Лазер из dvd привода станок

Старый DVD-привод превращается… в лазерный микроскоп

В наше время DVD-приводы постепенно выходят из употребления, мало кто уже покупает диски или записывает их сам, а старые диски постепенно деградируют, ведь химическое покрытие на болванках не вечное.

Но для ненужного привода есть полезное применение. Например, из него можно смастерить лазерный микроскоп на Arduino (примечание: по факту требуется две лазерные головки, то есть два ненужных привода).

Это оптический микроскоп, который использует для сканирования образца сфокусированный лазерный луч.

Cканирование осуществляется путём перемещения лазера по двум осям в координатной сетки: x и y. Словно сканер, он проходит по всей поверхности объекта — и замеряет отражённый сигнал. Изображение составляется в специальном программном обеспечении, которое объединяет воедино результаты сканирования каждой точки.

Лазерная головка CD/DVD

Например, в в проекте GaudiLabs на фото вверху микроскоп изготовлен из двух лазерных головок HD DVD. Лазер из такой головки сканирует образец, фокусировка происходит с помощью собственного фокусирующего механизма. Движение луча — с помощью отклоняющих катушек лазера в головке.

Один из вариантов лазерного микроскопа — конфокальный лазерный сканирующий микроскоп, позволяющий реконструировать трёхмерные структуры по наборам изображений на разной глубине. Конфокальные лазерные сканирующие микроскопы часто используются вместе с флуоресцентными материалами для изучения клеток и других биологических образцов.

Принцип конфокальной визуализации запатентован в 1957 году Марвином Минским, Dahn

Разрешение изображения определяется количеством измерений, сделанных в направлении x, и количеством линий в направлении y. Максимальное разрешение ограничено апертурой объектива и длиной волны лазера, как и в обычных оптических микроскопах. При сканировании флуоресцентных веществ разрешение часто ограничено силой сигнала. Его можно увеличить за счёт использования более чувствительных фотодетекторов или увеличения интенсивности освещающего лазера.

Белок бета-тубулин в клетке ресничной инфузории Tetrahymena визуализируется с помощью флуоресцентных антител. Фото получено с коммерческого конфокального микроскопа, Павел Яснос

Какое разрешение у лазерных головок CD и DVD? Очевидно, его должно быть достаточно для считывания ямок на поверхности компакт-диска, которыми кодируется информация (0 и 1).

У дисков DVD эти ямки примерно вдвое меньше по размеру, чем у CD, а у HD DVD — ещё вдвое меньше.

Конструкция микроскопа GaudiLabs

Ребята из швейцарской лаборатории GaudiLabs начали с проверки концепции, что прибор в принципе возможно сконструировать.

Первый прототип

Конструкция микроскопа состоит из двух лазерных головок. Первая излучает лазер и сдвигает его по оси x. На второй закреплён сканируемый образец — она движется в направлении y. Вместо фотодетектора используется простой фотодиод. Катушки контролирует схема Arduino с приводом, а изображения обрабатывает опенсорсная утилита Processing. Разрешения сканирования около 1,1 мкм (толщина человеческого волоса около 50 мкм).

Для второго прототипа была изготовлена печатная плата с микроконтроллером Arduino Micro со специальными коннекторами для лазерных головок.

Верхняя и нижняя стороны печатной платы, куда крепятся две лазерные головки (репозиторий на GitHub со схемами и программным обеспечением)

Программное обеспечение отправляет сканеру параметры сканирования и получает данные сканирования построчно. Поддерживается установка следующих параметров:

• Тип лазера (ИК, красный, синий для головок CD, DVD и Blu-Ray)
• Мощность лазера
• Положение сканирования
• Разрешение сканирования
• Сенсор (A0, S1, S2, RF, DIF)
• Цветовая схема и яркость

Вот как выглядят ямки на поверхности CD-ROM:

Ямки на поверхности CD-ROM, сфотографированные самодельным лазерным сканирующим микроскопом

Некоторые другие фотографии:

Сканы бактерий с разным разрешением и разными цветовыми схемами

Лазерные сканы клеток дрожжей

В данном проекте использовались головки PHR-803T из привода Xbox 360 (HD DVD).

