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lundi 2 décembre 2013

CNC Laser




Je vous présente ma dernière réalisation en cours. Rien a voir avec Arduino malgré que je souhaitait piloter l'ensemble avec une UNO.

Après avoir fabriqué une fraiseuse CNC, j'ai voulu y adapter un Laser pour réaliser de la découpe plus fine en complément de la broche. A force de chercher, j'ai décider de fabriquer une machine complète.

L'ensemble est réalisé en plexi de 10mm

Avant toute chose, le laser est très dangereux pour les yeux, même un rayon indirect peu faire de gros dégats, il est obligatoire de se protéger avec des lunettes spécifique. Il faut bien choisir ses lunette car elles ne sont pas universelles, il y a plusieurs sortes adaptées a chaque longueur d'onde du laser. Un laser est également dangereux pour la peau, il peut créer des brûlures profondes, en faisant mes tests, je me suis brulé simplement en passant rapidement la main par inadvertance devant le rayon.
2watts c'est peu mais en Laser, ça commence a causer!!!!



Ceux qui souhaitent les  Gcodes ou le programme Arduino peuvent me laisser un message et je leur enverrai le tout.

Dimension de gravure format A4

En images

 Le protique déjà monté découpé a la fraiseuse CNC







 Tout a été réalisé a la fraiseuse y compris les paliers


Ci dessus la plaque servant a supporter les rails et le Laser

Face avant et arrière avec un palier en place

Les coté en cours d'usinage



La partie support est assemblée, il reste la gestion des axes et le laser a installer.

Pour le fraisage des divers éléments, j'ai utilisé:

- Draftsight pour la partie dessins a l'échelle - téléchargement:
http://www.3ds.com/fr/produits-et-services/draftsight/
- CAMBAM pour la génération des Gcodes  - téléchargement: http://www.cambam.info/downloads/
- Mach3 pour la gestion de la graveuse - téléchargement: http://www.mach3fr.com/V2/mach3/



Les moteurs


Nous allons passer a la partie translation.
N'ayant besoin que d'une faible puissance, je suis parti sur la base de deux moteurs pas a pas NEMA 17 (l'axe Y sera quand même assez lourd si motorisation).




Ici nous n'avons besoin de motoriser que deux axes X et Y, le Z se fera en manuel bien que cela ne s'avère pas nécessaire si on utilise un driver laser analogique. J'aborderai ce sujet plus tard dans la mise en œuvre du laser.

Le driver

Le driver avait été acheté pour ma fraiseuse a broche, cette carte a des soucis de fabrication, elle a tendance a perdre des pas en Z. Etant donné que nous n'avons pas besoin de l'axe Z ça tombe très bien !!!






J'alimente celle-ci en 24V malgré que la doc technique du driver donne 12V pour les NEMA 17, ça ne pose aucun soucis puisque les moteurs pas a pas sont commandés en courant. Cette tension plus élevée permet de ne pas perdre de couple a haute vitesse.

Pour ceux qui se posent la question, il n'existe pas de drivers en USB, il est nécessaire de posséder un ancien PC avec un port parallèle. J'ai essayé de faire fonctionner le driver avec un portable, ça ne fonctionne pas car l'alimentation n'est pas assez puissante.

Configuration des moteurs

J'utilise mach3 pour la gestion de ma fraiseuse donc je vais faire pareil pour le laser. Vous pouvez le télecharger en version gratuite  limitée a 500 lignes.

Téléchargement de mach3

Ouvrez mach3

Configuration des ES


 Onglet sortie moteur, configurez les sorties suivant les données de votre driver
Onglets sorties

Configurez les sortie de validation toujours suivant votre driver.





Allez dans l'onglet configuration des moteurs


Cette fenêtre s'ouvre

Là il suffit de donner les valeurs suivantes :
-Nombre de pas par tour
-Vitesse d'avance max
-Accélération

Attention, il faut valider chaque axe indépendamment.

Configuration de mach 3 pour la gravure laser.



Ouvrez mach3
Allez dans l'onglet configuration puis configuration générale


 Dans cette page, il faut cocher axe Z sortie 6 pour la valider

Cliquer OK

Puis onglet général, configuration des E/S


  Onglet gestion de la broche, cocher la fonction laser

Ne pas fermer la fenêtre !!!!!!!!

