CHẾ TẠO MÁY CẮT LASER ĐƠN GIẢN CẤU TẠO MÁY LASER

Tự làm một chiếc máy cắt laser tại nhà với
giá 1 triệu đồng
ksp gửi vào Thứ bảy, 25 Tháng 7, 2015 - 17:17
•

237122 LƯỢT XEM

Giới thiệu
Mùa hè là mùa của sự sáng tạo. Bởi vì, những sinh viên như chúng ta có nhiều thời gian cho việc nghỉ ngơi nhiều
hơn, được về với ngôi nhà thân yêu gắng bó với ta suốt những năm tháng học trò. Bởi vì, những người sáng tạo
không bao giờ để thời gian của mình rơi vào vòng xoáy của những cuộc chơi (tuy nhiên đôi khi ta phải sống khác),
và từ đó, thời gian chúng ta dành cho sự sáng tạo nhiều hơn, cũng từ đó, chúng ta dám mạo hiểm hơn đào sâu hơn
vào khả năng tiềm ẩn của mình.
Mùa hè này, tôi đã thử làm cho mình một chiếc máy cắt laser, một thứ mà tôi đã nung nấu từ lâu, nhưng do không có
đủ đồ nghề để làm nên tạm ghác, từ tháng này qua tháng khác,... Tuy nhiên, mùa hè này là một sự thay đổi, tôi sẽ
làm được nó và phải làm cho được nó. Và trong quá trình đó, tôi muốn các bạn cũng có thể tự làm cho mình một
chiếc máy cắt laser tương tự. Yeah, chúng ta bắt đầu thôi nào.
ChangeLog. Tóm lượt các mốc thời gian quan trọng với kLaserCutter - tên của chiếc máy cắt laser này.
•

4/7/2015. Tôi muốn làm một cái gì đó trong mùa hè này.

•

5/7/2015. Mò mẫm trên mạng và tìm được bài viết hướng dẫn làm mini laser cutter (engraving) từ 2 ổ đĩa
CD và DVD. Các bạn có thể google từ khóa "mini laser cutter instructables" để có thêm nhiều thứ thú vị.

•

6/7/2015. Tôi tìm được bản prototype (mẫu thử) của anh hai trước đây đã làm, đây là một bản mini laser
cutter. Tuy nhiên nó không có bộ phận laser và các mạch điều khiển động cơ là L293D (Cầu H) không phù

hợp với máy laser cutter. Ngoài ra, các lớp keo nến đã bị rớt ra hết, cái hữu ích nhất từ bộ prototype này
đó là phần động cơ bước và cơ cấu truyền động (của các ổ đĩa DVD/CD - người ta dùng thanh vít me).

•

7/7/2015. Tôi mò tìm trong các thùng đồ nghề của anh hai và tìm thấy một module blueray laser 500mW,
khá là xịn nhưng loay hoanh vẫn chưa làm cho nó sáng được.

•

8/7/2015. Tôi, em Tâm và em Hưng đã làm được mạch điều khiển laser. Tối đó tôi đã thử và cắt được giấy
mỏng, decal, giấy dày (để lâu hơn), khắc nhựa,...

•

9/7/2015. Bắt đầu dựng máy mini laser cutter và đặt mua 2 mạch driver để điều khiển động cơ bước. Quá
trình này có sự giúp đỡ của bạn Hoàng và ba Chánh.

•

12/7/2015. Mạch động cơ bước đã về nhưng loay hoanh mãi mới biết 1 mạch bị lỗi nên cả hệ thống không
chạy được. Ghét, đặt mua luôn 4 mạch còn lại trong kho của người ta.


•

14/7/2015. Mạch điều khiển động cơ bước đã về, tớ chỉ việc gắn mạch vào và chạy (đúng như dự đoán).
Trước đó đã dựng xong máy nên bay giờ vi vu cắt giấy, nhưng nó nhỏ quá chỉ cắt được khung chữ 20x20
(đơn vị mm).

•

15/7/2015. Bắt đầu tìm tòi trên mạng cách mà người ta làm ra máy cắt laser như thế nào. Lúc này, tôi chỉ
cần xem cách họ dùng những vật liệu gì để có động cơ bước và cơ cấu truyền động (vitme hoặc dây
curoa). Và may mắn thay, tôi tìm được khá nhiều bài viết và hình ảnh về các máy này. Như vậy là đủ.