Конечно, GaudiLabs далеко не первые, кто сделал лазерный микроскоп из оптического DVD-привода. Например, немецкий инженер Ханнес Золинер выполнил аналогичный проект в рамках своей магистерской диссертации.

• Схемы сборки и комплектующие
• FPGA
• Программное обеспечение

Лазерный микроскоп Ханнеса Золинера

Фокусировка в микроскопе Золинера

Процесс сканирования в микроскопе Золинера

На сайте Instructables есть пошаговая инструкция для Arduino по сборке.

См. также научные статьи 2016 и 2018 годов с описанием подобных установок: Hacking CD/DVD/Blu-ray for Biosensing (ACS Sens. 2018, 3, 7, 1222–1232, doi: 10.1021/acssensors.8b00340) и Generating SEL and SEU with a class 1 laser setup (конференция RADECS 2016, doi: 10.1109/RADECS.2016.8093163).

Источник

Режущий лазер из DVD привода

Привет всем любителям самоделок, думаю многие знают, что мощным лазером можно выжигать по дереву, резать пластик и поджигать спички на расстоянии, штука довольно интересная, поэтому в этой статье я расскажу Вам, как сделать бюджетный режущий лазер, при помощи которого можно проводить интересные эксперименты, а также упрощать процесс сборки других самоделок.

Перед тем, как ознакомиться с описанием процесса сборки, предлагаю посмотреть видео, где наглядно продемонстрирована работа такой самоделки.

Для того чтобы сделать самодельный режущий лазер, понадобится:
* DVD привод от компьютера, скорость записи должна быть не менее 16X
* Паяльник
* 3 конденсатора на 10 микрофарад
* Резисторы на 51 кОм, 20 кОм, 30 кОм
* Импульсная микросхема NCP 1529
* Аккумулятор с напряжением не менее 3.7 вольт
* Переключатель
* Дроссель на 2.2 микрогенри
* Корпус
* Фольгированный текстолит

Вот и все, что нужно для создания данной самоделки, переходим непосредственно к пошаговой сборке.

Шаг первый.
Для начала нужно определиться с DVD приводом от компьютера, наверняка у кого-то такой завалялся, а если нет, то их полным полно имеется на радиобарахолке или магазинах компьютерных комплектующих.

Из данного привода нам нужен только один элемент, а именно лазер, который в таких приводах обычно отвечает за запись информации на диск или по-другому прожиг. Также необходимо учесть, что оптические приводы, не имеющие возможность записывать информацию на диск не подойдут, к ним же отнесем и CD приводы, в которых мощность лазера очень мала.

После того, как с приводом определились, его необходимо разобрать. Открутив винтики на корпусе, добираемся до внутренностей привода, здесь расположилась схема и тот самый лазер, который нам нужен.

В качестве питания можно использовать любой аккумулятор напряжением не ниже 3.7 вольт, сюда же идеально подойдет литий-ионная аккумуляторная батарея типа 18650, ее напряжение как раз составляет необходимые 3.7-4.2 вольта.

Шаг третий.
После проверки лазера и самодельного драйвера к нему необходимо сделать корпус или же взять готовый.

Если такого корпуса нет, то можно сделать что-то похожее из тонкостенной трубы, в случае с алюминиевой трубой внутренности необходимо заизолировать во избежании замыкания.

Ну вот и готов самодельный режущий лазер, а это значит, что пора приступить к его испытаниям. Данный лазер достаточно хорошо выжигает на деревянных поверхностях, плавит пластик и поджигает спички на расстоянии полутора метров, что я считаю достойно для такого маленького лазера, а также легкодоступного и недорогого.

