دستگاه طراحی لیزری: 8 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

tra با دستگاهی که کاملاً از ابتدا طراحی و ساخته شده است ، دنباله های نور فسفری بکشید!

داستان: در بین مطالعه تعطیلات در هفته میان ترم ، من و برت دوستم این دستگاه را طراحی و ساختیم که از سیستم لیزری و آینه ای برای ترسیم مسیرهای نوری درخشان استفاده می کند که از طریق جوی استیک چاپ سه بعدی قابل کنترل است. هدف اصلی استفاده از تکنیک های ترسیم و موادی بود که افراد معمولاً با طراحی در ارتباط نمی گذاشتند در حالی که حس جذابیت را در کاربر ایجاد می کردند.

امیدواریم همانطور که ما از طراحی و ساخت آن لذت بردیم ، از آن لذت ببرید!

تدارکات

ما دو دانش آموز شکست خورده هستیم ، بنابراین ما تا حد زیادی به یافتن قطعات ضایعاتی و چوب های دور ریخته در اطراف مدرسه خود روی آوردیم و همه ابزارها از فضای درست مدرسه ما بود. ما همچنین به بسیاری از مواد فلزی (چرخ دنده ، قفسه و پینیون ، رولپلاک و غیره) دسترسی نداشتیم ، بنابراین آنها را خودمان از چوب برش لیزری ساختیم. برای قطعاتی که نتوانستیم پیدا کنیم ، آنها را در کل 19.50 دلار در آمازون خریداری کردیم.

توجه: این پروژه نیاز به لیزر دارد ، به یاد داشته باشید که مستقیماً در چشم ها به آن نگاه نکنید!

مواد:

• 1/4 در تخته سه لا (x2)
• 1/8 در تخته سه لا (x1)
• چسب چوب (لایه نازک)
• 1/2 در رولپلاک چوبی (x1)
• 1/2 در آینه (x1)
• 1/4 در قطر 2 در لوله برنجی بلند (x1)
• 1/4 در قطر 2 در لوله مس طولانی (x2)
• 1/4 قطر 1.5 لوله برنجی بلند (x3)
• 1/2 در O. D. 1/4 در I. D. بلبرینگ (x6)
• دیود لیزری 405 نانومتر (x1)
• آردوینو (x1)
• 24 سیم AWG 6 فوت (x1)
• پودر فسفری (x1)
• آداپتور برق جک 120 VAC به 9 ولت (x1)
• نوار لاستیکی (x1)
• جوی استیک آنالوگ 2 محوره (x1)
• درایور موتور L298N (x1)
• جک 2.5 میلیمتری DC (x1)

ابزارها:

• دستگاه برش لیزری
• سمباده
• اره
• چسب حرارتی تفنگی
• چکش مرده ضربه ای
• آهن لحیم کاری
• مته
• پرینتر سه بعدی
• درمل

مرحله 1: برش قطعات با لیزر

دو فایل تصویرگر برای همه قطعات چوبی که باید با لیزر برش داده شوند ضمیمه شده است و نام آنها مطابق با نوع چوبی است که باید برش داده شوند (1/4 اینچ در مقابل 1/8 اینچ تخته سه لا). تصاویر فایلها را نیز ضمیمه کردم. در واقع تعداد واشرهای قفل بیش از نیاز است ، اما گهگاه خراب می شوند ، بنابراین داشتن برخی وسایل اضافی همیشه خوب است.

همه خطوط باید بریده شوند ، نه حکاکی. پس از قطع شدن ، به مرحله بعدی بروید!

مرحله 2: مونتاژ قطعات Pt. 1 سیستم پایه و رک

در بالا تصاویری از نحوه ترکیب قطعات و همچنین ویدئویی از پشت صحنه آمده است. ساختار این مرحله به این صورت است که ابتدا قطعاتی از فایل تصویر ساز 1/4 اینچی قبلی و سپس فایل تصویرگری 1/8 اینچی ساخته می شوند.

بخش 1/4 اینچ ---

پایه: رولپلاک ها را از گوشه صفحات پایه فشار داده و واشرهای قفل را از انتهای رولپلاک فشار دهید تا پایه های پایه در جای خود قرار گیرند. این پایه فضایی را برای آردوینو فراهم می کند تا در حالی که از بوم تخته هنری پشتیبانی می کند ، نیمه مخفی بماند.

