Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

13 Schritt:Schritt 1: Änderungen an der Shapeoko Tisch Schritt 2: Hinzufügen eines MA3 Magnetische Drehgeber, um die Z-Achse Schritt 3: Ändern von Riemen und Riemenscheiben auf der X- und Y-Achse Schritt 4: Hinzufügen von einer Laserdiode auf die Shapeoko Schritt 5: Verdrahtung der Komponenten und Laser Diode Amp-Einstellungen Schritt 6: Einrichten GRBL 9g, GRBL Schild u Fokussieren des Objektivs Schritt 7: Die Software-Einstellungen für die 8-Bit-Laser Diode Photo Engraving Schritt 8: Einrichten der Shapeoko für Laser Diode Photo Engraving Schritt 9: 8-Bit-Laser Diode Photo Engraving Schritt 10: 1 Bit TTL (pulsierend) Laser Diode Photo Engraving Schritt 11: 8-Bit-Laser Diode Foto Gravur auf weiß Künstler Leinwand Schritt 12: 3D-Laser Diode Photo Engraving mit Schattierung Schritt 13: Credits

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Alle 7 Artikel anzeigen

Mir und meinem Sohn erfunden / vor über zwei Jahren ein neues Konzept von "On-the fly" 8bit Laser Diode Gravur Fotos. Mit diesem Konzept der Laserdiode schaltet sich nie ab durch die ganze Photogravierprozess. Es variiert nur die Kraft nach oben und unten, um das Bild und Schattierungen auf der eingraviert Material herzustellen. Wir haben einen langen Weg seit jenen Tagen kam zu Beginn unserer Versuche und hier ist die Anweisungen unserer neuesten Build auf einem Shapeoko 2.
Fotos können jetzt auf verschiedenen Materialien unter Verwendung einer variablen Intensität gesteuert Laser Diode auf 8bit Schattierung erhalten graviert werden. Die Materialien haben wir erfolgreich getestet, so weit ist, Holz, weiß gebeizt Holz, weiß lackiertem Aluminium, Spiegel, weißem Leder und weißem Künstler Leinwand. Weiß Materialien gibt uns die besten 8 Bit Graustufen und auf Spiegeln wir tatsächlich den Farben zwischen Weiß und Silber oder der Reflexion zu bekommen. Der Spiegel gibt uns auch eine Lithophane Effekt mit etwas Hintergrundbeleuchtung, aber sieht sehr gut aus, ohne Hintergrundbeleuchtung als auch.
Die Standard-Laser Photogravierprozess vor unserer Entwicklung war es, TTL modulieren (Pulse) das Material mit Brandflecken / Punkte unter Verwendung eines Dithering-Schwarzweißbild, um die Anspielung von Graustufen zu erhalten.
Kommerzielle CO2 Lasergravurmaschinen immer noch nutzen diese alten Schule Methode heute, um Fotos zu gravieren. Höhere End CO2 Gravurmaschinen benutze 256 (8bit) getrennte Leistungsstufen zu 3D gravieren. Mit der übermäßige Laserleistung dieser Maschinen, es ist wie ein Elefant im Porzellanladen, um unsere 8bit Photogravierprozess erfolgreich wie bei der Verwendung eines deutlich niedrigeren Wattlaserdioden umzusetzen.
Seit unserer Entwicklung dieses Konzepts hat viele Hobbyisten, Entscheidungsträger und Unternehmen unserer Progression gefolgt und wandte diese sehr einzigartiges Verfahren dort eigene CNC-Maschinen auf 8bit Graustufenbilder / Bilder mit einer Laserdiode zu gravieren. Zwei von ihnen sind hier und hier auf Instructables vorgestellt, eine sehr erfolgreiche Kampagne auf Kickstarter , und viele Bastler in der ganzen Welt, die mit Hilfe unserer sehr einzigartige 8bit Gravur werden. Weitere Beispiele für unsere Laser Diode Stichen können gesehen werden hier mit diesem Konzept.
Diese Methode der vielfältigen Intensität einer Laserdiode erfordert eine richtige "Bild zu Gcode" Programm, ein Computer Numerical Controlled (CNC) Maschine, Motorsteuerung, MA3 Absolute Magnetische Drehgeber oder ein DAC, abwechslungsreiche Modulations Laserdioden-Treiber und einer Laserdiode in die 1W-5W Bereich, um die 8-Bit-Shading auf die Materialien zu tun. Wir bevorzugen eine Wellenlänge 445nm Laser Diode und die, die wir in diesem Projekt verwendet hat eine maximale Ausgangsleistung von 2,5 W.
Mit den Jahren des Experimentierens auf verschiedenen CNC-Maschinen mit Kugelgewindetrieben, Linearführungen, Stepper und Servomotoren und Controller-Software, haben wir beschlossen, mit einem Schrittriemen experimentieren fahren Shapeoko 2 Lauf von einem Arduino UNO R3 diesmal.
Wir sind die zweite Besitzer dieses Shapeoko 2 und unserer sehr guten Freund John Champlain kaufte es neue von Invent. Dies ist die eigentliche Maschine, die er für die Entwicklung unseres verwendet GRBL bezogenen Gravur-Software-Programme. John nutzt ein elektronisches 8bit DAC-Schaltung er entworfen und zum Variieren der Modulationsspannung an die Laserdioden-Treiber für unterschiedliche Intensität Laser Diode Steuer gebaut. Seine DAC nimmt den Ausgang der Stufe & Richtung Anschlüsse auf einer Ausbruchbrett oder die Stifte an einer Arduino UNO und wandelt sie in eine Gleichspannung von 0-5 Achsbewegungen im Gcode und gibt es zu dem variablen Modulationseingang an den Lasertreiber .
John ist der erste, erfolgreich zu sein mit unserem abwechslungsreichen Intensität gesteuert Laser Diode-Konzept mit GRBL und einem Arduino UNO. Das Arduino UNO R3, die wir verwenden, auf diesem Build wurde von John von gekauft Radio Shack und uns für unsere Tests und Experimente geliefert.
Wir haben das Lager 3 Achse v5 GRBL Schild , die mit dem Shapeoko 2 kam, wird die UNO mit GRBL 9g blitzte, unser Bild, um Rastergravur Programm Gcode PicLaser Lite , unsere PicEdit Lite Bildbearbeitungsprogramm und unser PicSender Programm zu handhaben Streaming die große Raster gcode Dateien auf den Arduino & GRBL. Wir verwenden auch unsere PicSet Programm, um schnell auf verschiedene GRBL Einstellungen je nachdem, welche Art von Laser Diode Fotogravur wir durchführen zu ändern.
Diese vier herausragende Software-Programme wurden von unserem sehr guten Freund geschrieben, John Champlain für die Arduino GRBL gesteuerte CNC-Gravur-Maschinen und PicLaser Lite hat die Möglichkeit, Gcode für andere CNC-Steuerungen sowie zu generieren. John ist auch der Autor unserer voll funktionsfähige "Bild zu Gcode" Programm PicEngrave Pro 5 + Laser .
Wir sind wirklich überrascht von der Leistung und hervorragende Ergebnisse, die wir in der Lage, mit unseren Laser Diode Fotogravur Experimentieren mit der Shapeoko 2 von einem Arduino UNO kontrollierten erreicht.
Einige Änderungen an der Shapeoko 2 und zuzuteilen Experimentieren mit den Einstellungen nötig war, um alles in genau richtig abgestimmt zu bekommen und hier ist unsere Anweisungen, wie konnten wir Erfolge. Wir bevorzugen die Verwendung "Standard GRBL 9g" , wie es so viele Variationen / Zweige GRBL gibt, die nicht so erfolgreich arbeiten kann für diese Anwendung.
Ein besonderes Dankeschön aus, um Sonny Jeon (chamnit) gilt auch für sein Engagement und seine ausgezeichnete Arbeit an GRBL, dies alles möglich zu machen Kontrolle unserer Shapeoko 2 CNC-Maschine reibungslos. Wir verwenden die X-Loader für das Blitzen seiner GRBL 9g auf die Arduino UNO.
Nachdem wir dieses Projekt abgeschlossen ist, haben wir unsere Shapeoko 2 wird auf eine veränderte J-Tech Photonics Laser System und begann mit Andys PWM LaserMode GRBL, es zu kontrollieren, und wir werden immer hervorragende Ergebnisse. Einzelheiten davon können Sie hier sehen. .
Schritte:
Schritt 1: Änderungen an der Shapeoko der Tabelle Schritt 2: Hinzufügen eines MA3 Magnetische Drehgeber, um die Z-Achse Schritt 3: Ändern von Riemen und Riemenscheiben auf den X- und Y-Achsen-Schritt 4: Hinzufügen von einer Laserdiode auf die Shapeoko Schritt 5: Verdrahtung der Komponenten und Laser Diode Amp Einstellungen Schritt 6: Einrichten GRBL 9g, GRBL Schild u Fokussieren des Objektivs Schritt 7: Die Softwareeinstellungen für die 8-Bit-Laser Diode Photo Engraving Schritt 8: Einrichten der Shapeoko für Laser Diode Photo Engraving Schritt 9: 8-Bit-Laser Diode Photo Engraving Schritt 10: 1 Bit TTL (pulsierend) Laser Diode Photo Engraving Schritt 11: 8-Bit-Laser Diode Foto Gravur auf weiß Künstler Leinwand Schritt 12: 3D-Laser Diode Photo Engraving mit Shading Schritt 13: Credits Schritt 1: Änderungen an der Shapeoko Tisch



Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Als Maschinist seit 40 Jahren, Spann Materialien in Maschinen kommt für mich selbstverständlich. Die MDF-Platte-Tabelle, die auf Lager ist war nicht nach meinem Geschmack, so dass eine neue Tabelle mit einem Weg brauchte, um meine Gravur Materialien an Ort und Stelle genau zu klemmen.
Wir fanden McMaster Carr verkauft Aluminium T-Nut-Spur für eine 0,250 "(6,35 mm) Bolzen, so dass ich berechnet, wie viele wir brauchen, um den Weg des Shapeoko mit 1 Deckel" Abstandshalter in-zwischen ihnen. Nine war, was wir mit der 12 benötigt "(305mm) Reise der X-Achse. Die Längen sind 24" (609,6 mm) lang und ragen die Vorder- und Rückseite, aber das war kein Problem.
Die 20 mm (0,7874 ") Quadratisch Aluminium-Strangpress Framing auf der Shapeoko 2 für die ursprüngliche MDF Bett hatte Slots auf allen vier Seiten. Ich brauchte nur 2 Steckplätze 180 Grad voneinander und die beiden anderen Seiten ohne Schlitze, um die T-Slot Schraube die Spur zu kommen, um. McMaster Carr verkauft auch diese 20 mm (0,7874 ") Framing so wie ich brauchte. So konnten wir diese an den Endplatten zu befestigen für die Y-Achse MakerSlide unterstützt und um die Mitte des Tisches zusammen zu binden. Wir bestellten von denen 3 24 "(609,6 mm) lang. Auch hier ist diese länger als die ursprünglichen, ragte die Seiten weiter nichts bewirken. Kein Ausschnitt auf eine kürzere Länge als notwendig. Die McMaster Carr Teilnummer für die T -Slot Strecke ist 1850A14 und die 20 mm (609,6 mm) Quadratisch Framing ist 5537T117.
Die Abstandshalter haben wir in-zwischen dem T-Slot Spur verwendet wird, ist 0,500 "(12,7 mm), quadratischen Aluminiumrohr und wir zwischen den T-Schlitz-Spur verwendet zwei. Wir hatten das Lager hier bei uns sind Überbleibsel aus einem früheren Job und nur schneiden Sie sie auf den gleichen 24 "(609,6 mm) Länge.
Um all diese Tischteile miteinander zu verbinden, es dauerte einige Rechen- und Bohren von Löchern in die T-Nut Track & 20 mm (0,7874 ") Framing für # 8 Flachkopfblechschrauben. I eine Zeichnung mit diesen allgemeinen Dimensionen. Die Shapeoko Dimensionen zwischen Endplatten können leicht variieren, so dass einige Dimensionsanpassung erforderlich.
Wir liefen alle Schrauben locker in, dann verwendet, eine Bar Klammer um alle T-Slot Spur und Abstandhalter bis tighten und sorgte dafür, alles war quadratisch und bündig dann verschärft alle # 8 Schrauben.
Wie in der Abbildung gezeigt, wurde zwei Stück Aluminium Lager für das Material Ausgangsreferenz Ort hinzugefügt und zu versichern, das Material wäre Platz im Shapeoko. Wir haben ein Geschäft Fox Cam Clamp , um das Material in Position zu halten, und es ist die Platzierung ist in der T-Nut Tracks einstellbar.
Sicherheit hat oberste Priorität für jeden hier auch unsere Haustiere, so haben wir eine Laserlichtschutz in die Shapeoko 2 und befestigt sie mit L Klammern von unserem lokalen Hardware store.Step 2: Hinzufügen eines MA3 Magnetische Drehgeber, um die Z-Achse