Источник

Лазерный гравер из dvd своими руками

• Просмотрено 31543
• Скачано 2420
• Толщина слоя (разрешение) 0.20 мм
• Наличие поддержек Нет
• Заполнение 25 %
• Толщина вертикальной стенки (периметр) 0 мм

Это версия лазерного гравера и резака для бумаги с ЧПУ, на основе Arduino, используя старый dvd-привод и лазер мощностью 250 мВт

Необходимые детали и материалы:

• Arduino Nano (с USB-кабелем)
• 2x DVD приводной шаговый механизм
• 2 модуля драйвера шагового двигателя A4988 (или экран GRBL)
• Лазер 250 мВт с регулируемой линзой (или выше)
• 12В 2Amp минимум питания
• 1x IRFZ44N N-CHANNEL Mosfet
• 1х 10к резистор
• Резистор 1x 47 Ом
• 1x регулятор напряжения LM7805 (с радиатором)
• Пустая печатная плата
• Головки Male и Female
• 2,5 мм JST XH-Style
• 2-контактный разъем
• 1x 1000 мкФ 16 В конденсатор Перемычка кабелей
• 8x маленьких неодимовых магнитов (которые я спас от механизма линз DVD)
• 1x 2-контактный штекер в винтовом разъеме клеммной колодки
• Лента транспортная (100 мм)
• Супер клей
• 6x винтов M3x12
• 8x M2x5 винтов
• Лазерные защитные очки.

Потребуются два механизма привода DVD, один для оси X и второй для оси Y.
Используя небольшую отвертку с головкой Phillips, удалили все винты и отсоединенный шаговый двигатель, скользящие направляющие и толкатель.
Шаговые двигатели представляют собой 4-контактный двухполюсный шаговый двигатель.

Небольшой размер и низкая стоимость DVD-мотора говорит о том, что вам не стоит ожидать высокого разрешение мотора. Это обеспечивается ведущим винтом. Кроме того, не все такие двигатели делают 20 шагов / 24 об., также является общей спецификацией. Вам просто нужно протестировать ваш двигатель, чтобы убедиться, на что он способен.

Порядок расчета разрешающей способности шагового двигателя dvd привода

Чтобы измерить разрешение шагового двигателя привода CD / DVD, нужен цифровой микрометр. Расстояние вдоль винта было уже измерено. Общая длина винта промерена с помощью микрометра, которая оказалась 51,56 мм. Далее нужно определить значение отведения, которое представляет собой расстояние между двумя соседними резьбами на винте. Потоки были рассчитаны на 12 нитей в пределах этого расстояния. Отвод = расстояние между соседними нитями = (общая длина / количество нитей = 51,56 мм) / 12 = 4,29 мм / об. Угол шага составляет 18 градусов, что соответствует 20 шагам / оборот. Теперь, когда вся необходимая информация доступна, разрешение шагового двигателя можно рассчитать, как показано выше: Разрешение = (Расстояние между смежными нитями) / (N шагов / оборот) = (4 ,29 мм / оборот) / (20 шагов / оборот) = 0,214 мм / шаг. Что в 3 раза лучше требуемого разрешения, которое составляет 0,68 мм / шаг.

Подготовка слайдера

Используя супер клей, крепим ползунок и направляющую. Пружина прикреплена для поддержания натяжения между направляющей и ходовым винтом, чтобы избежать зазубрин.

Сборка направляющих для оси Y

Перед установкой ползунка в основание, приклеим 4 маленьких неодимовых магнитов (из механизма линз DVD) на X-пластину. Эти магниты помогут удерживать заготовку в рабочей зоне.

Гладкий стержень сохранит механизм скольжения в целости и сохранности относительно основания.

Сборка направляющих для оси X

Используя супер клей и винт, прикрепим направляющий механизм к корпусу лазера.

Затем прикрепите шаговый двигатель к месту, используя винты и вставьте гладкие стержни и направляющую часть в отверстия, учитывая, что ползунок движется свободно и не слишком сильно. Далее прикрепим к нему боковые стойки рамы.

Подключение шаговых двигателей

Для шаговых двигателей используем старый USB-кабель, потому что он имеет 4 провода внутри и крышку, так же он более гибкий и с ним легко работать.

Используя режим непрерывности в мультиметре, определите 2 катушки, катушку A и катушку B.

Я сделал 2 пары проволоки, выбрав цвета: одну пару для катушки A и вторую для катушки B.

Припаял их и использовал термоусадочную трубку.

