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CO2二手小型雷射雕刻機修復

真的很麻煩
記錄時間2021/7/28


廢話

我不確定我自己機子的型號,只知道是中國的產品,原本使用的切片程式是Moshi,賣家還附了一個加密狗的USB,購買前,有先和賣家確定可以使用和應該要更換的零件最後是2000元臺幣購入,賣家還幫我送來臺中,不過看來我過於樂觀,拿到機子後,下載所有需要的軟體和驅動程式後,接機子之後,一直沒辦法讀取到機子,當下也問了賣家,賣家當然是說他不太清楚,在嘗試任何我可以想到的方式後,我決定參考一個國外的大大的方法來改裝這臺機子,對比起來我的機子應該比國外大大的機子還要舊蠻多的,要額外準備的東西也蠻多的,所以想說寫一篇記錄來紀念自己的愚蠢WW,順便當作一篇教學,當然你有改裝的需求,希望這篇也能幫助你。


2021/09/14機子大更新XD

我把原本的韌體marlin 1.X.X 更新到最新的marlin 2.0.X,解決了一些問題,但是也多了一些問題,但整體而言我覺得是進步的,但是我不想逼大家都用新的,但舊的部分我會用刪除線刪掉,原則上沒有太多改變。


事前準備作業&工具

需要的基本東東

  1. 一臺二手的外觀完整的雷射雕刻機

    切記要先拿水平儀確定機臺是平整的
    請搞清楚你的機子(包含週邊設備,如:水泵、抽風機(排風管~))所需要的電壓是220還是110
    確定機子內部所有零件的好壞,如:CO2雷射管、步進電機、雷射電源供應器等等,有需要更換就換吧

  2. 需要擁有基本的電路知識及基本的工具

    焊槍、焊錫、三用電錶、熱縮套等等

  3. 可以裝水的有蓋塑膠盒或任何可以用於裝水的容器,但建議要有蓋子,要拿來做CO2雷射管的散熱水箱
  4. 長度足夠及口徑符合CO2雷射管和水泵的水管

    要能耐熱

  5. 一塊壓克力板(符合原本機子控制面板底板大小)
  6. 建議準備散熱設備,如:製冷晶片、散熱風扇、鋁製水冷頭等等,要給散熱水箱的水冷卻使用
  7. 建議要有一些防護裝備,手套、護目鏡之類的,若你不太放心,也可以放個滅火器
  8. 切記!!! 請勿將你的身體任何一個部位,手、眼睛等等的放在雷射管前方或雷射反射鏡或雷射頭的雷射路徑上,很痛的而且很難好

需要的電子零件

  1. Arduino MEGA2560 R3開發板 * 1 (若有需要可以多買,還蠻容易燒壞的)
  2. 12864 LCD顯示器 * 1 (記得要有附他的排線)
  3. Reprap Ramps 1.4 控制板 * 1 (1.5或是1.6的版本應該也是可以,本篇以1.4為主)
  4. A4988驅動板 * 2 (一般的雷射雕刻機只有2顆電機,當然你也可以多買1組)
  5. 杜邦線 公對母及母對母 數量可以多一點~
  6. 一些電線,做跳線或重新接線使用
  7. 我所使用的雷射電源供應器為MYJG-40,如果你已經有了就可以不用購買

需要軟體

  1. Arduino IDE 1.0.6注意版本
  2. Inkscape 1.0注意版本
  3. printrun
  4. Inkscape Laser Tool Plug-in
  5. KM Laser
  6. buildlog-lasercutter-marlin

硬體安裝

步進電機簡介

不管在3D列印還是CNC或是雷射雕刻機,步進電機都是最基本且重要的東西,但是在這裡我沒有要跟你解釋步進電機的原理,只是為了方便接下來的流程,教你分辨步進電機的腳位。
在這臺機子的原配備中,安裝的是2相4線的步進馬達,就是有4條出線,也會有2相6線的,因為基本原理相同,就一起解釋。

下圖為2相4線步進電機(圖源

而2相6線就只是在A+與A-和B+與B-之間多一條線,忽略即可。

理論上,出廠的AB組應該是分配好的,也就是說在連接的過程應該只要確定順序即可。
順序:A+A-B+B- 或是 B+B-A+A- 或是 A-A+B-B+ 或是 B-B+A-A+


步進電機量測方法

這只是簡單的量測方法,如果你有好用的方法也請跟我分享www
請拿出你的三用電錶,轉到「導通測試」的檔位就是會逼逼叫的那個,分別量測四條線,有導通的那兩條線就是一組,但是不會知道正負或是AB組(有些步進電機上會有標註),但是在Reprap Ramps 1.4 控制板上有先標註AB組正負的位置我們可以透過這個來慢慢測試,下面再來解釋。

下圖兩個很醜的圈就是Reprap Ramps 1.4 控制板我們會用到的步進電機腳位

在看過文件之後,知道此控制板的腳位,如下圖。

可以知道 A+ = 1B 、 A- = 1A 、 B+ = 2B 、 B- = 2A。
所以順序由左至右就是 B-B+A-A+ 。

接著就是找出你步進電機的出線腳位,至少要知道AB組,再依序接上,在測試程式運行的時候可以順便測試電機運行的順暢度,如果電機會卡頓或是有異音或是逆轉(也可以透過程式調整),排除電機壞掉之後,應該就是±順序問題,再依序測試就會知道正確的順序了,加油。


