Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Project and prototype of laser engraver

Wojciech Karol Kuszewski

Abstract

Project and prototype of laser engraver The aim of this thesis was to create a project of a laser engraver with the working area of 900 mm2, assembling the device and conducting tests. Creation of the machine which enables precise motion control of the laser head in the whole working area was the main purpose of the project. Theoretical aspects of the photon surface ma-chining also were discussed. The aspect of controlling the stepper motor and semiconductor laser was described. The thesis includes a complete construction project in the form of 3D models and technical drawings. Recipient after reading the thesis can acquire all required knowledge to build the machine, integrate electronics and use the controlling programmes. The assembled laser engraver is a portal cartesian coordinate machine based on the linear bearing which moves over the two linear shafts. Construction of the machine was projected and constructed witch the aluminum construction profiles. The profiles guaranteed the required stiffness and the precise motion of the laser head. During the assembly process, many commercial parts and FDM 3d printed part’s were used. FDM technology enables fast prototyping of all the required parts. 3d models of the parts were created in the Autodesk Fusion 360 software. The heart of the system is the Arduino Mega 2560 with the Ramps 1.4 shield. This Shield allows easy connection between the Arduino Mega 2560 and external hardware like stepper motor controller TB6600. Those drivers allow controlling the stepper motor with micro steps which leads to the more precise movements of the laser engraver head. The issue of program integration required a more precise description of the GCODE programming language in this thesis. This type of language can be directly translated by the microcontroller for the step/dir stepper motor instructions. Simultaneously GCODE controls the PWM modulation which is used to control the power of the semiconductor laser. In the thesis, the method of conversion raster graphics file for the GCODE language and the configuration of the GCODE interpreter for the Arduino Mega 2560 is distally described. The last chapter of the thesis includes the tests and conclusions.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Wojciech Karol Kuszewski (FM) Wojciech Karol Kuszewski,, Faculty of Mechatronics (FM)
Title in Polish
Projekt i wykonanie prototypu grawera laserowego
Supervisor
Michał Nowicki (FM/IMBE) Michał Nowicki,, The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)Faculty of Mechatronics (FM)
Certifying unit
Faculty of Mechatronics (FM)
Affiliation unit
The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)
Study subject / specialization
, Mechatronika
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
14-05-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Roman Szewczyk (FM/IMBE) - Industrial Research Institute for Automation and Measurements (PIAP) Roman Szewczyk,, The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)Faculty of Mechatronics (FM)Author's external affiliation: Industrial Research Institute for Automation and Measurements Michał Nowicki (FM/IMBE) Michał Nowicki,, The Institute of Metrology and Biomedical Engineering (FM/IMBE)Faculty of Mechatronics (FM)
Keywords in Polish
laser, szybkie prototypowanie, grawer, Ramps 1.4 ,GCODE
Keywords in English
Laser, rapid prototyping, engraving, Ramps 1.4, GCODE
Abstract in Polish
Projekt i wykonanie prototypu grawera laserowego. Celem niniejszej pracy było stworzenie projektu grawera laserowego o polu robo-czym 900 mm2 , wykonanie urządzenia oraz przeprowadzenie testów. Głównym za-łożeniem projektu było wykonanie maszyny, która umożliwi precyzyjne prowadzenie głowicy laserowej w całym zakresie pola roboczego. W pracy omówiono zagadnienia teoretyczne związane z przeprowadzaną przez maszynę obróbką fotonową po-wierzchni. Opisano zagadnienia sterowania silnikami krokowymi oraz laserem pół-przewodnikowym. Praca zawiera kompletny projekt konstrukcyjny w postaci modelu 3D oraz rysunki techniczne. Po zapoznaniu się z treścią publikacji odbiorca posiada kompletną wiedzę pozwalającą zbudować urządzenie, wliczając integrację elektro-niczną podzespołów oraz instrukcję integracji oprogramowania ze sterownikami. Stworzony grawer laserowy jest portalową kartezjańską maszyną współrzędnościo-wą, opierającą się na łożyskach liniowych, które poruszają się po dwóch wałkach podpartych. Konstrukcję urządzenia zaprojektowano i wykonano z aluminiowych pro-fili konstrukcyjnych. Zapewniły one odpowiednią sztywność oraz dokładność prowa-dzenia głowicy. Przy tworzeniu podzespołów wykorzystano wiele elementów handlo-wych oraz elementy wydrukowane metodami przyrostowymi FDM. Wykorzystana technologia FDM umożliwiła szybkie prototypowanie oraz łatwe wprowadzanie udo-skonaleń do projektu. Modele prototypowanych części stworzono w programie Auto-desk Fusion 360. Głównym układem realizującym proces sterowania urządzeniem jest mikrokontroler Arduino Mega 2560, współpracujący z nakładką Ramps 1.4. Nakładka ta umożliwia w łatwy sposób zarządzanie zewnętrznymi układami takimi jak sterowniki silników krokowych TB6600. Sterowniki te umożliwiają zwiększenie dokładności prowadzenie głowicy poprzez zastosowanie mikrokroków oraz zapewniają odpowiednią moc po-trzebną do pracy urządzenia. Zagadnienie integracji programowej podzespołów wymagało omówienia w pracy ję-zyka GCODE. Język ten bezpośrednio, może być tłumaczony poprzez mikrokontro-ler na instrukcje STEP/DIR silników krokowych. Jednocześnie język ten umożliwia sterowanie mocą lasera poprzez zastosowanie modulacji PWM. W pracy omówiono sposób konwersji grafiki rastrowej na język GCODE oraz sposób konfiguracji inter-pretera języka GCODE wgrywanego w pamięć Arduino Mega 2560. Ostatni rozdział pracy zawiera wnioski dotyczące zastosowanych układów oraz wyni-ki testów pracy grawera laserowego.
File
  • File: 1
    MT_1st_278250.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 34003

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT0dacbb2c51104eb6b20aae0ec316765f/
URN
urn:pw-repo:WUT0dacbb2c51104eb6b20aae0ec316765f

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page