Лазерний гравер із лазером потужністю 10 Вт

Гравер я купив відносно давно, не для себе, але так сталося, що він затримався в мене вдома, тож не написати про нього було б неправильно :)

Передісторію розповідати не буду, тож одразу перейду до самого огляду, який почну з розпакування.

Не лякайтеся, посилка їхала не DHLем: з його тарифами вона, найімовірніше, обійшлася б на вагу золота. Доставляла її служба «Нова пошта».
Коробка відчутно велика й доволі важка.


Насправді виробникові (найімовірніше, це його пакування) варто було б трохи подумати над коробкою, адже розміри гравера й коробки не зовсім співмірні, і за бажання об’єм можна зменшити рази в півтора.
Усередині була купа пакувального матеріалу, аж до китайських газет. Пакувальник постарався на славу, жодних питань.


Технічні характеристики:
Тривала потужність — 6 Вт
Пікова потужність — 10 Вт
Робоча зона — 140х200мм
Розміри гравера — 320х295х195мм.


Комплект не те щоб зовсім великий, але й маленьким його точно не назвеш.
1. Рама гравера
2. Лазерний модуль із поперечиною порталу
3. Підіймальний механізм
4. Блок живлення
5. Окуляри
6. Флешка з ПЗ
7. Два перехідники на євророзетку
8. Конвертер USB- RS232 TTL
9. Проставки, 3 штуки
10. Комплект металевих пластинок для тестування

Пунктів 1 і 2 на цьому фото немає, покажу їх трохи пізніше.


Як і належить, у комплект поклали захисні окуляри з регульованими дужками — точно такі самі, як і минулого разу. І так само, як минулого разу, мені довелося висунути дужки на всю довжину.
Цього разу ПЗ записали на флешку, на вигляд доволі непогану, але об’ємом лише 128 МБ. Загалом нормально: китайські виробники просто позбуваються старих флешок. З іншого боку, це набагато зручніше за компакт-диски, адже далеко не в усіх уже є приводи, куди їх можна вставити :)
Підключення до комп’ютера здійснюється через конвертер USB-RS232 TTL, причому з боку гравера — звичайний плоский роз’єм. Це дуже незручно з двох причин: його можна вставити неправильно, а тримається він у роз’ємі не надто міцно.


Якщо минулого разу в комплекті давали маленькі дерев’яні брусочки й картонки, щоб випробувати роботу гравера, то цього разу поклали металеві пластинки.


У переліку комплектації я написав, що поклали проставки. Річ у тім, що фокус у цього лазера фіксований, і якщо минулого разу його треба було регулювати «на місці», то тут усе навпаки: регулювання здійснюється наближенням або віддаленням заготовки від лазера. Довжина проставки — 18мм, саме на таку відстань і налаштовано фокусування лазера. Ви вставляєте її між деталлю та лазерним випромінювачем і виставляєте відстань так, щоб проставка входила щільно.
На одній із тестових пластинок уже було тестове гравіювання від виробника, спробую зробити щось подібне.

У блока живлення вилка з плоскими штирями, зате в комплект поклали аж два перехідники :) Чорний — від виробника гравера, білий — від магазину. Одразу скажу: чорний можна викинути, бо в нормальну розетку він просто не влізе.
Блок живлення має вихідну напругу 12 В і максимальний струм 4 А.


Вище я написав, що в цьому гравері регулювання здійснюється наближенням або віддаленням заготовки. Для цього поклали ось такий підіймальний механізм.


Діапазону регулювання більш ніж достатньо для цього гравера, але не обійшлося й без мінусів. У старого гравера я можу просто покласти заготовку на стіл або взагалі поставити сам гравер у довільне місце на заготовці. Тут же доведеться класти заготовку на столик розміром приблизно 10х10см, що не дуже зручно. Також зазначу доволі тугий хід регулювального гвинта, але, можливо, з часом механізм розробиться.