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Als John tat sein Experimentieren mit diesem Shapeoko, eine elektronische DAC verwendet er, um die Modulation von der Z-Achse Schritt- und Richtungs Pins auf dem Arduino zu steuern. Wir bevorzugen eine mechanische / elektrische Option und in alle unsere baut seit Beginn unserer "Proof of Concept" verwendet, um dieses erfolgreich. Die MA3 Drehgeber hat 10bit (1024) Auflösung für das 0-5 vielfältigen Ausgangsspannung.
Die MA3 gibt ein 0-5V variiert Spannung basierend auf dem Grad der Drehung, also in der Lage sein, diese Ausgangsspannung von der Z-Achse Tiefen im Code variieren zu können, mussten wir die MA3 mit einem Zahnriemen zur Z-Achsen-Schrittmotor anzutreiben. Das gibt uns einen Weg, um die Z-Achse und der Laserdiode auf und ab bewegen, um für die Materialhöhe, um eine ordnungsgemäße Brennweite zu halten einzustellen.
Wir haben festgestellt, dass, da der Schrittmotor auf der Shapeoko ist Direktantrieb zur Z-Achse Schraube, arbeitete a 1-4 Verhältnis am besten. Wir fanden einen 40 Zahn MXL Zahnriemenscheibe auf eBay mit der erforderlichen 5 mm (0,1968 ") Bohrung, um die NEMA 17 Schrittmotor passt.
Der Schrittmotor-Sticks bis weit nach unserer Meinung, so dass wir es mit 13 mm abgesenkt (0,5118 ") durch Austausch der drei 50 mm (1,9685") Abstandhalter mit 37 mm (1,4566 ") Abstandhalter statt. Die Flexkupplung nicht in irgendeiner Weise verändert um den Schrittmotor nach unten zu senken. Es nahm nur einige Nachstellen an den Stepper und Z-Achsen-Antriebsschraubenwelle. Die für diese Abstandshalter McMaster Carr Teilenummer ist 92080A445.
Die MA3-A10-125-B Teilenummer verwendeten wir einen 0,125 "(3,17 mm) Durchmesser Welle und McMaster Carr Teilnummer 1375K11 MXL Zahnriemenrad hat 10 Zähne, dass die Geberwelle passen. Es ist auch mit einem verwendet werden 0,125 "(3,17 mm) breite Zahnriemen, die für diese Anwendung ausreichend stark ist genug. Die McMaster Carr 0,125 "(3,17 mm) breite Zahnriemen Kevlar verstärkt und die Teilenummer ist 1679K87 die eine Handelsgröße 100MXL ist.
Ein Aluminium-Halterung musste, um die Geber und Schritt Lüfter montieren. Wir haben gerade verwendet ein Stück 0,125 "(3,17 mm) dicken Aluminiumwinkel 2,500" (63,5 mm) breit und schneiden einen Seite 1.625 "(41.27mm) lang und die andere Seite 4.00" (101,6 mm) lang. Da die MA3 ist ein magnetischer Encoder-Typ, mussten wir ein Zentrum zu halten, um Wellenabstand von 3,00 (76,2 mm) zu zentrieren ", um jede magnetische Störungen aus dem Schrittmotor zu vermeiden. Wenn ein NEMA 23 Schrittmotor verwendet wurde, diese Mittenabstand würde erhöht werden müssen.
Der Lüfter wir die Schritt abkühlen montiert ist ebenfalls geringer, diese magnetische Störungen auch zu vermeiden, aber wir das Aluminium leicht, wo der Lüfter montiert, um das Einblasen von Luft in den Schrittmotor Ziel gebogen. Da wir ziemlich hart Drücken dieser Schrittmotor mit erhöhter Ampere, höhere Beschleunigungen und bedenkt es verändert Richtungen so schnell, wir mussten Kühlkörper auf allen vier Seiten hinzufügen. Wir fanden einige Kühlkörper auf Amazon , die perfekt auf die NEMA 17 Schritt passen. Mit etwas zu den Schrittmotoren und etwas Edelstahl Sicherheitsdraht angewendet Wärmeleitpaste, waren wir in der Lage, alle von ihnen um alle vier Seiten festziehen. Ein Ausschnitt auf einem Kühlkörper nötig war, um wires.Step 3 des Schrittmotors ist klar: Ändern Riemen und Riemenscheiben auf der X- und Y-Achse

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Die Auflösung der Achsenbewegung X & Y und Dehnung der Zahnriemen an der Börse Shapeoko gab einige Bildwiedergabequalität Probleme, so dass wir einige Änderungen.
Da die Lager Riemenscheibe auf die Schrittmotoren sind 20 Zähne, wollten wir sie an die mindestens Zahn verändern zählen wie möglich, so konnten wir die Schritte in den GRBL Einstellungen für feinere Inkrementalbewegungen erhöhen. Wir haben eine 15 MXL Zahnscheibe an der McMaster Carr, so dass wir die Stufen zu erhöhen und in der Lage, eine genaue Distanz in den X- und Y-Achse zu reisen. McMaster Carr verkauft auch .250 "(6,35) breit MXL Kevlar verstärkte Zahnriemen minimiert die Dehnung. Diese Bänder sind auf Seite 1076 in dort Online-Katalog. Drei Rollen und drei Bänder erforderlich sind, um auf dem Shapeoko 2 geändert werden.
Die McMaster Carr Teilnummer 1375K34 15T Zahnriemenscheibe hat eine 0,1875 "(4,76 mm) Bohrung, also mussten wir einen 5mm-Reibahle verwenden zu öffnen, die Bohrung, um die NEMA 17 Schrittmotorwelle passen.
Da die Riemenscheibe Verhältnisse & Gurte wurden auf den X- und Y-Achse verändert, verwendeten wir eine Messuhr zum Einrichten der Schritte / mm für die Achse ist. Riemenspannung spielt eine große Rolle in dieser Einstellung, so dass dies der beste Weg war, anstatt die Berechnung , was es sein sollte. Die Reise wurde auf 1,00 "(25,4 mm) Bewegung hin und her getestet und es funktionierte auf eine 52,850 Schritt / mm sowohl für die X- und Y-Achse mit dem Jumper auf 8X auf der GRBL Schild eingestellt. Dies wurde durch die fertigen Gravur Größe bestätigt passend zu den PicLaser Lite Einstellungen wir used.Step 4: Hinzufügen einer Laserdiode auf die Shapeoko

