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Wie einen Laser ansteuern?

Posted by Legion 2.3 
Wie einen Laser ansteuern?
February 10, 2020 01:41PM
Liebe Gemeinde

Ein Freund von mir möchte gerne mit mir zusammen einen großen Laser-Gravierer bauen, um damit zum Beispiel Texte oder Bilder auf Holzplatten zu lasern.
Da ich beim Thema Laser noch absoluter Neuling bin, würde ich gerne möglichst einen "plug-and-play" - Laserkopf einbauen, der die Diode, Optik und die Treiber passend ausgelegt bereits enthält. Hierbei würde ich zurzeit zum KKmoon-Laser mit 5,5W tendieren.
Dieser Laser wurde hier im Forum bereits in einem anderen Thread angesprochen, insbesondere die Haltbarkeit sollte wohl nicht die beste sein. Zur Not würde ich erst mal mit reduzierter Leistung fahren, um die Lebensdauer zu erhöhen.

Als Software hatte ich mir schon mal lightburn angesehen: Das Programm erstellt, wie es aussieht, ähnlich wie ein Slicer den G-Code für den Gravierer. Da hier kein Material extrudiert, sondern nur der Laser angesteuert wird, fällt der G-Code natürlich etwas anders aus.

Im Bau von 3d-Druckern habe ich inzwischen Erfahrung, also ist die Mechanik nicht das Problem. Nur bei der Art, wie der Laser angesteuert wird, bin ich mir noch nicht ganz sicher. Ich habe mir aus den Infos, die ich gefunden habe, einiges zusammengereimt, aber sicherheitshalber wollte ich hier nochmal fragen, ob ich alles richtig verstanden habe.
Ich verstehe das bisher so:
- Mit der Repetier-Firmware kann ich per "M452" den Lasermodus aktivieren. Anschließend wird der als Laserpin zugewiesene Ausgang per PWM angesteuert. Mit "M3 S255" wird der Laser mit voller Leistung angesteuert, mit "M3 S127" auf halber Leistung und mir "M5" abgeschaltet. Lightburn sollte den G-Code dementsprechend generieren.
- In der Software "Lightburn" lässt sich nur Marlin, aber nicht Repetier auswählen. Da ich mit Repetier mehr Erfahrung habe, würde ich diese Firmware eher nutzen. Soweit ich weiß, sind die meisten G-Code-Befehle bei Marlin und Repetier identisch (G0, G1, M452, M3, M5), sodass Lightburn auch mit Repetier arbeiten können sollte.
- Die Software "Lightburn" zeilt die zu lasernde Fläche mit definierten Zeilenabstand ab und aktiviert bzw. deaktiviert den Laser passend zum Objekt, was gelasert werden soll.
- Der Laserkopf (besonders der von KKmoon) wird permanent mit 12V DC versorgt. Der Laser schaltet sich aber erst ein, wenn ich ein PWM-Signal am PWM-Eingang anlege. Der Spannungspegel wird mit 3,3V angegeben, ich muss den PWM-Eingang also direkt mit einem CPU-Pin des Controllers verbinden. Beim RADDS-Board sind ein paar Pins auf dem Board zugänglich, die man anzapfen kann. Alternativ gehe ich auf einen der freien Stepper-Plätze.

Sehe ich das soweit richtig oder liege ich komplett daneben?

Falls das Thema schon an anderer Stelle ausführlich behandelt wurde, reicht mir auch ein Link.

Ich danke schon mal vielmals im Voraus winking smiley
VDX
Re: Wie einen Laser ansteuern?
February 10, 2020 01:56PM
... ich steuere meine Lasermodule etwas anders an.

Als Firmware habe ich Marlin (1.x oder 2.0) und führe den STEP-Pin für den Extruder-Motor auf den PWM-Eingang des Lasermoduls.

Damit habe ich eine sehr simple Ansteuerung -- bei Bewegung mit "G0" verfährt die Anlage ohne Laser, bei "G1" wird statt dem Extruder-Stepper der Laser "gepulst".

Die Pulsrate stelle ich in der Firmware als 1mm/s ein -- im G-Code kann ich dann mit dem "E"-Parameter genau die Anzahl Pulse vorgeben, die er entlang einer Strecke ausgeben soll.

Der Vorteil dabei ist der, daß die Laserpulse nicht mehr von der Geschwindigkeit abhängig sind, wie bei moralem PWM, sondern exakt gleichmäßig über eine Strecke verteilt werden.