Для профілактики й задоволення цікавості зазираємо всередину блока живлення, щоправда, для цього доведеться скористатися молотком і якимось старим ножем.
Усередині бачимо, що плату й корпус явно не призначали одне для одного.


Блок живлення явно з якогось обладнання, але на вигляд непоганий, дуже непоганий.


На вході є повноцінний мережевий фільтр і навіть варистор, що трапляється вкрай рідко.
От тільки дроти 220 В припаяні не на штатні місця, а просто знизу плати, обрізки старих дротів навіть не потрудилися прибрати.


Блок живлення явно від якогось фірмового пристрою: на вході якісний конденсатор ємністю 47 мкФ, щоправда, це впритул для заявлених 48 Вт.
Маркування високовольтного транзистора залишилося невідомим, хоча я й намагався його відмити.
Вихідні конденсатори також фірмові, і поруч теж є пара перекушених дротів.
Ризикну припустити, що, судячи з маркування, цей БЖ спочатку мав вихідний струм 2 А.


Цікаво, що до плати припаяно два світлодіоди: праворуч, судячи з усього, штатний, а ліворуч уже доданий.


Знизу плата нічого особливого собою не являє: звичайна плата від нормального блока живлення, маленький шестиногий ШІМ-контролер і жменька деталей.


З описом комплекту закінчив, можна перейти до гравера.
Якщо минулого разу я збирав усе з конструктора, то цього разу продається практично зібраний комплект, що складається лише з двох частин — рами й поперечини порталу.
Тобто вся конструкція повністю ідентична попередній, але її просто відразу зібрали для зручності.
На вигляд має гарний вигляд: чорний акрил + чорнений алюмінієвий профіль. На функціональності це, звісно, ніяк не позначається, але до зовнішнього вигляду поки що питань немає.


Використано три крокові двигуни не зовсім звичної конструкції, пізніше покажу їхнє маркування.
Пара двигунів переміщує вертикальні стійки порталу, а один рухає власне механізм із лазерним модулем.


Привід, як і раніше, ремінний, тільки цього разу використано інші ролики.


Усі ремені мають відносно зручне регулювання натягу, але також зазначу, що все вже було відрегульовано «з коробки».
А от за роз’єми, а точніше за систему підключення до них, я б виробникові руки повідбивав. Ну як так можна? Де нормальний штекер?


Дроти від обох двигунів зрештою сходяться в одному восьмиконтактному роз’ємі для підключення до плати керування.


Плата керування розташована на одній із коротких сторін рами. У мене так вийшло, що вона буде ззаду, але за бажання можна поставити гравер платою вперед, хоча це не дуже естетично.


Над кріпленням плати до рами ніхто не заморочувався: її просто приклеєно двостороннім скотчем до акрилової основи. Не скажу, що хочу прискіпатися, але, на мій особистий погляд, пристрій із чималою ціною можна було зробити й акуратніше.


1. Драйвери двигунів на відомій мікросхемі 4988ET — даташит
2. Як керувальний контролер використано не звичну для багатьох Arduino, а доволі рідкісний мікроконтролер STC15W404AS, знайшов даташит китайською.


Ось і дістався я до ключового вузла. Ключового, бо саме він визначає вартість усього комплекту, адже рама, двигуни, блок живлення тощо становлять лише малу частину загальної вартості. Лазерний модуль — найдорожча частина всього виробу.
Тут також усе вже зібрано в один вузол: власне лазерний випромінювач, механізм переміщення й алюмінієвий профіль, на якому все це встановлено.


В описі магазину вказано потужність 10 Вт, цю ж потужність зазначено й у заголовку. Але на сторінці магазину ви знайдете таку інформацію:
Потужність лазера
Імпульсна 10W
Середня 6W
Фокусна відстань 18mm

В інтернеті знайшлася непряма інформація, що використано лазерний модуль NUBM44 потужністю 6 Ватт, що, по суті, і зазначено в заявлених характеристиках.
Формально особливо й причепитися нема до чого: 10 Ватт можна отримати в імпульсному режимі, але спроби довго працювати на повній потужності загрожують виходом модуля з ладу. Світити він буде, але різати чи гравірувати вже ні.


