grbl1.1+Arduino CNCシールドV3.5+bCNCを使用中。
BluetoothモジュールおよびbCNCのPendant機能でスマホからもワイヤレス操作可能。
その他、電子工作・プログラミング、機械学習などもやっています。
MacとUbuntuを使用。

CNCマシン全般について:
国内レーザー加工機と中国製レーザー加工機の比較
中国製レーザーダイオードについて
CNCミリングマシンとCNCルーターマシンいろいろ
その他:
利用例や付加機能など:
CNCルーター関係:



*CNCマシンの制作記録は2016/04/10〜の投稿に書いてあります。


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2016年12月21日水曜日

レーザー用ゴム板でスタンプ制作:Laserweb3使用

以前から英字スタンプをつくりたいなと思っていて、市販されている英字スタンプ(安価)も買ってみたのですが、もっとオリジナルなスタンプをつくるには、レーザ用ゴム板をレーザー加工すればいいということが分かったので、さっそく材料を注文してみました。
検索してみると、A4サイズのレーザー用ゴム板(3mm厚)で、国内なら1500〜2000円程度。
国内だと印材館(上画像)で1540円(送料250円)。
品質の違いなのか。もう少し高いゴム板もあるようです。
Amazonでは売ってないようなので、ためしにAliExpressで探すと、
AliExpress.com Product - Free Shipping Laser Rubber Sheet 297*210*2.3mm A4 Size Orange colour for laser Engraving Engraver Stamp MakerこれはA4サイズ2枚で2317円(送料無料)。極端に安いわけでもない。

たかがA4サイズのゴムシートで1000〜2000円というのは、高いような気がしたのですが、レーザー用なので普通のゴムシートとは違うのかもしれないということで、AliExpressから1枚(1179円送料無料)だけ購入してみました。

届いたレーザー用ゴム板はこんな↑感じ。A4サイズ210x297mm。ノギスで厚さを計測すると2.3mm。一見赤い普通のゴムシート。表裏の違いはなさそうです。

動画で検索してみると、こんな感じで加工しています。おそらくこれはCO2レーザーだと思うのですが、レーザーで溶けるというよりも削っているような感じです。粉のようなものが出ています。ダイオードレーザでもこんな感じになるのか、今回試してみます。
当然ダイオードレーザー(5.5W)だと弱そうなので出力はMAX値で。ただフィードがどのくらい必要なのか?やってみないことには分からないという感じ。

スタンプにする文字画像を用意(Inkscape):ラスタ加工用
文字のスタンプなので今回はInkscapeで描画します。
まず普通に黒い背景を矩形で描画。そしてその上に文字を白色で書いて重ねます。
スタンプなので、当然左右反転(Object>Flip Horizontal)した画像にします。
そしてこの画像を、File>Export PNG Image...でPNG画像として出力保存します。解像度設定は1600dpiで高めにしておきます。
文字をパス化せずにPNG画像にしたのは、レーザーカット加工ではなくラスタ加工(レーザー彫刻加工)するためです。動画にもあったように、ラスタ加工では、細い水平線を何本も照射させます。
そうするとこんな感じのPNG画像ができあがります。上半分(左右反転してない方)は必要ないので下半分だけ使います。スタンプ上での寸法は約40x7mmです。

黒い背景にレーザーが照射されて削れるというわけです。つまり文字のところが残って、スタンプするときは文字にインクがつきます。
これで画像の準備はOK。

Laserweb3の準備:
今回はLaserWeb3を使ってみます(Laserweb4もありますが、たしかまだα版なので)。
Grbl1.1に対応になったので、まずは以前インストールしたLaserweb3をアップデートする必要があるかもしれません。というか、ここにGrbl1.1は必須でアップデートしろと書いてあります。

たしか以前インストールしたとき、Terminalで手入力だったので、慣れてない人は少し抵抗感があるかもしれません。Termnal(Mac)やコマンドプロンプト(Win)の操作が分からないという人は、使い方を検索してみて下さい。
各OSごとのインストール方法はこのサイト右側に書いてあるので、その通りやれば大丈夫かと。Macならここ、Winならここ

Laserweb3をインストールする前の準備(Macの場合):
・古いnode.js(version 0.12など)はアンインストールしておくこと
・かわりにNode.js 6 LTSをダウンロード(https://nodejs.org/en/download/
・Google Chromeをインストールしておくこと
・Git for OSXをダウンロード&インストール(https://git-scm.com/download/mac
   Git for WinやLinuxの場合はこちらから

Laserweb3のインストール(Macの場合)
・ターミナルを開く。
・ユーザーrootにインストールするといい(/Users/username/Laserweb3という場所になるように)、通常はターミナルを開いた段階で、このディレクトリにいると思うのでそのままでOK。
・ターミナル上でgit clone https://github.com/LaserWeb/LaserWeb3.gitを入力
・続いて、cd LaserWeb3
・さらに、npm install(ここでシリアルポートのエラーが出るけど無視)
これでインストールは終了。

