[취미] 32비트 보드를 이용한, 자작 cnc+레이저 각인기

[알랩]

언제 루리웹이 글을 한번 적으려고 했는데, 이제야 제대로 적네요. 문뜩 루리웹이 글을 쓰고 싶어서 씁니다. 

게임은 시간이 없어서 잘 못하고, 상상 플레이를 주로 합니다. 

어렸땐 돈이 없어서 게임매거진 잡지를 사서 상상플레이를 주로 했는데, 나이 들어서도 마찬가지 입니다.ㅎㅎㅎ

취미로 만드는 것을 좋아합니다. 나무나 3d프린터를 주로 쓰는데, 이번에 cnc를 하나 만들게 되었습니다. 

아니 아직 만들고 있습니다. 아두이노(듀) 기반의 32비트 보드를 이용한 오픈빌드 cnc입니다. 

 전에 mpcnc라는 아주 저가의 오픈소스 cnc를 먼저 만들어 본 적이 있는데, 

사이즈는 괜찮았지만, 절삭 성능이 너무도 더뎌서 새로 하나 만들게 되었습니다. 

 위 사진이 mpcnc 라는 저렴한 형태의 오픈 소스 cnc입니다. 3d프린터에 주로 쓰는 보드인 람프스에, 말린펌웨어로 동작합니다. 보시면 아시겠지만 들어간 부품들이 저렴합니다. 그렇기에 상당히 낮은 가격에, 넓은 작업영역을 자랑합니다. 지금은 분해해서 팔아 버렸습니다. 처음 만든거라 나름 애정은 있었습니다. 

 일단 동작 성능이 mpcnc 보다는 좋아야 하기에 돈을 더 썼습니다. 기반은 오픈빌드 방식으로 유명한 ox cnc입니다. 다른 점이 있다면 32비트 보드를 사용하는 것입니다. 보통 보드를 마하나, gbrl같은 것을 쓰는데, 마하는 몰라서 안쓰고 gbrl은 제약이 많아서 안씁니다. 

 이러한 보드입니다. 3d프린터를 좋아 하신다면 한번쯤 들어 봤을법한 보드 입니다. 듀엣2 보드 입니다.

위 사진은 듀엣2wifi 인데, 위 사진처럼 와이파이 통신을 하는 보드를 사야하는데, 이더넷용 보드를 잘못 샀습니다. 이더넷은 이더넷 나름 장점이 있기에 그대로 씁니다.

듀엣 보드의 장점은 와이파이 무선 통신이(ㅜㅜ) 되고, 익스트루더를 제외 하고 최대 7개의 모터와 256스탭의 분해 능력이 있는 모터, 2.8a까지 지원되는 스탭 전력, 핸드폰으로도 조작 가능한 웹컨트롤, 쉬운 펌웨어 등등 굉장히 괜찮은 보드 입니다. 3d프린터용으로 처음 고안 되었지만 높은 성능으로 인해 cnc로도 이용되고 있고, 제작자도 cnc에 대한 지원을 많이 해주고 있습니다. 보드가 영국산인가 할 껍니다. 하지만 제가 산것은 알리산입니다. 그리고 볼트와 너트 같은 자잘한 부품들은 국내에서 주문하고 나머지 부품들 역시 거의 알리에서 주문을 했습니다. 

 모두 주문하니 알리 주문 페이지가 3페이지인가 넘어 갔습니다. 주문이 너무파편화 되어서 언제 다 올지 암담 했지만 하여간 최저가로 뒤져가며 주문했습니다.

 그리고 10일후 프로파일이 제일 처음 왔습니다. 1500x1000 사이즈로 만들려고 주문했습니다. 실 가공 사이즈는 1370X870정도인가 할 겁니다. 일단 큰게 좋습니다. 커야 뭘 만들어도 편하거든요. 더 크게 만들고 싶지만, 예산의 문제로 포기를 할 수 밖에 없엇습니다. 이송 방식이 V슬롯이라는 방식입니다. v자 모양의 프로파일 홈을 레일로 이용해 이송하는 방식입니다. 장점은 좀 더 싸다입니다.