•

16/7/2015. Bắt đầu công cuộc cách mạng máy laser cutter, tôi đi khắp quê (thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú
Yên - nó nằm giữa Đắc LẮk, Khánh Hòa với Bình Định ý), nhưng không tìm được gì ở các cừa hàng điện tử
cũ, ở Phú Yên chỉ toàn điện lạnh, ti vi, với laptop, vi tính thoi, chứ không có cách nào tìm được một máy
scan hỏng hay cũ cả. Đó là những gì mà tôi suy nghĩ.

•

17/7/2015. Hoàng gợi ý bạn Nghĩa có ba làm xưởng cho thuê máy scan, in, photocopy và tôi đã thấy thật
may mắn và quyết đinh hỏi Nghĩa về vấn đề máy scan.

•

18/7/2015. Vẫn chưa có hồi âm từ Nghĩa, nhưng thật may mắn, admin của trang phuyenraoban.con (hiệu
ảnh Trường Sơn) có một máy scan cũ lâu lắm rồi không dùng (tôi thấy seal ghi năm sản xuất là 2001),
không chần chờ gì, tôi đã quất ngay với giá 100k. Chiều hôm đó, anh hai cũng giúp tôi mua được một máy
scan cũ ở Sài Gòn với giá 300k.

•

19/7/2015. Tôi dựng xong trục Y của máy cắt laser của mình.

•

20/7/2015. Hàng về, tôi với ba Chánh, Hoàng, Tâm cùng dựng xong trục X, tuy nhiên, nó không được đẹp
cho lắm và cũng khá là tạm bợ để test máy. Tối ngày hôm nay, tôi đã cắt được chữ NGU BO lên đó. Đây là
một mốc khá quan trọng.

•

22/7/2015. Tôi với Hoàng và ba Chánh dựng cố định chắc chắn lại trục X.

•

25/7/2015. Tôi cùng với em họ Hòa và Đức dán decal dán lên kLaserCutter

kLaserCutter đã hoàn thành!

Những thứ cần chuẩn bị
1. 02 máy SCAN cũ hoăc hỏng cảm quang. Nói chung các bạn chỉ cần cái động cơ bước và cơ cấu truyền động
dây curoa của nó bên trong là đủ rồi. Giá mỗi máy khoảng từ 100-150k, các bạn nên đi săn mấy cái này
nhé, chứ không có là không làm được đâu

2. 01 đèn laser 250mW hoặc hơn, tôi khuyên các bạn nên mua màu xanh dương hoặc màu tím để dễ mua

được kính. (Màu đỏ có giá rẻ hơn nhưng kính nó khó tìm và đắt hơn). Giá tầm 150k (red) đến 1tr2. Tùy loại
bạn nhé, tối thiểu 250mW thì bạn muốn khắc gì cũng được

3. 01 laser housing (nếu bạn mua bút laser thì không cần mua cái này chỉ cần độ phần gá vào máy là ok). Nếu
không tìm mua được laser housing thì bạn tự làm một cái cũng được. Chỉ cần một cục nhôm đủ to, hình
khối hộp chữ nhật khoang một lỗ đủ to để nhét con laser diode vào, sau đó gắn keo dán sắt cứng lại là
được.

4. Dây USB nối dài (3m) - 60k.


5. Kính bảo vệ mắt, tùy vào màu sắc laser bạn mua kính phù hợp. Tôi mua loại kính chống laser xanh và tím
giá 150k.

6. 02 mạch easy driver module, giá tầm 75k mỗi mạch. Mình nghĩ bạn nên mua 3 - 4 con, để lỡ có chuyện gì
khỏi mắc công đi mua nữa.