アップデート方法:
もし、アップデートが必要ならLaserwebを立ち上げる前に、
cd laserweb3
で、laserweb3のディレクトリに移動し、
git pull
を入力(ここに書いてあります)。
もし、すでにアップデートが済んでいるなら、
Already up-to-date.
と、表示されます。

Laserweb3の起動:
・ターミナルを開く。
cd laserweb3を入力(Laserweb3フォルダ内のディレクトリへ移動)。
node server.jsを入力(サーバを立ち上げる)
そうすると、ターミナル上には以下の画面が出てきます。
この画面↑にも書いてあるように、
1.Google Chromeブラウザを立ち上げる。
2.Chromeのアドレスにlocalhost:8000を入力するか、上画面に書いてあるアドレスhttp://192.168.3.2:8000/(このアドレスはルータ等の設定によって各自異なる)を入力。

特に問題なければChrome上ではLaserweb3の画面が出てきます。
これで、ようやくLaserweb3の用意ができました。

画像をLaserweb3に取り込む:
まず青いOpenボタンを押して先ほどInkscapeでつくった画像を取り込みます。
画像解像度は高めだったので、Laserweb3の作業グリッドからはみ出ています。
なので、サイズを調整しますが、同時に色々な設定もしていきます。

CNCマシンの設定:
まず、画面左側にあるSettingsタブをクリック。そして青いSIZEタブの設定項目から入力していきます。
X-Length、Y-Lengthにはマシンの作業エリアの値を入れておきます。
Laser Beam Diameterは、今回の場合ラスタ加工するので0.1mm(かなり細め)にしておきます。
Cutting Mat Thicknessは3mmで(これは何なのか不明?)。
Air Assist NozzleはないのでDisable。
その下の、Default Import DPIは、
それぞれ96、96、92、600という感じで、グレーで数値が表示されている値(多分デフォルト値)を入れておきます(入力するとグレーが黒文字へ変わります)。そして下の緑色Saveボタン。
上の方に(NB: Page needs a refresh for these settings to take effect!)と書かれているので、一度ブラウザで再読み込みしないと変更された数値は反映されないようです。反映(設定)されれば、赤文字の! Incomplete Configが消えます。ただし、読み込んだ画像は消えてしまうので、再読み込みが必要。
(Required)は入力必須なので、何かしらの値を設定入力しておきます。

次に、また上に戻って青いGCODEタブ内の設定。

Concatenate Raster X Movesは、ピクセルが同じグレースケール値の場合長い線につなげるという機能のようですが、SmoothiewareではDisableにしろと書いてあるので、おそらくgrblでも無理だろうからDisable。
Start G-Codeには、加工前の動作を設定できるようです。例としてマシン原点に戻るなどグレーで書いてありますが、今回はここは必要ないかと。(Optional)なので入力しなくてもOK。
つぎにLaser ON Command、ここはGrblのLaser ModeのM4を入れておきます(Grbl0.9までならLaser ModeがないのでM3)。加工前にGrbl設定でLaser Modeをオン($32=1)にしておく必要があります。
そして、Laser OFF CommandはM5。これはGrbl1.1も0.9も共通。
もう少し設定項目は続くようなので以下へ。


PWM Max S valueは、レーザーの最大出力値。Grblでは1000は最大値なので1000を入力。
Homing Sequenceは$Hで、Grblのホーミングサイクル(機械原点移動)。
End G-Codeは、M30。加工のGコード最後につける加工終了のコマンド。
Travel Movesは、単位がmm/minではなくmm/sなので要注意。G0(加工していないときの移動速度)なので画像では5を入力しましたが、5mm/s=300mm/minなので遅すぎかも。Grbl内では1000mm/minに設定したので、それにあわせるなら16mm/s。試運転なのでちょっと遅めで10mm/sあたりに変更しておきます。
その下二つはレーザーテスト用の設定。(Optional)なので空白のまま。
緑のSaveボタンを押して、ここの設定は終了。

次の青いダブTOOLはあまり設定内容もないので、以下のまま。

さらにつぎの青いBACKUPも特になし。
重要なのは最初のほうに設定したSIZEGCODEタブの二つでしょうか。
大体設定できたので、つぎは先ほど取り込んだ画像を再取り込みします。

画像調整とGコード生成:
取り込んだ画像が大きすぎるので、解像度など変更しながらサイズ調整します。
左側のCAMタブをクリックして、画像名(この場合stamp001.png)をクリックすると以下のように設定可能な画面になります。