Maintenant il faut paramétrer la sortie de commande pour le laser, pour ma part ayant une commande TTL, j'ai validé la sortie relai qui est la broche 9

Dans la même fenêtre onglet configuration des sorties, validez la sortie 6 et affectez lui la broche voulue, ici la 9.


Cliquez sur OK et voila, la commande laser est validée. Elle fonctionne de la manière suivante, dès que Z descend sous zéro le laser s'allume dès qu'elle passe au dessus de zéro il s'éteint.


Le principe de câblage


Concernant la carte driver, rien de compliqué, il suffit de câbler selon la doc du fabriquant.


Le principe est simple, J'ai mis les 3 limites X,Y et Z, sur la 4éme entrée j'y ai mis l'arrêt d'urgence manuel et celui géré par le module Arduino. Ceci n'est pas figé, c'est une esquisse qui donne une idée du câblage. Le schéma est assez complet, les MZ (moteurs Z ne sont pas utilisés dans mon cas).

Que fait Arduino??

  1.  Il gère la température du module Peltier
  2. Il gère la température de Laser
  3. Il gère le courant du Laser par le biais soit d'une sortie ANA qui attaquera le driver, soit une sortie directe en PWM a voir car encore en cours d'étude. Passer par Arduino pour le courant de la diode a l'avantage de donner des limites et éventuellement de pouvoir donner des consignes de puissance suivant les matériaux a usiner. Certains diront que la diode peut être pilotée en linéaire par le driver Oui!! mais celui-ci ne surveille pas les limites et comme les drivers sont presque universels soit pour des courants allant de 0A a quelques ampères, on a vite fait de griller la diode avec une fausse manipulation
  4. Il affiche les températures
  5. Il affiche le courant du Laser
  6. Je vais peut être gérer les limites et les afficher afin de savoir laquelle a beugué car avec mach3 on ne sait pas quelle limite a décroché. Il ne fait pas de distinction, pour lui c'est un AU.

Le matériel utilisé pour la partie contrôle avec Arduino.

  1.  1 carte SEEDUINO MEGA (j'ai opté pour celle-ci parce que c'est une MEGA qui a la taille d'une UNO!!!)
  2. 1 afficheur 128x64 (j'ai pris un module avec rétro éclairage RVB
  3. 2 Sondes DS18B20
  4. potentiomètre 10K ohms
  5. 3 Relais 5V a définir une fois terminé
La câblage en vrac pour les essais

  

L' affichage de la consigne de courant dans la diode, du courant consommé , de la température du Laser et de la température du module peltier (coté dissipateur).


 Concernant la consigne, une valeur maximum est a configurer a la programmation cette valeur sera donnée en fonction de la diode.

J'ai généré une alarme température


En mode alarme, l'afficheur clignote en rouge et dans le cas d'une alarme température comme ici (consigne a 30°) un thermomètre s'affiche. A la disparition de l'alarme l'écran redeviens normal mais le thermomètre reste affiché jusqu’à ce que le défaut soit acquitté manuellement. Pour un défaut de courant ce sera un ampèremètre et pour un défaut de translation ???? a voir .

J'oubliais, une alarme génère un arrêt d'urgence afin de pouvoir redémarrer la gravure là ou le programme c'est arrêté.

Encore un peu de mécanique

Avant de passer au laser, il me restait un peu de mécanique a faire, voici quelques images

Réalisation des ecrous d'entraînement avec des prolongateurs de tige filetée et des petit fer plat perforés








Détails sur le refroidissement du laser, entre celui-ci et le dissipateur, on retrouve le module peltier.
Il manque encore un ventilateur au dessus du dissipateur, il est commandé et je ne l'ai pas encore eu, il sera assez puissant pour refroidir le peltier et souffler sur les fumées afin de ne pas abîmer la lentille du Laser.

La fixation est provisoire juste pour faire des essais


Essai en vidéo



Une deuxième vidéo, il me reste un petit réglage a faire dans mach3 car on voit un point a l'endroit ou le laser démarre et s'arrête. Il faut que celui-ci s'allume et s'arrête tout de suite alors qu'il reste allumé une seconde au même endroit.




A suivre ....... !!!

