激光雕刻机 - 嘉立创EDA开源硬件平台

描述

设计一个悬臂机械结构的激光雕刻机，精致、功能完善、使用方便的桌面式激光雕刻机。

项目开源，主要包括如下部分：

1.激光雕刻机主体机械结构

2.主控的硬件电路图、PCB板

3.相关的Marling固件

4.上位机

一 作品分析

激光雕刻机主要由PC机、单片机、XYZ轴限位传感器、XYZ轴步进电机、步进电机驱动、XYZ传动轴、激光头等部分组成。

首先，将要打印的文字或者图片导入软件中，通过简单参数设置，软件通过串口模块传输数据给单片机，进行定位工件后，开始雕刻，单片机控制着步进电机精确运动，实现对工件的准确雕刻，等待一会儿便完成了雕刻的任务，到此雕刻结束。

系统设计的总体框图

二 作品相关功能

1.通过限位开关进行初步的定位


2.通过GT2同步带传动

3.上位机，通过PWM控制激光头的光束大小

4.可以通过丝杆调节Z轴的高度，满足不同高度物体的雕刻

5.上位机可以控制激光头的移动速度

三 作品属性

1.激光雕刻机主体

总体设计了两个版本，如下图：

激光雕刻机 V1.0

激光雕刻机 V2.0

两个版本的区别主要在于激光雕刻机主体架构不同。激光雕刻机 V1.0作品组装出来，发生了不稳定的前倾现象，这可能是建模时候没有做好受力分析和简单粗暴的结果，基本不能满足需求；激光雕刻机 V2.0架构设计方式更加稳定，精度更高，便于安装，使用方便，移动速度飞快，可以完美雕刻实物。

2.主控板

2.1主控

这是PCB主控，图片如下图：

主控实物图

经过测试其存在一定的小毛病，后期会改进

2.2主控和扩展板组合

扩展板我们采用的是Ramps1.4，这是普遍应用于3D打印机和雕刻机的扩展板，预留有步进电机驱动器接口、12V电源接口、限位开关接口、PWM控制接口等多种接口。

3.步进电机驱动器

本项目使用的是TMC2225电机驱动模块，采用16细分。

TMC2225

4.220V转12V直流电源模块

步进电机需要12V的电源才能驱动，为此需要一个220V转12V直流电源模块，如图所示

220V转12V直流电源模块

5.导轨

6.串口模块

    串口模块是控制板与上位机通讯模块，它的主要作用是接收上位机发过来的信号，完成相应的动作，并将执行结果反馈给上位机。

四 软件说明

一.转化G代码软件

我们需要把图片、文字等转化成G代码，机器才能够识别出来，进行系统性的雕刻，我们采用的是Inkscape软件将矢量图转化成为G代码。

软件页面

二.上位机操作软件

可以控制机器运行，开启激光头，控制运动速度、激光强度，显示雕刻的实时轨迹等

软件操作界面

三.Marling固件

 主控使用Arduino 2560，编译环境使用的Visual studio Code,软件主要包括电机运动、协议解析、存储策略等。驱动方面主要包括通讯、Flash驱动、电机驱动、开关驱动等。

五 实物展示

激光雕刻机 V2.0

视频链接：

https://b23.tv/3aBfqtt