ここで、Bitmap Resolutionを変えていくと、画像の大きさも変化します。画像の寸法が出てきてくれるので、だいたいこんな感じというところまでDPIを調整します。今回は幅35mm、高さ6mmくらいまで小さくします。
Raster: Proportional Feedrateも単位はmm/s。今回試してみないと分からないので、一応かなり遅めで4mm/s=240mm/min(上画像では20mm/sになっていますが)に設定してみます。明暗でスピードが変えられるようですが、どちらも同じ設定にしておきます。おそらくレーザー照射されるDarkのほうが遅く設定するといいとは思いますが、これも今回は様子見で。
Laser Power Constraintsは0〜100%の設定。スタンプなので白黒となるため。
Position Offsetは適宜入力して、材料ぎりぎりだと加工が難しくなるので2mmほど余白をつけておきました。入力すれば、右画面の画像もその分移動してくれます。
こんな感じで、上にある緑色のGenerate G-Codeボタンを押して、Gコード生成。

Gコードによるパスを確認:
Gコードが生成されれば、右画面上のG-Code Viewタブで、Gコードのパスだけを見ることができます。

ラスタ加工なので水平のパスだけで文字が浮かびあがっています。Settings>SIZEのところでレーザーの直径を0.1mmに設定したので高さ6mmだと60本ほど線があることになります。つまり60回線を引いてこの画像を加工するということになります。幅35mm×60本=2100mm、加工スピードを4mm/sに設定したので2100/4=525秒、つまり9〜10分かかるということになります。大丈夫なのか少し心配です。加工面積は小さいので、失敗しても材料がそれほど無駄になるというわけでもないです。
ここで設定を考慮しなければいけない点は、
レーザーの直径:0.1mm(小さすぎるか?0.2mmだと荒すぎか?)
加工速度:4mm/s=240mm/min(ダイオードレーザーだと加工に充分な速度?)

作業開始:
Bluetooth経由でCNCマシンと通信しようとしましたが、なぜかエラーがでてしまいます。どうやら上手くつながらないみたい(Bluetooth対応のnode.jsもあるようなので、それを使えばいいのかもしれませんが、もう少し調べてからチャレンジしてみます 追記:その後アップデートしてみたらBluetoothでもつながりました)。
なので、今回はCNCマシンと直接USB接続で、このままLaserWeb3でGコードを送りつつ加工作業もしてみました。5.5Wのダイオードレーザーです。
今回はGrbl1.1のLaser ModeのコマンドM4でレーザー出力するので(Laserweb3内でもM4で設定済み)、GrblのレーザーモードをON($32=1)にしておく必要があります。
これはちょうど作業が終わったところ。やはり計算通り約10分かかりました。0.1mmずつの走査線なのでけっこうかかります。ランバーコア合板を台にして、その上にレーザー用ゴム板をただのせているだけです。両面テープ等使って固定した方がいいとは思いますが、今回はテストなのでそこまではしていません。
加工中も気になっていたのですが、レーザーが当たった部分は黒くなっています。ただ表面が焦げているような感じ。加工中は多少焦げ臭い匂いもしましたが、煙がでるほどでもなく、気にしなければあまり大した匂いでもない感じでした。

これが、加工直後の状態。幅35mm、高さ6.35mm。
左のほうは指で少し触ってしまったのですが、動画で見たような白い粉がでてきました。ただ黒く表面が焦げただけかと思っていましたが、もしかすると動画で見たような感じに上手く削れているかも。
ということで、ここでエアーダスター(エアースプレー)で一気に黒い焦げも含めて吹き飛ばしてみました。

そうすると、やはり白い粉のようなものがでてきて、ティッシュでも最後拭きましたが、こんな感じになりました。見た目からすると、上手くいっている感じ。やや彫りが少ないかなとも思いましたが(目測では0.3mmくらいの彫り)、文字はきれいに浮き出ているし、焦げているという感じでもないので、これでOKということにしました。
さすが機械でつくったという感じです。手彫りならこんなに正確には彫れません。

シートから切り取って、木片に両面テープで貼ってみました。文字を囲んだ枠の部分は必要ないのですが、今回はつけてみました。
さっそくスタンプしてみます。100均で買った水性黒インクのスタンプ台です。
設定なども勘で、初めてつくったわりには上手くいきました。やはりこのレーザー用ゴム板は、特殊な合成ゴムのようで、レーザーに対してただ焦げたり溶けたりするわけではなさそうです。なぜ白い粉が出てくるのか気になります。

幅35mm、高さ6.35mmの小さなスタンプですが、やはり0.1mmずつ線を引いていったほうが、このような文字などはくっきりすると思います。当然解像度が低ければ、文字のアウトラインももう少し曖昧になってしまうでしょう。
ただ、加工フィードに関しては5.5Wダイオードレーザーを使っているため(あまり強力ではないので)、これ以上速くすると彫りが浅すぎになってしまうかもしれません。今回は4mm/s=240mm/minでしたが、3mm/s=180mm/minなどもうすこし遅くてもいいかもしれません。そうすれば0.5mmくらいは削れるかもしれません。しかし、スタンプなのでそんなに凹凸がなくても何とかなるとは思います。
これからのシーズン、年賀状などにスタンプを使うのはいいかもしれません。

