Доморощенные лазерные резаки - отличные устройства, но поджечь своих приятелей, поджечь дом или пронюхать окрестности - не самое лучшее времяпрепровождение. Давайте смотреть правде в глаза. Лазер мощностью 60 Вт, способный резать пластик, доставляет гораздо больше хлопот, чем даже самые капризные 3D-принтеры (если, конечно, наши спагетти, напечатанные на 3D-принтере, не оживут и не решат терроризировать окрестности). Конечно, при резке сфокусированный луч лазера обычно направлен в правильном направлении, но даже несфокусированный луч, отражающийся от блестящего материала, может вызвать возгорание. Более того, поскольку большинство материалов горят, а не просто плавятся, от каждого разреза исходит множество ужасных паров.
Несмотря на опасность, соблазн построить такой непреодолим. Благодаря тому, что лампы, блоки питания и кулеры для воды теперь в изобилии продаются за границей, запасные части находятся всего в одном шаге от PayPal, чтобы не оказаться у нас на пороге. Мы также видели множество интересных сборок, собранных вместе на обеденном столе. Наш стол тоже может быть усеян лазерными деталями! Прочитав бесчисленное количество журналов сборки лазера, я так и не нашел исчерпывающего руководства, в котором рассказывается, как сделать первые правильные шаги вперед, чтобы обезопасить себя при сборке собственного лазерного резака. Возможно, это знание скрыто для сообщества, разбросанного по форумам; или, возможно, каждый отважный дизайнер научился этому самостоятельно из слишком многих близких вызовов. Ни один из этих вариантов не кажется справедливым для новичка в лазерах, поэтому я решил изложить здесь закон.
Фолиант безопасного лазерного резака
Во-первых, небольшая оговорка: даже если вы будете следовать этому руководству до конца, мы не можем гарантировать, что вы не столкнетесь с проблемами в будущем. Эти советы по безопасности сделают вас безопаснее, мудрее, но не неуязвимым. Товарищ кузнечик, действуйте на свой страх и риск.
Shields Up: Защита последней пары глазных яблок
К тому времени, когда мы выйдем из гаража с нашим готовым лазерным резаком, мы надеемся иметь такое же количество работающих глазных яблок, с которого мы начали. Из моего личного списка неявных правил инженерного дела в нерабочее время вытекает всемогущее правило номер 1: не причиняй вреда ни себе, ни своим приятелям во время взлома в нерабочее время
Сохранение верности этому фолианту означает принятие правильных мер, чтобы не причинить необратимых травм никому, находящемуся поблизости от рабочего места. Для меня это означало работу в закрытом гараже и несколько дополнительных пар защитных очков. Повреждение глаз за доли секунды - это не шутки, поэтому давайте удостоверимся, что выбираем правильный тип. Для этого проекта общее мнение на форумах - пара защитных очков с рейтингом OD 6+.
Показатель OD объектива означает, сколько света передается к тому моменту, когда он выходит из другого конца объектива. Каждое увеличение на цифру представляет собой падение на порядок величины пропускаемого света, поэтому показатель OD 6+ будет передавать менее 0,0001% входного света на указанной длине волны. Имейте в виду, однако, что мы строим лазерный резак. Как и другие пластмассы, сфокусированный луч без проблем пройдет сквозь эти стекла. Эти линзы защитят нас от отражений и неколлимированной линзы, которая перемещается от зеркала к зеркалу, но они не защищены от разрезания сфокусированным лучом.
Рассеянные лучи ушли в прошлое: полный корпус
После того, как наш лазерный резак будет полностью собран, нам все равно нужно выполнить некоторую калибровку, прежде чем он будет готов начать резку. Чтобы добраться туда, нам нужно выровнять зеркала. Смотрите, вот наш первый шанс отразить луч от ожидаемой цели и прожечь красивую дыру в стене. Чтобы не рисковать, лазерный резак должен работать в полностью закрытом помещении.
Полностью закрытый, говорите? Какой корпус может выдержать такое тепло?
Конечно, мы могли бы скрыть наш чудесный портал и оптику листовым металлом, чтобы скрыть нашу великолепную работу; но от всех нас, кто вырос ослепленным, наблюдая, как наши 3D-принтеры брызгают, мы знаем, что это не весело. К счастью - нам повезло! Вместо того, чтобы прятать нашу работу за металлическим корпусом, у нас есть несколько полупрозрачных вариантов. Углубление в детали подводит меня ко второму Всемогущему правилу работы в нерабочее время, взятому из мудрости [Майка] из mikeselectricstuff: Знай своего врага.
В данном случае наш самый большой враг - это 60-ваттная, 10, 600-нанометровая лазерная трубка CO2, полученная из-за рубежа. Немного почитав, оказывается, что 10 600 нанометров непрозрачны для некоторых материалов, проницаемых для видимого света; среди них: Акрил, который скоро станет нашим лучшим другом. Этот маленький факт - золотой факт. Это означает, что акриловый корпус предлагает нам все преимущества остановки луча, давая нам видимое окно для лазера, когда он делает разрезы.