На корпусі лазерного випромінювача (точніше, його радіатора) закріплена плата драйвера.


Мені траплялися огляди подібних граверів, але там плата була явно простішою і меншою. Крім того, можу відзначити досить акуратне складання, а також якісний вхідний конденсатор ємністю 1000мкФ і напругою 35 Вольт.


Зверху розташований вентилятор пристойного розміру для обдування радіатора, заодно він видуває дим із зони різання.


Вентилятор закритий захисною решіткою. Припускаю, що використано підшипник кочення, а не ковзання.


1. Судячи із зовнішнього вигляду, вентилятор явно вживаний, а з огляду на рівень шуму — найімовірніше, з якогось сервера. Хоча ні, у серверах вентилятори, здається, тихіші. Вентилятор, звісно, продуктивний, тут не посперечаєшся, але шумить так, що про роботу вночі можна забути раз і назавжди — ну, принаймні про роботу в житловому приміщенні.
Але вентилятор явно фірмовий, виробництва Sanyo Denki. Вентилятори цієї фірми зазвичай постачаються в комплекті з радіаторами процесорів Intel, тож щодо надійності питань до нього немає, навіть попри те, що він уживаний.
2. Крокові двигуни мають маркування 36H22HM. Судячи з даних з інтернету, кут повороту становить 0.9 градуса на один крок. З огляду на дату випуску підозрюю, що вони теж з якогось обладнання.


Дрібниця, звісно, але знизу приклеєні гумові ніжки. Помітив, коли тягав гравер по столу: ма-а-аленький, але плюс :)


Одна з основних частин складання — встановити верхню частину порталу між бічними стійками й закрутити чотири гвинтики. Гвинтики, звісно, є в комплекті :)


У мене все пройшло нормально, але про всяк випадок варто переконатися, що ремені стоять рівно й не «збігають» до країв приводних роликів.



Далі потрібно під'єднати дроти до плати керування. З одного боку, все легко й просто: є дроти з роз'ємами, а є плата з відповідними гніздами для них.
Щоправда, вигляд усієї цієї конструкції навіює смуток. Минулого разу все було набагато акуратніше, а тут дроти зрештою висять як... коротше, абияк.


На флешці була інструкція з підключення та налаштування — завантажити, у якій є фото з описом підключення. Начебто все просто й зрозуміло: ось роз'єми, ось дроти за кольорами.


Але насправді кольори збігаються лише у двох із чотирьох роз'ємів.
Зліва направо:
1. Роз'єм живлення лазерного модуля та вентилятора. Вставити його неправильно дуже складно, оскільки роз'єм має ключ.
2. Роз'єм двигунів порталу. Під'єднав його інтуїтивно, просто за орієнтацією самого роз'єму. Річ у тім, що одна сторона штекера гладка, а на другій є отвори для засувок контактів.
3. Роз'єм підключення приводу лазерного модуля — усе аналогічно п. 2.
4. USB, а точніше RS232 ttl. Підключав, як на зображенні вище, тут кольори збігаються.

До п'ятого роз'єму підключається живлення, але тут важко щось переплутати. Зазначу лише, що вхід стандартний, плюс усередині.

Як не дивно, усе запрацювало не лише відразу, а й усі двигуни рухалися в потрібних напрямках.


Ось так виглядає зібраний і підключений комплект з боку плати. Вигляд, звісно, грубий і негарний.


Власне, тому я й повернув гравер до себе іншим боком, тим паче що саме в такому положенні осі рухаються так, як задумано.
Загалом, по суті, це і є його робоче положення. Підставка також встановлена так, як задумано, тому виявився другий мінус: спочатку треба відрегулювати висоту, а вже потім положення підставки, інакше не завжди зручно.