それからLaserweb3に関しては、ブラウザ上のアプリ一つでGコード生成とGコード送信もできるのでけっこう便利です。現在α版であるLaserweb4にも期待できそうです。

追記(スマホからホストへアクセス):
その後、Laserweb3をアップデートしてBluetooth接続可能となりました。MacBook Proの内蔵BluetoothでCNCマシンに取り付けたBluetoothモジュールと通信しているのですが、同時にスマホからも通信できないかと、スマホ上のChromeで192.168.3.6:8000にアクセスしてみると、普通に操作できました。スマホ上でもシリアルポートを選択して接続するのですが、MacBook Pro上で選択しているポートでOKでした。
こんな感じで画面の構成が多少崩れてしまうのですが(PCモードで表示/拡大表示も可)、ジョグボタン操作は可能なので、離れた位置にあるMacBook Proから設定やメインの操作などをして、CNCマシン付近ではスマホを使って加工原点出しができます。
つまり、bCNCのPendant機能のような使い方が可能というわけです。Laserweb3の場合は、Gコード生成とGコード送信が一つのソフトで可能なので、レーザー加工するならこれが一番便利かもしれません。

2016年12月18日日曜日

Grbl1.1 Laser Modeの実験

さてGrbl1.1のレーザーモードの実験をしてみました。
前回も書きましたが、Grbl1.1では新たにLaser Modeが加わり、その中でもM4コマンドをつかった(従来まではM3)Dynamic Laser Modeという、レーザーヘッドの移動スピードに比例するようにレーザー出力をリアルタイムで調節してくれる新機能があります。今までは、スピードが落ちがちなパス折り返し地点や出だしの部分などで、焦げが目立っていましたが、それが解消(緩和)されるというわけです。どの程度効果あるのか、そしてどんな設定やコマンド操作するといいのか試してみました。
結果的には、従来に比べけっこう使えるんじゃないかという感じです。

使っているG Code SenderはbCNCです。今回は90度の扇形(半径20mm)の図面を描いて実験です(Inkscapeで描画、Laser Tool Plug-inでGコード生成)。直線部分、角の部分、そして円弧がある図形という感じです。特にいままでは、角の部分で焦げが目立っていましたが、どうなるかいくつかのパターンで試してみました。
画面左↑にGコードがあります。ちょうど水色の部分にM03があり、ここをM4に変更したりS値を少し書き換えていくつかのパターンをつくってみました。
結果は以下。
材料は厚さ2.2mmのシナベニヤ板。半径20mmの扇形。5.5Wダイオードレーザー使用。
まずは下の段から、
左端は、従来のM3 S1000 F200でカットしたもの(やや角に焦げが見えます)。
左から2番目、M4 S1000 F200。Dynamic Laser Modeなので、あまり角が焦げていません。なかなか効果あり。

M4でもS値を入力する必要がある:
ここで疑問に思ったことがあり(前回の投稿での疑問でもありましたが)、M4はスピード(フィード)に合わせてレーザー出力するのなら(M4の場合、スピードが0だと出力も自動的に0なる)、S1000はコマンド入力しなくてもいいんじゃないか?ということで試してみると、M4だけで出力値Sを入れないでRunさせると、レーザー自体出力していませんでした。つまり、M4 S1000などと出力したい値(おそらく100%のときの出力値)を入力しないとダメです。
ということで、右から2番目のが、M4 S500 F200。出力を半分に下げてのDynamic Laser Mode。少しわかりにくいかもしれませんが、左から2番目のS1000よりは弱いかなと。
わかりにくいので、右端がS100まで出力を落としたDynamic Laser Mode。ということから、M4の場合、Sの値は上限値という感じです。

レーザーモードのオン・オフ設定:
ただ、注意点としては、M3の場合は最初に$32=0という感じで、レーザーモードをオフにしておき、M4を使うなら$32=1に設定変更が必要です。M4での作業が終わればまた$32=0に戻すという感じ。M4が便利そうなので、$32=1のままでよさそうですが(M3はもはや使わないかも)。

リアルタイムオーバーライド機能:
それから、実験結果画像の上のほうにあるのは何かというと、Grbl1.1からはReal-time Overridesが使えるようになったので、もともとbCNCについているオーバーライド機能を使ってみたという結果です。
bCNCには、FeedやSpindleをリアルタイムで調節できるスライダーがついています。加工中ではないときでも、Spindleボタンを押せば、レーザーオン・オフや出力調整が可能です(いきなりレーザー光がでるので注意が必要です)。この画像↑の場合、Feedが最大200になっています。
追記:調べてみると、どうやらこの200は200%とということらしいです。100が100%でそれに対し、25%〜200%で可変制御可能ということみたいです。
このようにスライダを右にずらせばフィード50%などに変更できます。これを加工中(レーザー照射中)に変更するとどうなるかというのが、実験結果画像の上段です。上の段真ん中が、M4で加工中にフィードを200%から50%まで下げてみた結果です。Dynamic Laser Modeなので、理論的にはフィードが途中で変わっても、それに合わせて出力変化してくれるので、均一な加工結果になるはずです。ぐりぐり少しいじったので、円弧の部分でややムラがありますが、縦のラインはフィード200%で横のラインがフィード50%ですが、だいたい同じくらいの出力になっている感じなので、効果はでていると思います。