Une petite suite.


Après ces fêtes de Noël, je m'y suis remis, avant tout j'ai trouvé la solution au problème cité ci dessus c'est une mauvaise programmation dans le Gcode, je n'ai pas donné les bonnes infos concernant l'axe Z.

J'ai acheté un vieux PC sur EB pour 28€, que j'ai démonté pour récupérer la carte mère, l'alim et le disque dur.
J'ai réalisé une boite aux dimensions adaptée a la partie mécanique.


J'ai réussi a tout mettre dans un coffret de 480 x 290 x 90, on y trouve même le driver et l'arduino.
 N'ayant pas assez de place en hauteur pour refroidir le processeur,  j'ai fabriqué  un caisson avec une turbine de manière a refouler l'air chaud sur le coté.


L' arrière


Toute les plaque ont encore une fois été découpées avec ma fraiseuse a broche.

Vue d'ensemble


Allumé





J'éspère que vous avez remarqué les lunettes de protections (lunettes vertes), je rappel que c'est super important et obligatoire!!!!

Détails de la face avant



La partie mécanique terminée, je vais pouvoir parler de la technique dans une autre page.

Petite nouveauté!!!

Suite a une demande, j'ai fabriqué la partie mécanique de cette machine en kit. Si cela vous intéresse, n'hésitez pas a me contacter.













50 commentaires:

  1. bonjour je voudrais réaliser la meme chose (laser) que me conseillez vous en matière de laser et module ? quel est le votre ? pour la gestion mach3
    merci

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    1. Bonjour,

      Le choix du laser, dépend de ce que vous voulez faire avec.
      Celui que je possède est un 2W et c'est déjà pas mal pour faire des gravures et des petites découpes dans des matériaux pas trop épais (balsa 3mm ça passe mais il ne faut pas être pressé).
      Il y a plusieurs couleurs, les deux conseillées sont le bleu 445nm et l'infra rouge 980nm. Le meilleur choix est bien entendu l'IR parce qu'il est mieux absorbé par la majorité des matières et couleurs mais il est beaucoup plus dangereux que les autres car invisible, c'est pour cette raison que j'ai pris du bleu.
      La gestion via mach3 est assez simple et expliquée dans le blog.
      Cordialement
      Joël

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  2. merci et bravo vraiment c'est du beau boulot !!!
    quel méthode avez vous utiliser pour couper si parfaitement dans le plexi ?
    et a propos du laser quel tension et quel est composant utiliser pour l'alimenter ?

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    1. Merci pour le compliment, pour les découpes, j'ai utilisé la fraiseuse que j'ai présenté dans une autre page du blog.
      Si vous achetez un module laser complet, il suffit de l'alimentation en 12V et d'agir sur l'entrée TTL. Attention car cette entrée est active lorsque le circuit est ouvert donc le laser est en service. Pour l'arrêter il faut mettre les deux fils ensemble.

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  3. Bonjour très bel réalisation, juste celle que je cherche.
    Ducou quelque interrogation, quel driver utilisé pour le laser? Et pourriez vous donnez plus de precision sur le cablage de la seeduino méga merci d avance et encore très bo travail

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  4. Vraiment tu es très fort, pas d'autre mot !

    Je suis tre intéresser par ton kit.

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    1. Merci!

      Concernant le kit, il n'y a pas de soucis, contact moi par le biais du formulaire "contactez moi"

      Cordialement Joël

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  5. Joli! Voici une machine qui a de la gueule :)
    Je suis en plein dedans, alors je pense que je repasserai pour un peu d'inspiration!

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    1. Merci!!!
      N'hésitez pas a poser des questions, je suis a nouveau disponible!!!

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  6. Bravo pour votre réalisation je suis admiratif de votre travail et très interressé par votre kit.
    Je pense que je vais vous contacter .....

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    1. Bonjour,

      Merci !!
      N'hésitez pas a me contacter
      Jojo

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  7. je suis intéressé par votre kit !!!! je vous donne mon mail topsoul8@hotmail.com

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  8. Bonjour,
    Vos réalisations sont vraiment bien conçues.
    J'ai une question en tête depuis un moment : Est-ce possible de réaliser ce genre de cnc laser (ou autre) mais pour une surface de travail plus grande, 2*1m par exemple? Sans parler du châssis, les composants (moteurs, carte de commande,etc...) ainsi que mach3 seraient-ils exactement les mêmes?
    Vous remerciant d'avance pour votre réponse.