7. Arduino Nano hoăc Promini. Không có thì các bạn chơi con Uno cũng được. Giá tầm 200k đổ lại.
8. Dây điện, dây hơ nóng, nhôm, ốc vít,... các bạn có thể tậm dụng đồ hư ở nhà.
9. Mỏ hàn, máy khoan, máy cắt (hên xui),

Tiến hành làm
0. Một số lưu ý trước khi làm
Đây là một dự án không dễ vì vậy bạn nên nhờ sự giúp đỡ của bạn bè, anh chị em, ba mẹ và nếu có thể thì cả thú
cưng của bạn. Trong quá trình làm, có một số thứ có thể gây hại trực tiếp cho mắt như laser, nên bạn phải mua kính
laser và loại laser phù hợp trước khi tiến hành làm. Chứ nếu làm mà không có kính bảo hộ thì mắt bạn không sớm
thì muộn sẽ bị giảm thị lực, ví dụ: không cận => cận => mờ mắt => mù. Nên các bạn cẩn thận nhé, có tiền mua laser
mà không có tiền mua kính là không được à nha. Ở nước ngoài, người ta nhiều lúc không mua kính vì họ mua luôn
miếng mica chống laser để bảo vệ cả những người xung quanh luôn à nha.
Bởi vì nó không dễ dàng nên nến bạn nhắm không có đủ đồ nghề thì chưa nên làm vì khi làm xong những phần công
việc nhất định mà không tìm được đồ làm tiếp thì sẽ rất tốn thời gian, kinh nghiệm của mình là chuẩn bị đồ gần
xong hết (tức là mua hàng qua mạng và hàng chưa về), lúc đó mới tiến hành làm những thứ đã chuẩn bị.
Trong quá trình làm sau đây, các bạn có thể nhảy cóc làm bước 2, 3 trước nếu có điều kiện, chứ không nhất thiết
theo 1, 2, 3,..
Chúc các bạn thành công! Ở mỗi bước, tôi sẽ ghi hướng dẫn cụ thể và kinh nghiệm của mình.

1. Tìm kiếm laser và điều khiển nó
Ở Hà Nội hay thành phố Hồ Chí Minh thì tìm kiếm một bộ laser bao gồm laser diode (đèn laser) và một thấu kính

aixiz là một điều dễ dàng. Các bạn chỉ cần ra chợ nhật Tảo là có ngay. Còn với những bạn ở xa thì các bạn thể vào
trang laservietnam.com chọn mục laser diode và lựa cho mình một bộ phù hợp với khả năng kinh tế của mình.
Khuyến khích các bạn không nên mua màu đỏ vì kính của nó rất khó tìm.


Laser Diode

Aixiz (cái này cũng được xem là housing, nhưng tản nhiệt hơi yếu)


Bộ housing này dễ gia cố hơn, nếu không mua được thì bạn kiếm cục tản nhiệm trong mấy cái UPS rồi khoan lỗ
nhét laser diode và aixiz vào là xong.


Laser diode đã được gắn vào aixiz
Khi đã sắm cho mình một bộ laser thì làm thế nào để test được laser đó nó có hoạt động được hay không?
Laser diode thực chất là một diode phát quang giống như bóng đèn LED bình thường mà thôi, vì vậy nói một cách
nôm na thì ta chỉ cần một con điện trở vài chục ôm (để cho cường độ dòng điện lớn) là có thể test được. Dễ nhất là
bạn ra ngoài tiệm mua 5 con điện trở 70ohm 2W rồi gắn vào nguồn 3V là xong, hoặc 6V hay 12V là được. Nên nhớ
với loại diode bé hơn 250mW thì bạn nên test ở mức 6V thôi để dòng không quá lớn, đủ để test đèn laser nó sáng là
đủ. Vì nếu chơi 12V, con điện trở sẽ nóng rất nhanh và đèn laser lúc đó cũng sáng mạnh (dòng lớn) có thể gây hại
cho mắt.
Tuy nhiên, để nó sáng ổn định và có thể điều chỉnh được độ sáng sau này thì tôi khuyên bạn nên lắp mạch như sau


Cái laser diode mình thay bằng bộ laser vì có chân âm, chân dương (đen, đỏ) rồi nên rất dễ xác định. Con tụ 10mfd
là 10 uF, bạn dùng tụ lớn hay nhỏ hơn đều được, thực chất càng lớn càng tốt. Con diode để chống ngắn mạch, chỗ 2
điện trở 10ohm mắc song song ra 5ohm các bạn thể thay bằng điện trở 1 Ohm hoặc 0.5Ohm nếu điều khiển các
mạch laser công suất con hơn. Ở mức này dòng ra laser chỉ đạt max 200mA thôi nha => 250mW. Con LM317 có thể
chịu tải lên 1.5A (nếu có tản nhiệt) nên các bạn đừng lo lắng. Chỗ input voltage 7.2V thì nó ra 200mA nếu cao hơn