Коли спробував виставити висоту, виявив помилку складання. Причому не мою, а виробника. Лазерний модуль можна закріпити у двох положеннях — вище або нижче. Це вдається завдяки тому, що модуль має шість отворів для кріплення, а механізм — лише чотири.
Якщо встановити модуль у верхнє положення, працювати не вийде: заважатиме сам механізм переміщення, точніше, не вдасться виставити відстань 18мм між заготовкою та лазером.
Як то кажуть, здогадайтеся, як модуль стояв спочатку? Звісно, неправильно. І що характерно, на фото в магазині він теж стоїть неправильно...
Коротше, викрутка, хвилина роботи — і все стоїть як треба.


Трохи про програмне забезпечення. Про всяк випадок усе, що було на флешці, я виклав на Яндекс Диск.
У комплекті є драйвер і доволі цікава програма для роботи з гравером.

Із плюсів зазначу, що мені взагалі нічого не довелося налаштовувати: драйвер у мене вже давно встановлений, адже використовується і з іншими пристроями, а програму просто «увімкнув і працюй» — її навіть не треба встановлювати, достатньо запустити. Мені навіть не довелося вибирати номер порту, більше того, у програмі такого налаштування взагалі немає!


Програма по-своєму дуже зручна: дає змогу змінювати масштаб зображення, повертати його на довільний кут, відображати дзеркально по вертикалі та горизонталі, а також регулювати потужність лазера, тривалість імпульсу й швидкість роботи. Причому три останні параметри можна змінювати в режимі «онлайн», тобто безпосередньо під час роботи.
Після завершення можна вибрати режим обрізання готового малюнка по контуру.
Є й вибір стратегії друку. Особливо зручний режим «короткий шлях» (Shortest path), який значно пришвидшує «друк» простих малюнків у растровому режимі.


Але не обійшлося й без незручностей.
1. Не всі налаштування зрозумілі, наприклад повзунок 0–255 і режим із «гойдалкою» праворуч від регулятора потужності лазера.
2. Швидкість регулюється ну дуже плавно, тому особливого сенсу в цьому немає: різниця між мінімумом і максимумом — лише приблизно вдвічі.
3. Збої програми. Ні, під час «друку» програма працює чудово й стабільно, але якщо спробувати відкрити нове зображення, то приблизно у 7 випадках із 10 усе закінчиться повним зависанням. Причому якщо запустити програму не від імені адміністратора, шанс зростає аж до 9,9 із 10. Проблему поки не вирішив, хоча переносив папку з програмою на різні диски.


Також у комплекті були ще дві програми для підготовки зображень. Одна з них — Inkscape, думаю, знайома тим, хто користується граверами, а от другу, XnSketch, я побачив уперше.
Це теж доволі зручна й проста програма для підготовки зображень. Дає змогу застосовувати різні ефекти, але оскільки гравер «чорно-білий», більшість із них не знадобиться. І, як і програма керування, вона не потребує встановлення.


Під час експериментів запустив емуляцію роботи без лазера, щоб виміряти час «друку». За налаштувань, показаних на скриншоті, гравіювання зображення розміром 33х50мм (приблизно як коробка сірників) тривало б майже годину. Але це растровий режим, тому лазер друкує рядок за рядком, у цьому випадку з кроком 0.1мм. Якщо підвищити роздільну здатність, швидкість гравіювання пропорційно знизиться, тож не варто гнатися за високою роздільною здатністю, якщо вона справді не потрібна.


А тепер можна трохи й «позапалювати» :)
Але спочатку — попередження!
УВАГА! Пристрій містить потужний лазерний випромінювач.
Тому перебувати поруч із пристроєм, що працює (навіть у тому самому приміщенні), без захисних окулярів украй небезпечно.
Пам’ятайте: на лазер можна подивитися лише двічі в житті.
І це не жарт і не перестраховка: лазер такої потужності справді вкрай небезпечний


Спочатку перевірка у векторному режимі. Я вже якось пояснював: у цьому режимі зображення малюється лініями, приблизно як олівцем, — лазер вмикається на початку лінії та вимикається в кінці.