Für die Laser-Leistung habe ich an meinen Modulen einen Analog-Eingang, mit dem ich die "Effektiv-Leistung" als Puls-Länge vorgebe - 0-5V wären dann 5µs bis 500µs Pulszeit ...


Viktor
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Re: Wie einen Laser ansteuern?
February 19, 2020 01:48PM
Quote
Legion 2.3
Da ich beim Thema Laser noch absoluter Neuling bin, würde ich gerne möglichst einen "plug-and-play" - Laserkopf einbauen, der die Diode, Optik und die Treiber passend ausgelegt bereits enthält. Hierbei würde ich zurzeit zum KKmoon-Blaulicht-Laserkopf tendieren.
ditto - aber nicht bzgl. Einkäufen beim Chinamann winking smiley
KKMoon ist ein Vertriebslabel mit allen Facetten - von gut benutzbar bis Vollschrott, da muss man schon sehr genau hinschauen.
Allerortens ziemlich zufrieden sind offensichtlich die Erwerber der Neje Master Plotter, die "20W" haben echte 5.5W, das soll schon gut brauchbar sein.
Auch, wenn's vielleicht doch nur 4,5W sind winking smiley

Quote
Legion 2.3
Dieser Laser wurde hier im Forum bereits in einem anderen Thread angesprochen, insbesondere die Haltbarkeit sollte wohl nicht die beste sein.
Wo?
Hab ich wohl geschlabbert..Link?
Zur Haltbarkeit, in die allermeisten Module sind mit hoher Wahrscheinlichkeit gebrauchte Dioden eingebaut, je nach Nutzungsdauer hattu Glück oder Pech oder beides...
Außerdem werden sie oftmals völlig überbelastet.

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Legion 2.3
Als Software hatte ich mir schon mal lightburn angesehen: Das Programm erstellt, wie es aussieht, ähnlich wie ein Slicer den G-Code für den Gravierer.
Warum? Das ist eine Profisoftware für Betriebe, die damit Geld verdienen wollen.
Für Hobbyisten absuluter Overkill!

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Legion 2.3
In der Software "Lightburn" lässt sich nur Marlin, aber nicht Repetier auswählen.
Mit Repetier kenne ich mich nicht aus, ich rate dennoch davon ab genauso wie von Marlin, zum Lasern gibt es besser geeignetes.

Quote
Legion 2.3
Die Software "Lightburn" zeilt die zu lasernde Fläche mit definierten Zeilenabstand ab und aktiviert bzw. deaktiviert den Laser passend zum Objekt, was gelasert werden soll.
Das macht jede andere Software bei Grauwertbildern bzw. beim Gravieren genauso, beim Schneiden kann man auch anders.

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Legion 2.3
Der Laser schaltet sich aber erst ein, wenn ich ein PWM-Signal am PWM-Eingang anlege. Der Spannungspegel wird mit 3,3V angegeben, ich muss den PWM-Eingang also direkt mit einem CPU-Pin des Controllers verbinden. Beim RADDS-Board sind ein paar Pins auf dem Board zugänglich, die man anzapfen kann.
Die Chinastrahler verhalten sich nicht alle gleich, da sollte man sich bezgl. des letztlich konkret erworbenen Moduls genau informieren.
Radds ist fürs Lasern nicht sonderlich sinnvoll, da gibt es sinnvollere und auch deutlich schnellere..

1. Controller & Firmware
Wegen Radds lasse ich Standrd GRBL mal außen vor..

Smoothie (Laserversion) mit Smoothieboard bzw. Chinanachbau wie z.B. MKS-SBase, BTT-BTR1.n ....
LPC-GRBL mit Smoothieboard bzw. MKS-SBase, andere Klone funzen nicht, sehr schnell!
ESP-GRBL mit ESP32
STM32-GRBL mit Bluepill und Co.

Die z.Zt schnellste Version ist eine spezielle Smoothie-Version auf einem Spezialboard für ca. 200$, Name fällt mir momentan nicht ein.

2. Software - Open Source
- Inkscape mit passender Erweiterung
- Laserweb
- Visicut
Re: Wie einen Laser ansteuern?
March 01, 2020 02:31PM
Hallo Zusammen

Ich bin jetzt inzwischen etwas weiter gekommen und habe mir diesen Laser besorgt. Das dürfte der angesprochene Laserkopf von Neje sein.

Quote
bianchifan
Quote
Legion 2.3
Dieser Laser wurde hier im Forum bereits in einem anderen Thread angesprochen, insbesondere die Haltbarkeit sollte wohl nicht die beste sein.
Wo?
Hab ich wohl geschlabbert..Link?
Zur Haltbarkeit, in die allermeisten Module sind mit hoher Wahrscheinlichkeit gebrauchte Dioden eingebaut, je nach Nutzungsdauer hattu Glück oder Pech oder beides...
Außerdem werden sie oftmals völlig überbelastet.

