, temos também a novidade de poder usar um HAT, que é como se fosse um Shield para Raspberry, da Protoneer (Electronic Prototyping Specialists).

Recursos usados para construção da mesa

Laser 12W 450nm

Fonte 12V/5A  para o laser

Parafusos M3 para fixação do laser

Peça plástica de fixação do laser

Gabinete do Plotter Laser

Eis aqui imagens do gabinete do Plotter Laser. Aconselho que as tampas, ao invés de acrílico transparente, sejam feitas em madeira MDF. Ainda recomendo que você coloque uma chave que passe alimentação na lateral da caixa para garantir que o laser só funcione quando o gabinete estiver fechado.

Caso queira, você pode instalar uma webcam dentro do gabinete e, assim, acompanhar todo trabalho que será desenvolvido dentro dele, sem correr qualquer risco. Dentro da caixa você ainda terá um espaço para o circuito do Raspberry, fonte do laser, etc. O desenho é bastante simples e foi feito no Fusion 360.

Instalando o Laser

Instalando o Laser – (Fixação)

Como vamos aproveitar a montagem anterior do plotter para o laser, vamos precisar desmontar o eixo Z, deixando somente a peça I montada.

Vamos prender agora a nova peça de fixação do laser na peça I. Talvez sejam necessários ajustes na peça devido a variações durante a impressão.

Para fixá-la, usamos quatro parafusos soberbos de 2mm de diâmetro.

Para fixar o laser usamos quatro parafusos M3x8.

Ao fixar o laser, prestar bastante atenção para que ele fique o mais perpendicular possível ao plano XY.

Instalando o Laser – (Conexões elétricas)

O Laser possui sua própria fonte de alimentação independente, que se conecta ao circuito controlador do laser (POWER).

Há duas conexões, uma para o laser e outra para o FAN que o resfria.

A saída TTL, responsável pelo acionamento do laser deverá ser conectado ao Rpi CNC Hat.

A saída TTL do controlador do laser será conectada ao controle do spindle (SPN.EN PWM) no Rpi CNC Hat.

Muita atenção à polaridade da conexão.

Configurando o GRBL para o modo Laser

Depois da instalação mecânica do laser, temos que mudar as configurações do GRBL para o modo Laser. Para isso, usando algum dos métodos já discutidos (via comando serial ou usando o assistente de configuração do bCNC) vamos alterar o parâmetro $32 para 1 (modo laser ativado).

No modo laser o GRBL tratará as mudanças do fuso/laser, através dos comandos M3, M4 e M5 sem efetuar paradas, evitando, quando possível, irregularidades na gravação ou corte.

Agora que a mecânica do plano XY já foi testada e funcionou bem, aproveitamos também para aumentar seus limites de velocidade e aceleração.

No caso, achamos essas novas configurações satisfatórias, mas com mais experiências ainda seria possível afinar mais as configurações.

Gerando um arquivo para gravação

Gerando um arquivo – Inkscape

Vamos utilizar novamente o InkScape para gerar nosso arquivo G-Code.

Não vamos nos aprofundar em todas as opções disponíveis, mas passar um guia rápido para importar uma imagem e gerar um arquivo.

O InkScape pode ser encontrado para download na página:

https://inkscape.org/pt-br/

Existem vários plugins para o InkScape. Para este exemplo, vamos utilizar o plugin da J Tech Photonics.

Então, antes de tudo é necessário verificar se ele se encontra instalado. Para isso, no InkScape, tente acessar o menu:

Para fazer o download do plugin, use o link: https://jtechphotonics.com/?page_id=1980

Após o download, descompacte o conteúdo em: “inkscape\share\extensions”, no local de instalação do InkScape.

Com o plugin instalado, podemos começar.

Abra um novo documento no Inkscape.

Para facilitar a localização, dimensione a página para um tamanho equivalente a área de trabalho da máquina, ou da peça na qual pretende gravar.

Atenção para a escolha correta de unidades!

Neste exemplo dimensionamos para o tamanho aproximado do material que utilizaremos: 150mm de largura por 200mm de altura.

Através do menu: “Arquivo >> Importar”, vamos selecionar a figura que pretendemos gravar.

Você pode também fazer seu próprio desenho usando o InkScape.

Ao importar um arquivo, uma janela de opções de importação será apresentada. Selecione o que mais adequar. Eis um exemplo das configurações que utilizamos:

Para utilizar a nossa imagem para criar um caminho, teremos que “rasterizar”, clicando com o botão direito sobre a imagem, e selecionando “Rasterizar bitmap”.

Para criar um caminho, podemos usar algumas técnicas. Desta vez utilizaremos a “Busca única: criar caminhos”, selecionando a opção: “Detecção de bordas”.

Ajustamos o valor de “Limiar” de detecção até que a pré-visualização atingisse uma aparência satisfatória.

Para pré-visualizar o resultado, selecione a opção “Pré-Visualização”.

Ao concluir a “rasterização”, um novo objeto será criado. Este objeto possui as informações de caminho que serão utilizadas para gerar o G-Code. Vamos selecioná-lo e excluir o objeto original.

Acessamos agora o menu:

“Extensões >> Generate Laser Gcode >> J Tech Photonnics Laser Tool...”, e ajustamos os parâmetros para gravação.

Os parâmetros dependerão da potência do laser utilizado, o tipo de trabalho realizado e o material a ser trabalhado.

Usamos estes parâmetros para gravar uma placa de MDF com acabamento branco.

Encontramos estes valores após algumas experimentações.

Gerando um arquivo – código M3 x M4

Um detalhe importante é atentar para os comandos M3 e M4 que são responsáveis pelo acionamento do laser e devem ser opções em “Laser ON Command”

M3 – Modo de Potência Laser Constante

      o laser não sofre variação de intensidade durante o percurso.

M4 – Modo de Potência Laser Dinâmica

     o laser tem sua intensidade variada de acordo com a velocidade do movimento, pelo ajuste do valor do PWW.

Usando o bCNC para gravar o arquivo

Usando o bCNC para imprimir o arquivo

Abra o bCNC e no menu “File”, abra a conexão com o Hat.

No menu “Control”, utilize os controles para posicionar a ponta do laser no canto inferior da peça.

Depois de posicionar, use os botões X=0, Y=0 e Z=0 para determinar a origem.

No menu “File”, clique em “Open” e selecione o arquivo para gravação.

Deverá ser possível visualizar os caminhos que serão gravados.

Faça o download dos arquivos:

PDF

F3D
STL