ASMLaser
毫米级精度“光刻机”

这是一个激光雕刻机项目,ASML能用来激光雕刻很合理对吧,对吧,对吧。这很酷兄弟。
Ch.0 万恶的起源
一切的一切都要从万恶的淘宝说起,某日在淘宝寻元器件的时候,偶然间看到了各式各样的微型步进电机,在座的各位垃圾佬谁能拒绝几块钱的电子小垃圾呢
有这样的

这样的

还有这样的,一样来上一份谢谢

收到之后,马不停蹄的开始测试,为了固定测试电机给电机3D打印了测试底座,没想到一发不可收拾,后面的故事都从这里开始了

Ch.1 滑台模组
当所有电机都驱动起来,看着桌面上往复移动群魔乱舞的各式滑台电机,又看了看网上的开源微型滑台,感觉设计的都不是很合理,一个邪恶的想法油然而生,做个滑台模组吧,于是就有了滑台模组V1/V2/V3/V4/V4.5


滑台的设计都是辛酸泪,到时候单独开一个项目来说,这里先省略一万个字,放一张成品3D图

使用立创EDA设计了一块FPC用来转接步进电机到SH1.0接口,并且设计了一个微动开关用来做限位和回零开关

使用PA6-CF材料打印了10个滑台进行测试,一致性效果不错,至此,滑台单元算是完成了。
Ch.2 XY单元
有了滑台 ,激光雕刻机最重要的核心就是XY结构,设计一个简单的结构用来测试滑台性能。

经过简单的测试,验证直线单元与联动没有问题,开始着手设计用于最终的XY结构。
参考了一下国内的星光4n激光雕刻机使用的是龙门结构,使用双Y直线单元移动X单元,该结构稳定性较好,由于Y单元需要带动整个X结构,对Y单元的驱动能力有要求。
思来想去最总没有选择与星光4n激光雕刻机相同的结构,原因嘛,当然是不够酷啊,ASML激光雕刻机,当然是要能够从侧面进出料才行啊!于是设计了这样一个结构,X轴使用抽屉式结构,可以从侧边拉出和推入,拉出X轴放入被加工材料将X轴推入,检测到X轴推入后开始加工,完成后可以拉出X轴取出被加工材料。方便进出料还很酷。

雕刻机开始初具雏形了。
Ch.3 驱动器
由于希望整台ASMLaser可以只使用一根不需要诱骗的USB-C就能工作,所以在步进电机驱动芯片的选择上花了一点时间,驱动芯片体积尽量小,负载不大,能够使用5V供电,最终选择了ST的STSPIN220,3x3x1.0的VFQFON封装,1.8-10V工作电压,最高256细分,完美符合设计要求。

最终的”ASML”驱动板包含USB-C接口、两个步进电机接口、一个Laser PWM驱动接口再加一个蜂鸣器。


PCBA很简单,没有遇到什么问题,一遍过,但是这里需要注意STSPIN220是固定关断时间的PWM电流控制芯片,REF引脚不能像DRV8825这类芯片直接给到最大电流,需要根据采样电阻设置好于电机匹配的REF电压才能正常工作。
依旧嘉立创一条龙贴好(吐槽一下嘉立创SMT标准型最近交期不是很稳定),美丽的黑色哑光油墨。

Ch.4 GRBL
对于激光雕刻机项目,软件最简单的方案就是grbl,支持的上位机多,调试也简单,开源仓库主要在FluidNC与grblHAL (ESP32)中选择,由于有深度二次开发的需求,最终选择了grblHAL仓库作为基础,上位机使用成熟的LightBurn。
克隆仓库,打开VScode,阅读代码,停停停!都2026年了,代码当然是AI来调试了,经过一晚上的艰苦工作(ChatGPT加班),功能完美实现。
效果相当不错

Ch.5 外观
外观参考了一个ASML的存钱罐(有没有大佬知道这个是ASML的哪个型号)

外观设计就是纯纯体力活了,库库一顿建模,给机器右侧设计了一个可以开和的仓门,可以看到里面的机械结构运动,看不到等于没做:),我能盯着这种运动的结构看一天

放入40mm的桦木片,开雕!

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