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Die Shapeoko 2 kommt bereits mit einer Spindel zu montieren, so dass das Hinzufügen einer Laserdiode ist durch Verschrauben sie die Klemmbock abgegriffen Schraubenlöcher ziemlich einfach. Die Bilder sind selbsterklärend, aber andere können Sie zu diesen verschiedenen auf der Basis der Dioden sie gehen, um zu verwenden, oder Materialien, die sie Zugriff haben zu tun. Wir hatten ein Stück 0,500 "(12,7 mm) dicke Aluminiumplatte und eine CPU-Kühlkörper, die wir langweilen der Laserdiode 12 mm (0,4724 ") Moduls in einer Tiefe von Länge des Moduls Größe Durchmesser in-zwischen ihnen. Auf diese Weise ist es zwischen den beiden Teilen eingeklemmt, um es in Position zu halten. Ein Durchgangsloch war nötig für die Laserdiode die Drähte auch verlassen. Einige Wärmeleitpaste zwischen der Laserdiode Modul und Kühlkörper / Aluminiumplatte wird empfohlen.
Ein Ventilator, um Rauch wegzublasen, kühlen Sie den Kühlkörper und die Diode und Verunreinigungen fern zu halten von der Linse erforderlich ist. Wir geschraubt auch Leistungs-MOSFET der FlexMod P3 Laser Fahrers bis zum 0,500 "(12,7 mm) Aluminiumplatte mit Wärmeleitpaste zwischen ihnen, um als Kühlkörper statt der, die mit ihm geliefert wurde zu handeln. Die oberen Klemmbock Schraubenlöcher gemacht ein schöner Ort, um unseren Übergang Leiterplatte zu befestigen. Wir haben auch diese Gewindebohrungen zur Montage der Analogvoltmeter auch.
Die wichtigsten Dimensionen hier sind, um die Laserdioden Linse rund 2,75 "(69,85 mm) bis 3,00" (76,2 mm) aus der Tabelle zu haben, wenn die Z-Achse ist alles, was sie nach unten und die Talsohle durchschritten. Wir haben eine .250 "(6,35 mm) Aluminiumplatte, die Schrauben an der Unterseite der Z-Achse MakerSlide, die auf dem Spindelbefestigungsplatte anstößt. Dies ist für die Referenz, wenn Sie die Platzierung der Laserdiode von der Tischoberfläche, wobei der Schwerpunkt der Linse basierend auf der Tischoberfläche und Bewegen der Laserdiode von dort um die richtige Fokuspunkt auf dem Material zu halten, um graviert werden.
Verdrahtung der Komponenten und Laser Diode Amp Einstellungen: Wenn Ihr Shapeoko hat einen Referenzschalter für die Z-Achse, so kann dies für Ihre Referenzierung von der Tabelle Entfernung statt der Stopp plate.Step 5 verwendet werden

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Da wir mit einem FlexMod P3, um die Intensität des Lasers zu steuern, ist hier das Handbuch, wie man es richtig einzurichten erklärt. FlexMod P3 Hand Die Verriegelung muss sein Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving


zu V + und dem 7 Sekunden Einschaltverzögerung muss durch Löten deaktiviert zu sein Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving


zusammen auf dem FlexMod P3 Bord.
Es ist Bewertung der Eingangsspannung zwischen 5 V DC-24 V DC, so dass wir mit einem 12 VDC Netzteil mit max 12.5A Ausgabe auf diesem Build. Da wir die Stromversorgung des Kühlkörperlüfter und GRBL Schild / Arduino Lüfter auch mit diesem Netzteil, wie wir, um zusätzliche Verstärker haben, so dass die Fans nicht verlangsamen, wenn die Laserdiode Macht geht nach oben und zieht mehr Ampere.
Die Einstellungen, die wir von dem verwendeten Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving


ist 150mA Schwelle und 1.4a mit voller 5V Modulationsspannung. Dies war für die NDB7875 9mm Nichia Diode, die wir verwendet. Diese Diode ist in der Lage mit höherer Wattzahl ausgegeben, aber wir senkte die max es zuverlässiger zu machen, Amps und für den Leistungsbereich haben wir für diesen speziellen Aufbau benötigt.
Auf dieser Setup bekommen wir etwa 2 W Leistung max mit einem AR-beschichteten 3-Element-Glaslinse. Die 150mA Schwelle gibt uns einen schönen Laser-Pointer, um auf das Material für unser Ausgangspunkt Gravur antreten.
Wir empfehlen auch mit einem Lasorb für ESD -Schutz. Diese Dioden sind teuer und wir haben unsere Lektion gelernt nicht mit einem Lasorb in unserer langjährigen Erfahrung mit Laserdioden. Als sie zu statischen schockiert, in sehr teuren LEDs wenden sie
:-( Schritt 6: Einrichten GRBL 9g, GRBL Schild u Fokussieren des Objektivs