Діаметр малюнка — 56мм, матеріал заготовки — сосна.


Видно, що в поле малюнка потрапив сучок, де різання не відбулося. Потужність була близько 75% (точно не пам’ятаю).
Якщо здається, що гравіювання пласке, поясню: глибина пропалювання — близько 1-1.5мм.


Тут я вирішив спробувати растрове гравіювання. У цьому випадку зображення малюється рядок за рядком, як на принтері, а яскравість змінюється під час руху. Якщо трапляється ділянка, де лазер треба вимкнути, гравер збільшує швидкість переміщення, і це трохи пришвидшує процес.


Зображення підібрано не дуже вдало, адже півтони явно не для лазерного гравера. Втім, після певного тренування якість можна поліпшити.
Щоб пришвидшити роботу, гравіювання виконувалося з кроком 0.15мм — це найбільший крок, тому результат вийшов грубуватим, помітна «смугастість» зображення. Але загалом скажу: фото не передає всієї картини, адже малюнок вийшов не у вигляді півтонового зображення, а об’ємним: де темніше — там глибший проріз.


Растровий режим — найповільніший: гравіювання цього зображення тривало 23 хвилини, хоча було встановлено максимальну швидкість і найнижчу роздільну здатність.


Ось так це виглядало насправді. Перепрошую за низьку якість відео: фотоапарату теж довелося начепити окуляри, бо я побоявся за матрицю.
Перша частина — векторний режим.
Друга частина — растровий режим, але оскільки процес довгий, довелося вирізати зайве.


Вище я писав, що є три варіанти роботи в растровому режимі. Поясню.
1. Найкоротший шлях: кожен рядок малюється послідовно, тобто лазер рухається ліворуч/праворуч у межах одного рядка, поступово зміщуючись униз, а потім переходить до наступного рядка.
Перевага — вища швидкість роботи, а недолік — перегрів матеріалу, та й лазеру працювати важче.
2. Ліворуч/праворуч: гравіювання відбувається під час руху лазера в обидва боки, тобто рухаємося праворуч — непарний рядок (1, 3, 5), рухаємося ліворуч — парний рядок (2, 4, 6).
Швидкість нижча, точність вища.
3. Зліва направо. У цьому режимі лазер увімкнений лише під час руху механізму зліва направо, а під час повернення вимикається.
Найбільш «ощадний» режим роботи, за якого заготовка нагрівається найменше.
Я трохи невдало підібрав малюнок для гравіювання: наочніше це було б видно там, де лінії ширші.


Вище я показав роботу у векторному режимі, але не написав про швидкість. Спочатку програмне забезпечення налаштоване на швидкість 20мм/сек, але дає змогу збільшити її до 50мм/сек. Я спробував зробити кілька проходів одного й того самого малюнка на максимальній швидкості, але не врахував двох речей.
1. Потужність лазера треба збільшувати пропорційно до швидкості.
2. Оскільки столик і сам гравер стоять на столі незалежно один від одного, на такій швидкості відбувається зміщення. Гравер просто легкий, і рух на високій швидкості трохи зсуває його під час роботи. Тому бажано якось його обтяжити або закріпити.


Перший прохід робився в тому самому режимі, що й раніше, але потужність була нижчою, а глибина різу — близько 1мм, зате сам різ акуратніший.
Знову проблема — показати все це на фото :(


Швидкість гравіювання регулюється тут параметром, позначеним піктограмою з ножем.


Зменшений варіант того, що мало вийти.


Ну і, звісно, тест того, що виробник намагається показати в рекламі, — гравіювання на металі.
Я трохи здивувався, але це цілком реально.
1 — максимальна швидкість і жирний шрифт
2 — середня швидкість
3 — середня швидкість, два проходи
4 — мінімальна швидкість
5 — мінімальна швидкість, два проходи
Усі тести проводилися за потужності лазера 100%: 1–4 — з імпульсом 20мс, 5–6 — 15мс.


