Тест лазера Anycubic Mega Pro
Текст видео
Это видео будет о том, как работает лазер на моем 3D принтере Anycubic Mega Pro. Про сам принтер я уже рассказывал в обзорном видео на него. Если вы его не смотрели, советую посмотреть вначале его. Там я частично затрагивал тему использования лазера, в этом видео я буду проводить более подробные тесты работы лазера с использованием так сказать штатных средств, которые описаны производителем в документации по принтеру.
Я буду выжигать на разных бумагах и дереве. Пробовать использовать лазер для резки этих материалов.
Принтер снабжен лазером вот с такой маркировкой. Мощность лазера 1,5 вата, длинна волны 450 нм, т.е. это лазер синего цвета.
В обзорном видео я говорил, что для выжигания лазером лучше поместить на столик некий шаблон, чтобы было проще размещать детали. В этом видео я буду тестировать не только выжигание, но и резку, поэтому, чтобы не испортить столик я решил вырезать кусок фанеры по форме столика и напечатать на него специально сделанную для этого сетку.
Напомню, что принтер для прожигания принимает черно-белую картинку в формате bmp и может выжигать непосредственно ее. Производитель принтера, рекомендует пользоваться лазером именно так.
При выжигании принтер располагает картинку так, чтобы центр картинки всегда совпадал с центром области столика доступной для выжигания. Да, именно области столика, а не всем столиком.
Принтер изначально был спроектирован для 3d печати и столик перемещается так, что хотенд может достать до любого его угла, но лазер смещен относительно хотенда вперед, поэтому для лазера весь столик недоступен, а доступна только его часть. И центр картинки всегда будет расположен в центре этой части. Это удобно, потому, что можно выжечь сетку вроде миллиметровки на фанере и картинка всегда будет располагаться по центру этой сетки. Я подготовил вот такую сетку похожую на миллиметровку. Интервал между основными линиями 1 см, пунктирные линии это 5 мм, а самые жирные линии это 5 см. Центр картинки всегда будет совпадать с центром этой сетки.
В качестве подложки я буду использовать фанеру 6 мм. Потому, что именно такая фанера нашлась в моем гараже. В принципе можно использовать любую другую фанеру, ДВП, или толстый картон. Только не гофра картон, он быстро прогорит.
Я выпилил вот такой кусок из фанеры по размеру столика, это 22 на 24 сантиметра, и немного обработал его наждачной. На столики есть вот такие скобки, они прижимают стеклянную поверхность столика к алюминиевому основанию. В фанере нужно сделать вырезы под них, так фанера лучше ляжет на столик и будет расположена в одном и том же положении после ее повторной установке.
Отмечаю положение четырех вырезов.
Вырезы буду делать лобзиком. Если у вас нет такого инструмента, то вместо фанеры вы можете использовать толстый картон, канцелярский нож и ножницы. Для начала просверлю отверстия по углам, чтобы было удобнее разворачивать пилку.
Теперь делаем вырезы.
Столик расположился ровно. Можно запускать индикацию, а затем и прожиг сетки. И тут появился первый недочет этой конструкции. Дело в том, что область печати расположена слишком близко к краю столика и лазер местами выходит за границы столика. Надо было делать фанеру на сантиметр длиннее чем столик, т.е. 23 на 24 сантиметра. Этот недочет я решил устранить программно. Я сделал размер сетки меньше на 1 сантиметр по каждой из сторон.
Так намного лучше.
Запускаем прожиг, и сразу появляется второй недочет. Дело в том, что перед прожогом картинки принтер паркует хотенд в положении HOME, чтобы все его концевики сработали, но толщина фанеры или картона не дадут ему занять это положение. Хотенд упрется в них. Сейчас я просто сдвинул фанеру, а перед прожогом поставил ее обратно.
Вот так выглядит печать сетки.
Каждый раз убирать фанеру и ставить ее обратно неудобно, поэтому я решил сделать вырез в фанере в том месте там, где паркуется хотенд.
(показать парковку)
Вот такой столик у меня получился в итоге. Чтобы его можно было использовать с двух сторон перед началом его изготовления лучше выставить скобки симметрично со всех сторон столика. Этот кусок фанеры все рано испортится в ходе испытаний, а в следующем я исправлю все эти недостатки.