Комбинирование осей X и Y

Используя 4 винта M3x12, объедините основание и две боковые рамы в одну сборку.

Электроника

Детали используемые для драйвера:

• Arduino nano.
• 2x A4988 Драйверы шаговых двигателей.
• 1x IRFZ44N N-КАНАЛЬНЫЙ МОП-транзистор.
• 1x LM7805 Регулятор напряжения с радиатором.
• 1x 47 Ом и 1x 10 кОм резистор.
• 1x 1000 мкФ 16 В конденсатор.
• 1x 2,5 мм JST XH-Style 2-контактный разъем.
• Штыри заголовка мужского и женского пола.
• 1x (20 мм х 80 мм пустой печатной платы).

В GRBL защищены цифровые и аналоговые пины Arduino.

Шаговый контакт для осей X и Y прикреплен к цифровым контактам 2 и 3 соответственно. Вывод «Dir » для осей X и Y прикреплен к цифровым выводам 5 и 6 соответственно. D11 для лазерного включения. Arduino получает питание через USB-кабель. Драйверы A4988 через внешний источник питания. Все основание имеет общие связи. VDD A4988 подключены к 5V Arduino. Лазер, который использовался, работает на 5 В и имеет встроенную цепь постоянного тока. Для источника постоянного напряжения 5 В от внешнего источника питания используется регулятор напряжения LM7805. Радиатор является обязательным. IRFZ44N N-КАНАЛЬНЫЙ МОП-транзистор работает как электронный переключатель, когда получает цифровой высокий сигнал с контакта D11 Arduino. ПРИМЕЧАНИЕ: используем 5 В от Arduino Nano

Настройка микро шага для каждой оси.

MS0 MS1 MS2 Разрешение микрошагов.

Низкий Низкий Низкий Полный шаг.
Высокий Низкий Низкий Полшага

Низкий Высокий Низкий Квартальный шаг.

Высокий Высокий Низкий Восьмой шаг.

Высокий Высокий Высокий Шестнадцатый шаг.

3 контакта (MS1 , MS2 и MS3) предназначены для выбора одного из пяти шагов решения в соответствии с приведенной выше таблицей правды. Эти контакты имеют внутренние понижающие резисторы, поэтому, если мы оставим их отключенными, плата будет работать в режиме полного шага. Мы использовали 16-ю ступенчатую конфигурацию для плавного и бесшумного. Большинство (но , конечно, не все) шаговых двигателей совершают 200 полных шагов за оборот. Путем надлежащего управления током в катушках можно заставить двигатель двигаться меньшими шагами. Pololu A4988 может заставить двигатель двигаться с шагом 1/16 — или 3200 шагов за оборот. Основное преимущество микрошагования заключается в уменьшении шероховатости движения. Единственные полностью точные позиции — позиции полного шага. Двигатель не сможет удерживать стационарное положение в одном из промежуточных положений с той же точностью положения или с тем же удерживающим моментом, что и в положениях полного шага.

Сборка электроники в кадр

Смонтируйте плату драйвера на задней панели, используя 2 винта M2 и к раме машины, используя 2 винта M3x12. Подключены к соединениям для шаговых двигателей X, Y и Laser.