 스핀들은 중국산 2.2KW짜리 수냉 스핀들 입니다. 생각보다 너무 무거웠습니다. 크레스라는 독일제 스핀들을 사고 싶었습니다만, 너무 비쌌습니다. 

중국산 스핀들을 사면 YA620-A라는 인버터를 함께 주는데, 셋팅 방법을 몰라 검색해서 이리저리 힘겹게 맞췄는데, 나중에 보니 작은 셋업 프린트 물이 있었습니다. 하여간 셋팅을 하고, 일단 처박아 뒀습니다. 다른 할 것이 많았거든요.

 정리가 안되 개판 오분 전 입니다. 지금은 저 혼자 쓰는 작업실 입니다. 여유 자금이 딸릴땐 같이 쓸 분들을 찾기도 합니다. 한달씩 월세 맞추기가 너무 힘듭니다. 제가 사는 곳이 울산이라 같이 쓸분 찾는것도 쉽지 않습니다. 예술 하시는 분들이 한번씩 함께 썼었습니다. 저도 젊은 나이가 아니지만 뭔가를 만드는 취미를 가진 분들은 저보다는 연배들이 훨 많은분들이 많았습니다. 어쩌다 알게 되어 찾아 가면 여유와 연배를 많이 갖춘분들이 많더군요. 

  혼자 쓰니 올드한 물건들을 찾기 위해 아파트 창고나 고물상을 자주 뒤지는데, 주워서 고치거나 작업실에 모아 둡니다. 

 모터는 2.8A짜리 네마23모터 입니다. 듀엣 보드에서 쓸 수 있는 마지노선 모터 입니다. 조립에 관해서는 특별할게 없습니다. 이것저것 바빠서 실제 조립은 배송되고 3주쯤 후에 했습니다. 조립은 시간이 별로 안걸립니다. 3D프린터가 있다면 많은 부분 도움을 받을수 있습니다. 그 사이 펌웨어나 소프트웨어를 정리 했습니다.

 제가 원하는 것이 레이저 각인기와 CNC의 혼용입니다. 앞에는 CNC 뒤에는 레이저 각인기를 장착하고 옵셋값을 일치시켜 절삭후 바로 레이저 각인을 할 수 있도록 하는 것이었습니다. 그러기 위해서 손댈 부분이 하드웨어 보다는 소프트웨어와 펌웨어쪽이 더 많았습니다. 보드가 생각보다 늦게 와서 펌웨어와 컨피그를 수정하는데 시간이 걸렸습니다. 모두 모여야 정말로 구현 가능한지 알 수가 있기에, 가능한 방식을 모두 넣은 후 소거 하는 방식으로 구생 했습니다.

 웹 컨트롤은 cnc의 컨트롤을 담당합니다. 브라우저 구동 방식이라 lcd 터치패널로도 가능하고. 핸드폰으로도 구동 가능합니다. 다른 cnc처럼 구동을 위해 굳이 컴퓨터가 필요하지 않습니다. 메뉴 구성이 영문이라 한글로 한번 수정 했습니다. 처음엔 크롬을 이용해 수정을 했습니다. 하지만 번거로워 나중에 드림위버를 다운받았습니다. 쉐어웨어라 7일동안 밖에 쓸 수가 없어서, 다른 아이디로 계정을 새로 하나 파서 2주동안 수정했습니다.

그 사이 cnc에 쓸 부품들을 3d프린터로 출력하고, 3d프린터 슬라이싱 소프트웨어 한글화 작업을 하나 하고,

 slic3r이라는 슬라이스 프로그램을 한글화 했습니다. 영어를 잘 못해 공부할 겸, 그냥 하고싶어서 작업 합니다.

 prusa i3 mk3라는 3d프린터를 쓰는데, 굉장히 준수하고 괜찮은 프린터 입니다. 

 3d프린팅을 하면서 출력에 스트레스를 받고 싶지 않아면 추천합니다. 가격은 중국산 보다 조금 더 나갑니다. ㅎㅎ

스마트 미러 하나 만들고,

 

 라즈베리가 하나 남아서 매직미러를 만들었습니다. 이것저것 기능을 넣다가 폰트랑 구성이 지멋대로 됐습니다. 지금은 모두 수정했습니다.