Конечный чертеж выглядит вот так. Разработчики этого принтера могли бы продавать его сразу с такой деталью. На этом подготовка к выжиганию завершена. Можно приступать непосредственно к тестам.
Для начала я хочу выжечь вот такого кота на деревянной кухонной лопатке. По-моему очень забавно. Выравниваю лопатку по сетке нашего столика и приклеиваю ее молярным скотчем. Запускаю индикацию лазера, проверяю, где будет располагаться изображение. Идеальное попадание с первого раза. Столик с сеткой работает. Запускаю прожиг.
Вот такой кот получился в итоге. Все хорошо, но кот получился не на 100% аутентичным, у него не хватает серого пятна вокруг глаза. Как я и предполагал принтер при выжигании передает не все цвета и цветопередача зависит от материала, на котором будет происходить выжигание, а также от его цвета, влажности и качества обработки поверхности.
Чтобы протестировать цветопередачу на разных материалах я написал небольшую программку, которая генерирует вот такие таблицы цветов. Это все 256 оттенков серого, которые мог бы выжечь этот принтер. В тестах я хочу выяснить, какие из этих цветов он сможет выжечь на разных материалах, а какие нет.
Это видео будут смотреть не только программисты, поэтому поясню, как она составлена. Полностью рассказывать, что такое RGB кодировка я не буду, это слишком большое отступление от темы этого видео. Если вы этого не знаете и хотите узнать, то просто загуглите “цвета в RGB кодировке”. В этой таблице цвета закодированы вот так. Строка это старший шестнадцатеричный разряд каждого из цветов, а столбец младший.
Приступлю непосредственно к тестам. Первой я хочу протестировать так называемую “крафтовую бумагу” кусочек которой, был в комплекте с принтером. Видимо, она должна подходить для выжигания достаточно хорошо, раз производители принтера использовали именно ее.
Рекомендуемая мощность выжигания на ней 15 %. Выставляю мощность лазера, запускаю прожиг.
Вот такая картинка получилась в итоге.
Очень интересный эффект. На светлых тонах бумага сала белой, а потом начались разные оттенки серого, но самые светлые тона серого не прожглись вообще. Первый различимый цвет который прожегся это CD, последних трех линий нет вообще. И я бы сказал что верхние три линии получились одинаково черными, т.е. цвета от 2F до 00, потеряются и станут черными, а цвета от CD и до FF не напечатаются вообще. Диапазон различимых цветов получился от 2F до CD. Это 158 цветов из 256. В дальнейшем этот диапазон я буду называть контрастным диапазоном цветов. Именно это значение характеризует насколько контрастной может быть картинка на том или ином материале при заданной мощности лазера.
Попробую повысить мощность лазера с 15 до 20 процентов и прожечь этот тест еще раз на этом же материале.
Получилось вот такая картина. В таблице получилось больше различимых цветов внизу, но вверху больше цветов стало одинаково черными. На мой взгляд, первым различимым цветом является DD цвет, а черные цвета начинаются с 70. Т.е. контрастный диапазон получился 109 цветов. Контрастный диапазон сдвинулся вниз и стал уже.
Конечно, такой метод оценки на глаз весьма не точен, но это лучше чем ничего и в рамках этого видео я ограничусь им. Переходить на более точные измерения, набирать статистику измерений сейчас я не вижу никакого смысла. По крайней мере, в рамках этого видео.
Следующие тесты цветопередачи я проведу на фанере. Производитель принтера рекомендует мощность 25% для выжигания на ней. Но я начну с мощности в 45% и с шагом 5% буду понижать мощность до 20%.
Вот такая картина у меня получилась. Видно, что в целом все похоже на крафтовую бумагу, при увеличении мощности лазера светлые цвета печатаются лучше, но и одинаково черных цветов становится больше. Вдобавок к этому, дерево менее однородный материал, чем бумага и в пределах одного теста видны вертикальные светлые полосы, которых вообще не должно быть. Они образуются из-за разной плотности древесины и мешают определить первый различимый цвет и тот цвет, начиная с которого остальные цвета будут одинаково черными.
В качестве следующего материала я выберу белую бумагу для принтера. Ставлю мощность лазера на 15% и запускаю прожиг.