Регулировка тока шагового драйвера

Для достижения высоких скоростей шага, питание двигателя обычно намного выше, чем было бы допустимо без активного ограничения тока. Например, типичный шаговый двигатель может иметь максимальный номинальный ток 1 А с сопротивлением катушки 5 Ом, что будет указывать на максимальное питание двигателя 5 В. Использование такого двигателя с напряжением 12 В позволило бы повысить скорость шага, но ток должен активно быть ограниченным до 1А, чтобы предотвратить повреждение двигателя. A4988 поддерживает такое активное ограничение тока, а потенциометр триммера на плате можно использовать для установки ограничения тока. Один из способов установить ограничение тока — перевести драйвер в полноступенчатый режим и измерить ток, проходящий через одну катушку двигателя, без замыкания входа STEP. Измеренный ток будет 0.7-кратный предел тока (поскольку обе катушки всегда включены и ограничены до 70% от предела тока, установленного в режиме полного шага). Обратите внимание, что изменение логического напряжения Vdd на другое значение изменит настройку ограничения тока, поскольку напряжение на выводе «ref » является функцией Vdd. Другой способ установить предел тока — это измерить напряжение непосредственно на потенциометре и рассчитать результирующий предел тока (резисторы чувствительности тока равны 0,1 Ом). Ограничение тока относится к опорному напряжению следующим образом: Другой способ установить предел тока — это измерить напряжение непосредственно на потенциометре и рассчитать результирующий предел тока (резисторы чувствительности тока равны 0,1 Ом). Ограничение тока соотносится к опорному напряжению следующим образом: Другой способ установить предел тока — это измерить напряжение непосредственно на потенциометре и рассчитать результирующий предел тока (резисторы чувствительности тока равны 0,1 Ом). Ограничение тока соотносится к опорному напряжению следующим образом: Ограничение тока = VREF × 1,25. Так, например, если опорное напряжение 0,6 В, то предельный ток 0.75A. Как упомянуто выше, в режиме полного шага ток через катушки ограничен до 70% от предела тока, поэтому, чтобы получить ток катушки для полного шага в 1А, предел тока должен быть 1А / 0,7 = 1,4А, что соответствует до VREF 1,4A / 1,25 = 1,12 В. См. таблицу данных A4988 для получения дополнительной информации. Примечание. Ток катушки может сильно отличаться от тока источника питания, поэтому не следует использовать ток, измеренный на источнике питания, для установки предела тока. Подходящее место для установки вашего измерителя тока — последовательно с одной из ваших катушек шагового двигателя.

Лазер, который я использовал, это фокусируемый лазерный модуль 200-250 мВт, 650 нм. Наружный металлический корпус работает как теплоотвод для лазерного диода. Имеет фокусирующую линзу для регулировки лазерной точки.

Подсоедините разъем лазерного провода к лазерному разъему на плате драйвера.

Готовимся!

Используя четыре небольших неодимовых магнита, зафиксируйте рабочую деталь на рабочей станине и установите оси X и Y в исходное положение (home ). Включите плату драйвера через внешний источник питания и подключите Arduino Nano к компьютеру через кабель USB A — USB Mini B.

Также питание платы осуществляется от внешнего источника питания.

БЕЗОПАСНОСТЬ ПРЕЖДЕ ВСЕГО.

ОБЯЗАТЕЛЬНО ИСПОЛЬЗУЙТЕ СПЕЦИАЛЬНЫЕ ОЧКИ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.

Прошивка GRBL

• Скачать GRBL, https://github.com/gnea/grbl
• Распакуйте на рабочий стол папку grbl-master, вы найдете ее в файле master.zip
• Запустите Arduino IDE
• В меню панели приложения выберите: Sketch -> #include Library -> Add Library from file.ZIP
• Выберите папку grbl, которую вы можете найти внутри папки grlb-master, и нажмите Open
• Теперь библиотека установлена и программное обеспечение IDE покажет вам следующее сообщение: Библиотека добавлена в вашу библиотеку. Проверьте меню «Включение библиотек».
• Затем откройте пример под названием «grbl upload» и загрузите его на свою платформу arduino.

Программное обеспечение для отправки G-кода

Также нам нужно программное обеспечение для отправки G-кода в ЧПУ, для этого я использовал LASER GRBL

LaserGRBL — один из лучших стримеров для Windows GCode для лазерных граверов DIY. LaserGRBL может загружать и транслировать путь GCode в arduino, а также гравировать изображения, картинки и логотип с помощью встроенного инструмента конвертации.

LASER GRBL Скачать на http://lasergrbl.com/en/

Последняя версия, стабильная

LaserGRBL постоянно проверяет наличие COM-портов на машине. Список портов позволяет вам выбрать COM-порт, к которому подключена ваша плата управления.

Пожалуйста, выберите правильную скорость передачи данных для соединения в соответствии с конфигурацией прошивки вашего устройства (по умолчанию 115200).