thì dòng nó cũng cao hơn xíu, các bạn nên dùng đồng hồ đo điện để kiểm tra trước khi mua laser (lúc đó nhỏ chỉnh
biến trở để dòng đạt tối thiểu 100mA nha, không là đèn nó không có chịu sáng đâu).
Bước này khá đơn giản nhưng đòi hỏi nhiều thời gian vì bạn khó mà có thể mua được laser diode trong 1 ngày tại
các tỉnh lẻ.
Làm thế nào để điều khiển laser diode bằng Arduino?
Nếu bạn chỉ muốn làm một mạch điều khiển laser đơn giản cho nhiệm vụ cắt giấy đơn thuần thì bạn chỉ cần thay thế
các button (switch) ở trên bằng một module relay và làm thế nào để điều khiển module relay đó thì các bạn xem
thêm ở đây.
Tuy nhiên, nếu các bạn muốn đi sâu hơn, tức là điều khiển được cường độ dòng điện đi qua diode laser. Như đã nói
ở trên chỉ cân điều khiển áp đi vào là ok. Như vậy, chúng ta sẽ thay cái switch bằng một bộ điều khiển nguồn vào
bằng transistor. Cái này mình chưa thử và chỉ mới cho kLaserCutter dừng lại ở mức cắt giấy thôi nên vấn đề này khi
mình thử nghiệm sẽ nói thêm sau.

2. Tìm kiếm máy quét (scanner) và điều khiển nó
Chúng ta sẽ làm việc dễ trước, đó là đặt mua 2 mạch easy driver, bạn chỉ cần google từ khóa "bán easy driver
module" là xong ngay, lựa chọn cửa hàng quen thuộc hoặc rẻ nhất đối với bạn và chiến thôi. Nếu có điều kiện thì
bạn mua luôn mấy miếng tản nhiệt nhỏ gắn lên IC luôn, cái này chắc ở đâu cũng bán hehe. Cái chỗ easy driver mà


các bạn tìm không được thì các bạn có thể tìm một cách driver khác bất kì điều khiển động cơ bước có hỗ trợ
stepping và điều khiển theo STEP và DIR là được.

micro

Rồi, việc khó đây, cái này thì khá là khó tìm nhưng nó là giải pháp tối ưu nhất, vì bây giờ dù bạn có mua lẻ stepper
với cơ cấu truyền động không thì cũng hết gần 1 triệu bạc,... trong khi đó máy scan có chỗ bán xácc hỉ 50k hoặc cho
không cho người đam mê khoa học... (rất tiếc lúc mình hỏi mua trên 8 người thì hết 8 người hết hàng... - do tin cũng
đăng lầu òi). Tuy nhiên, các bạn có thể may mắn hơn thế, qua quá trình mình tìm kiếm xác máy scan thì có được
một số kinh nghiệm nhỏ nhỏ sau. Các bạn ở Hà Nội hay HCM thì cứ lên chợ giời hoặc chợ Nhật Tảo mà quất về
thôi, còn các bạn ở tỉnh lẻ nên nhờ người quen hoặc nhờ anh em họ hàng gì đó ở trong HCM mua giùm. Còn nếu bí

quá thì lên các trang buôn bán rao vặt ở tỉnh các bạn mà đăng tin. Mình rất may mắn khi được một anh ở
phuyenraoban.com bán lại cái máy scan còn ngon đời 2001, nó còn tốt hơn con scanner 300k anh hai mình tìm được
ở HCM ở một số mặt nào đó. Vì vậy, khi thấy cái máy scan có hơi cũ thì các bạn cũng không cần quá lo lắng đâu
nhé.
Bây giờ, cứ cho là bạn đã có máy scan đi, việc quan trọng tiếp theo là làm thế nào để test cái động cơ bước trong
máy scan?
Ở đầu phần 2 nhỏ này, tôi có đề cập đến một khái niệm mới là microstepping, nó là như thế nào nhỉ ? Nói nôm na là
nó sẽ giúp cái động cơ bước của bạn bước "rộng" hơn vì mỗi step của động cơ bước được chia ra làm 2, làm 4,...
Như vậy số step của động cơ bước lần lượt được nhân đôi, nhân tứ,...Và với mạch easy driver này bạn có thể làm
cho số bước tăng 8 lần.


