DO NOT STARE INTO LASER WITH REMAINING EYE!

(NICHT MIT DEM VERBLIEBENEN AUGE IN DEN LASER SCHAUEN!)

So, oder so ähnlich, heissen Warnschilder, die man im Internet zum Thema Laser finden kann. Schon seit Langem hatte ich mich mit der Anschaffung eines Lasers getragen. Wie so oft gabs erstmal keinen konkreten Anwendungsfall, aber den gabs beim 3D Drucker auch nicht, und mit dem Dingen mach ich in der Zwischenzeit recht viel. 

Zuerst sollte es ein CO2 Laser werden, eines dieser Metallungetüme, die man bei Ebay und Co finden kann. Aber der Preis von um die 400-600 Euro hatte mich geschockt, reichlich Rezensionen über eine grausame Bediensoftware machten den Chinakracher nicht attraktiver. Während des Weihnachtsurlaubs 2017 fand ich beim surfen im Internet bei youtube ein Video, welches Verbesserungen für den "Eleksmaker/Elekslaser" zeigte. Natürlich auch ein chinesisches Gerät, baut der auf einer einfachen Konstruktion aus Plexiplatten und Aluprofilen auf. 2 Schrittmotoren sind für Y zuständig während das X Portal mit einem Schrittmotor angesteuert wird. Standardmässig ist die Maschine ab Werk mit einem 2,5W Laser ausgerüstet und wird von einem Steckernetzteil und Ansteuerplatine komplettiert. Der Kollege in dem Video zeigte, wie man den Laser mit einfachen Mittel verbessern könnte. Darunter befanden sich einige 3D Druckteile und ein neue paar Schrittmotortreiber. Ich konnte garnicht anders als das Teil zu bestellen, also habe ich am 26.12 auf den Knopf gebrückt in der Hoffnung, dass die Lieferung noch innerhalb meines Urlaubes ankommt. Und tatsächlich, am 3.1 klingelte TNT an der Tür und drückte mir das Paket in die Hand. Sofort habe ich mit dem Bau begonnen, welcher sich als nicht besonders schwierig herausstellte. Parallel dazu habe ich zur Steuerung der Maschine ein altes Notebook mit Win7 aufgesetzt. Hierbei dauerte das Installieren der Updates nach der Neuinstallation länger, als der Bau des Lasers...

Der Bausatz war vollständig, es waren sogar noch einige Reserveteile übrig. Die Verarbeitung der Teile ist ohne Tadel. Keine Grate oder schief abgeschnittene Profile. Die lasergeschnittenen Plexiplatten sind maßhaltig und ebenfalls tadellos. Einziges Manko ist die für meinen Geschmack etwas zu kurz geratene Versorgungsleitung zum Laser, aber das ist dann auch wirklich schon alles was man bemängeln kann. Eine Bauanleitung war nicht beigelegt, die ist vorbildlich bebildert im Internet unter einem mitgelieferten Link zu finden. Dort gibts auch die Software zum erstellen des G-Codes, mit welchem der Laser angesteuert wird.

Die stellte sich allerdings beim ersten starten als ziemlich schlecht heraus. Unter Win7 (die Software soll unter Xp bis Win 10 laufen) gab es andauernd Fehlermeldungen und die Software brauchte ziemlich viel Prozessorleistung was den frisch aufgesetzten und jungfräulichen Rechner stark verlangsamte. Ziemlich viele Rechtschreibfehler zeugten von weiterer Qualität. Mit einem bisschen Suche habe ich dann eine Software namens LaserGRBL gefunden, mit der ich ohne Probleme die Hardware des Lasers ansteuern konnte. Es gibt auch noch eine ziemlich gute Software namens T2Laser, aber die ist nur für einen Rechner zugelassen. Wenn man also, wie ich, schon mal ab und an die Rechner wechselt, dann hat man gelitten. Ich hab keinen Stress damit für gute Software gutes Geld zu geben, aber dieses Geschäftsmodell unterstütze ich nicht.