Результат получился неожиданным. Я получил чистый лист без следов выжигания. Я даже подумал, что лазер сломался и решил повысить мощность лазера сразу до 50%. После этого у меня получился вот такой результат. Бумага либо прогорела насквозь, либо не окрасилась. По краям, где она прогорела, она почернела. Я ожидал увидеть другой результат. Выходит, что эта бумага совсем не подходит для нанесения на нее рисунка лазером.
Ладно, двигаемся дальше. Следующие тесты я буду проводить на цветной самоклеющейся бумаге. Очень ярких люминесцентных цветов. Первую я возьму зеленую, запускаю прожиг на мощности 15%.
Следующая будет ярко оранжевая самоклеющаяся бумага, запускаю прожиг на мощности 15%.
Вот такой результат у меня получился. На первый взгляд все хорошо, но если потереть бумагу хотя бы пальцем, то с нее стирается подгоревшее верхний слой и она становится белой, а изображение на ней неконтрастным. Очень интересно. Выходит любая фотография на ней тоже будет неконтрастной в этой палитре можно найти максимум три стабильных цвета. Не окрашенная бумага, побелевшая от прожига и какой-то промежуточный цвет. Получается контрастный диапазон всего три цвета.
Дальше я решил протестировать цветную бумагу разных цветов. На этот раз не самоклеющуюся. Ставлю мощность лазера на 15% и начинаю прожигать таблицу цветов.
Зеленую.
Красную.
Желтую.
Синюю. Так стоп, с синей опять что-то не то. Изображение получилось блеклым. Повышаю мощность до 20% запускаю прожиг еще раз. Все равно блеклое. Повышаю мощность до 25% и еще раз запускаю прожиг. Получилась дырка, а изображение все равно недостаточно темное.
Такой результат понять не сложно. Получается что если материал хорошо отражает синий свет, то лазер не оставляет на нем следов или сразу прожигает дырку. Видимо с белой бумагой все было также. А еще может быть, производители с ней что-то сделали, чтобы она не темнела при нагревании, ведь она предназначена для печати на порошковом принтере, а он нагревает бумагу во время печати.
В целом тесты цветопередачи на цветной бумаге выглядят хорошо, за исключением синей. Первый различимый цвет CF, а последний не черный примерно 30. Контрастный диапазон 159 цветов.
Последний тест цветопередачи на толстом картоне. Запускаю прожиг с мощностью лазера 15%.
Первый различимый цвет В2 а последний не черный примерно 70. Контрастный диапазон получился узким 66 цветов.
На этом я решил закончить тесты цветопередачи. И приступить к тестам вырезания лазером.
Как вы, наверное, заметили, лазер этого 3D принтера при нанесении изображения двигается построчно. Такой способ перемещения не оптимален для резки. Для резки было бы лучше, если бы лазер двигался по линии реза. Так линия реза получилась бы более ровной и непрерывной. Но я все же проверю, что получится, если вырезать этим лазером.
Для тестов резки я подготовит другую таблицу. В ней расположены линии шириной 4 пикселя, 2 пикселя и 1 пиксель. С яркостью от 0 до 100%. Цвета закодированы так же по разрядам, но теперь в десятичной системе исчисления. В строке старший разряд в столбце младший. Мощность в 100% в эту таблицу не поместилась, потому я ее вынес в отдельное место.
Если выставить мощность лазера на 100% и выжечь это изображение, то можно будет выяснить при какой мощности лазера произойдет прожигание материала.
Начну с крафтовой бумаги. Ставлю мощность на 100% и запускаю прожиг. Получается вот такая картина. Чтобы лучше ее показать я отсканирую изображение на сканере. Сверху прожженной крафтовой бумаги я положу яркую цветную. Так будет лучше видно, где лазер прожег дырку. Мощности в 40% вроде бы достаточно для прожига этой бумаги.
Дальше нужно подготовить изображение для прожига. Я выберу самое сложное изображение из тех, что мне попались. Это вот такая бабочка. В ней есть масса изгибов расположенных под всевозможными углами, много тонких элементов. Но изображение вначале нужно подготовить. Для этого я вначале перевожу его в векторное изображение, вручную обвожу каждую линию векторными дугами. Ставлю ширину векторной линии равной 2 пикселя, отключаю сглаживание линий, чтобы на картинке был только черные и белые пиксели.
