Cnc Laser progetto in costruzione

Essendo a luce verde o blu in teoria si, poi se becchi la giornata con un sole che spacca le pietre, non te l'assicuro, a quel punto potresti pensare ad un IR e ti metti gli occhiali apposta così vedi solo lui e non vedi altro xD

Ciao,
evoluzione del progetto (o perlomeno, della struttura :stuck_out_tongue_closed_eyes:):

Domani se ho tempo posto una foto della versione grande che ho fatto ma che devo ancora terminare...

Dunque, a proposito di laser, se posso dare alcuni suggerimenti, visto che li uso da anni ... :stuck_out_tongue:

PRIMO: il progetto dovrebbe prevedere delle protezioni gia di suo, senza bisogno di dover per forza usare gli occhialini (che di sicuro male non fanno, intendiamoci) ... quindi, se potete, infilatelo in un contenitore, magari con pareti di legno, se non potete farvene di alluminio, tanto qualsiasi riflessione dal materiale che state incidendo NON sara' collimata, quindi non potra' bruciare alcun materiale (ma le retine degli occhi si, per questo parlo di protezioni tutto intorno :P)

SECONDO: la lunghezza d'onda piu adatta per l'incisione e' 10600nm, ma non la potete usare, perche' la producono i tubi a CO2, e qui si parla, se non ho capito male, di un piccolo CNC sperimentale ... l'alternativa migliore e' il blu o il viola ... nei masterizzatori di bluray ci sono diodi laser viola (405nm) che possono tranquillamente arrivare a 400 / 500 mW, se ben dissipati, e nei lettori bluray di una certa serie e' presente un diodo laser da 405nm che arriva senza problemi a 100mW, ma l'alternativa al tempo stesso piu economica e piu efficente e' il blu a 445nm, ci sono diodi laser da 2W massimi recuperati dai proiettori Casio che sono perfetti, ed usando un portadiodi aixiz, e' anche possibile montarci una lente a tripletta in vetro ottico con copertura antiriflesso per il blu, che focalizza molto ma molto meglio delle solite lentine in plastica, ed e' a fuoco variabile.

TERZO: protezioni per gli occhi, se fate tutto bene, bastano degli occhialini in plastica rossa specifici per laser, e dei pannelli di plexiglass rosso trasparente per la macchina, senza svenarvi a comperare i "laser goggles" dalla thorlabs a 200 Euro l'uno :stuck_out_tongue: :smiley: ... i migliori per il blu sono quelli con le lenti rosso-arancio scuro, tipo ad esempio questi http://www.o-like.com/images/l/green3.jpg che proteggono dal verde all'UV ... NON usate quelli arancio chiaro, che non proteggono per nulla (sono gli antiinfortunistici per le mole), e soprattutto NON USATE OCCHIALI DA SOLE, non importa quanto scuri, perche' come protezione dai laser non valgono neanche mezza cippa :stuck_out_tongue:

QUARTO: (ma che deve sempre essere il punto 1, 2, 3, 4, ecc. ecc. ecc.) ... ACCENDERE PRIMA IL CERVELLO E POI IL LASER ! ... SEMPRE ! ... ricordarsi sempre che di occhi ne avete solo due, e che di retine di ricambio non ne vendono.

Usare i laser e' facile ed anche divertente, e non pone particolari rischi, se fatto nel modo dovuto ... e' come per una pistola, non ti danneggia, a meno che tu stesso non te la punti addosso e premi il grilletto ...

Detto questo, per i diodi laser e' possibile trovarli gia assemblati, oppure assemblarveli da soli, o farli assemblare da qualcun'altro, io ad esempio tuti i miei moduli li ho sempre assemblati da solo, ne ho in casa parecchi, anche inutilizzati, che avevo assemblato per dei progetti che poi non ho piu avuto il tempo di realizzare, non e' difficile, una volta imparato come fare senza massacrare il diodo :stuck_out_tongue: ... il principale nemico dei diodi laser e' l'elettricita' statica, un normale arco statico da pochi microampere, di quelli che sentite di solito crepitare dai vostri vestiti in certe situazioni, lo frigge irreparabilmente, bisogna assemblarlo con un minimo do protezioni, e saldargli un gruppo di protezione una volta installato nel modulo (bastano una resistenza da 1K, un condensatore da 100n ed un diodo in antiparallelo, tutti SMD e saldati sui pin, comunque) ... mentre durante il funzionamento, il raffredamento e' la cosa piu importante, si danneggiano facilmente se lasciati scaldare troppo ... il pilotaggio e' ancora piu importante, i diodi laser sono dispositivi che funzionano in corrente, non basta alimentarli con una tensione stabile, il driver deve avere un controllo di corrente retroattivo ... fortunatamente gli schemi in proposito sono parecchi :wink: ... inoltre, usando uno di quei diodi a 445nm da 2W massimi, si puo scegliere la potenza che si preferisce in uscita (non e' mica detto che solo perche puo dare fino a 2W, lo si debba per forza usare a 2W ... con il giusto driver si puo partire da 50 / 70 mW e salire a richiesta).