پشتیبان غلتکی: تکیه گاه غلتک را روی سطح سقف موتور 1/8 اینچی بچسبانید

مونتاژ بلبرینگ: قفسه بالایی در محل خود نگه داشته می شود و توسط یک آرایش مثلثی از غلتک ها حرکت می کند و از چرخش آن جلوگیری می کند و در عین حال حرکت صاف را حفظ می کند. تصویری از ظاهر یاتاقان های غلتکی در بالا ارائه شده است. نمودارها نحوه تعامل غلتک ها با قفسه و محل قرارگیری آنها بر روی دستگاه را نشان می دهد. این موارد را از طریق سوراخ های تکیه گاه غلتکی که به سقف محفظه موتور چسبانده اید ، قرار دهید

تیرهای پشتیبانی: با برچسب "اینها اطمینان می دهند که قفسه از بین نمی رود" در فایل یک چهارم اینچی ، این تیرهای پشتیبانی با افزایش سفتی قفسه ، تزلزل را کاهش می دهد و از ارسال بیش از حد مشتاقان از ارسال قطعات به خارج از دستگاه جلوگیری می کند. یا شکستن آینه شیشه ای! ما از چسب چوب برای اتصال آنها به قفسه بالا استفاده کردیم زیرا باید محکم باشد.

بخش 1/8 اینچ ---

قفسه پایین: قفسه پایین قفسه کوتاه تر با سوراخ است. این سوراخ به شما امکان می دهد سیم های آردوینو را از زیر شکاف صفحه پایه بالا و داخل محفظه موتور تغذیه کنید ، بنابراین سیم ها می توانند به موتور برسند حتی زمانی که قفسه پایینی در حال حرکت است.

رک بالا و پینیون: قفسه بالایی قفسه دیگر (بلندتر) است. تصویری از ساختار پینیون (یکی از چرخ دنده های غول پیکر) و نحوه عملکرد آن در تصویر با واشر قفل ارائه شده است.

بقیه بخش 1/8 اینچی (قطعات مربوط به موتور) در مرحله بعدی توضیح داده شده است …؟

مرحله 3: مونتاژ قطعات: Pt 2. لوازم جانبی موتور

در مرحله بعد ، ما نیاز به طراحی پایه های موتور و موتورها برای حرکت آن داریم. دو موتور وجود دارد ، یکی برای حرکت در محور x و دیگری برای حرکت در محور y.

ساخت دو پایه موتور: قطعات موتور وسط موتور (آنهایی که دارای حفره های شش ضلعی هستند) را بین دو تای دیگر که دارای سوراخ هایی برای پیچ و مهره ها هستند ، قرار دادیم. سپس هر موتور را با استفاده از پیچ به هر پایه موتور متصل می کنیم. چسباندن سوار و موتور به هر سطحی در حال حاضر به ما این امکان را می دهد که موتورهای خود را تنها با استفاده از آچار شش گوش به راحتی نصب و برداریم. برای انتقال از موتور به چرخ دنده ، ما از یقه شفت پرینت سه بعدی برای اتصال با چرخ دنده ای استفاده کردیم.

محفظه موتور: قطعات محفظه موتور یک محفظه جعبه ای برای موتور ایجاد می کنند. مستطیل هایی که سوراخ هایی در آنها وجود دارد قطعات بالا و پایین هستند (حفره ای که دارای چندین حفره است در بالا). بقیه جعبه محفظه موتور از کناره هایی تشکیل شده است که با استفاده از شیارها + خط الراس آنها در کنار هم قرار می گیرند. همه قطعات را در لبه ها بجز یک صورت به هم بچسبانید زیرا هنوز باید موتور را داخل آن قرار دهید و این کار را از کنار راحت تر از بالا انجام می دهید.

کنترل موتور: برای کنترل موتورها از جوی استیک ، آردوینو و درایور جداگانه موتور برای تغذیه موتورها استفاده کردیم. همه چیز از یک جک 9 ولت DC استفاده می کند. برای دستیابی به حرکت مورد نظر ، ما باید قدرت سیگنال PWM را طوری تنظیم کنیم که گشتاور کافی برای غلبه بر اصطکاک در چرخ دنده و در عین حال جلوگیری از حرکت سریع آن باشد. مرحله بعدی پیکربندی و کد Arduino را شرح می دهد …؟

مرحله 4: آردوینو

این کد آردوینو برای کنترل موقعیت لیزر با استفاده از جوی استیک به عنوان ورودی است. کد به گونه ای نوشته شده است که هر جهت جوی استیک یکی از موتورها (موتور کنترل کننده محور x و موتور کنترل کننده محور y) را کنترل می کند. این به دستگاه اجازه می دهد تا هر زمان که موقعیت جوی استیک از محور افقی/عمودی دور باشد ، منحنی ها و مورب را ترسیم کند.