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Wie in Schritt 4 erläutert, muss der Laserdiode Linse vom Tisch richtig positioniert werden. Ich werde erklären, wie man das Objektiv weiter zu konzentrieren, sondern auf die GRBL Einstellungen ersten, weil dies Auswirkungen dieser Prozess zu springen. Im PicSet Screenshot zeigt alle unsere Einstellungen auf unserer Shapeoko 2 für abwechslungsreiche Intensität gesteuert Lasergravur.
Die Z-Achse Jumper für 4X auf der GRBL Schild gesetzt und mit dem Rastermaß von 1,25 mm (20.32TPI) schrauben, sollten die Schritte 640 Schritte / mm sein, aber mit diesem Schritt / mm Einstellung wird der Z-Achsen-Schrittschritte und Position verlieren mit den höheren Beschleunigungen und sehr schnellen Bewegungsänderungen. Wir teilten diese Zahl mit drei und setzen Sie ihn auf 213,333 Schritte / mm.
Mit dem 1-4 Verhältnis zur MA3 Encoder, es gibt uns 0,037 "(.94mm) gcode Bewegung durch die ganze Reihe von 0-360 Grad-Drehung der MA3 Encoders und 0-5 V Ausgang auf die Modulation für den Laserdiodentreiber. Da wir eine Mindesttiefe von Z.0000 in / mm und die maximale Tiefe des Z-0,0255 (Z-.647mm) in den PicLaser Lite Einstellungen für 8bit Schattierung, ermöglicht die zusätzliche Distanz uns bei höheren Ausgangsleistung anfangen zu brennen für verschiedene Materialien, bei denen wir die Z-Achse auf Null. Es gibt uns auch einen Sicherheitsabstand am oberen Ende, so dass die MA3 Encoder ist zu weit zu drehen und springen wieder zurück zu 0 Volt.
Mit der Schritte / mm auf 1/3 eingestellt ist, bewegt sich die Z-Achse nur 0,0085 "(.22mm) insgesamt mit der vollen 0,0255" (.65mm) Bewegung in der gcode und werden nicht in den Mittelpunkt und Abstand von dem Material zu bewirken, .
Wir haben die Richtung umgekehrt in unserem GRBL Einstellung, weil, wie Drehung des Encoders ist von dem Stepper. Up Jog bewegt sich nach unten und nach unten Joggen bewegt sich nach oben. Ich weiß, das Teil kann verwirrend sein, aber es wäre schwieriger gewesen zu montieren die MA3 drehte 180 Grad für einen 0-5 V Ausgang bezogen auf minimale und maximale Z-Achse Tiefen im Gcode arbeiten.
Um die Laserdiode die Z-Achse muss ganz nach unten zu bewegen, bis die Z-Achse Talsohle auf dem 0,250 "(6,35 mm) Aluminiumplatte und der Schritt rutscht konzentrieren. Wir genullt die Z-Achse in PicSender dort. Wir verwenden ein. 375 "(9.52mm) dickes Stück aus schwarz eloxiertem Aluminium, um den Laserstrahl nach unten auf für die Fokussierung zu schießen. Da die Schritte sind bei 1/3 von dem, was es sein sollte, joggen wir insgesamt 1.125. "(28.57mm) Die Spannung auf die Modulation zwischen 0-5 V, aber wir joggen leicht nach oben oder unten, was auch immer Richtung ist geschlossen bis 1 V auf dem Voltmeter zu erhalten. Ein kleiner Leistung, die von der Laserdiode ist notwendig, um den Brennfleck für die Einstellung angezeigt.
Vor dem Einschalten des Lasers mit der On (M03) in PicSender, sind die richtigen Laserschutzbrille unbedingt notwendig. Stellen Sie sicher, niemand sonst oder irgendwelche Haustiere sind irgendwo in der Nähe von, wenn dieser oder einer anderen Lasern durchgeführt wird.
Wenn Ihr sicher, dass Sie und alle anderen, sicher ist, schalten Sie den Laser und stellen Sie sicher, die Strahl Projekte auf die schwarz eloxiertem Aluminium. Ohne die Finger zu verbrennen durch die Blockierung der Strahl von der Linse kommt, vorsichtig drehen oder das andere, bis die Linse ein Weg es ist der zentrale Punkt ist die kleinstmögliche Größe. Wir bekommen ein "(.127mm) Durchmesser 0,005 auf unserem Setup und das ist die optimale Größe für die Erreichung detailliert gravierten Fotos. Wir verwenden ein wenig Heißkleber auf vier Seiten des Objektivgewinde zu dem Laserdiodenmodul, um es zu versichern nicht bewegen und ändern Sie den Fokus.
Die beste AR beschichtete 3-Element-Glaslinse wir gefunden zu verwenden ist sehr preiswert und können erworben werden hier . Beigefügt ist zwei Gcodes für die Prüfung der Brennlinienbreite und ist für ein abwechslungsreiches Intensity Laser Diode-Steuerung und die andere ist für die TTL-Steuerung.
Die Gcode brennt 6 Linienpaare und Schritte über 0,001 "(.0254mm) jedes Mal. Das erste Paar Schritte über 0,01" (.254mm) und die letzte 0,005 "(.127mm). Auf der Suche ganz nah bei ihnen mit einem Auge Schleife oder Lupe, wenn Sie sehen, was zwei von Burn Linien treffen (Schritt over), ist, dass der Brennlinienbreite. Wenn alle Paare von Linien aufeinander treffen, muss der Fokussierungsprozess erneut durchgeführt werden, bis Sie die brennen Linien kleiner. Die Brennlinienbreite muss für die Berechnung Ihrer Bilder Pixel Size in PicEdit Lite, um die korrekte Lasergravur Größe zu erhalten und um die korrekte Pixel Auflösung in PicLaser Lite vor dem Erstellen des Gcode gesetzt bekannt sein. Es sollte das letzte Paar sein Zeilen, die mit dem 0,005 "(.127mm) treffen Schritt über die besten Ergebnisse für Laser Diode Foto erzielen engraving.Step 7: Unsere Software-Einstellungen für die 8-Bit-Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Dies wird durch die Einstellungen, die wir in unseren Programmen zu Laser gravieren Bilder erfolgreich zu gehen. Diese Anleitung wird erklärt, wie man mit "Abwechslungsreiche Intensity" gravieren wir "TTL" (Pulsieren) in einem späteren Schritt zu erklären. Unsere Programme werden Gcode für beide Prozesse zu erzeugen.
Zuerst finden oder nehmen ein Foto lohnt sich die Zeit, um Laser gravieren, ist eine Herausforderung, manchmal. Wir haben uns hier in der Nähe in unserem Shop und sehen unser kleiner Freund und Helfer Wagner legt in seinem LazyBoy Kapitänsstuhl nur wedelte mit dem Schwänzchen eine Meile ein winziges versucht uns etwas zu sagen. Es musste einfach sein, er wollte uns Laser gravieren ein Foto von ihm für diesen instructables. Da er ein Welpe war, hat er immer ein glücklicher kleiner Kerl, wedelte mit dem Schwanz und deshalb haben wir ihn nannte Wagner.
Mit unserem 16MP Sony Cyber-Shot, ging ich, um Bilder von Wagner zu nehmen. Wir haben für Sie die beste und brachten es in PicEdit Lite für Neudimensionierung. Wenn Sie im Bild bemerken, ist Wagners Ruten verschwommen, aber das ist in Ordnung, es wird das Bild gravieren wie es ist. Wir empfehlen, qualitativ hochwertige und hochauflösende Fotos in dieser Lasergravur Verfahren zu verwenden.
Erstens ist es, Pixelgröße anpassen basierend auf der Größe des Materials sind wir Gravur auf. Die .250 "(6,35 mm) dick Poplar wir verwenden ist 5.500" (139,7 mm) breit, so dass wir schneiden es 7.500 "(190,5 mm) lang. Wir fanden Schleifen der Pappel mit 180g Sandpapier oder jede andere Art von Holz, das wir sind Lasergravur, hilft, ein wenig näher bei der Gravur. Wir versuchen, Holz, das nicht zuzuteilen der Körner, die die Bildwiedergabe Auswirkungen hat aufweisen. Wir fanden wählen Räten Poplar können für unseren Gebrauch verwendet werden.
Das zweite Bild zeigt die Standard PicEdit Lite Einstellungen und Pixelgröße wie das Foto aufgenommen wurde. Mit unserer Brennfleck und brennen Leitungsgröße aus der 9mm Nichia LD ist eine 0,005 "Größe (.127mm), werden wir die Pixelgröße für 0,006 berechnen" (.152mm) Pixel Auflösung für diese Einstellung in PicLaser Lite für die Gravur auf eine 45 Grad-Winkel.
Pixel-Auflösung ist, wie die gcode wird für den Schritt über erzeugt werden und Schritt voraus Inkrementalbewegungen in unserem Programm. Wenn wir eine horizontale oder vertikale Gravurwinkel mit einer 0,006 "(.152mm) Pixel Auflösung und eine 0,005" (.127mm) Laserbrennlinie, wird dies dazu führen, Linien zeigt sich in unserer Lasergravuren. Durch die Verwendung von 45-Grad-Winkel in den Einstellungen wird die 0,005 "(.127mm) Laserbrennlinie geringfügig überlappen und keine Zeilen werden in der Lasergravur zeigen.
Um die Gravurgröße auf der Grundlage unserer Materialgröße zu berechnen, wird eine einfache Multiplikation erforderlich. Unsere Poplar ist 5.500 "breit und wir wollen, dass das Bild, um es 5.250 sein" (133.35mm) hoch, so dass wir nur 5,25 multipliziert X 1,666 = 8,7465. Seit PicLaser Lite berechnet bei 100 Pixel pro Zoll (3,93 Pixel / mm), multipliziert wir 8,7465 X 100 = 874,65. Nahe genug, um 875, so dass ist, was wir in der 'Höhe verwenden "Pixel-Einstellung. In 875 getippt und dann klickte in der" Breite "ein und es die Breite Pixelgröße ändert sich durch die automatische Beibehaltung des Seitenverhältnisses. Die Breite Pixelgröße ist 1167, also, wenn wir Kluft, die durch 100 = 11,67 dann Kluft, die durch 1.666 = 7.000 ". Die Gravur Größe 7 "x5.25" (177.8mmX133.35mm) sein. Dies wird in PicLaser Lite für die korrekte Gravur Größe zu bestätigen.
Einstellen der Bildschärfe, Kontrast, Helligkeit und Gamma dauert einige Versuch und Irrtum, diese Einstellungen werden auf dem Originalbild und brennende Leistungsbereich Ihres Laserdiode basieren.
Das dritte Bild zeigt die Bildkorrekturen wir gebraucht Inserate auf Wagners Bild und für unsere Leistungsbereich Laserdiode auf der Shapeoko 2. PicEdit Lite gibt es eine "Preview Graustufen" Auswahl, um eine allgemeine Vorstellung davon, wie die Gravur wird wie nach der es sehen bekommen basiert eingraviert.
Im vierten Bild zeigt die Einstellungen, die wir in PicLaser Lite verwendet, um Laser gravieren Wagner 8bit. Hinweis in Bild fünf, mit dem Pixel Auflösung auf 0,006 gesetzt "(.152mm), wird das Bild bei 7.000 gravieren" x5.25 "(177.8mmX133.35mm). Dies bestätigt unsere Berechnungen für die Pixelgrößen wir in PicEdit Lite eingestellt .step 8: Einrichten des Shapeoko für Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Zunächst müssen wir unsere 7.500 "X5.500" X.250 "(190.5mmX139.7mmX6.35mm) Stück Poplar Ausgangspunkt aller Achsen zu klemmen und festgelegt. PicLaser Lite generiert die gcode basierend auf der unteren linken Ecke des Bildes zu sein wie der X & Y ab Nullpunkt eingraviert. Unsere Stationen sind Setup für diese, wie im ersten Bild gezeigt.
Weiter ist Joggen die Z-Achse nach unten, um die Einstellung für die richtige Anlaufstelle für das Material zu starten. Die Z-Achse ist in Bewegung umgekehrt, so dass wir das Z + Jog-Taste in PicSender zum Joggen nach unten. Stellen Sie die Z-Achse, um inkrementelle Bewegungen und joggen, bis es Talsohle auf dem 1/4 "Aluminiumplatte und Sie den Schrittmotor Schlupf zu hören, als Null wir die Z-Achse gibt. Da die 102 € = 213,333 (z, Schritte / mm) in GRBL 9g ist 1/3 von dem, was es sich für die Z-Achse zu sein, müssen wir joggen bis 0,750 "(19,05 mm) anstelle von 0,250" (6,35 mm) für die Materialdicke so im Mittelpunkt korrekt ist.
Wenn wir das tun, wird die Spannung von der MA3 Welle in-zwischen 0-5 V fallen. Wir joggen dann die Z-Achse in der Richtung, die am nächsten an 0V. Wenn es über 3 V ist, wird Joggen Vergangenheit 5V veranlassen, zurück zu springen, um wieder 0V. Unser Ausgangspunkt für die Pappel ist Z-.002 (Z-.05mm) von 0 V, die 300 mV auf dem Zähler ist. Das ist die Macht Niveau, wo der Laserstrahl beginnt, nur um die hellsten Stellen eines Bildes auf das Holz zu brennen. Wir joggen die Z-Achse und dann gibt es Null.
Da unser Gerät nicht in der Nähe der Computer-Tastatur, verwenden wir einen USB-Mini-Zifferntastatur, um das Joggen. Num Lock muss OFF zum Joggen ist. Wir müssen, um den Laserstrahl an der unteren linken Ecke des Materials zu positionieren. Da oder Z beginnen Brennpunkt ist 300mV, joggen wir wieder in der Nähe, um das Messgerät 0 V auf den Laserstrahl als Ausrichtungs Zeiger zu verwenden. Wir joggen am großen Schritten zu nahe an der Ecke unseres Stück Poplar bekommen, dann setzen Sie die X- und Y-Schrittgröße auf 0,0100 (.254mm).
Zeit, um die Laserschutzbrille wieder anziehen. Turn On (M03) und starten Joggen um die Ecke. Wenn der Laserstrahl Projekte an der Ecke, auf Null die X- und Y-Achse gibt und Off (M03) der Laser. Jetzt die Z-Achse kann auf Null zurück mit 300mV auf dem Zähler wieder gejoggt werden.
Seit unserer Wagner Gravur Größe ist 7.000 "X5.250" (177.80mmX139.7mm), müssen wir X & Y zu der Ausgangsnullpunkt joggen. Zum Zentrieren auf unserem Stück Pappel, muss X zu rüttelnden .250 "(6,25 mm) und positive Y muss 0,125 sein" (3,17 mm) positiv. Null-Achse X & Y wieder there.Step 9: 8-Bit-Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Show All 5 Items