Кстати, это важный момент и на нем нужно остановиться поподробнее. Если вы захотите использовать какое-то изображение для вырезания лазером, то из него лучше убрать сглаживание линий. Чтобы все пиксели были только черные и белые. Иначе получится, что лазер прожег черные пиксели насквозь, а серые пиксели оставил подгоревшими. И вырезанная деталь будет иметь более широкую подгоревшую окантовку, а в некоторых местах может остаться не прорезанной, потому что там оказались серые пиксели вместо черных. И чтобы этого избежать я сделаю все пиксели только черными и белыми.
Вот такая бабочка у меня получилась в итоге. Все линии у нее очень контрастные и узкие. Возможно, на видео некоторое сглаживание всё-таки будет присутствовать. Ведь YouTube обязательно сожмет это видео. Но в исходном изображении его нет совсем. Все файлы с исходными изображениями я оставлю в описании под видео.
Первый тест резки будет на крафтовой бумаге. Ставлю мощность лазера на 40% запускаю прожиг.
Получилась вот такая бабочка. Попробую ее извлечь из бумаги.
Она не хочет извлекаться. Как видите бумага прожглась по контуру, но не полностью. Остались некоторые перемычки. Ее можно извлечь, но свободно она не вытаскивается.
Еще раз посмотрим на тест прожига. И правда, при мощности прожига в 40% линия реза не очень гладкая. При мощности в 70% картина выглядит лучше.
Поднимаю мощность лазера до 70% и запускаю резку еще раз.
Теперь бабочка вытаскивается, но некоторые ее элементы не выпадают свободно.
Попробую поднять мощность лазера до 100% и запустить резку еще раз. Теперь бабочка вытаскивается гораздо легче и из нее выпало гораздо больше элементов. Но часть из них все рано пришлось извлекать пинцетом.
Видимо для резки нет особого смысла ставить мощность меньше 100%. Все дальнейшие тесты я буду проводить с мощностью лазера в 100%.
Попробую вырезать бабочку из самоклеящейся бумаги. Эта бумага двуслойная, и потому этот тест для меня интереснее.
Бабочка вырезалась хорошо, извлеклась почти сразу. Немного подгорела по краям.
Попробую вырезать ее из белой бумаги для печати. Эта бумага не подходила для выжигания, посмотрим, что будет при резке.
На цветной бумаге получится наверняка то же самое. Я не буду это даже проверять. Лучше попробую что-нибудь вырезать в фанере. Только не эту бабочку. Ее элементы очень тонкие, намного уже толщины фанеры. К тому же прожиг придется запускать несколько раз, из этого наверняка ничего хорошего не получится. Вместо этого лучше запущу вырезание небольшого круга диаметром 1 сантиметр. Ширину линии реза сделаю побольше. Ведь толщина фанеры 2,7 миллиметра. Это намного больше чем толщина бумаги. Пусть ширина линии реза будет 3 пиксела. Это 0,3 мм.
Ставлю мощность на 100% и запускаю прожиг. Первый раз, второй. Но как узнать что фанера уже порезалась ведь этого не видно. Можно подложить бумажку и посмотреть оставляет ли лазер на ней следы. Чтобы прорезать фанеру в первый раз мне потребовалось около 15 проходов, со стопроцентной мощностью. Это слишком много, наверное, я сместил деталь когда подкладывал бумажку и линии реза не совпали.
Этот тест нужно повторить. Мне интересно узнать сколько проходов нужно сделать чтобы прорезать фанеру толщиной 2,7 мм. А заодно и оценить глубину одного прохода по дереву.
В этот раз подготовлюсь более основательно. Подложу под фанеру спички и приклею ее на термоклей к столику чтобы она не сместилась во время резки.
Деревянный столик приклею скотчем по периметру к столику принтера чтобы и он не сместился.
Ставлю мощность на 100% запускаю первый прожиг.
Второй.
Третий.
Четвертый.
Пятый. На бумаге уже появились следы, значит, лазер в некоторых местах уже прожег фанеру.
Шестой прожиг. Проверю, вытаскивается ли деталь. Нет, она не вытаскивается. Но лазер ее уже прожег в некоторых местах, круг на бумаге стал более отчетливый.
Седьмой. Теперь деталь вытащилась. Толщина фанеры была 2,7 миллиметра. Значит за один проход лазер прожигает 2,7 деленное на 5, это 0,54 миллиметра дерева. Но чтобы деталь вытащилась нужно было семь проходов. Тогда получается, что лазер прожигает примерно 0,39 миллиметра за один проход. Получается, что лазер прожигает от 0,39 до 0,54 миллиметра за один проход.