実験結果画像上段の右端は、M3で同じように加工中にリアルタイムでフィードを変化させたものです。Dynamic Laser Modeではないので、当然200%から50%に下げれば、それだけ焦げが多くなるはずです。まあ、そういう結果になっているので、やはりリアルタイムで調節可能ということが分かりました。

まとめ:
Dynamic Laser Modeはけっこう効果あります(焦げが少なくなるために、きれいに切断できる)。
Dynamic Laser ModeでM4を使うときは$32=1(レーザーモードON)にする。
従来のコマンド(M3)の場合は、
M3 S1000(レーザーON、出力100%)
でしたが、
Dynamic Laser Mode(M4)の場合は、
M4 S1000(S値:レーザー出力上限値、S500なら最高50%で出力)。
リアルタイムでフィード(25%〜200%)や出力値(0〜100%)も調整可能。
結果的には、Grbl1.1のほうがGrbl0.9よりずっと優れている。

要するに、どうすればいいかというと、Gコード上ではM4 S1000で出力値MAX、フィードもやや速め(M3のときの設定に比べれば1.5倍〜2倍)に設定しておき、bCNCならスライダで出力値やフィードを調整するという手順になるかと。なので、今回の実験のように、いちいちGコードファイルを開いて編集する必要もないと思います。

Inkscape Laser Tool Plug-inでの設定:
例えば、Inkscape Laser Tool Plug-inを使うならば、
こんな感じで、
Laser ON Command: M04、
Laser Speed: 200(これはやや速め/レーザーのW数による)、
Laser Power S#:1000(ここはGrblのスピンドルMAX出力値の1000)
にしておいてGコードを生成。
あとでbCNCなどのG Code Senderのほうで出力値やフィードは現場調整という感じ。

bCNCの画面折り畳み機能:
これはレーザーモードには関係ないですが、bCNCの場合以下のようにState▲をクリックすると、画面が折り畳めます(しばらく気づかなかった)。
bCNCの全体表示画面が大きすぎるとき(Raspberry Piの小さなモニターのときなど)、折りたたみ機能を使えば大丈夫というわけです。

2016年12月14日水曜日

Grbl1.1 Laser Mode:レーザーモードについて

grbl1.1からはLaser Modeが新たに追加された点が個人的には嬉しいことです。
特に、Dynamic Laser Power Scaling with Speedという機能がいままでにはない優れた機能だと思います。レーザーカット作業において、今までは特にパスの折り返し地点付近で焦げめが目立っていたのが、この機能で緩和され、より自然な切断が可能となりそうです。

grbl0.9までのレーザーカット作業の手順:
Inkscapeで図面(図形)を描画
・Inkscape ExtensionのLaser Tool Plug-inで出力設定してGコード生成(gcodeファイルで保存)
bCNCでgcodeファイルを読み込み加工作業
という流れでした。

Gコード的には(Laser Tool Plug-inで自動的に書き込まれる)、
M3(レーザー出力オン)
S1000(出力100%)
M5(レーザー出力オフ)
S0(出力0%)
M30(プログラム終了)
という感じでした。

主にM3を出力オンとして使っていましたが、grbl1.1ではM3だけでなくM4もあるようです。覚え書きのためにも以下に書いておこうと思います。

Grbl1.1のLaser Mode:
Grbl1.1 Laser Modeのページを見てみると、
まず、レーザーモードにするには、
$32=1
を入力するようです。当然レーザーを使わないときは$32=0に戻しておかなければいけません。

M3 Constant Laser Power Mode:
これは、いままで通りのモードと考えていいようです。スピンドルならM3は時計回りの回転ですが、レーザーには時計回りなど関係ないので、とりあえずM3で出力オンにしていたというわけです。ちなみにM4はスピンドル反時計回り、M5がスピンドル停止。

