Mini graveur/découpeur Laser

Ludovic
12 janv. 2019
4 min de lecture

Dernière mise à jour : 15 avr. 2019

Durant l'été 2018, juste pour m'amuser et relever un nouveau défi, j'ai conçu un mini graveur LASER. Cela m'a pris exactement 3 mois pour y arriver.

L'idée de base était qu'il devais pouvoir graver n'importe quoi, dans n'importe quelle position. C'est à dire, graver sur un tee-short, la tapisserie du salon, le téléphone, un livre et aussi bien posé sur le mur qu'au plafond, sur le capot d'une voiture, etc... Donc un appareil TOTALEMENT portable.

J'y suis quasiment arrivé.

On peu aujourd'hui dire, qu'il peut graver sur les murs, les voitures, etc... mais pas au plafond. La mécanique interne ne le permet pas.

Il peut également couper du papier et même du carton alvéolé de 5mm d'épaisseur en une seule passe (mais à 1 mm/s).

La vitesse de découpe est d'au maximum de 3mm/s.

Les formats de fichier dessin utilisés sont en GCODE ou PNG, JPG, BMP. Oui, vous avez bien lu. Il peut graver des images.... mais c'est très long. Pour obtenir un fichier GCODE, je passe par INKSCAPE et des extensions de génération de GCODE. Le site J-Tech Photonics explique bien les étapes de création.

Une petite interface graphique permet d'utiliser le graveur de manière simple et rapide.

Voici une vidéo présentant son fonctionnement.

Caractéristiques:

Alimentation : 220Vac/12Vdc
Puissance laser : 500 mW - 405 nm - 12V ( peut être adaptée jusqu'à 1.5 W)
Vitesse max de gravure/découpe : 3 mm/s
Surface utile : 95 x 95 mm
Fichiers acceptés: GCODE, JPG, BMP, PNG
Encombrement : 203 x 185 x 66.5 mm
Interface : Ecran LCD rétroéclairé 26 x 40 mm
Port : USB 2.0
Filtre : à charbon actif
Résolution : 1750 nm
Précision : ~50 µm

La conception en quelques mots:

J'ai commencé par dessiner la machine et approvisionner les composants importants : Laser, moteurs. Le reste, je l'avais en stock.

Le choix du moteur d'entrainement des axes X et Y m'a posé quelques soucis. Je souhaitais utiliser des moteurs de lecteurs de disquette (petit moteur pas à pas) mais leur puissance et utilisation n'était pas au rendez-vous de mes attentes. Je me suis résolu à acheter deux moteurs pas à pas plus standard. Un type NEMA 8, type 8HS11-0204S.

J'utilise un LASER 500mw/12V - 405 nm, acheté sur Aliexpress. J'en ai retiré le radiateur pour des questions d'encombrement. Le LASER est toutefois refroidis par le ventilateur d'origine, positionné sur le côté.

Pour contrôler la machine, j'utilise un Raspberry Pi Zero équipé du Wifi. Il est petit et assez puissant pour faire ce que je souhaite. Voir mon blog sur le sujet.

Le programme de la machine est en Python. C'est un langage lent, mais simple et suffisant pour cette application.

J'ai adapté un petit écran LCD 128x64 pixels.

Trois boutons permettent de contrôler la machine. Le menu est assez simple.

Le menu est composé de trois fonctions : Graver, Configurer et Tester.

Le graveur est alimenté en 12V par un bloc d'alimentation 220V/12V 2.5 ampères.

Un convertisseur 12V/5V est installé à l'intérieur pour l'alimentation du Raspberry Pi Zero.

Le boitier est imprimé en PLA par ma grande imprimante (capacité 500x500x500mm) faite maison. Il y a en tout 9 pièces à imprimer.

Nomenclature (quantité):

Moteur pas à pas NEMA 8 (2)
Pièces en PLA par impression 3D (9)
Plaque Plexiglasse 1.30 x 130mm (1)
Raspberry pi zero (1)
Carte SD 16 GB (1)
Cable usb (1) Micro USB coudé male vers USB femelle, 10 cm
Alimentation secteur 220v / 12v 2.5A, sortie sur jack 3.5mm (1)
Laser 500mw / 12V + carte de contrôle (1)
Mini miroir (1)
Convertisseur 12vdc vers 5vdc (1)
Prise jack 3.5mm (1)
Ventilateur 40mm x 10mm (1)
Ventilateur 30mm x 10mm (1)
Charbon actif (une poignée)
Câblage (1)
Ecran LCD 128 X 64 spi (1)
Bouton (3)
PCB pour boutons (1)
PCB driver (1)
PCB connecteur WR-FFC (2)
Driver moteur L293B (2)
Visserie (1)
Grille de ventilation (2)
Axe acier 5 x 150 mm (2)
Axes laiton 2 x 160 mm (1)
Axes laiton 3 x 160 mm (1)
Tube air comprimé diamètre intérieur 3mm (2 x 10mm)
Tige filetée M4 x 130 mm (axe X) (1)
Tige filetée M4 x 140mm (axe Y) (1)
Nappes souple WR-FCC 6 pin , 20cm (1)
Nappes souple WR-FCC 20 pin , 20cm (1)
Micro interrupteur D2FC 7 FN (2)
Ressort 5x8x0.5 (2)
Colle chaude
Scotche

La programmation :

J'ai conçu le programme en python 3.x sous Eclipse IDE sur mon PC et débugé par liaison ssh (en Wifi) entre mon PC et la Raspberry Pi Zero.... Je sais, pour les novices en informatique, c'est du charabia.

Le Raspberry Pi fonctionne sous Rasbian. J'ai optimisé son démarrage pour qu'il se fasse en 20 secondes au lieu de quasi 1 minute.

Le programme est disponible ici:

L'assemblage des cartes électroniques :

Les schémas électriques :

Les schémas sont disponibles ici:

Les PCB :

La conversion d'images en GCODE :

J'ai fait un petit guide expliquant la manière de procéder pour convertir une image en GCODE. Elle s'inspire du guide du site J-Tech Photonics.

Les résultats :

Grace à cette petite machine, je peux :

Graver du bois.
Découper du balsa après de nombreuses passent.
Découper du carton alvéolé de 5mm d'épaisseur.
Graver/découper du papier blanc et coloré.
Graver/découper du plastique.

Merci à BREIZH 3D 56 pour les photos durant le Mini Maker Faire de Queven (56 - France).

Le faire vous-même :

Vous souhaitez le faire, aucun soucis, je vous propose plusieurs kits possibles suivant le budget que vous désirez y mettre :

Suivant les kit, les composants CMS ne sont pas souder. Ce sera à vous de le faire.

Si j'ai beaucoup de demande pour des cartes électroniques avec les composants soudés de manière industrielle, je lancerais une production. Il me faut au moins 10 personnes pour proposer cette solution.

Pour commander des kits, aller dans la boutique, récupérer le contenu du panier et le coût total avec frais de port. Le paiement ne se fait que par Paypal à l'adresse suivante : lbodet56@orange.fr. Renseignez dans Paypal, les références et quantité commandé.

Envoyez-moi un mail via la page Contact et je vous répondrai.

Vous trouverez ici les schémas, firmware, guide :