مرحله 5: جوی استیک

ما چاپ سه بعدی یک جوی استیک را در PLA انتخاب کردیم تا در دست گرفتن و کارکردن برای کاربر راحت و طبیعی باشد (اگرچه هنوز می تواند بدون کیس به درستی کار کند).

در اصل ، این دو نیمه از یک محفظه بیضی شکل با یک سوراخ در یک طرف است. ما چوب کنترلر را داخل آن قرار می دهیم تا هنگامی که بدنه کنار هم قرار می گیرد ، از طریق سوراخی تعبیه شود تا کاربر با آن تعامل داشته باشد. سیمها در پشت طرف دیگر بدنه و به آردوینو گسترش یافته اند.

مرحله 6: نقاشی بوم Artboard

بوم تخته هنری را با پودر فسفرسان رنگ آمیزی کنید و بگذارید در مراحل بعدی کار خشک شود.

؟ مطمئن شوید که آن را در محیطی بسیار بهداشتی نگه دارید ، اولین باری که پودر را استفاده کردیم ، گرد و خاک و خاک اره گیر کرد. همچنین مخلوط کردن پودر با رنگ آسان تر است تا به راحتی بچسبد.

مرحله 7: سیستم لیزر و آینه

چرا لیزر فقط از انتهای قفسه بالایی مستقیم به پایین اشاره نمی کند؟

من و برت به سرعت متوجه شدیم که قرار دادن لیزر مستقیماً روی صفحه طراحی در انتهای قفسه ، انتهای قفسه را وزن می کند که دامنه حرکت آن را محدود می کند. در عوض ، ما تصمیم گرفتیم از طراحی یک برش لیزری الهام بگیریم. راه حل: با قرار دادن یک آینه در انتهای قفسه با شیب 45 درجه ، می توانیم اطمینان حاصل کنیم که پرتو مستقیما عمود بر سطح بدون اضافه کردن وزن است تا انتها!

لیزر: لیزر و آینه را با دقت نصب کنید. سیم های لیزر را از طریق یک سوراخ در بالای سقف محفظه موتور تغذیه کنید تا به باتری متصل شوید. نوارهای لاستیکی را از سوراخ دیگر سقف محفظه موتور بچرخانید تا لیزر در جای خود محکم شود.

آینه: آینه باید با استفاده از قطعات مثلثی یک چهارم اینچی با زاویه 45 درجه زاویه دار شود. با نصب موازی لیزر با زمین ، پرتو لیزر باید از آینه منعکس شود و مستقیماً در زیر زمین قرار گیرد ، حتی اگر قفسه حرکت کند.

مرحله 8: پرداخت نهایی

پس از آزمایش برای اطمینان از عملکرد صحیح ، آخرین قسمت محفظه موتور را چسباندیم. برای افزایش جذابیت بصری دستگاه ، واشرهای قفل را در پایین رولپلاک ها وصل کردیم. این دستگاه همچنین دارای هدف کاربردی کمی بود زیرا این واشرها به عنوان "پا" برای دستگاه عمل می کردند (به جای اینکه کل پایه به زمین برخورد کند) که باعث می شد کل دستگاه را روی میز حرکت دهید. سپس با سنباده زدن تمام چوب های نمایان شده ، به این محصول صیقل نهایی می دهیم.

بازتاب: ما زمان زیادی را برای طراحی این دستگاه گذراندیم و حتی زمان بهتری با آن بازی کردیم. از قضا ، به نظر می رسید پیچیده ترین قسمت های طراحی کمترین مشکل را برای ما به همراه داشته باشد ، در حالی که ساده ترین قسمت ها بیشترین مشکل را به ما داده اند. اگر بخواهیم دوباره این پروژه را انجام دهیم ، بیشتر با مواد کاهنده اصطکاک روی قطعات متحرک آزمایش می کنیم.

ما امیدواریم که مردم از این دستگاه به اندازه ما لذت ببرند و آنها را ترغیب کند تا نسخه های بهتری از این دستگاه را در آینده ایجاد کنند.

-بهترین،

جاستین و برت

جایزه اول در مسابقه Make it Glow