A proposito dei laser verdi, lasciateli perdere ... non sono diodi, ma cavita' risonanti a cristallo duplicatore ND-YAG, pompate da diodi infrarossi di potenza, non sono adatti ad essere usati per quei lavori, ed i pochi diodi laser verdi in circolazione sono prototipi da massimo 60mW che costano centinaia di Euro :stuck_out_tongue: :smiley:

@Etemenanki Grazie! Veramente esaustivo :wink:

Unica perplessità è la messa a fuoco del laser, la quale penso sia un punto cruciale per far lavorare bene il nostro laser: c'è qualche procedura per mettere a fuoco il nostro laserino? o a questi livelli è piu che altro una operazione "ad occhio"? penso sia difficile farlo senza poter vedere direttamente il laser, percui gli occhiali professionali tornano obbligatori... oppure ci si puo rifare a formule matematiche per avere il miglio effetto, in base alle ottiche e al laser usato?

Non si tratta di 'messa a fuoco' , la collimazione è una cosa diversa.
Si tratta di concentrare il maggior numero di particelle nel punto più piccolo possibile.
Ovviamente la manovra di collimazione va fatta 'sul pezzo' in quanto variando la distanza tra gruppo ottico /laser e gruppo ottico /pezzo la collimazione cambia.

Nelle apparecchiature con laser co2 (sono troppo affascinati i tubi co2, prima o poi mi piacerebbe molto provare a costruirne uno) si usa montare il tubo in pianta stabile al di fuori della macchina cnc, lontano più possibile dalle vibrazione, e poi con adeguato sistema di specchi si instrada il fascio di particelle verso l'ottica (generalmente installata dove in una fresatrice sarebbe installato il mandrino/fresa) che poi viene collimata sul piano di lavoro e/o pezzo da lavorare.

Secondo me, un paio di occhiali idonei sono d'obbligo, SEMPRE!
Non mi piace affidare alla casistica la salute delle mie retine.

Be', per la focalizzazione ci sarebbero due sistemi, uno complicato ed uno semplice ...

Quello complicato prevede di usare un fotodiodo schermato e collimato su un'area di un paio di mm nel punto di fuoco, ed un'algoritmo che calcola il maggior riflesso su una superficie molto piccola, con una retroazione su un motorino che aziona l'obbiettivo ... quello semplice prevede di usare occhi e mani (supponendo di lavorare su superfici piane, ovviamente) :wink: ... si sparano 10 o 20 mw massimi su una parte dell'oggetto da incidere (se possibile in un punto non riflettente a specchio), e tramite gli appositi occhialini si mette a fuoco il raggio per ottenere il puntino piu brillante e piccolo possibile ...

Come occhialini vanno bene anche questi, se usate il blu (445nm) o l'UV (405nm) http://www.dragonlasers.com/catalog/Laser-Glasses-UV-to-Green-Lasers-Protection-190-548nm-p-16242.html , non e' necessario spendere centinaia di Euro (in fondo, non ci dovete guardare direttamente dentro il raggio, cosa che sarebbe piuttosto stupida, ma solo proteggervi dal riflesso ed attenuare quella specifica lunghezza d'onda abbastanza da vedere il puntino invece di una macchia abbagliante ... a proposito, OD4 significa 1/100 della luce passante, non 1/4 :wink: )

Arrivati i laser blu da 2w ...

Ora ad usare il cervello ci sarebbe da aspettare gli occhiali.... che non sono ancora arrivati invece...
Non sarà facile ... ma l'idea di diventare come Ray Charles 8) mi aiuta a desistere dal fare cojonerie! :fearful:

PER FAVORE ! ... aspetta gli occhiali.

Non scherzo, anche a 100mW, se collimato, un laser ti puo friggere in modo irreversibile una macchia cieca sulla retina in pochi millisecondi, se poi lo usi ad 1W o simili, rischi anche solo per una riflessione su un'oggetto liscio (non servono specchi, basta una superfice lucida a quella potenza) ... e non pensare che la pelle rischi di meno, ad 1W, il raggio gia scotta anche senza essere a fuoco, e nel punto di fuoco brucia che e' un piacere ... per lui, non per la pelle :stuck_out_tongue: :D.