Hier wurde von VDX angemerkt, dass die Treiberschaltungen dieser Laser nicht sonderlich haltbar sind.

Quote
bianchifan
Warum? Das ist eine Profisoftware für Betriebe, die damit Geld verdienen wollen.
Für Hobbyisten absuluter Overkill!

Um einmal etwas Klarheit zu schaffen: Die Laseranlage wird kein reines Hobby-Gerät für mich selber, sondern wir wollen damit durchaus Geld verdienen. Daher habe ich auch keine Hemmungen, etwas Geld für eine professionelle Software auszugeben, wobei 40 € nun wirklich kein hoher Betrag für die Softwarekategorie ist. Die Open-Source-Programme habe ich mir schon mal angesehen (z.B. Inkscape und Visicut), aber die Bedienung ist mir etwas zu frickelig und umständlich, Lightburn steuert sich deutlich intuitiver.

Quote
bianchifan
1. Controller & Firmware
Wegen Radds lasse ich Standrd GRBL mal außen vor..

Smoothie (Laserversion) mit Smoothieboard bzw. Chinanachbau wie z.B. MKS-SBase, BTT-BTR1.n ....
LPC-GRBL mit Smoothieboard bzw. MKS-SBase, andere Klone funzen nicht, sehr schnell!
ESP-GRBL mit ESP32
STM32-GRBL mit Bluepill und Co.

Inzwischen habe ich rausgefunden, dass Repetier (<v2.0) nativ keinen PWM-Support für die Laser-Ansteuerung bietet, sondern den Laser nur "Schwarz-Weiß" ansteuert. Vorerst kann ich damit Leben, einzig die Möglichkeit, in Greyscale Fotos zu gravieren, fällt damit aus. Repetier v2.0 soll dieses Feature wohl bieten, aber wie es aussieht, ist diese Firmware-Version noch in der Entwicklung und nicht ganz fertig. Ob das Laser-Modul der Firmware bereits funktioniert, weiß ich noch nicht.
An sonsten soll "Laser-GRBL" PWM-Support bieten (wie du schon geschrieben hast), die passenden Boards sind auch bezahlbar. Speziell für Laser entwickelt wurde das "Cohesion-3d Laser-Board", das konnte ich allerdings bisher nur in den USA finden und es ist auch nicht gerade billig.
Das Smoothieboard ist aktuell fast nirgendwo zu bekommen, das fällt daher raus. Mir ist bei einem Board wichtig, bei Bedarf schnell Ersatz bekommen zu können.

Ich habe den Laser probeweise auf meinen MOAP geschnallt und ein bisschen gelasert auf einem Stück Holz, was ich noch hier rumliegen hatte. Zurzeit läuft darauf noch Repetier, bei dem ich den Laser-Modus aktiviert habe.
Da ich den Laser mangels PWM-Steuerung nur unter Volllast und daher verständlicherweise nur bei sich bewegenden Druckkopf fokussieren konnte, habe ich den Fokuspunkt nur auf etwa 0,2mm einstellen können, aber damit kann man schon was anfangen.
Dieses Bild habe ich mit etwa 50 mm/s gelasert:



Ich finde, dass das schon mal nicht zu schlecht aussieht. Bei dem Bild habe ich nur vergessen, "Overscan" zu aktivieren (damit fährt der Laserkopf über die Kanten hinaus und beschleunigt bzw verzögert nicht bei eingeschaltetem Laser), daher sind die Ränder schwarz. Ich dachte eigentlich, dass der Laser mehr Leistung hätte, 50mm/s sind ja schon recht langsam. Wahrscheinlich hat der Laser auch keine echten 6000mW.
Für erste Tests reicht der aber aus.

Wenn es schneller werden soll, kann ich mir noch z.B. diesen Laser von Lasertack holen. Der hat mit Sicherheit "echte" 6000 mW und sollte auch langlebig sein.
Ein bisschen Probleme gab es aber mit der Kommunikation zwischen Lightburn und der Repetier-Firmware. Wenn ich nur die Achsen ansteuere und der Laser mit 0% Leistung fährt, klappt alles. Sobald der Laser aber mit angesteuert wird, schmeißt Repetier nach ein paar Zeilen einen "Format Error" raus.
Es klappt aber, wenn man den G-code von Lightburn auf Repetier-Server überträgt und von da aus startet.
VDX
Re: Wie einen Laser ansteuern?
March 01, 2020 02:56PM
... wenn das die typische "Leistungsangabe" der Chinesen ist, dann sind die 6W die etwas übertriebene aufgenommene elektrische Leistung - rechne in Echt eher mit 5W Leistungsaufnahme und davon etwa 35% als "echte" Laserleistung -- also eher was mit 2Watt Laserleistung, was aber schon für Holzgravur und auch Schneiden von 3mm Sperrholz mit 6x bis 8x drübergehen reichen sollte.