Чтобы просмотреть настройки, введите $$ и нажмите клавишу ввода после подключения к Grbl. Grbl должен ответить списком текущих настроек системы, как показано в примере ниже. Все эти настройки являются постоянными и хранятся в EEPROM, поэтому, если вы выключите питание, они будут загружены обратно при следующем включении Arduino.

$2=0 (step port invert mask:00000000)

$3=6 (dir port invert mask:00000110)

$4=0 (step enable invert, bool)

$5=0 (limit pins invert, bool)

$10=3 (status report mask:00000011)

$11=0.020 (junction deviation, mm)

$23=1 (homing dir invert mask:00000001)

$24=50.000 (homing feed, mm/min)

$25=635.000 (homing seek, mm/min)

$26=250 (homing debounce, msec)

$110=635.000 (x max rate, mm/min)

$111=635.000 (y max rate, mm/min)

$112=635.000 (z max rate, mm/min)

$130=225.000 (x max travel, mm)

$131=125.000 (y max travel, mm)

$132=170.000 (z max travel, mm)

Настройка системы

Вот самая трудная часть проекта

— Настройка лазерного луча в наименьшую возможную точку на заготовке. Это самая сложная часть, которая требует времени и терпения, используя метод следа и ошибки.

— Настройка GRBL на $ 100, $ 101, $ 130 и $ 131

Настройка для GRBL

Я попытался гравировать квадрат сторон 40 мм и после стольких ошибок и изменения настройки grbl, я получил правильную линию 40 мм, выгравированную как по оси X, так и по оси Y. Если разрешение по осям X и Y не совпадает, изображение будет масштабироваться в любом направлении.

Имейте в виду, что не все шаговые двигатели от DVD приводов одинаковы.

Это длительный и трудоемкий процесс, но результаты будут хороши, если серьезно подойти к настройке.

Пользовательский интерфейс LaserGRBL.

• Управление подключением: здесь вы можете выбрать последовательный порт и правильную скорость передачи данных для подключения в соответствии с конфигурацией прошивки grbl.
• Управление файлами: это показывает загруженное имя файла и процесс гравировки. Зеленая кнопка «Play » начнет выполнение программы.
• Ручные команды: здесь вы можете ввести любую строку G-кода и нажать «ввод ». Команды будут помещены в очередь команд.
• Журнал команд и коды возврата команд: показать команды в очереди, их состояние выполнения и ошибки.
• Jogging control: позволяет вручную позиционировать лазер. Левый вертикальный ползунок контролирует скорость движения, правый ползунок контролирует размер шага.
• Предварительный просмотр гравировки: эта область показывает окончательный предварительный просмотр работы. Во время гравировки маленький синий крестик покажет текущее положение лазера во время выполнения.
• Сброс / возвращение / разблокировка GRBL: эти кнопки подают команду мягкого сброса, возврата и разблокировки на доску GRBL. Справа от кнопки разблокировки вы можете добавить некоторые пользовательские кнопки.
• Удержание и возобновление подачи: эти кнопки могут приостанавливать и возобновлять выполнение программы, посылая команды удержания или возобновления подачи на доску grbl.
• Количество строк и проекция времени: LaserGRBL может оценивать время выполнения программы на основе фактической скорости и хода выполнения задания.
• Переопределяет состояние элемента управления: показывает и изменяет фактическую скорость и переопределение мощности. Переопределение — это новая функция grbl v1.1, которая не поддерживается в более старой версии.

Растровый импорт позволяет загружать изображения любого вида в LaserGRBL и поворачивать его GCode инструкциями без необходимости использования другого программного обеспечения. LaserGRBL поддерживает фотографии, картинки, карандашные рисунки, логотипы, значки и старается сделать все возможное с любым видом изображения.

Его можно вызвать из меню «Файл , Открыть файл», выбрав изображение типа jpg, png или bmp.

Настройки для гравировки различны для всех материалов.

Определите скорость гравировки на мм, а качество линий на мм.

Этот лазер мощностью 250 мВт также способен резать тонкую бумагу, но скорость должна быть очень низкой, т.е. не более 15 мм / мин и лазерный луч должен быть правильно отрегулирован.

Источник