Развёртка лазерного луча.
Оглавление
Главная проблема и вычёркиваем galvo.
Сразу расскажу о самой главной проблеме засветки лазерным лучом. Это фокусное расстояние (и угол падения на плату в том числе).
Решается эта проблема использованием F-Theta линз, рассчитанных на нужную длину волны. Которые в домашних условиях изготовить нереально, а промышленные стоят тысячи и десятки тысяч долларов.
Это одна из главных причин, почему сразу же отпадает вариант с galvo-зеркалами (электромагнитный привод навроде головки у HDD) - фокус будет "гулять" по всей плате.
Вторая причина, по которой galvo не годятся - проблемы с точным позиционированием. Оно неизбежно будет "уплывать" c каждым движением. В том же HDD точно понять где находится головка можно по служебным данным, записанным на диске.
XY-развёртка перемещением только лазера.
Можно вообще ничего не делать, а взять готовый гравировальный CNC с UV лазером.
Достоинства:
"взял и купил"
можно пользоваться по основному назначению. Можно совместить со сверловкой плат, просто заменив голову в процессе.
теоретически - возможна векторная засветка. Она будет быстрой, но очень неточной.
Недостатки:
медленно
дорого
комплектный лазер на 450nm, что многовато для фоторезиста. Требуется замена лазера.
Тема на 400 страниц с обсуждением установки, сделанной из старого струйного принтера. Их, старые и засохшие, на авито отдают чуть ли не даром. Я лично брал штуки 3 по сто рублей ($1.5). И чем старее - тем
лучше. Раньше металл экономили меньше.
Достоинства:
постоянное фокусное расстояние
дёшево, легко делается из подручных средств
открыто железо и софт
низкая скорость позволяет брать дешёвые маломощные лазерные диоды.
Недостатки:
у принтера порядка тысячи-полутора nozzles => на каждый цвет (особенно чёрный) их многие сотни. Он в состоянии печатать сразу довольно широкую "строку". А у растеризатора один-единственный лазер. Соответственно пробегов "головы" будет в сотни раз больше
знакопеременные нагрузки.
как следствие - жуткий шум
низкая скорость. Лучший экземпляр (ЕМНИП) на станине из дорого CNC профиля, с качественными шаговыми двигателями и драйверами, выдает порядка 80см. в секунду. При этом он не может "печатать" меньше ширины A4. Т.е. для (довольно толстых) линий 0,1мм это будет всего 4 линии в секунду. Или 0,4мм печатной платы в секунду. Грохот соответствующий. Остальные в разы медленнее.
Ещё в самом начале чтения темы про эту установку, я задумался, а почему бы не заменить XY декартовое перемещение только лазера на перемещение платы в одном направлении, а лазера в другом ?
Напрашивается вариант с равномерным вращением платы, и медленным перемещением лазера вдоль неё. Тогда развёртку рисунка можно представить как туго сжатую спираль, и работать через полярные координаты.
Развитие идеи спиральной развёртки
Развёртка полигональным зеркалом
Когда я узнал, как устроен блок LSU (Laser Supply Unit) в лазерном принтере - я был поражён изяществом этого решения. Механика примитивная - бумагу плату двигаем, блок неподвижен. Скорость сканирования чудовищная - пронзительный звук печати лазерника это звук вращающегося зеркала. На 10,000-20,000 RPM. Учитывая что зеркало (обычно) шестигранное - получаем 1000-2000 сканлиний в секунду.
Блоков этих навалом на барахолках, внутри сдохших лазерников. Конечно, ценник повыше чем на засохший лазерный принтер - лазерники так часто не ломаются...
В процессе обдумывания я наткнулся на LDGrapy. Автор проделал кучу работы, но так и не решил проблему фокусного расстояния. Собственно по ссылке есть прекрасные анимационные иллюстрации.
Приведу одну здесь, с авторскими пояснениями:
This is a simulation of such a scanning in which we use 105° out of 120° (the laser is off only for 15 degrees). We can see that the laser dot is oval in the extreme angles but also even in the center. This is because the actual focal plane of the laser (indicated with a gray disc at the sharpest focus) is hitting the surface at an angle, resulting in an oval exposure.
This set-up is very simple to build, but the oval exposure dot is an issue. Also it is very sensitive to angle variations: just small changes in the shallow angle moves the projected arc-line forward and backwards.
Развитие идеи LSU развёртки
Главная проблема и вычёркиваем galvo.
Сразу расскажу о самой главной проблеме засветки лазерным лучом. Это фокусное расстояние (и угол падения на плату в том числе).
Решается эта проблема использованием F-Theta линз, рассчитанных на нужную длину волны. Которые в домашних условиях изготовить нереально, а промышленные стоят тысячи и десятки тысяч долларов.
Это одна из главных причин, почему сразу же отпадает вариант с galvo-зеркалами (электромагнитный привод навроде головки у HDD) - фокус будет "гулять" по всей плате.
Вторая причина, по которой galvo не годятся - проблемы с точным позиционированием. Оно неизбежно будет "уплывать" c каждым движением. В том же HDD точно понять где находится головка можно по служебным данным, записанным на диске.
XY-развёртка перемещением только лазера.
Можно вообще ничего не делать, а взять готовый гравировальный CNC с UV лазером.
Достоинства:
Недостатки:
Тема на 400 страниц с обсуждением установки, сделанной из старого струйного принтера. Их, старые и засохшие, на авито отдают чуть ли не даром. Я лично брал штуки 3 по сто рублей ($1.5). И чем старее - тем
лучше. Раньше металл экономили меньше.
Достоинства:
Недостатки:
Ещё в самом начале чтения темы про эту установку, я задумался, а почему бы не заменить XY декартовое перемещение только лазера на перемещение платы в одном направлении, а лазера в другом ?
Напрашивается вариант с равномерным вращением платы, и медленным перемещением лазера вдоль неё. Тогда развёртку рисунка можно представить как туго сжатую спираль, и работать через полярные координаты.
Развитие идеи спиральной развёртки
Развёртка полигональным зеркалом
Когда я узнал, как устроен блок LSU (Laser Supply Unit) в лазерном принтере - я был поражён изяществом этого решения. Механика примитивная - бумагу плату двигаем, блок неподвижен. Скорость сканирования чудовищная - пронзительный звук печати лазерника это звук вращающегося зеркала. На 10,000-20,000 RPM. Учитывая что зеркало (обычно) шестигранное - получаем 1000-2000 сканлиний в секунду.
Блоков этих навалом на барахолках, внутри сдохших лазерников. Конечно, ценник повыше чем на засохший лазерный принтер - лазерники так часто не ломаются...
В процессе обдумывания я наткнулся на LDGrapy. Автор проделал кучу работы, но так и не решил проблему фокусного расстояния. Собственно по ссылке есть прекрасные анимационные иллюстрации.
Приведу одну здесь, с авторскими пояснениями:
This is a simulation of such a scanning in which we use 105° out of 120° (the laser is off only for 15 degrees). We can see that the laser dot is oval in the extreme angles but also even in the center. This is because the actual focal plane of the laser (indicated with a gray disc at the sharpest focus) is hitting the surface at an angle, resulting in an oval exposure.
This set-up is very simple to build, but the oval exposure dot is an issue. Also it is very sensitive to angle variations: just small changes in the shallow angle moves the projected arc-line forward and backwards.
Развитие идеи LSU развёртки