Краткое отступление: то, что акрил так хорошо режется под сфокусированным лучом CO2, является следствием того факта, что он поглощает, а не пропускает свет, попадающий в него. Именно поэтому акрил так эффективен в качестве светофильтра для несфокусированного луча или незначительных отражений. Конечно, с акриловым корпусом мы не непроницаемы, но точно почувствуем беду еще до того, как луч выйдет из корпуса.
И последнее замечание: хотя акрил так хорошо работает в качестве ограничителя луча, все же не стоит смотреть на заготовку во время резки. Часть, получающая разрез, имеет тенденцию флуоресцировать ярким светом, который определенно находится в видимом спектре. Несмотря на то, что через акриловое окно не проходит лазерный свет, яркий видимый свет не будет иметь никаких проблем с проникновением и не вызовет раздражения у наших глаз.
Вытяжка дыма, которая не будет отстойной
Около года назад я столкнулся с парнем, который модернизировал старый китайский лазерный резак с обновленной электроникой, получив хорошо работающую систему примерно за 1000 долларов. Не плохой путь, подумал я. Но как человек, который умирал от желания построить свой собственный с нуля, я был пронизан вопросами. Самая большая тема, которая у меня на уме: вытяжка дыма… более известная как «как не умереть от вдыхания материала, который вы режете».
«Ах», - сказал он, бросив на меня лукавый взгляд. «Вы давно интересовались гидропоникой?» Гидропоника, подумал я. Какое отношение энтузиасты гидропоники могут иметь к удалению дыма? Он наклонился.
“Ну, оказывается, люди, продающие оборудование для гидропоники, быстро поняли, что их коллеги-энтузиасты не хотят, чтобы соседи чувствовали запах растений, прорастающих в их гараже, поэтому они начали продавать бюджетные угольные фильтры и вентиляторы для банок. для вентиляции». Кто знал, недоумевал я, а оказывается: он был прав. Несколько месяцев спустя у меня появился угольный фильтр и два вентилятора, чтобы выдувать сажу из лазерного станка, прежде чем перенаправлять отфильтрованный выхлоп в окно. Как ни странно, к нему прилагается бесплатная зажигалка. Иди разберись. Тем не менее, я могу назвать свою проблему с вытяжкой дыма: проблема решена.
Неисправно, но надежно: добавление безопасных режимов отказа
На данный момент у нас есть отличный корпус, новые блестящие защитные очки и даже хороший угольный фильтр в придачу; так что мы, вероятно, чувствуем себя в безопасности на данный момент. Прежде чем мы устроимся поудобнее, подумайте вот о чем: насколько безопасен наш лазерный резак, если мы снимем панели или откроем крышку во время резки? Надеюсь, вы думаете о том же, что и я: совсем небезопасно! Чтобы решить эту проблему, нам нужна какая-то форма отказоустойчивости или встроенная аварийная остановка, чтобы отключить питание всего, от чего нас защищает наш корпус. В этом случае, в любом случае, когда мы открываем крышку или панели, закрывающие зону резки, лазер должен выключаться.
Воплотить эту концепцию в жизнь на самом деле очень просто. Для любой панели, которая может оторваться, я установил нормально разомкнутый выключатель мгновенного действия. Когда панели установлены, переключатель нажимается, закрывая его. При последовательном соединении каждого из этих переключателей и подключении их к твердотельному реле, которое прерывает подачу питания лазера, в любой момент, когда панели снимаются, лазер также отключается.
Это здорово. Что еще более важно, однако, это просто. Как и в большинстве систем безопасности, чем проще, тем надежнее.
Будущее Чтение:
Как и многие из нас, я нахожу непреодолимым искушение построить что-то вне своей зоны комфорта. Тем не менее, у всех проектов есть кривая обучения, и для тех, которые могут навредить вам или вашим друзьям, я призываю вас учиться самостоятельно. Станьте экспертом в том, что вы читаете и делаете, и наслаждайтесь обратной связью по обучению совершению ошибок.
Но не торопись. Создание лазерного резака может быть одним из подвигов, но путь к тому, чтобы стать экспертом, означает, что каждый момент на этом пути стоит нашего времени, поскольку мы узнаем что-то новое. Кто знает? Возможно, через несколько лет мы станем местными хакерскими лазерными гуру, с удовольствием проводя пальцами по седеющим волосам и давая советы по безопасности глупым схемам молодых хакеров.
Я изложил несколько практических советов по безопасной сборке лазерного резака, но не позволяйте этому документу стать для вас точкой остановки. Для любопытных, вот еще пара мест, где можно найти дополнительные советы:
- Sam’s Laser FAQ
- Требования к эксплуатации лазера класса 3 и 4 SLAC [PDF]