만들고 딸하고 함께 찍었네요. ㅎㅎ

 나머지 부품이 오면서 이것저것 다시 수정을 했습니다. 레이저 옵션을 위해 페이지를 수정합니다. 웹 컨트롤 메뉴를 수정하려면 html5+css3를 알아야 하기에, 도서관에서 책하나 빌려와서 공부하며 수정 했습니다. 단순한 구현도 지식이 없으면 배워야 하기에, 어쩔 수 없습니다. 

 위 사진은 한글화 작업입니다. 그렇게 시간이 가고, 점점 수정을 할 수록 더 많은 것을 필요로 함을 알았습니다. 자바스크립트와 jquery를 알아야 했습니다. 당연히 하나도 모릅니다. 또 책하나 빌려 와서 필요한 부분을 찾아서 또 수정을 합니다. 아래 컨트롤 메뉴를 상단에 보시면 cnc와 laser 스왑을 위한 버튼이 있습니다. 저것을 추가하고, 보드와

 연동 시키기위해 엄청난 삽질을 했습니다. 

cnc 구동을 하면서 계속 쳐다 볼 수 없기에 감시를 위해 샤오미에서 나온 샤오팡 ip카메라를 사 웹 컨트롤과 연동을 시켰습니다. 

 cnc메뉴와 laser메뉴 스왑이 되는 것을 보고 굉장히 뿌듯했습니다. 맨땅에 헤딩하듯이 하다 점점 구동 방식을 알아가는 재미가 있습니다. 일단 소프트웨어 역시 스탑을 했습니다. 최종적으로 스왑과 동시에 메뉴 테마가 바뀌는것까지 하고 싶습니다. 그리고 세부적인 컨피그 파일 역시 더 수정해야 합니다만, 다른 부분을 먼저 했습니다. 

스핀들을 듀엣 보드에서 컨트롤 하기 위해서는 pwm신호를 변환하기 위한 묘듈이 또 필요로 합니다. 

 위의 모듈입니다. 처음 주문한 시각이 4월 26일이니까 한달 좀 넘었네요. 

아직 안오고 있습니다. 듀엣 보드의 핫엔드 커넥터와 스핀들의 인버터에 물려 신호를 조절합니다.

 수동을 스핀들을 동작하면 되어서 없어도 되지만, 하여간 그냥 필요로 합니다. 

레이져 각인기 모듈입니다. 3.3w짜리를 산것 같은데, 확인해 보니 2.5w를 샀네요. 기억이 가물가물합니다.

 레이자 모듈을 보드에 작동 하기 위해서는, 레이저 각인기의 pwm신호를 컨트롤 해야 합니다.

 듀엣 보드는 3v로 구동을 합니다. pwm컨트롤을 위한 출력은 최소 5v이상이 필요로 합니다. 

그렇기에 변환 모듈을 제작 할 수 밖에 없었습니다. 

위의 변환 모듈입니다. 오픈 소스로된 도면이 있어서

 중국에서 기판 제작을 했ㅅ브니다. 역시 오는데 시간이 걸리더군요.  

왔습니다. 

     

이렇게 작은 부품을 납땜을 해야 합니다. 안그래도 납땜을 잘 못하는데, 눈이 아파서 죽는줄 알았습니다. 

 다행이 두번만에 성공 한것 같기는 합니다.

 일단 듀엣 보드에 아무 펌웨어나 올려 놓고 동작 테스트를 해 봤습니다. 엔드 스톱스위치를 처음 350원짜리 마이크로 스위치를 쓰려고 했는데, 근접 센서 역시 싸기 때문에 국내 3d프린팅 샵에서 센서를 3개 주문했습니다. npn 타입으로 품번은 lj8A3-2-z/bx 입니다. 3d프린팅 쇼핑몰에서 개당 3천원 주고 3개를 주문했습니다. 이것도 5v 이상의 입력이 들어가야 합니다. 3선인데, +- 두개의 선과 신호를 위한 하나의 선 이렇게 구성되어 있습니다. 상시on 되는 팬(always on fans)이 5v라 여기에 +-를 넣고 엔드스톱의 스톱의 신호 단자에 나머지 하나를 물리면 됩니다.  