Hai preso uno di quelli da 445nm ? ... se si, ti consiglio di non usare le lenti "standard" contenute nei moduli Aixiz, si sciolgono in pochi secondi, ed il riflesso puo friggerti il diodo laser, e lo stesso vale per le lenti dei pickup, che sono anche quelle in acrilato ... usa una tripletta di quelle con lenti in vetro e copertura antiriflesso, tipo o-like o simili, ad esempio queste http://www.ebay.com/itm/445nm-450nm-3-layer-Glass-Laser-Collimation-Lens-MP905-Frame-w-h-Cushion-Ring-/261157555823?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item3cce340e6f ed un buon dissipatore per il modulo, se con ventolina meglio ancora ... e se non hai ancora preso il modulo Aixiz, quelli di questo tipo sono anche meglio 5.6mm Laser Diode Host w/h 405nm-470nm Blue Glass Collimation lens | eBay perche' non serve neppure costruirsi una pressetta per infilarci il diodo.

Oppure hai preso un modulo gia fatto ? ... se si, posso sapere quale ?

In realtà ne ho presi 3 :grin:

Uno 'Top di gamma' , 445nm 2w con relativo driver e gruppo ottico serie 405-G-2 .
Uno con tripletta di lenti semiserie (ma sempre in vetro) 445nm 2w senza driver .
Un housing con ottica modesta (ma sempre in vetro) dove metterò il mio potentissimo diodo 650nm prelevato da masterizzatore ]:slight_smile:

Ho acquistato su DTR-lasershop , visto che l'utente ratto93 ci aveva già comprato ed era rimasto soddisfatto ho preferito andare sul sicuro, soprattutto dato il fatto che l'acquisto dovevo farlo oltre oceano.

Allora hai probabilmente preso quelli con il modulo stile Aixiz, da 12mm di diametro esterno, e la parte che tiene il diodo rifatta in rame ... sono ok, ma devi per forza usare un sistema di dissipazione di calore MOLTO efficente, perche' a 2W senza dissipatore quei diodi reggono una trentina di secondi scarsi, e con quei prezzi, non vale la pena rischiare :wink:

Se non trovi un'alternativa professionale, puoi autocostruirlo (io ne ho fatti parecchi), con un piccolo aiuto da parte di un fabbro un po attrezzato se non hai accesso ad un'officina o a qualche utensile "serio" ... se ti serve posso disegnarti un sistema o due che non prevedano una macchina CNC :stuck_out_tongue:

Io avevo adocchiato questo diodo 1.6W 445nm... puo essere valido?

e unircelo a questo housing + lenti..
http://www.ebay.it/itm/250950998733?ssPageName=STRK:MEWAX:IT&_trksid=p3984.m1423.l2649

Prima mi sembra che non se ne sia parlato... ma un driver per questa taglia di diodi? i progetti in giro mi sembra che siano per laser da pochi mW...

Il concetto sarebbe questo?

Prima di lanciarmi in spese furiose mi farebbe piacere avere un qualche parere di qualcuno che ci capisce :wink:

Etemenanki:
... se ti serve posso disegnarti un sistema o due che non prevedano una macchina CNC :stuck_out_tongue:

Ti ringrazio molto per la disponibilità, ma ho abbastanza mezzi per poter fare un buon lavoro, quello che mi manca è il tempo!
:grin:

leouz: si, quei diodi sono identici a quelli che ho io in casa, me ne sono avanzati ancora 2 o 3 dagli ultimi esperimenti (ne avevo combinati 2 con un cubo polarizzato e ci avevo tirato fuori 3W abbondanti ... non ti dico quanto c'e' voluto per allinearli :stuck_out_tongue: :D) .

Il portadiodo/dissipatore sembra buono, specie per quel prezzo, inoltre quella configurazione ti consentirebbe di forare e filettare il dissipatore esterno (PRIMA di montarci il diodo :stuck_out_tongue: :D) per fabbricarti il sistema di fissaggio che preferisci ... in piu c'e' gia la ventolina, e la lente sembra una tripletta in vetro con antiriflesso, anche se non posso esserne sicuro al 100% ... la ghiera per la messa a fuoco e' scarsina, ma modificarla e' uno scherzo, basta un disco di gomma dura con un foro al centro ... l'unico suggerimento che ti darei e' di non limitarti ad usare la vitina di fissaggio fra i due pezzi, ma di abbondare anche con colla termoconduttiva (o almeno pasta termica), una volta che hai assemblato tutto e lo fissi definitivamente ... direi che e' ok.