We generated the Wagner Laser engraving Gcode in PicLaser Lite, but we are going to add some enhancements to this engraving that our full featured software program PicEngrave Pro 4 + Laser has as an option when generating the Gcode. This option is called "Feed Rate Change".
Our best friend, John Champlain developed/invented this very unique Gcode process for engraving photos with Laser Intensity control and it has really made our "On-The-Fly" Laser Diode engravings stand out! A BIG T hank you goes out to John!!
We wrote the stand alone software program PicFRC that does the same "Feed Rate Change" by taking a gcode that has already been generated in PicLaser Lite and adds a variable feedrate to the end of each line of Gcode based on the Z axis minimum & maximum depths. Our program allows you to set a percentage of a full feedrate and varies it based on the depth range in the Gcode. It slows the feedrate down in darker areas when the laser power increases and speeds it up in lighter areas when the laser power decreases which allows us to expand the lighter and darker shade range. It really helps us fine tune our "Varied Intensity" Laser Diode photo engraving process even more.
On the Wagner Gcode we used a 60IPM feedrate with a 30% reduction at maximum depth. White shades [Z.0000] (inch or mm) will run at 60IPM (1524mm/m) and black shades [Z-.0255"] (Z-.65mm) will run at 42IPM (1066.8mm/m). All shades in-between will vary in the 60-42IPM (1524mm/m-1066.8mm/m) range based on the Z axis depths in the Gcode that controls the Intensity of the Laser Diode.Step 10: 1bit TTL (pulsing) Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Show All 7 Items