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  9. bonjour
    vous avez fait une machine magnifique que tout le monde aurai envi
    je vous explique j'ai une fraiseuse cnc que jai fabriquer moi meme et j'aimerai ajouter un laser a celle ci .
    j'aimerai juste avoir un plan des branchement de l'arduino avec le laser (tout le cablage electrique mais asser detailler je comprend pas tout) et savoir quel type exacte avez vous pris comme arduino ?
    merci a vous

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  10. Bonjour,
    Tout d'abord bravo pour cette belle réalisation.
    Ensuite, est ce que je pourrais avoir les références du driver ? Le mien viens de chine, est en USB et manque cruellement de documentation.... Donc vos réglages dans Mach3 pour le pilotage laser ne fonctionnent pas avec le mien
    Merci

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  11. Bonsoir,

    Merci pour le compliment!
    Normal que cela ne marche pas, les paramètres sont pour un port parallèle. Mach3 ne fonctionne pas en USB a moins qu'il y a une nouvelle version car de mémoire il y avait un projet de développement en USB.
    On va poser le problème différemment, vous avez quoi comme carte? Envoyez moi éventuellement le lien du site ou vous l'avez acheté cela me permettra de voir de quoi il s'agit.

    Cordialement
    Jojo

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  12. Merci Jojo pour la réponse rapide.
    Mon kit est le suivant : http://fr.aliexpress.com/store/product/mach3-CNC-USB-4-Axis-Kit-4pcs-TB6600-stepper-motor-driver-mach3-USB-breakout-board-4pcs/323452_32399051435.html
    Il fonctionne trés bien avec Mach3, il y a une DLL fournie à placer dans le répertoire plugin.
    Malheureusement il y a trés peu de docs fournies. Toute la doc tiens dans un petit PDF de 4Mo (je l'aurai bien jointe à ce message mes je ne sais pas si c'est possible)

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    1. En fait j'ai téléchargé la doc dans mon compte Google Drive. Vous pouvez la télécharger ici:
      https://drive.google.com/file/d/0B8Kt4qAVeLJzOHFXTFZmS3l5MWM/view?usp=sharing
      C'est la première CNC que je fabrique (tellement satisfait que ça va pas être la dernière !), donc j'ai peu d'expérience et je suis peut être passé à côté de quelque chose d'evident.... En tout cas merci pour le coup de main

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  13. Salut Didier,
    La doc a l'air pas mal renseignée, la config a faire, laisse penser qu' il y a qu'un convertisseur USB vers parallèle car tous les éléments correspondent a un paramétrage parallèle.

    Et oui on y prends goût quand on aime bricoler!!
    J'en suis a ma 15ème CNC, 8 ème imprimante 3D et 5ème graveur laser lol

    Je vais te contacter via mon adresse mail ce sera plus simple.

    A++
    Jojo

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    1. Whaou !! tant que ça ! ça force le respect....
      Oui ok pour le mail, ça sera effectivement plus simple

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  14. Bonjour JoJo
    Je voulais te remercié pour tout ce que tu a fait pour moi
    et j'ai qu'une chose a dire tu es une personne qui touche super bien au system arduino et il y a rien a dire sur toutes les machines que tu a fabriquer moi meme qui en est un petit paquet bah je juste a dire respect et je recommande a tout le monde se blog j'ai déjà dit a certaine personnes de mon entourage d'aller voir ton blog
    Tu es une personne en OR et tes mains sont pareil
    je recommande au visiteur de faire le tour du blog on en apprend sur tout
    Merci
    Nico 85

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    1. Salut Nico,

      Merci pour ce sympathique message!!

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  15. Bonjour, je serais intéressé par un kit mais pour fraiseuse cnc, il me faudrait 2 exemplaires si possible
    Mon email: teckwarti@live.fr
    Cordialement

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    1. Bonjour,

      Je viens de vous envoyer un mail

      Cordialement

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  16. pour le kit c bt 6560 tu va le retrouver sur ebay

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    1. Bonjour,
      Je ne vois pas le but de cette remarque surtout que j'ai dit quelque part dans mon blog que cette carte a des soucis

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  17. Ce commentaire a été supprimé par l'auteur.