M4 Dynamic Laser Mode:
これが今回改良されたDynamic Laser Power Scaling with Speedのことだと思います。M4はスピンドルでは反時計回りですが、ここではそのMコードをかわりにつかっているようです。
このレーザーモードにおけるM4は、レーザーヘッドのスピードに合わせて出力を調整してくれる機能で、動き出した瞬間や折り返し地点などでスピードが落ちてしまったときに、それに合わせて出力も落としてくれる(焦げにくい)という感じです。まだ実験していないので、どのくらい効果あるのか分かりませんが。
この特性のためかM4の場合、レーザーヘッドが動いていないときは出力が0になるようです。仮に消し忘れたとしても、ヘッドが止まっている限りはレーザー出力0になるのでいちいちオフにする必要がないらしいです。
つまり、
$32=1
M4
を最初に入力すればいいということでしょうか?(追記:M4 S1000などと入力する)
しかし、基準となる出力(素材に合わせた出力値)はどこで設定するのかまでは書いていません。もしかしたら、設定済みの加工最速フィードを100%出力に設定してあるのかもしれません。それとも、M4 S500とでも入力すれば、最速でS500(50%出力)ということになるのでしょうか?
この機能がすべての素材に適合するかどうかは分からないので、事前に要テストして欲しいと書いてあります。
やはり、試してみないとまだわからないという感じです。いずれにしても、以前の使い方(M3)にも切り替えられるし、結局は使い分けという感じになるでしょうか。
いちいち手入力でGコードを修正するのも面倒なので、以前Laser Tool Plug-inのエラーを解消したときのように、Laser Tool Plug-in自体はpythonで書かれているためソースコード自体を改造すればいいかもしれません。

PWM周波数:
ちなみに、スピンドル用PWM周波数は、デフォルトで1kHに設定されているようです。
それが記述されているcpu_map.hファイルを見てみると、
おそらく145行目のこれ↑のことかと思います。Laser Tool Plug-inのJ-tech laser仕様に合わせているようです。厳密には0.98kHz。これを142〜143行目のどれかに変えれば、PWM周波数を高く設定できるようです。これを見る限り16bitではなく8bitみたいですね。
$32=1でレーザーモードがオンですが、grbl1.1の質問スレを見ると、$32=2や$32=3のようなオプションもあるようなことが書いてあります。実際どうなるか試してないので分からないですが。

ということで、M3とM4のカットの違いをそのうち試してみて、近々結果を報告したいと思います。
追記:実験結果はこちら

2016年11月7日月曜日

15W(15000mw)中国製レーザーダイオードモジュール登場

先日12Wのダイオードレーザーモジュールを紹介しましたが、さらに15Wのレーザーモジュールも登場しました。日に日にダイオードレーザーも出力アップしているようです。おなじみのAliExpressのショップです。

AliExpress.com Product - Freeshipping ! 15W 15000mW High-power laser engraving Laser module Blue Light 450nm laser head30,540円(送料込み)、これは焦点固定らしい。

AliExpress.com Product - DIY Focusable 445nm 15W,15000mW Blue Laser Module,High-power For CNC Cutter Engraver Engraving Machine Adjust shiping by DHL33,986円(送料込み)

AliExpress.com Product - 15W,15000mW Blue Laser Module,DIY Focusable 445nm High-power For CNC Cutter Engraver Engraving Machine Adjust shiping by DHL34,767円(送料込み)

AliExpress.com Product - High Power Diode Laser 15W/15000mW Focusable Blue Laser Module 450/445nm with TTL Driver for laser cutter engraving machine cnc37,159円(送料込み)

一番上のモジュールが最も安そうです。12Wを15Wにさらに強化したような感じでしょうか。見た目やつくりは同じような感じです。

また15W搭載のレーザー加工機なら以下。
AliExpress.com Product - 15W laser_AS-5, 15000MW diy laser engraving machine,metal engrave marking machine,metal carving cnc router machine,advanced toys41,648円(送料込み)
この15Wレーザー加工機キットでも4万円台なので、かなり安くなったと言えます(作業エリアは140x200mmと狭いですが)。
15Wとは言えども、透明アクリルはまだ切断することはできないと思います(黒アクリルなら可能)。


追記:
17Wのダイオードレーザーも登場。36,686円(送料込み)。
AliExpress.com Product - 5W/10W/15W/17W Laser Head Engraving Module 450nm Blue Light Marking Engraver With TTL Modulation DIY Wood Marking For Engraver

2016年10月27日木曜日

12W(12000mw)中国製レーザーダイオードモジュール

いままでダイオードレーザーでは10Wが最高だと思っていましたが、12Wというさらに強力なダイオードレーザーモジュールもありました。以前は10Wでも5万円くらいしましたが、12Wでも3万円くらいになりました。ずいぶん安くなりましたね。
追記:さらに15Wレーザーモジュールも登場(こちらへ

AliExpress.com Product - DIY Focusable 445nm 12W,12000mW Blue Laser Module,High-power For CNC Cutter Engraver Engraving Machine Adjust Freeshiping by DHL30,381円(送料込み)

AliExpress.com Product - 12000mW Blue Laser Module,12W DIY Focusable 445nm,High-power For CNC Cutter Engraver Engraving Machine Adjust shiping by DHL30,802円(送料込み)

