效果图
简介：
这是一本关于我如何重新组装我的旧数控激光雕刻机，并使用旧DVD驱动器和250mW激光制作基于Arduino的激光数控雕刻机和薄纸切割机的稳定版本的指导书。
工作面积：最大为40mm x 40mm
1.材料清单：
Arduino Nano（带USB电缆）
2个DVD驱动器步进机构
2个A4988步进电机驱动器模块（或GRBL屏蔽）
250mW激光器，带可调透镜（或以上）
最小12v 2Amps电源
1x IRFZ44N N沟道Mosfet
1x 10k电阻器
1x 47欧姆电阻器
1x LM7805电压调节器（带散热器）
空白PCB板
公接头和母接头
2.5mm JST XH型
2针公接头
1x 1000uf 16v电容器跳线
8x小钕磁铁（我从DVD镜头机制中抢救出来的）
1x 2针插入式螺丝接线板连接器
拉链（100mm）
超级胶水
6x M3x12螺钉
8x M2x5螺钉
激光安全眼镜
2.打印部件
所有零件均采用ABS材料印刷。
打印设置：
层高：0.2mm
填充：<25%
支架：否
3.拆开DVD驱动器步进电机
需要两个DVD驱动器机构，一个用于X轴，另一个用于Y轴。
我用一个小的十字头螺丝刀卸下了所有的螺丝，拆下了步进电机、滑轨和从动件。
步进电机为4针双极步进电机。
DVD电机的小尺寸和低成本意味着你无法期待
电机的高分辨率。这是由导螺杆提供的。此外，并不是所有这样的电机都能达到20步/转。24也是一个常见的规格。你只需要测试你的电机，看看它能做什么。
计算CD驱动器步进电机分辨率的步骤：
为了测量CD/DVD驱动步进电机的分辨率，
使用数字千分尺。测量了沿着螺钉的距离。使用千分尺测量螺钉的总长度，结果为51.56 mm。以确定导程值，即螺钉上两个相邻螺纹之间的距离。在该距离内的螺纹数为12根。铅=相邻螺纹之间的距离=（总长度/螺纹数=51.56 mm）/12=4.29 mm/rev。阶跃角为18度，相当于20步/转。现在所有需要的信息都可用了，步进电机的分辨率可以计算如下：分辨率=（相邻螺纹之间的距离）/（N步/转）=（4.29mm/转）/（20步/转”）=0.214mm/步。这是所需分辨率0.68mm/s的3倍。
步骤4：准备滑块
使用Super Glue，我将滑块和导轨粘在一起。连接弹簧是为了保持导轨和导螺杆之间的张力，以避免黑色间隙。
步骤5：装配Y轴的滑轨
在将滑块组装到底座中之前，我已经将4个小钕磁铁（我从DVD镜头机制中回收的）粘到了X板中。这些磁铁将有助于将工件固定在工作区域。
光滑的杆将保持滑动机构与底座的完整性。
步骤6：组装X轴的滑轨
在这里，我用超级胶水和螺丝将引导机构连接到激光器外壳上。
使用螺钉将步进电机连接到该位置，然后将光滑的杆和引导部件插入孔中，注意滑块可以自由移动，不要太用力。并将侧车架支柱连接到它上。
步骤7：步进电机的接线
对于步进电机，我使用了旧的usb电缆，因为它里面有4根电线，上面有一个盖子，而且它更灵活，更容易使用。
使用万用表中的连续性模式确定2线圈、线圈A和线圈B。
我通过选择颜色制作了两对电线，一对用于线圈A，第二对用于线圈B。
将它们焊接起来，并在上面使用热缩管。
步骤8：组合X轴和Y轴
使用4个M3x12螺钉，将底座和两侧框架组合成一个组件。
步骤9：电子设备
用于驱动器的部件有：
Arduino纳米。
2个A4988步进电机驱动器。
1x IRFZ44N N沟道MOSFET。
1x LM7805带散热器的电压调节器。
1x 47欧姆和1x 10k电阻器。
1x 1000uf 16V电容器。
1x 2.5mm JST XH型2针公接头。
阳接头和阴接头引脚。
1x（20mm x 80mm空白PCB）。
在GRBL中，保留了Arduino的数字和模拟引脚。这个
X轴和Y轴的“步进”引脚分别连接到数字引脚2和3。X轴和Y轴的“Dir”引脚分别连接到数字引脚5和6。D11用于激光启用。Arduino通过USB电缆供电。A4988驱动器通过外部电源。所有接地共用公共连接。A4988的VDD连接到Arduino的5V。我用过的激光器在5V电压下工作，并且内置了恒流电路。对于来自外部电源的恒定5V电源，使用LM7805电压调节器。散热器是强制性的。当从Arduino的引脚D11接收数字高信号时，IRFZ44N N N通道MOSFET作为电子开关工作。注意：Arduino nano的5V不能使用，因为激光功率超过250mA，而且Arduino nano无法提供那么多电流。
为每个轴配置微步进。
MS0 MS1 MS2微步分辨率。