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  18. Bonjour Jojo,
    Bravo pour cette magnifique réalisation !!! J'ai fabriqué une CNC de mon côté aussi destiné initialement entièrement à l'usinage et j'ai intégré depuis peu un laser de 2W afin d'étendre les possibilités de l'ensemble. Merci pour le tuto qui m'a été fort utile au niveau du paramétrage de mach 3 :)
    Par contre je rencontre le même problème que vous initialement car je vois un point a l'endroit ou le laser démarre et s'arrête. J'ai modifié le profil de déplacement moteur Z afin de limiter ce phénomène mais le point persiste. Quelle solution avez-vous trouvée pour supprimer ce problème?

    Merci.
    Cordialement,
    Cloro

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    1. Bonjour Cloro

      Pour résoudre le problème, les paramètre sont les suivants

      diamètre de l'outil 0.01
      incrément de passe 0.01
      hauteur de retrait 0.01
      profondeur de coupe -0.01 ou plus si plusieurs passe
      vitesse du Z 10000 mm/min
      je met également la fonction M3 après la descente du Z

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  19. Bonjour JoJo Heim,
    j'ai une cnc chinoise qui fonctionne tres bien, mais j'aurai voulu lui ajouter une tête laser pour étendre ses capacités (gravure, découpe, ...)
    Je n'y connait pas grand chose et j'aurai voulu savoir si vous pouviez m'aider ...
    ma machine est la suivante :http://www.usinages.com/threads/cnc-6040.38733/ et le laser que j'envisage d'acheterhttps://fr.aliexpress.com/item/REAL-NEW-2000mw-2w-445-445nm-450-45nm-blue-Focusable-Stage-Light-RGB-Laser-Module-High/32369970687.html?spm=2114.44010208.4.200.dfIc6u
    D'avance je vous remercie
    Merci Laurent fb290436@skynet.be

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  20. Salut Laurent,
    Je viens d'aller voir ton lien, je ne suis pas surpris de tous les soucis que tu as eu ! Le TB6560 sont mal filtrés en entrées TTL et donc sautent des pas etc...

    Revenons a ta question. Pour le laser, il faut simplement utiliser le contact du relais commandant la broche pour la mise en route du laser. Il faut bien entendu mettre un inverseur pour commuter le fonctionnement de la machine en mode laser ou fraisage ceci afin de ne pas mélanger les tensions de commande. Attention, pour arrêter le laser, l'entrée TTL du laser doit être mise a la masse.

    Ensuite au niveau du Gcode tu fais comme je l'ai dit dans ma précédente réponse.

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  21. Bonjour serait-il possible de communiquer par mail pour avoir des renseignements voici mon mail
    legros.romain52@laposte.net merci d'avance pour tes conseils

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  22. Saludos, estoy en el proyecto de hacerme una fresadora cnc y vi el post que esta super interesante, por favor puedes colaborar me enviándome el programa del arduino y del codigo g y alguna guia para ensamblarlo, te agradesco mi correo es artefacto.ai@gmail.com

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  23. Ou trouver un lazer pour decoupe balsa ??
    Merci a vous .

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  24. Bonjour,
    Je viens de tomber sur ton blog, et je te félicite pour cette réalisation.
    Je viens te demander conseil car je viens d’acquérir une tête laser 15W et je compte découper du plastique ou du petit bois. Je dispose d'une CNC que j'ai construite il y a déjà quelques années (2 ou 3 ans) et qui me donne satisfaction, alors je me suis dis qu'au lieu de réaliser une autre machine pourquoi ne pas utiliser celle que j'ai en modifiant quelques peu. Mais je me dis aussi ne vaudrait-il pas mieux faire une machine indépendante... Voila tu connais mon problème et je sais que tu y as été confronté alors j'aimerai si tu veux bien que tu éclaire mon ignorance de ton expérience et ton savoir.
    D'avance, merci.