Потім я спробував ще: налаштування приблизно ті самі, змінював переважно швидкість.
1 — гравіювання просто по захисній плівці. Спочатку я припустився помилки (верхній напис). Точніше, було вибрано один розмір шрифту, а потім це зображення збільшили. Якщо потрібно друкувати більшим шрифтом, треба одразу вибирати потрібний розмір, оскільки масштабування погіршує зображення.
Нижче я прибрав масштабування зображення.
2. Видно, що без масштабування текст пропалився помітно краще.
3, 4 — варіанти без плівки: спочатку на верхньому (полірованому) боці, а потім на нижньому (матовому).


Окрім експериментів із гравіюванням, спробував різати пластик. На фото — результати різання за потужності 80% і трьох проходів. У такому режимі пластик завтовшки 2мм прорізається наскрізь. Щоправда, сморід при цьому...


У цьому випадку робота виконувалася в растровому режимі, на високій швидкості й «найкоротшим шляхом».
Оскільки зі збільшенням розміру малюнка збільшується і ширина ліній, на великій деталі вийшли широкі прорізи, а пластик помітно сильніше оплавився.


Потужність було встановлено на 80%.


Експеримент із гравіюванням ДСП. За три проходи й потужності 75-80% глибина різу становить близько 3.5мм.
Останнє — це вже радше для розваги. Вирішив спробувати гравіювати на корпусі діодного моста — тепер це ШІМ-контролер :)


В останньому режимі потужність була встановлена на 30%, але навіть це забагато — насправді вистачить удвічі менше.
Цікаво, що було ввімкнено режим із «коротким шляхом», але гравіювання почалося спочатку з цифр, потім правих літер, а тоді лівих.


А ось відео всього процесу.
1. Демонстрація трьох режимів гравіювання в растровому режимі.
2. Векторний режим: спочатку 20мм/сек, потім 50мм/сек.
3. Гравіювання по металу.
4. Різання пластику: проходів було три, середній я прибрав із відео.

Наприкінці видно, як вентилятор здуває деталі. Я хотів спробувати гравіювати на одній із пластинок, які мені ще дали, але вона була легкою, і її постійно здувало. Зрештою вирішив узагалі відкласти її.


А тепер підсумки, а точніше — особисті враження та порівняння з моїм гравером потужністю 2.5 Ватта.
1. Гравер, який ми розглядаємо, справді потужніший.
2. Швидкість роботи може бути досить високою і точно вищою, ніж у мого.
3. Хоча заявлена потужність становить 10 Ватт, це пікова потужність. В інтернеті часто трапляються згадки про те, як люди просто виводили його з ладу через неправильну експлуатацію. У векторному режимі краще не встановлювати потужність вище ніж 70-80/%. У растровому багато залежить від режиму різання. Я б радив виставляти більшу потужність і різати за один прохід, а не за два.
4. Шум. Ні, не так — ШУМ. Я гравіював і експериментував близько двох годин, а коли потім вимкнув гравер, у вухах іще з пів години дзвеніло.
5. Програмне забезпечення. З одного боку, усе гарно: увімкнув і працюй, навіть особливо нічого налаштовувати не треба. Та й саме ПЗ досить функціональне. Але, друзі, які ж у нього глюки... Буває, намагаєшся відкрити файл, а програма зависає — так 5-7 разів поспіль. Але можу сказати, що під час гравіювання вона працює просто чудово; проблема саме з відкриттям файлу.
6. Конструкція. Звісно, за ці гроші краще було б щось крутіше, наприклад із нормальними кульковими напрямними, але, на жаль. Зате тут, по суті, усе вже зібрано, тож дій потрібно мінімум.

На цьому, здається, поки все. Буду радий запитанням, коментарям і підказкам.

На моє прохання магазин надав купон: з ним ціна за кодом ASDIY становить 425,99.