線路安裝

組合Arduino MEGA2560和Reprap Ramps 1.4

我們先來最簡單的部分,看看Reprap Ramps 1.4背面的針腳,跟Arduino MEGA2560上方的孔位,是不是很像啊,沒錯,就把他們接在一起吧,請注意 不要用歪你的針腳。

接完就是長的跟下圖一樣(上方是Reprap Ramps 1.4下方是Arduino MEGA2560)


組合Reprap Ramps 1.4和A4988驅動板

這個應該是第二簡單的部分,不過在組合這兩件東西組起來之前,必須先設定步進的微步,如下圖。

上圖圈1的部分就是設定的腳位A4988最高只能設定到1/16,只要使用板子鎖附贈跳線的小零件,兩個兩個把他插滿就完成設定了,如下圖。

再插上A4988之前,我們必須移除Reprap Ramps 1.4上的一顆二極體,將它的兩隻腳位剪掉即可,如下圖。

接著記得要把A4988附贈的小散熱片貼到晶片上,再將A4988插上Reprap Ramps 1.4即可,不過請注意腳位的正反,散熱片朝向下圖箭頭方向。


連接Reprap Ramps 1.4跟12864 LCD顯示器

將購買12864 LCD顯示器所附贈的轉接板插上Reprap Ramps 1.4,如下圖。

然後用排線連接轉接板跟螢幕,注意接口有區別板子上有備註。


連接Reprap Ramps 1.4跟步進電機、限位開關

依照最上面步進電機的教學先知道那兩條線是一組的,然後將分別控制X軸與Y軸的電機出線插入,如下圖。

接著我們要安裝限位開關,因為我的機子XY軸的限位開關,分別在右上跟左上,也就是歸零的位置,所以接在X-min跟Y-min,如下圖。


連接Reprap Ramps 1.4跟雷射電源供應器

我的雷射電源供應器為MYJG-40(可調110或是220),下圖是它的腳位圖。

下圖是接線圖。

而雷射管的正極,就是直接接到雷射電源供應器後方一條很粗的紅色電線就好。

新版本更新

如果你要使用marlin 2.0,請將 K+的接線從原本的D5移到D4。


軟體安裝

Arduino 1.0.6

在上方有提供這次我完成機子基本功能的軟體,不過第一步我們先來處理Arduino的部分,這裡不贅述IDE的安裝過程與使用,再來就是要匯入buildlog-lasercutter-marlin的程式進去。

buildlog-lasercutter-marlin

下載buildlog-lasercutter-marlin與解壓縮之後,進入buildlog-lasercutter-marlin/Marlin 會找到一個Marlin.ino,打開他然後上載到你的Arduino板上,應該就可以看到你的螢幕有亮了,在這個步驟,如果你的電源接線都已經完成,就可以開始使用螢幕的旋鈕選擇功能並且測試電機運作的狀態,若有不順再做電機腳位的調整。


Inkscape 1.0

這邊也不贅述主軟體的安裝過程,主要解釋擴充功能Inkscape Laser Tool Plug-in與KM Laser 的安裝過程。


Inkscape Laser Tool Plug-in

~~將插件解壓縮後放入inkscape\share\extensions資料夾。

這個插件就是將你匯入inkscape的路徑或是圖形(記得轉成路徑檔)轉成G-code。

參數如下圖~~

詳情請見:向量圖檔轉G-code文字教學

參數部分可以自行調整。


KM Laser

~~將插件解壓縮後,複製extensions的內容, inkscape\share內的extensions資料夾裡。

在安裝完成之後,打開inkscape查看擴充功能就可以看到並可以選擇。

這個插件就是將路徑填滿並轉出G-code。
~~
詳情請見:向量圖檔轉G-code文字教學


printrun

這個軟體就是用來控制你的雷射雕刻機的電機作動跟雷射開關,也可以透過此程式將G-code匯入Arduino MEGA2560,記得把資料線接上。
Port設定你插入Arduino的通訊埠然後鮑率設定115200。


持續更新中~

參考

Micromouse – 步進馬達 & CNC shield & A4988 (介紹)

40 Watt Chinese CO2 Laser Upgrade with RAMPS & Arudino

RAMPS 1.4

RAMPS 1.4 REPRAP 3D PRINTER CONTROLLER + Mega 2560 R3 +4 A4988 Drivers

向量圖檔轉G-code文字教學

K40 Optical Model & Alignment Tools

How to align your mirrors on K40 laser cutter machine (推薦對焦使用)

Post by Nycon: How to adjust the mirrors for correct beam alignment in a CO2 laser engraver and cutter

Laser Beam Alignment Guide

G-Code Q'n'dirty toolpath simulator

Inkscape Laser Tool Plug-in

KM Laser

Using Fusion 360 to Laser cut on the K40

Arduino Mega voltage regulator overheats with RAMPS board

WeisTek’s Current Build Logs

raster2lasergcodegenerator

openbuilds

boxes.py