Saludos Taringa!
En esta ocasión quiero compartir un proyecto que realicé para la facultad hace 1 semestre. El post contiene muchas imágenes y videos; trato de explicar todo el proceso de la forma más simple para que cualquier lector disfrute, se enganche y se anime a construir su propia máquina.
Sin embargo, es mi deber como taringuero incluir al inicio de este post el respectivo resumen para taringuero level 5 de hoy en día.
Sin embargo, es mi deber como taringuero incluir al inicio de este post el respectivo resumen para taringuero level 5 de hoy en día.
RESUMEN TARINGUERO LEVEL 5
Diseñé y construí una máquina que graba y corta mediante el proceso de mecanizado láser. Me sirvió para fabricarle un regalo a mi lincesa y hacer un grabado con la cara del comandante Ricky Fort que puedes ver al final del post.
Gracias por pasar, no te vayas sin comentar.
Gracias por pasar, no te vayas sin comentar.
Bienvenidos
El proceso empieza con el requerimiento del cliente; en este caso el cliente es el profesor de la materia para la cual realicé el proyecto.
Las características que debe tener la máquina son las siguientes:
- Realizar grabados en madera mediante mecanizado láser
- Área de trabajo de 10x10 (cm)
- 3 ejes de movimiento (a los que llamaremos de ahora en adelante x,y,z)
- Control numérico por computadora
- Bajo costo de fabricación y uso de software libre
Etapa 1: Análisis de alternativas
Realicé un análisis de alternativas a través del método de criterios ponderados (una forma en la que las matemáticas te ayudan a tomar decisiones). Esto me permitió tener una idea en cuanto a la estructura que tendría la máquina, elementos electrónicos para el control, tipo de mecanismo de movimiento y software.
Lo mejor de esta etapa es que me dio una guía para adquirir los primeros elementos de la máquina:
Lo mejor de esta etapa es que me dio una guía para adquirir los primeros elementos de la máquina:
RODAMIENTOS LINEALES
DRIVERS PARA CONTROL DE MOTORES A PASOS
ALGUNOS EJES
MOTORES A PASOS NEMA 17 (LOS DE SECCIÓN CUADRADA)
COJINETES DE BOLAS DE 1 HILERA
SHIELD CNC PARA ARDUINO (PERMITE CONECTAR DIRECTAMENTE LOS DRIVERS DE MOTORES AL ARDUINO SIN REALIZAR CABLEADO ADICIONAL Y EVITANDO EL TIEMPO DE FABRICACIÓN DE UN CIRCUITO IMPRESO QUE CUMPLA CON LA MISMA FUNCIÓN)
DRIVERS CONECTADOS AL SHIELD. BAJO ESO SE CONECTA UN ARDUINO UNO QUE CONTROLARÁ LA MÁQUINA
LÁSER: COLOR ROJO, POTENCIA 200mW, LONGITUD DE ONDA 532nm (EN LAS ESPECIFICACIONES TÉCNICAS RECOMENDABA USAR VENTILACIÓN FORZADA PARA UTILIZARLO DE FORMA CONTINUA DURANTE MÁS DE 30 MINUTOS, ASÍ QUE TAMBIÉN USÉ UN VENTILADOR DE 12V Y 250mA; CON ESO LA MÁQUINA HA TRABAJADO MÁS DE 24 HORAS DE FORMA CONTINUA SIN RECALENTAMIENTO)
Etapa 2: Diseño, modelo 3D y simulación de la máquina
El diseño lo realicé en base al cálculo estático y dinámico de la máquina, además del uso de teorías de fallas para la selección de otros elementos. Por medio del diseño se obtienen los materiales y espesores de la máquina y sus componentes. Utilicé el software Autodesk Inventor 2015 para el modelo 3D y simulación.
CARRO Z: PIEZA MÓVIL DEL EJE Z, CONTIENE EL LÁSER, VENTILADOR, RODAMIENTOS LINEALES Y ACOPLES PARA EL MOVIMIENTO DEL EJE Z
EJE Z
EJE Y
EJE X
ENSAMBLE
Etapa 3: Planos
El requisito fue presentar el plano de conjunto y los subconjuntos, es por esto que no realicé el plano de cada pieza específica. El conjunto es la máquina y los subconjuntos son los ejes que observaron en el modelo 3D.
Una vez aprobados los planos de la máquina, realicé con ayuda del software AutoCAD 2014 los planos de construcción. Estos planos son los que se deben presentar en el centro de mecanizado láser para el corte de las piezas de la máquina.
Etapa 4: Construcción
Este proceso se explica por sí solo a través de una secuencia de imágenes, no obstante, si han decidido construir su propia máquina, puedo proporcionarles ayuda más específica si me envían un MP.
Etapa 5: Pruebas de funcionamiento
Luego de comprobar que todos los elementos funcionen por separado y a través del software libre GRBL, la primera prueba de funcionamiento consiste en el movimiento de los ejes de la máquina controlados desde la computadora.
Luego de comprobar el funcionamiento de la máquina, realicé los primeros grabados para analizar y corregir errores. Envié desde la computadora los comandos necesarios para grabar líneas rectas y el resultado es el que verán a continuación
Ese error fue corregido cambiando la varilla roscada del eje Y porque estaba ligeramente doblada y eso influye mucho en la precisión de la máquina. El resultado de la misma prueba una vez corregido el error fue el siguiente
Ahora el reto era calibrar la máquina de forma que cuando desde la computadora se envíe la orden de moverse 1mm, la máquina en la realidad se mueva la misma distancia. Luego de la primera calibración y mediante el software InkScape (programa utilizado para vectorizar, simplificar y transformar las imágenes en código G para que sean leídas por la máquina), realicé la segunda prueba grabando letras sobre cartón.
El resultado fue el siguiente:
Aquí noté que el láser permanecía prendido todo el tiempo. La solución fue modificar los comandos de encendido y apagado desde InkScape. El desfase de nivel en las letras lo corregí calibrando desde GRBL la velocidad de cada motor y los pasos por minuto. Este es el nuevo resultado:
Las pruebas que van a ver ahora son producto de la vectorización y simplificación de imágenes. Primero utilicé un algoritmo que hace solamente el borde externo de la figura y luego un algoritmo con el que las figuras se rellenan a través de un contorno por capas
Las pruebas de corte las realicé en fomex
Para finalizar la etapa de pruebas, encontré un complemento para el programa InkScape con el cual se cambia el algoritmo de relleno actual a un algoritmo similar al de las impresoras a tinta (recorre un eje y avanza de a poco el otro eje). El resultado es excelente. Creo que me explico mejor en el video y fotografías que van a ver ahora:
Etapa 6 (yapa): Ricky Fort, certificada y regalo para la lincesa
El regalo consistió en una caja de cortes y grabados diseñada, mecanizada y construida con la máquina que les acabo de mostrar. Los grabados son algunos de los que vieron en el post, y al final incluí grabados con vectorizaciones y simplificaciones de su rostro. De esto solamente les mostraré una parte.
Aquí la certificada con video incluido.
Para finalizar el post, les dejo la foto del ícono de Taringa!, el comandante Ricky Fort. Gracias por pasar, si quieren hacer su propia máquina, puedo ayudarles a solventar sus dudas a través de MP.
No te vayas sin comentar. Visita mis aportes sobre ciencia y tecnología