低-低-低全阶跃。
高-低-低半步。
低-高-低四分之一阶跃。
高-高-低第八步。
高-高-高第十六步。
3个引脚（MS1、MS2和MS3）用于选择五个步骤中的一个
根据上述真值表做出的决议。这些引脚有内部下拉电阻器，因此如果我们将它们断开，电路板将以全步模式运行。我使用了第16步配置，以实现平滑和无噪音。大多数（但肯定不是所有）步进电机每转200步。通过适当地管理线圈中的电流，可以使电机以较小的步长移动。Pololu A4988可以使电机以1/16步的速度移动，即每转3200步。微步的主要优点是减少了运动的粗糙度。唯一完全准确的位置是全步位置。电机将无法以与全阶位置相同的位置精度或相同的保持扭矩将静止位置保持在其中一个中间位置。一般来说，当需要高速时，应使用全阶。
步骤10：将电子设备组装到框架上。
使用2个M2螺钉将驱动器板组装在背板上，并使用2个M3x12螺钉将其组装到机器框架上。插入步进电机X、Y和激光器的连接。
步骤11：调整步进驱动器电流
为了实现高阶跃率，电机电源通常比没有有源电流限制的情况下允许的电源高得多。例如，典型的步进电机的最大额定电流可能为1A，线圈电阻为5Ω，这表明电机的最大供电电压为5V。使用12V的电机将允许更高的步进率，但电流必须主动限制在1A以下，以防止损坏电机。A4988支持这种主动限流，板上的微调电位器可用于设置限流。设置电流限制的一种方法是将驱动器置于全步进模式，并在不计时step输入的情况下测量流经单个电机线圈的电流。测得的电流将是电流极限的0.7倍（因为两个线圈始终接通，并且在全步进模式下限制为电流极限设置的70%）。请注意，将逻辑电压Vdd更改为不同的值将改变电流限制设置，因为“ref”引脚上的电压是Vdd的函数。另一种设置电流限制的方法是直接测量电位计顶部的电压，并计算得出的电流限制（电流感应电阻器为0.1Ω）。电流限制与参考电压相关，如下所示：电流限制=VREF×1.25因此，例如，如果参考电压为0.6 V，则电流限制为0.75A。如上所述，在全步模式下，通过线圈的电流被限制在电流极限的70%，因此要获得1A的全阶线圈电流，电流极限应该是1A/0.7=1.4A，这对应于1.4A/1.25=1.12V的VREF。有关更多信息，请参阅A4988数据表。注意：线圈电流可能与电源电流非常不同，因此不应使用电源测量的电流来设置电流限制。放置电流表的合适位置是与步进电机的一个线圈串联。
步骤12：激光组装
我使用的激光器是聚焦激光模块200-250mW 650nm。外部金属外壳作为激光二极管的散热器。它有可聚焦透镜，用于调整激光点。将激光接线端子连接到驱动器板上的激光插座。
第13步：做好准备！
使用四个小钕磁铁将工件锁定在工作台上，并将X轴和Y轴设置到初始位置（原点）。通过外部电源给驱动板通电，通过USB a到USB Mini B电缆给Arduino Nano电脑通电。
还可以通过外部电源为板供电。
步骤14：GRBL固件
下载GRBL，在这里
在桌面上提取grbl-master文件夹，您可以在文件master.zip中找到它
运行Arduino IDE
从应用程序栏菜单中，选择：草图->#include Library->Add Library From file.ZIP
选择可以在grlb主文件夹中找到的文件夹grbl，然后单击“打开”
库现在已安装，IDE软件将显示以下消息：库已添加到库中。检查“库包含”菜单。
然后打开一个名为“grbl上传”的示例，并将其上传到您的arduino板。
步骤15：发送G代码的软件
此外，我们需要一个软件来将G代码发送到CNC，因为我已经使用了LASER GRBL
LaserGRBL是用于DIY Laser的最佳Windows GCode拖缆之一
雕刻师。LaserGRBL能够加载并流式传输GCode路径到arduino，以及使用内部转换工具雕刻图像、图片和徽标。
LASER GRBL下载。
LaserGRBL不断检查机器上可用的COM端口。端口列表允许您选择控制板所连接的COM端口。
请根据您的机器固件配置（默认115200）为连接选择正确的波特率。
Grbl设置：
$$-查看组设置
要查看设置，请键入$$，并在连接到Grbl后按enter键。Grbl应以当前系统设置列表作为响应，如下例所示。所有这些设置都是持久的，并保存在EEPROM中，因此如果您断电，这些设置将在下次打开Arduino电源时重新加载。
$0=10（阶跃脉冲，usec）
$1=25（步进空闲延迟，毫秒）