Quote

Hier wurde von VDX angemerkt, dass die Treiberschaltungen dieser Laser nicht sonderlich haltbar sind.

Die "Haltbarkeit" der Treiberschaltung ist kein Problem -- nur mit Übersteuerung und Stromspitzen beim EIN/AUS-Schalten (bzw. PWM-Pulsen) halten die Laserdioden nicht so lange sad smiley


Viktor
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Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]

Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]
Re: Wie einen Laser ansteuern?
March 02, 2020 06:28AM
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Legion 2.3
Ich bin jetzt inzwischen etwas weiter gekommen und habe mir diesen Laser besorgt. Das dürfte der angesprochene Laserkopf von Neje sein
Was dort abgebildet ist, ist kein Produktfoto, sondern irgendein 0815 3D-Mockup, ein "Neje" Laserkopf sieht anders aus, nur der Kühlkörper ähnelt etwas.
Mein Neje ist übrigens mittlerweile eingetroffen, ich hatte ihn gestern zerlegt und einige Fotos gemacht.


Quote
Legion 2.3
Um einmal etwas Klarheit zu schaffen: Die Laseranlage wird kein reines Hobby-Gerät für mich selber, sondern wir wollen damit durchaus Geld verdienen
Das ist natürlich etwas anderes... winking smiley
NUr nebenbei, wir befinden uns in einem Reprap Forum... Reprap = wiederverwerteter Elektroschrott + Vitaminen winking smiley
Zumindest wurde das mal so definiert.

Für Profis gibt es andere und geeignetere Foren, u.a. auch das Lightburnforum.....

Quote
Legion 2.3
Speziell für Laser entwickelt wurde das "Cohesion-3d Laser-Board", das konnte ich allerdings bisher nur in den USA finden und es ist auch nicht gerade billig.
Das Smoothieboard ist aktuell fast nirgendwo zu bekommen, das fällt daher raus. Mir ist bei einem Board wichtig, bei Bedarf schnell Ersatz bekommen zu können.
Das Cohesion Board war das, welches ich beim letzten Post im Hinterkopf hatte und dessen Name mir nicht einfiel.
Es ist speziell zum Lasern von Rastergrafiken entwickelt worden und benötigt LPC-GRBL bzw. die Cohesion eigene Smoothieware, nach meinem Kenntnisstand z.Zt das NonplusUltra.

Bei Bedarf schnell Ersatz?
Einfach 2 oder 3 MKSSBASE als Reserve vorhalten


Quote
Legion 2.3
Wenn es schneller werden soll, kann ich mir noch z.B. diesen Laser von Lasertack holen. Der hat mit Sicherheit "echte" 6000 mW und sollte auch langlebig sein
Wenn Du Deinen Laser gewerbsmäßig einsetzen möchtest und eine SW wie Lightburn favorisierst, dann frage ich mich, warum mDu nicht auf CO2 wechselst.
Wenn der Platz für ein stationäres Gerät vorhanden ist, wäre das die erste Wahl.
Es gibt Bastler, die haben einen 300€ ebay-K40 als Basis genommen und alles bis auf Laserröhre und Hochspannungsnezteil rausgeworfen und daraus einen Cutter mit 400mmx600mm Arbeitsfläche generiert.

Mir fällt gerade noch eine weitere Alternative zu Lightburn ein: RDWorks. Oder LaserMaker , abgespeckt für intuitive Bedienung.
Re: Wie einen Laser ansteuern?
March 02, 2020 06:34AM
Quote
VDX
Die "Haltbarkeit" der Treiberschaltung ist kein Problem -- nur mit Übersteuerung und Stromspitzen beim EIN/AUS-Schalten (bzw. PWM-Pulsen) halten die Laserdioden nicht so lange sad smiley
Mein Neje 20W-Modul ist inzwischen eingetroffen, ebenso der Spontankauf eines Fleureon(=Ortur) 15W Gerätes (ebay Preisvorschlag).
Dazu werde ich die Tage ein paar Zeilen schreiben.
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