Here I will explain how to Laser Diode engrave using a Dithered Black & White image using the standard TTL (pulsing) method. We will use the same Wagner image, but we will dither it first. PicEdit Lite has 11 different Algorithms to choose from, but we will use the "Atkinson" option and leave the default setting at .125 for this engraving.
Editing for size, sharpening, contrast, brightness and gamma must be all done first and then saved. Then reopen the image file again, select Atkinson and then select the "Dither" button. You will notice after it's dithered, the image will consist of allot of dot patterns to give the allusion of shades. More dots are condensed in darker areas an less condensed in lighter areas. This is the type of images commercial CO2 Laser engraving machines require and use to engrave photos.
We brought this image into PicLaser Lite to generate the code, but this requires a little different minimum and maximum depth setting for the Z axis. We only want the laser to come ON in the black spot areas and OFF in the white areas, so a Z-.0015" (.0381mm) max is used this time. The MA3 magnetic shaft encoder goes from 0v to 5v and then back to 0v. Reversing rotation direction changes this, so a different grbl settings is needed for TTL so it will go from 0v at the Z.0000 in the Gcode for white and then the Z-.0015 (.0381mm) will go full power with 5v for black. As the code is running it pulses the laser ON and OFF to engrave the image this way.
PicSet allows us to to save different profile grbl settings, so we need to load the ones for TTL engraving this time. I went through the same routine of setting the focal point based on material height, except jogging direction is reversed this time and we needed to set the Z zero starting point a little different.
We jogged Z until the volt meter jumped to 5v, then jogged back in the other direction .0001" (.0025mm) incremental moves until the volt meter jumped back to 0v again. From there, we jogged .0005" (.0127mm) more in the same direction and then zeroed the Z axis.
For TTL modulation (not varied) laser diode drivers, the Z axis direction Pin #7 can be used to pulse the Laser Diode with Z-up and Z-down moves in the the Gcode, that's If € 3= in grbl 9g is set properly. The Z negative direction in the Gcode will make Pin 7 go high (5v) turn Laser Diode ON and Z positive direction will make Pin 7 go low (0v) and turn the Laser Diode OFF . This will pulse the laser ON and OFF creating the Black and White allusion of shades with the Gcode generated from the Dithered image.Step 11: 8bit Laser Diode Photo Engraving on White Artist Canvas