AliExpress.com Product - Freeshipping ! 12W 12000mW High-power laser engraving Laser module Blue Light 450nm laser head28,420円(送料込み)

AliExpressで、ざっと探すとこんな感じです。大体3万円くらいで売っています。写真を見る限りどれも同じ製品のようなので、28,420円のが一番安そうです。
ただし、「焦点固定」となっているらしく、このレーザーモジュール自体の焦点の微調整ができないようです。おそらくもうすでに焦点設定されているのかもしれませんが、最終的にはCNCマシンのほうで焦点設定(レーザーモジュール本体と素材との距離設定)する感じになるかと思います。
上から2番目の30,802円のレーザーモジュールは焦点調整可能のようです。

ちなみに5500mw(現在使用中:焦点調整可能)のレーザーモジュールはこちら。
AliExpress.com Product - 5500mW Blue-violet Laser Module Parts with Holder Heat sink for Mini Laser Engraving Machine High-power wave length 450nm focus15,211円(送料込み)。
12Wは、約2倍の値段で出力も2倍という感じです。

出力2倍だからといって、単純に2倍の厚みの素材まで切れるという感じではないと思います。要はレーザー光の焦点深度(焦点が合う範囲)が2mm前後なので、1パスで2mmくらい切断したほうがきれいに切れると思います。出力2倍であればスピードは2倍になるかもしれませんが、レーザーだとどうしても焦げたりするので、厚い素材(2mm以上)をきれいに切断するなら、数回のパスで切断したほうがいいと思います。
しかし、12Wもあればかなり迅速に切断加工できそうです。そろそろ買い替えようかな。

2016年10月5日水曜日

国内レーザー加工機と中国製レーザー加工機の比較

国内レーザー加工機:

まず、国内のCNCレーザーなら以下のSmart DIYsの「FABOOL Laser Mini 1.6W」
ダイオードレーザー1.6Wで64,584円。
厚さ2mmまでの合板やアクリル(透明アクリルは切断不可)が切断可能。

また、3.5Wにパワーアップしたバージョンは以下。
3.5Wだと91,584円。4mmまで切断可能らしい。

要は、レーザーヘッド部分を3.5Wに置き換えるというもの。この3.5Wレーザーヘッド(別売り)だけで37,584円。

ただ、3.5Wにしても光が透過してしまうため透明アクリルを切断することはできない(黒アクリルなら可能)。透明アクリルも切断したいというなら、以下のCO2レーザーになる。


FABOOL Laser CO2(40W):280,584円。
さきほどのダイオードレーザーを使ったFABOOL Laser Miniとは違って、40WのCO2レーザーを使っているためかなり強力。その分値段も急に跳ね上がる。
これであれば、透明アクリルも含め合板など10mmの厚さまで切断可能。たしかにレーザーで切断するなら、このくらいの出力が欲しいところ。工業用に比べれば安いけれども、28万円というのは一般素人にはまだまだ高価。

似たようなものが他にないか探してみると、国内のレーザー加工機であればPodeaというのもあります。

ラインナップとして:
1.6W Eco Cycleモデル 75,384円
1.6W 基本モデル 96,984円
3W モデル 129,384円
6W モデル 172,584円

1.6Wや3Wのものは、FABOOL Laser Miniと似たような感じ。どうやら日本製の部品を使っているらしく(中国製の部品より精度がある)、その分高価になっているみたい。その他品質向上のために独自のプログラムや回路設計も行っているようです。
より高出力を求めるなら6Wモデルというのもある点が気になります。しかし税込みで17万円となると、少し躊躇してしまいます。

基本的にこれらのレーザー加工機は2軸のCNCマシンなので、X軸とY軸がステッピングモーターで駆動する仕組みです。Z軸に関しては上下に動かないので、ヘッドを取り替えてCNCルーターマシンに転用することはできません。構造的にも、切削抵抗を受けるCNCルーターにとっては華奢かもしれません。
ということから、自作は無理だしレーザーだけでいいというなら、これらの製品が確かにリーズナブルだと思います。


とにかく価格重視:
それでもまだ高価だというのであれば、中国製のレーザー加工機という選択肢もあります。ただその分リスクはあるかもしれません。精度だったり、制御プログラムや電源の問題だったりと。しかし、価格的にはかなり安いのは確か。中国のAmazonのような物販サイトAliExpressでは中国製品がかなり安く購入できます。ある程度の知識やスキルがあって改造などできるのであれば特に問題ないと思います。

まずはレーザーヘッド部分だけ交換するならば、
AliExpress.com Product - 500mw/800mw/2500mw/5500mw 405/450NM focusing blue purple laser module wood engraving,pwm TTL control laser tube diode+ goggles5.5Wダイオードレーザーモジュール 約7,027円(送料込み)。