Erste "Probelaserungen" ergaben ziemlich unrunde Kreise auf die ich mir zuerst keinen Reim machen konnte, da die Zahnriemen gut gespannt waren. Auch die Gravur eines Sonar Logos in eine Sperrholzplatte zeigte eine Art Schrittverluste. Ein weiteres anspannen der Zahnriemen führte dann auch zum Bruch eines der Plexiglasspanner. Dieser wurde sofort durch ein 3D gedrucktes Bauteil ersetzt, welches von dem eingangs erwähnten Youtuber als Verbesserung angepriesen wurde. Beim Einbau der neuen Spanner fand ich dann auch direkt den Fehler der Schrittverluste. Das Zahnriemenrad des Schrittmotors der X Achse war nicht angezogen. Was für eine schlampige Arbeit... Nachdem das Zahnriemenrad befestigt war wurden die Kreise auch wieder so wie sie sein sollten.

Nun war es daran, die Einstellungen der Firmware im Lasercontroller anzupassen. Die Schritte passten nicht zu den zurückgelegten Wegen, ausserdem waren Beschleunigungs- und Geschwindigkeitswerte nicht optimal. Diese können leicht in der Firmware des Lasercontrollers angepasst und in den Controller geschrieben werden.

Zwischendurch hatte ich auch ein wenig mit Bildchen "malen" herumexperimentiert. Was von Anfang an auffiel war, dass der Schlitten fuhr, Laser kurz aufblitzte, Schlitten weiterfuhr, Laser wieder aufblitzte uswusf. Das führte dazu, dass ein Bild von 50x50mm gut ne Stunde dauerte. Viel zu lange, das kann es nicht sein. Irgendwann hatte ich dann das GRBL auf den neusten Stand gebracht und beim durchschauen der Konfiguration sah ich den nötigen Schalter. Kaum war der gesetzt fuhr der Schlitten sauber durch und der Laser wurde dabei entsprechend angesteuert sodass sich ein Bild ergab und das nur im (nicht ganz) Bruchteil der vorherigen Konfiguration.

Und wo ich schon beim optimieren bin habe ich auch gleich die beiden China Schrittmotortreiber gegen die Guten von Trinamic ausgetauscht mit denen der Lasergravierer so schön leise werden soll. Naja, natürlich hab ich die beim ersten Mal beide falsch rum reingesteckt. War ja klar, direkt beide kaputt. Ich sollte nicht mitten in der Nacht an Geräten rumschrauben...

unbenannt2 1024x768

Das zu setzende Bit

 

In der CNC Ecke hatte ich den Tip bekommen, das Sonar Logo auch als Vektorgrafik zu gravieren. Nach ein bisschen rumprobieren wurden die Ergebnisse auch immer besser. Allerdings war der von LaserGRBL erzeugte G-Code alles andere als Weg optimiert und hat von der Abarbeitung her immer noch relativ lange gedauert. Eine kurze Recherche im Internet führte mich zu einer Seite, die online den Code optimiert. Als direkten Vergleich habe ich ein Video aufgenommen in dem das gleiche Logo mit den Maßen 180x180 einmal mit und einmal ohne Optimierung gebrannt wird. Hier der Link zur Internetseite und das Video.

Das Sonar Logo zum nachlasern...

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sonarlaser180x180.nc
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config260118.nc
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BENUTZERDEFINIERTE BUTTONS

Um den Umgang mit dem LaserGRBL ein wenig zu erleichtern ist es möglich, Tasten mit Befehlen zu belegen. Als Beispiel habe ich hier mal zwei Tasten mit "Laser an" und "Laser aus" belegt.In der untersten Zeile von LaserGRBL wird mit der rechten Maustaste der Prozess angeworfen und in das aufpoppende Fenster folgende Befehle eingegeben:
G1
S1000
F1000
M3
Ein Icon kann auch noch definiert werden. Mit dieser Befehlsfolge wird der Laser eingeschaltet. Ein zweiter Knopf wird definiert und mit:
G1
S1000
F1000
M5
belegt. Hiermit schaltet man den Laser wieder aus, und auch hier kann ein Icon definiert werden. Anschliessend kann man noch als Hotkey beispielsweise die Tasten 1 und 2 mit diesen neu definierten Funktionstasten belegt werden. Nun kann nach connect mit dem Eleksboard der Laser mit der Tasten 1 ein- und mit der Taste 2 wieder ausgeschaltet werden.