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    1. Salut Jean-Luc

      15w est une grosse puissance.
      Avec quel soft gère tu ta fraiseuse ( Mach3, grbl, ....)?
      Quel CAO (cambam, vetric,...)?Pour une telle doide, il faut gérer la puissance en PWM sinon tu vas tout griller toutes les cartes de gestion ne le gère pas.
      Pour ma part, j'ai fait deux machines car c'est plus simple

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    2. Salut Jean-Luc

      15w est une grosse puissance.
      Avec quel soft gère tu ta fraiseuse ( Mach3, grbl, ....)?
      Quel CAO (cambam, vetric,...)?Pour une telle doide, il faut gérer la puissance en PWM sinon tu vas tout griller toutes les cartes de gestion ne le gère pas.
      Pour ma part, j'ai fait deux machines car c'est plus simple

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  25. Bonjour, Superbe réalisation ;)
    Comment doit-je le brancher un laser 2500mW sur l'arduino mega 2560 ?
    Contact sec? Relais? addition d'une autre carte ?
    Merci
    sampoalain@hotmail.fr

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  26. Merci
    En principe, tu connecte directement l'entrée TTL du laser sur la sortie de ta carte dédiée au pilotage.

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  27. Bonjour
    Votre réalisation Laser est tout simplement géniale ;) Respect !
    D'après votre enthousiasme pour les machines CNC, je me permet de vous demander ceci :
    Pour le problème de l'USB qui ne fonctionne pas avec MACH 3
    J'ai acheté un ensemble (Fraiseuse + Alimentation) + (3 moteurs pas-à-pas + 3 alimentations) + (1 carte + alimentation)
    Le site m'a envoyé une vidéo sur laquelle ils testent "ma machine" avec un port USB : ça marche !!!
    Lorsque je l'ai reçue, je l'ai testée et mer.., pas moyen de la faire tourner...
    J'ai pris un vieux pc avec des ports USB
    J'ai suivi leur procédure d'installation : installation du pilote de la carte ok
    La carte est bien reconnue mais lorsque je lance MACH3, il me répond : pas de communication USB !
    Alors j'ai désactivé dans le gestionnaire de périphériques "Autoriser l'ordinateur à éteindre ce périphérique pour économiser l'énergie" pour tous les concentrateurs USB Racine et j'ai toujours le même message d'erreur. J'ai fait ceci pour le "manque d'énergie électrique" possible
    Pourriez-vous me dire d'où proviendrait le problème ?
    Dans l'attente de vous lire

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    Réponses
    1. Merci pour le compliment!

      Alors en principe mach3 travaille en temps réel c'est la raison pour laquelle le port parallèle est utilisé en USB ce n'est pas le cas.
      Dans votre cas si cela fonctionne réellement !! je pense que c'est un problème de config du port de communication. Peut être faut il le sélectionner genre com1, com2 ........

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  28. Bonjour.
    Poouvez vous m'envoyer le code arduino sl vous plaît.Merci d'avance.

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  29. Bonjour.
    Poouvez vous m'envoyer le code arduino sl vous plaît.Merci d'avance.

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  30. Bonjour.
    Poouvez vous m'envoyer le code arduino sl vous plaît.Merci d'avance.

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  31. Ce commentaire a été supprimé par un administrateur du blog.

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  32. Bonjour je suis très intéresser par la conception électronique du laser. Je souhaite modifier ma cnc de la même sorte.
    J'utilise le même style de carte pour le pilotage de ma fraiseuse. Pouvez vous me communique plis de détail sur le pilotage laser avec cette carte svp

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  33. Cobt1ctzr moi en pv si possible

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  34. Bonjour je voulais savoir peut on piloter un driver avec cette carte sans avoir besoin d'un afficheur et de sonde de temperature

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    Réponses
    1. Bonjour,

      De quel drivers parlez vous?
      La sonde de température et l'affichage ne sont pas obligatoire, je les ai mis car je régule la température du laser a l'aide d'un refroidisseur peltier.

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  35. Je parle du drivers laser je ne compte pas utiliser autant d électronique question de moyen pour le moment.
    J'attend encore mon laser et son drivers ducou je ne peu pas encore tester les branchement.
    Maos une question reste en suspend comment faites vous pour affiner le laser? Si je ne me trompe la sortie ttl allumé ou était le laser mais pour le régler la ou on veu et régler l'optique? Comment faites vous?

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