1.6Wや3Wでは物足りないというならば、レーザーヘッドをこれに変えれば出力5.5Wになります。ドライバ基板、ACアダプターもついていてかなり安い。


AliExpress.com Product - High Power 15w Laser Diode Module Lazer Head diy cutter engraver cnc machine for metal wood 450nm 15000mw 15 w TTL18,606円(送料込み)
15Wもあります。

また最近(2019年)であれば、以下のような肩持ちばりのシンプルで安価なCNCレーザーマシンもあるようです。
付属のダイオードレーザーは3500mW、6000mW、7000mW、20Wから選択可能。最近は20Wが最大出力らしい。

AliExpress.com Product - Powerful 20W 450nm blue laser module DIY laser head for Master Series CNC laser engraving machine Accessory with Wrench20W ダイオードレーザーCNCマシン、21,140円(送料込み)

以下は従来のセット。
AliExpress.com Product - 15W laser_AS-5, 15000MW diy laser engraving machine,metal engrave marking machine,metal carving cnc router machine,advanced toys45,347円(送料込み)
これは15Wのセット。作業エリアはA5サイズ程度で小さいですが高出力。

AliExpress.com Product - Ship DHL 10W laser 14*20cm,10000MW big DIY laser engraving machine,diy marking machine ,diy laser engrave machine,advanced toys37,384円(送料込み)
これもA5サイズで、10Wになれば少し安い。

AliExpress.com Product - Benbox 405nm 10000mW Mini desktop DIY Laser engraving engraver cutting machine Laser Etcher CNC print image of 50 X 65 cm logo35,367円(送料込み)
これは↑作業エリア500x650mmで出力10W。
この作業エリアと10Wの出力でこの値段ならかなり安いはず。制御に関してはArduino+Grblで可能なので、もし付属の制御プログラムや制御基板(モータードライバ含め)が不十分であったとしても以下の追加で改良できます。

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あと問題となるのは、ステッピングモーターを駆動するための安定化電源。これが日本国内のAC100Vに対応しているかどうか?
AliExpress.com Product - Best quality 24V 5A 120W Switching Power Supply Driver for LED Strip AC 100-240V Input to DC 24V1,139円(送料込み)。24V 5A AC100-240V対応。
キットに安定化電源が付属しているのであれば問題ないですが、もしAC240Vしか対応していないのであればAC100V対応のものが必要。キットを購入する前にAliExpressのショップにメール確認するといいと思います。必要アンペア数も十分なものを購入する必要もあります。
ShapeOko Wikiを見ると、電源についてはNEMA17クラスのステッピングモーター(4個使用)なら100〜120W、NEMA23(4個使用)なら150〜200Wくらいあったほうがよさそうです。つまりNEMA17(4個使用)の場合、DC12Vなら8〜10A、DC24Vなら5A以上という感じです。


とりあえず安いキットで試す:
改造や改良となると、ある程度の知識やスキルは必要となりますが、とりあえず安いキットを購入して試してみるという方法もあると思います。ある程度理解が深まれば、改良するための部品を追加注文したり、新たに自分の望むスペックに合わせて自作するという感じになると思います。

AliExpress.com Product - benbox 1000mw laser engraving machine cutting maching laser engraver big working area 65*50cm support laser power adjustこれは低出力1000mwのレーザー加工機セット、20,839円(送料込み)。
このような比較的安価な製品をもとに改造していってもいいと思います。

AliExpress.com Product - CNC3018 ER11 (laser options) ,diy cnc engraving machine,Pcb Milling Machine,wood router,laser engraving, GRBL control,cnc 3018
コンパクトなタイプであれば、CNC3018(作業エリア300x180mm)。このタイプはレーザーをオプション追加することもでき、ビギナー向けのオールインワンタイプ。CNCマシン単体(3軸):20,602円(送料込み)500mWレーザー付き:23,376円(送料込み)2500mWレーザー付き:27,971円(送料込み)5500mWレーザー付き:33,779円(送料込み)


より強力なC02レーザー加工機:
ダイオードレーザーでは物足りないので、やはりCO2レーザーでアクリルなども切断したいというなら、
AliExpress.com Product - Co2 laser machine with USB Sport 110/220V 40W 300*200mm Mini CO2 Laser Engraver Engraving Cutting Machine 3020 Laser62,331円(送料込み)
作業エリアはA4サイズ程度ですが、40WのCO2レーザーなので、アクリルも簡単に切れるはずです。ただ、CO2レーザーの場合、内蔵されているガラス製のレーザー管、それを冷やすための水冷用ポンプだったり、仕組みはやや複雑です。特に配送途中でガラス製のレーザー管が割れたりするので、その辺のトラブルを避けるためにあらかじめショップとやりとりしておくほうがいいと思います。

AliExpress.com Product - Hight Quality 700MM 40W Co2 Glass Laser Tube for Engraver Cutting MachineCO2レーザー管(40W)、13,239円(送料込み)

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