На этом, пожалуй, можно заканчивать, но нужно подвести итоги.
Мне удалось выяснить, что лазер на этом принтере вполне пригоден для нанесения рисунка на разные поверхности, но с цветопередачей не все так просто. Она сильно зависит от материала и перед тем как выжигать на той или иной поверхности лучше вначале выжечь на тестовом образце таблицу с оттенками серого, чтобы определиться, сколько контрастных цветов можно получить и где они расположены. Затем можно скорректировать цвета рисунка так, чтобы они попадали в контрастную группу.
Есть другой подход к цветопередачи. Так называемое полутоновое изображение. При этом подходе насыщенность цвета задается не цветом пикселей, а расстоянием между точками. При таком подходе можно получить более стабильный и предсказуемый результат, но изображение станет более пятнистым, примерно как фотография в черно-белой газете.
Обработка изображения перед выжиганием и сравнение разных подходов к этому это тема, заслуживающая отдельного видео.
Еще глядя на цветопередачу принтера у меня появилась мысль сделать программу, которая позволит сделать картинку более контрастной. Возможно, я займусь этим когда-нибудь.
Этот лазер подходит для резки некоторых материалов. Он прожигает за один проход практически любую бумагу, но бумага в некоторых местах не всегда прорезается так, чтобы она сама выпала, в прочем ее можно вынуть руками или пинцетом. Края бумаги в местах реза остаются обожженными. Чтобы их не было можно, например, использовать черную бумагу. Или поставить мощность на минимум необходимый для прожига. Бабочку, вырезанную с интенсивностью 40% можно извлечь руками, и с обратной стороны бумага необожженная.
Еще раз напомню, что тест с бабочкой был достаточно строгий. Я специально выбрал модель посложнее с множеством мелких элементов. Если вы будите вырезать крупные детали, то с ними все будет намного лучше.
Резать фанеру этим лазером возможно, но это требует определенной подготовки. Каждый раз приклеивать деталь к столику термоклеем необязательно. Достаточно ее просто не перемещать. Я ее приклеил, чтобы выяснить сколько проходов нужно для резки. Теперь я могу просто положить фанеру на столик из фанеры и запустить прожиг 7 раз, после этого деталь должна вынуться. В прочем ваша фанера может отличаться от моей. Например, она может быть более влажной и тогда вам понадобится больше проходов.
Я заметил несколько вещей касающихся работы этого принтера в режиме выжигания, которые я не замечал раньше.
- Перед началом прожига хотенд каждый раз паркуется и драйверы оси z работают дольше чем при 3d печати и при этом шумят. Только послушайте это. Видимо их все-таки стоит заменить на тихие. Но хотя бы он не всегда так шумит, а только в начале прожига. Кстати, этот дефект разработчики могли бы устранить программно, выбрав другую скорость подъема по оси z.
- Во время прожига, как на бумаге, так и на древе пахнет жженой бумагой. Вам с другой стороны монитора это может быть неочевидно, но я это заметил сразу. Помещение нужно проветривать.
- Зеленый разъем принтера сделан неудобно. Чтобы до него добраться, нужно вначале выключить красный разъем, но это мелочь.
Тесты, которые я сделал в этом видео навели меня на ряд мыслей и тем для других видео.
Было бы неплохо научиться генерировать gcode, для резки лазером. Чтобы лазер резал, перемещаясь по линии реза, а не построчно. Так резка должна стать быстрее и качественнее. Если мне удастся это сделать, сниму про это отдельное видео.
Я попробую использовать этот лазер для изготовления печатных плат. Нет, медную пленку на поверхности платы он не повреждает, я это уже проверял. Но если на нее нанести темный защитный лак, то этот лак можно будет сжечь в некоторых местах, а затем вытравить медь в растворе хлорного железа. Я пока не решил как это лучше сделать. Пока непонятно какой лак для этого лучше использовать. Если у вас есть какие-то соображения по этому поводу можете написать мне их в комментариях.
Ссылки на изображения для прожига, таблицу цветов, таблицу прожига, чертеж столика для прожига, разметочной сетки для него будут в описании под видео.