Il driver e' quasi esagerato, ma mi sembra buono, c'e' gia l'ingresso per il pilotaggio TTL, quindi non dovresti modificarne uno o costruirtelo tu da zero ... va ovviamente regolato in corrente prima di connetterci il diodo, usando un carico fittizio ed un voltmetro, ma tutto quello che ti serve per costruirti il carico sono 4 o 5 diodi da 3A ed una resistenza da 1 ohm 5W.

A proposito, nel campo dei laser TTL non e' una porta logica :stuck_out_tongue: ... e' l'ingresso che ti consente di accendere o spegnere il laser lasciando l'alimentazione del driver connessa, e quindi puoi pilotarlo ad alta velocita' (in genere fino a 10KHz, i modelli migliori arrivano tranquillamente a 30KHz) mentre fai la scansione (per i vuoti nell'immagine da incidere, ad esempio) ... :wink:

Aggiornamento:

Non ho resistito e ho provato qualche secondo i laser blu da 2 w...

SENZA OCCHIALI LASCIATE PERDERE, è pericolosissimo, fanno paura!!!

In quei pochi secondi che li ho provati,ovviamente collimando alla meglio il fascio (una volta acceso mi sono reso subito conto che non era affatto il caso di vedere la sua luce anche riflessa di rinterzo quindi ho lasciato perdere la collimazione esatta) ho affettato di tutto di più.
Tanto per fare un esempio ho trapassato una tavoletta di balsa da 6mm (avete letto bene TRAPASSATO),tagliato plastica da 2 mm e inciso vetronite(ovviamente non da lato rame).

C'è da dire che anche il mio diodino rosso da masterizzatore dvd , con quella ottica, da grosse soddisfazioni :grin:

Quello che secondo me serve molto, e spero di trovare qualcuno che mi aiuti a sviluppare, è un driver serio, controllato da micro, che dia la posibilità di regolare la potenza digitalmente e gestire l'accensione TTL.
Intanto che aspetto gli occhiali mi dò da fare 8)

Il driver devi costruirlo tu o vuoi usare un sistema gia pronto ?

Come gia pronto, quello linkato da leouz ha gia l'ingresso TTL, e siccome lo dichiarano a 20KhHz, gia potresti anche usare un PWM per fargli emettere la potenza che vuoi ... se invece ti serve qualcosa di specifico, ti posso progettare uno schema con un finale mos che accetti sia un canale TTL per l'accensione, sia un'ingresso per il pilotaggio analogico ... non credo sia particolarmente complesso realizzare un driver in corrente con controllo interno, cosi ad occhio dovrebbero bastare un mos di potenza ed un paio di operazionali, piu una manciata di componenti discreti ... e magari un riferimento di tensione tipo TL34 per una maggior precisione della regolazione ...

EDIT: i laser NON FANNO PAURA ... sono le persone con in mano un laser e che non sanno cosa fare e cosa NON fare, che fanno paura ... :stuck_out_tongue: :smiley:

Scherzi a parte, non serve avere paura dei laser, la paura conduce a volte a fare piu errori, solo perche' non si pensa abbastanza ... se conosci i rischi e sai cosa non fare ( e, ovviamente, non lo fai :wink: ), sperimentare con i laser e' divertente ...

Etemenanki:
Il driver devi costruirlo tu o vuoi usare un sistema gia pronto ?

Speravo di attirare la tua attenzione etemenaki, da quello che ho capito sei una persona mooolto interessante e soprattutto con un bel bagaglio tecnico alle spalle.
Mi sarebbe piaciuto progettarne uno come già detto che sia controllato da mcu, per fare in modo di poterlo gestire via seriale, gestire anche il raffreddamento del driver stesso e del diodo in maniera intelligente , controllabile TTL , il pwm per controllarne la potenza sinceramente non mi ispira, preferisco limitare la corrente, e soprattutto abbastanza 'rock solid' per evitare di far fuori il diodo a seguito guasti.
Se hai qualcosa di interessante da cui trarre spunto sarei felice di vederlo e in caso realizzarlo e provarlo, magari viene qualcosa di buono da condividere con tutti quelli che stanno seguendo questa esperienza.

A livello di programmazione non ti posso aiutare molto (diciamo la verita', di programmazione capisco la classica mazza ... :P) , a livello di hardware ne avevo realizzati un po di tipi diversi per i miei vari diodi ... quindi in questo senso qualcosa si puo fare ...