$2=0（步进端口反转掩码：00000000）
$3=6（目录端口反转掩码：00000110）
$4=0（阶跃启用反转，bool）
$5=0（限位销反转，bool）
$6=0（探针引脚反转，bool）
$10=3（状态报告掩码：00000011）
$11=0.020（接头偏差，mm）
$12=0.002（弧度公差，mm）
$13=0（报告英寸，布尔）
$20=0（软限制，bool）
$21=0（硬限制，bool）
$22=0（归位周期，bool）
$23=1（归位目录反转掩码：00000001）
$24=50.000（归位进给，mm/min）
$25=635.000（归位搜索，mm/min）
$26=250（归位反跳，毫秒）
$27=1.000（归位拉力，mm）
$100=314.961（x，步长/mm）
$101=314.961（y，步长/mm）
$102=314.961（z，步长/mm）
110美元=635.000（x最大费率，毫米/分钟）
111美元=635.000（y最大速率，mm/min）
$112=635.000（z最大速率，mm/min）
$120=50.000（x加速度，mm/sec^2）
121=50.000（y加速度，mm/sec^2）
$122=50.000（z加速度，mm/sec^2）
$130=225.000（x最大行程，mm）
131美元=125000美元（y最大行程，mm）
$132=170.000（z最大行程，mm）
步骤16：调整系统
这是该项目最困难的部分。
-将激光束调整到工件上尽可能小的点。这是最狡猾的部分，需要时间和耐心使用跟踪和错误方法。
-将GRBL设置调整为100美元、101美元、130美元和131美元
我对GRBL的设置是，
$100=110.000
$101=110.000
$130=40.000
$131=40.000
我试着雕刻一个40毫米的正方形，在经历了这么多错误和调整grbl的设置后，我从X轴和Y轴上雕刻出了正确的40毫米线。如果X轴和Y轴的分辨率不相同，则图像将沿任一方向缩放。
请记住，并非所有DVD驱动器中的步进电机都是相同的。
这是一个漫长而耗时的过程，但调整后的结果非常令人满意。
LaserGRBL用户界面。
连接控制：在这里，您可以根据grbl固件配置选择串行端口和正确的连接波特率。
文件控制：显示加载的文件名和雕刻过程的进度。绿色的“播放”按钮将启动程序执行。
手动命令：您可以在此处键入任何G-Code行，然后按“enter”。命令将排入命令队列。
命令日志和命令返回代码：显示排队的命令及其执行状态和错误。
点动控制：允许手动定位激光器。左侧垂直滑块控制移动速度，右侧滑块控制步长。
雕刻预览：此区域显示最终作品预览。在雕刻过程中，一个蓝色的小十字架将在运行时显示当前激光位置。
Grbl复位/复位/解锁：此按钮向Grbl板提交软复位、复位和解锁命令。在解锁按钮的右侧，您可以添加一些用户定义的按钮。
进给保持和恢复：此按钮可以暂停和恢复程序执行，向grbl板发送进给保持或恢复命令。
行计数和时间投影：LaserGRBL可以根据实际速度和作业进度来估计程序执行时间。
超越控制状态：显示和更改实际速度和功率超越。覆盖是grbl v1.1的一个新功能，在旧版本中不受支持。
第17步：木雕
光栅导入允许您在LaserGRBL中加载任何类型的图像，并将其转换为GCode指令，而无需其他软件。LaserGRBL支持照片、剪贴画、铅笔画、徽标、图标，并尝试对任何类型的图像做到最好。
通过选择jpg、png或bmp类型的图像，可以从“文件，打开文件”菜单中调用
雕刻的设置对于所有材料都是不同的。
定义每毫米雕刻速度和质量-每毫米线视频是整个过程的延时。
第18步：薄纸切割
这种250mW的激光器也能切割薄纸，但速度应该很低，即不超过15mm/min，并且应该适当调整激光束。
视频附件是整个过程的延时。
步骤19：乙烯基切割和制作定制贴纸
我做了一些定制的乙烯基贴纸。登机板速度随所用乙烯基的颜色而变化。
深色很容易处理，而浅色则有些棘手。
上面的图片展示了如何使用使用CNC制作的乙烯基贴纸。
但请记住，燃烧乙烯基会释放致癌烟雾。它们闻起来很难闻。
♥ 特别感谢GRBL开发人员：）
我希望你喜欢这个项目，如果有任何疑问，请在评论中告诉我，我也想看看你的数控机床的照片！
谢谢感谢您的支持。
详细的原文章：https://www.instructables.com/DIY-Mini-CNC-Laser-Engraver/
更新记录：
2023.03.28创建