Hầu hết các loại động cơ bước trong máy scan đều là loại 2 pha lưỡng bực bipolar stepper (nghĩa là nó có 4 dây hoặc
5 dây, dây thứ 5 là loại stepper có một dây chung (command)), còn với loại unipolar stepper (động cơ bước đơn cực)
=> 6 dây thì chúng ta không chơi được, các bạn đừng mua loại máy scan dùng loại stepper này.
Đến phần quang trọng đây, chúng ta sẽ làm một mạch đơn giản để xem thử nó sống hay đã chết nhé. Bạn hãy lắp
mạch này vào.

Bạn gắn nguồn từ 6-27V vào chỗ jack cắm 2.1mm kia nhé.


Có một số lưu ý nhỏ nhé, hầu hết dây nối chân của stepper trong máy scan đều giống nhau hết chỉ có cái nó hoán vị
vị trí ra mà thôi. Cán bạn hãy đánh dấu 4 chân của động cơ bước trong máy scan như sau nhé.

Vị trí

Màu sắc

1 (Motor A, trái)

Vàng

2 (Motor A, phải)

Cam

3 (Motor B, trái)

Đen

4 (Motor B, phải)

Nâu

Sau đó upload đoạn code này, nếu có chạy tròn tròn liên tục thì động cơ bước của bạn hoạt động tốt đó.
1.

void setup() {


2.

pinMode(8, OUTPUT);

3.

pinMode(9, OUTPUT);

4.

digitalWrite(8, LOW);

5.

digitalWrite(9, LOW);

6.

}

7.
8.

void loop() {

9.

digitalWrite(9, HIGH);

10.

delay(1);

11.

digitalWrite(9, LOW);

12.

delay(1);

13.

}

Đến bước này, nếu 2 stepper trong 2 máy scan đều hoạt động tốt, bạn có thể thở phào nhẹ nhỏm rồi đấy.
Đến phần làm mạch để gắn cái module này vô, uhm, cái này rất dễ, hãy sáng tạo nhé, chỉ cần lấy mấy header cái hàn
vào mạch đồng thôi mà. Ngoài ra, bạn chỉ cần nối thêm 2 chân MS1 và MS2 vào cực dương để kích hoạt mức
microstepping 8, vì sao lại mắc MS1 và MS2 vào cực dương (5V), các bạn xem thêm ở bảng sau.

MS1 & MS2 - low

Full stepping

MS1 high

Half stepping

MS2 high

Quarter stepping

MS 1 & MS 2 high

Eighth stepping

Mình không vẽ mạch ở đây vì nó quá đơn giản.

3. Gia công phần cứng
Các bạn cần thực hiện xong bước 2 trước khi chuyển qua bước 3.
Như vậy, chúng ta đã có được module điều khiển 2 động cơ bước, module điều khiển laser, laser, 2 động cơ bước và
2 cơ cấu truyền động cho trục X và trục Y. Bây giờ, tùy vào tình hình của máy scan của các bạn mà chúng ta làm
thôi.
Phần này là phần khó nhất, vì nếu bạn không làm cho trục X và trục Y nó vuông góc với nhau thì khi cắt giấy sau
này nó sẽ bị nghiêng một góc đúng bằng trị tuyệt đối góc giữa trục X và Y hiện tại với góc 90 độ. Như vậy, bạn cần
một người giúp đỡ trong trường hợp này, và cần đến tay nghề chính xác của bạn và họ.
Ở phần này, yêu cầu các bạn phải tùy cơ ứng biến vì nó phụ thuộc vào cơ cấu bên ngoài của máy scan, nên tôi sẽ
chụp ảnh toàn cục phần khung của kLaserCutter để các bạn xem và ứng biến với máy scan của mình.