Considera prima di tutto una cosa, siccome quei diodi, data l'alta potenza di uscita, NON incorporano alcun fotodiodo di controllo, non e' possibile realizzare un driver con controlli a retroazione (il che significa, fra l'altro, che non e' possibile, a meno di un'assemblaggio meccanico particolarmente complesso, leggere la potenza effettivamente emessa ... sarebbe necessario usare uno specchietto dicroico all'1%, oppure una lastrina di vetro sottile, per riflettere una parte della luce emessa su un fotodiodo messo a parte, ecc ... non molto pratico), quindi in genere la potenza di quei tipi di diodi si regola "ad occhio" mediante la regolazione della corrente, basandosi su tabelle di emissione pubblicate da hobbysti che hanno gia sperimentato (e fritto diodi) in quel senso ... anche perche' poi leggere la potenza effettiva richiede un LPM, e non credo sia il caso di comperarne uno apposta ... io un paio li ho costruiti nel tempo, ma non e' una realizzazione semplice, e richiedono anche quelli una taratura ...

Quindi, come base del driver, serve un mosfet di potenza, possibilmente con la maggiore corrente disponibile ... non perche' debba regolarne tanta, ma perche' per i mosfet, piu la corrente sopportata e' alta, e piu in genere la RdsON e' bassa (resistenza interna del mosfet in conduzione) ... e questo si riflette sia sull'efficenza, sia sulla dissipazione di calore ... giusto come esempio, se per comandare 2A su 12V uso un IRFU220N, che regge tranquillamente 5A, ma ha una RdsON di 600milliohm, mi farebbe cadere 20.6=1.2V, e dissiperebbe in calore 1.22=2.4W ... se per fare la stessa cosa invece usassi un'esagerato IRL7833, che regge 150A ed ha una RdsON di 4.5 milliohm, mi farebbe cadere 20.0045=0.009V, e mi dissiperebbe in calore 0.0092=0.018W ... una bella differenza :wink:

Per quanto riguarda invece il controllo via seriale, io non mi fiderei ... quando si tratta di usare laser di potenza relativamente elevata, io preferisco sempre la connessione diretta ed il controllo diretto ... se la seriale va in tilt mentre il laser e' acceso, che succede al pezzo che c'e' sotto ? :wink: ... meglio pilotaggio diretto dall'MCU, se proprio si deve ... per le temperature ed i controlli anche ...

Per quanto riguarda la regolazione della luminosita' in PWM, non preoccuparti, che e' lo stesso sistema che usano nei proiettori da cui estraggono quei diodi ... sono pilotati in PWM oltre i 100KHz senza alcun problema (un diodo laser lo puoi pilotare anche ad 1MHz senza creargli alcun problema, se il tuo driver rispetta tutti i parametri richiesti), quindi usare il PWM di arduino, o meglio ancora un semplicissimo circuitino PWM con un 555 o simile, magari pilotato da un'uscita analogica di arduino, e' la soluzione piu semplice ... se poi ci si aggiungono un paio di porte logiche, hai la possibilita' di implementare tutta la circuiteria di controllo e sicurezza a bordo macchina ...

Diciamo che per il controllo seriale ci siamo fraintesi, io non intendevo controllare 'live' l'emissione tramite seriale bensì rendere configurabili i parametri del driver stesso tramite seriale , ma il controllo in lavorazione rimarrebbe TTL.
Concordo pienamente sull utilizzo di un MOS sovradimensionato, e sull impossibilità di fare un controllo sulla reale luminosità emessa, ma penso che limitando la corrente e stando un po più prudenti rispetto ai valori massimi consigliati si abbia già un bel controllo.
Per la programmazione del firmware non ci sono problemi.
Quello che serve adesso è uno schema affidabile dove con un segnale pwm si possa andare a variare la corrente massima erogabile dal driver e la possibilità di modulare questa corrente al diodo tramite un segnale TTL fino a qualche kHz.
Se hai qualcosa per le mani e vuoi condividerlo a me farebbe molto comodo.
Grazie

Non c'e' problema per condividere, dammi solo il tempo per convertire i miei schemi in una forma un po piu leggibile (io in genere uso il programma CAD "carta&matita", ma il suo formato di file risulta spesso un po difficile da comprendere, a quelli che non sono abituati a decifrare geroglifici egizi ... o, se preferisci metterla in un'altro modo, la mia calligrafia fa leggermente schifo :stuck_out_tongue: :D)

Ora sto bestemmiando un po con la contabilita', ma oggi pomeriggio te ne disegno uno o due, poi mi dirai se vanno bene o se ti servono modifiche.

A proposito, il PWM di arduino che frequenza massima puo dare ? ... non e' che arriva almeno a 10KHz ?