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phoca thumb l 2 1024x768

phoca thumb l 3 1024x768

phoca thumb l 4 1024x768

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Icon "Laser an"
laseran.png
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Icon "Laser aus"
laseraus.png
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UMFLASHEN DES CONTROLLERS

Ich hatte jetzt schon einige Anfragen bezüglich Probleme mit dem Elekslaser. Wie sich heraus stellte, lag es fast immer an der falschen Firmware auf dem Arduino Controller. Damit das noch einmal deutlich wird fasse ich hier den Vorgang als separates Kapitel zusammen.

Hier die Vorgehensweise für das Umflashen:

Zuerst wird das Programm xloader geladen. Keine Sorge, hat nix mit Porno zu tun. 

Anschliessend wird das aktuelle GRBL File geladen. Momentan ist es GRBL V 1.1f

Nun muss xloader ausgepackt werden. Im Ordner finden sich 6 Dateien. Nach starten der .exe Datei muss man den Speicherort des korrekten Files eingeben das man gerade herunter geladen hat. Ausserdem muss man "Nano 328" einstellen, sowie den korrekten COM Port und die Baudrate von 57600.

Bitte darauf achten, dass der Arduino nicht mit einem anderen Programm wie LaserGRBL verbunden ist. Nun greift xloader auf den Arduino zu und spielt die .hex Datei auf. Nachdem das Programm fertig ist wurde erfolgreich auf Version 1.1 upgedatet. Hier ist auch die Möglichkeit der PWM Ansteuerung des Lasers gegeben, in Version 0.9 noch nicht.

Start man nun LaserGRBL, so meldet sich der Arduino im Terminalfenster auf der linken Seite des Bildschirms auch mit Version 1.1.

Fürs Erste kann man nach Aufruf der Konfigurationsdatei unter GRBL / GRBLKonfiguration mit meiner oben verlinkten Config durch Import beginnen. Hier ist die X-Achse invertiert und die Schritte pro Millimeter sind passend. Funktioniert bei meinem Elekslaser perfekt.

HOMING PROZEDUR

Irgendwie hat mich die Sache mit dem Homing nicht in Ruhe gelassen.

Ich hatte zwischendurch versucht, dem Laser das Homing beizubringen, also das Fahren in Endschalter um eine definierte Stellung einzunehmen. Zu diesem Zweck habe ich zwei Endschalter montiert und die benötigten Eingänge auf der Mana SE Platine nachgebastelt. Irgendwie hatte es aber damals nicht geklappt, nach Eingabe von $H in die Befehlszeile von LaserGRBL bzw, drücken des Homing Knopfes passierte garnichts.

Heute hatte ich dann mal wieder Lust danach zu schauen und auch in einem Forum eine Antwort gefunden die ich damals anscheinend irgendwie übersehen hatte.  In der config.h von GRBL mussten einige Zeilen ein- und andere auskommentiert werden. Nachdem in der GRBL Config die letzten nötigen Pins definiert und invertiert waren, funktionierte die Homing Funktion wie erwartet.

Dummerweise muss hier die Arduino IDE bemüht werden.

VERDRAHTUNG DER ENDSCHALTER

Homing habe ich ja schon beschrieben, für die Endschalter selbst brauchts nicht wirklich viel.

Ich habe als erstes die beiden Mikroschalter so am Portal und Rahmen angebracht, dass die beim Verfahren in die Nullstellung betätigt werden. Die dazu benötigte Verkabelung kann mit dünnen Drähten erfolgen, es fliesst so gut wie kein Strom.

An der ManaSE habe ich in der Nähe des Servo Steckers eine kleine 4polige Stiftleiste verlötet. Die beiden inneren Stifte sind mit dem Minus des Servosteckers verbunden. Die äusseren Stifte sind jeweils mit den Pins D10 und D9 des Arduino verbunden. Zur Entstörung gibt es noch jeweils einen Keramikkondensator von 100nF nach Minus. Die Bilder sagen mehr als tausend Worte.

Die letzten Handgriffe bestehen aus der Anpassung der GRBL Config. $5 muss auf 1 gesetzt werden. $21 wird mit 1 eingeschaltet und der Homing Cycle $22 aktiviert. Das erzeugt ein weiteres Icon auf dem LaserGRBL Frondend mit dem das Homing gestartet wird. $24 sagt aus, mit welcher Geschwindigkeit die Achsen beim Homing verfahren, $26 entprellt den (preiswerten) Endschalter und $27 verfährt die Achsen um den Schalter wieder frei zu geben.

Das wars

EIN PAAR GELASERTE BILDER

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