Trục Y nằm dưới. Lúc này hắn chưa có đế bàn


Tôi đã cắt phần đế đen của nắp máy scan từ đó làm đế A4


Kiềng 3 chân giữ tấm ván này lại, vì nó hơi cong cong ở dưới nên chúng ta nên dùng vít dài để hở nhằm thay đổi
được góc đặt nếu thay vật liệu (ví dụ từ giấy => gỗ)


Trục X sẽ nằm trên trục Y, tôi đã cắt bớt một nửa phần không cần thiết để cắt giảm khối lượng đồng thời gia cố cho
nó bằng 2 thanh nhôm


Chúng ta phải xây dựng kiềng 3 chân để giữ trục X cố định và vuông góc với trục Y


vuông góc như nhế này là ổn

một chân phải đủ to và cứng để chúng ta có thể điều chỉnh chiều cao 2 chân còn lại nếu nó chưa vuông góc với trục
Y


Trục X nằm trên trục Y đẹp và vuông góc

4. Chuẩn bị Arduino và cài đặt phần mềm
Trong thời đại này, nguồn mở đã trở nên cực kì phổ biến và rộng lớn, vì vậy tôi đã sử dụng một mã nguồn CNC mở
để làm đó là GRBL v0.9j. Các bạn có thể tải về bản copy tại đây hoặc tải bản mới nhất tại đây.
Bạn sẽ copy thư mục grbl bên trong thư mục grbl-master vào dán vào thư mục libraries như các thư viện khác. Sau
đó mở Arduino lên và vào File > Examples > grbl > grblUpload như hình sau, sau đó upload vào Arduino Nano hoặc
Arduino Pro mini là xong.


Như vậy là ta đã chuẩn bị phần mềm trên Arduino xong, phần tiếp theo hay hơn đó là chuẩn bị phần mềm máy tính.
Để có thể thiết kế một thứ gì đó hay ho rồi từ đó đưa cho máy cắt laser, chúng ta cần sử dụng phần mềm inkscape,
phiên bản mới nhất là 0.91. Tuy nhiên, tôi khuyên bạn nên sử dụng phiên bản inkscape phiên bản 0.48.5 để ổn định
về mặt chuyển từ hình vẽ sang nét cắt laser, và dùng bản 0.91 để thiết kế đồ họa.


Mặc định inkscape 0.91 đã có phần mềm chuyển đổi ảnh vectơ (SVG) sang mã Gcode - tập mã lệnh của máy CNC
nên là Gcodetools. Tuy nhiên ở phiên bản 0.48.5, inkscape chưa hỗ trợ mặc định thư viện đó, vì vậy bạn cần sử
dụng thư viện Laserengraverđể có thể chuyển đổi đường nét ảnh thành mã Gcode. Để cài đặt thư viện Laserengraver,
bạn giải nén các file trong file nén vào thư mục "<thư mục cài đặt inkscape>\share\extensions" nhé.
Sau đây là hướng dẫn sử dụng thư viện này này:
Tiếp theo, để chuyển mã GCode tới Arduino chúng ta dùng phần mềm Grbl Controller, các bạn có thể tải bản mới
nhất ở đây (dự phòng).

5. Cài đặt kỹ thuật
Phần quan trọng nhất là đây, phần này yêu cầu bạn phải hoàn thành cả 4 bước trước khi chiến đấu.
Ở phần này, bạn đã có:
•

01 mạch điều khiển laser (bằng relay hoặc transistor)

•

01 mạch gắn 02 mạch easy driver module.

•

01 module laser (laser diode và aixiz module).

•

Phần khung máy laser cutter với việc sáng tạo dựa trên cấu trúc 2 máy scanner.

•

Gá module laser vào phần trục X (trục X nằm trên trục Y - trục Y là đế cắt).

Đầu tiên, chúng ta cần lắp dây điện vào mạch Arduino (UNO hoặc Promini hoặc Nano,...) như hình sau.


Chúng ta chỉ cần quan tâm đến 5 chân D2, D3, D5, D6 và D11. Trong đó. Chân D2, D3 lần lượt nối với chân Step
của mạch X và Y, chân D5, D6 lần lượt nối với chân Dir của mạch X và Y. Và chân 11 nối tới chân điều khiển relay
hoặc chân điều khiển của transistor.

Những chân còn lại, bạn có thể
chỉ />
tìm

hiểu

thêm

tại

trang

Wiki

của

grbl

tại

địa

Tiếp theo, chúng ta sẽ phải thiết đặt phần mềm điều khiển máy cắt laser (grbl), bạn chọn port của con Arduino với
baudrate 115200 và gõ lệnh $$ vào mục command. (Lệnh này là lệnh xem các thiết đặt của grbl).