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Show All 6 Items

You need to have very good ventilation for Laser Diode engraving on Artist Canvas. We needed to have the door wide open in our shop with a fan to blow fresh air in.
Wagner had to stay at the home today and he looked so sad, but he could not be here when this Laser Diode engraving was going on. We did take another picture of him first to use for this Step. This engraving will be done with Gcode generated with PicEngrave Pro 5 Beta version. We wanted to use it this time because it has an Engrave Ellipse option. Feed Rate Change was set to 30%
We purchased some white 8"X10" (203.2mmX254mm) Artist Canvas from Wally World (WM) and did some editing in PicEngrave's image editor first. Re-sized it, sharpened and adjusted the gamma. When opened in in PicEngrave, we selected Ellipse and saved settings. Down below we used the sliders to adjust the height, width and positioning.
We had to load the grbl settings for Varied Intensity Laser control again with PicSet. The white Artist Canvas is .150" (3.81mm) thick, so we jogged up from bottoming out .450" (11.43mm), then jogged to 0v on the voltmeter. The Z zero starting point we used was Z-.003 (Z-.076mm) from the 0v which is 400mv. Our Shapeoko 2 was already set for X&Y Zero in the lower left corner. The X&Y zero starting point in the Gcode for this engraving is the lower left projected intersecting point of the Ellipse, so we have to jog and change our zero starting point.
Since the engraving Ellipse size is 7.00" (177.8mm) wide and 8.01" (203.45mm) tall, and we want the engraving centered on the Artist Canvas, some calculating was involved. 8.00" width minus 7.00" = 1.00" divided by 2 = .500" (12.7mm). We jogged the X axis positive .500" (12.7mm) and re-zeroed that axis there. 10.00" height minus 8.01" = 1.99" divided by 2 = .995' (25.27mm). We then jogged the Y axis positive .995" (25.27mm) and re-zeroed that axis there.
The Gcode file is 1,226,621 lines long and PicSender streamed it flawlessly to the Arduino.Step 12: 3D Laser Diode Photo Engraving with Shading

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Show All 9 Items

In our introduction we talked about higher end Commercial CO2 laser engraving machines are able to 3D engrave by using 256 different power levels using a Depth Map image. This got us brainstorming and thinking if we could engrave 3D using our “On The Fly” Laser Diode control method on our Shapeoko 2 also.
We have made 2.5D & 3D spindle engravings in the past on our other CNC machines and even Laser Diode engraved 8bit shades on 3D wood spindle relief engravings. We were able to achieve this by synchronizing & combining the two Gcodes files from each process using our newly released program called PicLaser 3D . This allowed us to have the Laser Diode's focal point follow the material's contoured surface by moving the Z axis up and down, but still have the A axis controlling the Varied Intensity of the Laser Diode for the shading. A video of our 4 axis servo controlled Spindle/Laser Diode engraving CNC machine using this very unique process can be seen here . This CNC machine uses two of the same 9mm Nichia 445nm Laser Diodes with a maximum output power of 4.5W.
We tried something new today that we have never seen anyone do before, a 3D Varied Intensity Laser Diode photo engraving with shading. A description that defines between 2.5D and 3D machining/engraving can be found here .
Our 9mm Nichia 445nm Laser Diode does not have enough power to cut the wood without going very slow. In Step 9 & 11 we used "Feed Rate Change" to expanded the shade range to enhance our 8bit photo engravings and in this Step we are going to expand them considerably more. The lighter shaded areas will feed faster and give us shaded areas still, but by changing the lowering feedrate percentage even more, we are able to expand the darker shade range to the point where the Laser Diode will cut into the Poplar wood instead.
We did not use a Depth Map image in this test, but we found something close enough on Wikimedia Commons that worked for this experiment because we wanted shading also. We did some editing to the image first with PicEdit Lite and then used Photo-Paint afterwards before generating the Gcode.
Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving


We used Gaussian Blur in Photo-Paint to smooth out the sharper edges slightly from the prior sharpening we did on the original image. I know this sounds confusing to sharpen then blur afterwards, but the original sharpening we did in PicEdit Lite brought out more detail to the original image which had very little to begin with. The Gaussian blur we did afterwards smoothed out this detail and sharp edges which made the varied power of the Laser Diode ramp in and out of the shade transition areas more smoothly.
In Step 9 we used PicLaser Lite with a Feed Rate of 60IPM (1524mm/m), minimum depth of Z.000 and a maximum depth of Z-.0255 (.65mm) with a 30% “Feed Rate Change“. In this test we want the absolute maximum power that is available out of our Laser Diode, so we used a maximum depth of Z-.031 (.787mm) instead this time.
A very good heat sink for the Laser Diode is needed for this process because running it at full power for long periods of time, could overheat the Laser Diode and damage it to the point it will fail. Our .500" (12.7mm) aluminum plate and CPU heat sink with fan combination effectively dissipated the heat away from the Laser Diode Module. We checked this with an infrared temp meter as it was engraving and it never exceeded 80 degrees Fahrenheit (26.66 Celsius).
The lower power zeroing point of the Z axis was at 500mv on the voltmeter. That was Z-.004 (Z-.101mm) jogged down from 0v on the voltmeter. These settings brought us up closer to the edge of the 5v to the modulation before the MA3 shaft encoder jumps back to 0v again which intern gives us the maximum power output at our full Z-.031 (Z-.787mm) depth setting. To expand the shades to the point blacks become depths of cut instead of 8bit shading, we used a 75% reduction of the Feed Rate in PicFRC.
The finished engraving came out with black charring on the wood where the black areas were in the image. To remove the charring we used our air compressor with 150PSI to blow out the loose burnt material. After we removed the charred wood, the full depth of cut was .05” (1.27mm) deep. The charring was caused by us not using an air assist nozzle like the Commercial CO2 engraving machines use. An air assist nozzle will blow the burnt material away as the Laser's focused beam is cutting into the wood.
Our 3D Laser Diode engraving did not come out perfect, but with some more image editing, fine tuning of our software settings and dedicated trial an error time, we firmly believe it will improve considerably. Step 13: Credits

Shapeoko 2, Arduino UNO R3, GRBL 9g, 8bit Laser Diode Photo Engraving

Remember, you seen it here first on instructables. :-) Be Careful, Be Safe and Have Fun Making!!