 금속에 가져 갔을때 센서에 빨간 불이 들어 오면 제대로 동작을 하는 것입니다. 

거의 대부분의 부품들이 오는 것을 확인하고 최종적으로 하드웨어를 조립합니다.

여기 까지 입니다. 펌웨어를 수정하고, 웹 컨트롤을 최종적으로 정리하면 됩니다.

 마무리가 남았지만, 일단 안온 부품들을 기다리면 천천히 하면 됩니다. 

출처 : https://blog.naver.com/hangmini12

[닥터M]

와.. 주욱 내리면서 봤는데 뭐든지 그냥 처음부터 헤딩하시면서 작업하셨군요.
대단하다는 말 밖에는 할 말이 없습니다.

[뉴비마스터]

와 오래전 CNC 자작 알아볼땐 마하보드였나 그런거 썼던것같은데 요즘은 아두이노 오픈소스로도 있나보네요.

[임노답]

이미 아두이노로 3d 프린터도 만드는 세상이라 축하나 빠지는 프린터들도 가능하지않을까요

[이루리시계연구소]

이런 능력 부럽습니다. 대단하시네요

[아테나_586_▶◀]

ㄷㄷㄷㄷㄷㄷ

[재수니]

회사에 cnc가 있지만 ...
만드는분들 참 대단합니다 ㅎㅎ
베드가 두껍고 튼튼할수록 비싸던데 나무로 짜면 너무 흔들거리지 않나요 ?
구동 프로그램은 어떤걸 쓰씰 생각이신가요?

[에이드홀릭]

내가 뭘 본거야 ㄷㄷㄷ;;;

[한지츄]

이런걸 혼자 제작하시네요.. 대단합니다 ㄷㄷ
근데 프로파일 레일 태우면 작업 중에 미끄러져서 마킹 빗겨나가거나 하진 않나요?

[HAL 9000]

미쵸따..

[XTRA君]

장애청년들 작업장에 레이저각인기 하나 있으면 싶었는데..이런식으로 제작하면 좋을 것 같네요

[하겐다쯔]

헐...cnc가 자작이 되나요? 와...이런 오픈소스도 있군요..좋은거 보고 갑니다. 대단해요 정말

[루리웹-0458487747]

궁금한게 자작하면 비슷한제품으로 완제품사는거랑 어느 정도 가격 차이가 날까요?

[297704]

없....없을땐 만드는.... ㄷ ㄷ ㄷ ㄷ

[불량한닉네임]

뭐가 뭔지 하나도 모르겠는데 내려올수록 대단하다는 느낌은 점점 커지네요 ㄷㄷㄷ

[renirevenge]

나에겐 그저 외계의 최첨단 기술일 뿐......ㅠ_ㅠ

[한방울에실수]

멋잇다...

[구데기]

... 뭘 본거지

[백돌]

나도 따라할 수 있는건가 싶어서 반을 열심히 읽고, 반은 열심히 내렸습니다 ㅜ.ㅜ

[레이팡]

[정신차려야징]

자동화 관련 일을 하는 사람인데, 저도 보면서 기구가 버틸까 걱정이 들더군요. 스텝모터도 엔코더 달린 제품을 (오리엔탈 등?) 사용하면 탈조 현상을 해결할 수 있기는 한데.. LM 가이드도 그렇고 다 돈이 들죠 ㅠㅜ 경험상 결과물의 퀄리티는 들어간 돈에 비례하더군요

[루리웹-96758192]

'황삭'과 '정삭'이 있는데 "거칠게 나온 표면을 일일히 시간들여 샌딩"이라니... 뭐 자작 cnc 보다는 중고 cnc를 구입해서 교정 한 번 받는게 낫습니다. 가격이 문제죠.

[알랩]

mdf아래 프로파일 있습니다. ㅎㅎㅎ

[알랩]

네 명심하겠습니다. 업그레이드 부품 모으고 있습니다 .ㅎㅎㅎ

[기암성]

룰웹에서 cnc 만든분을 두번이나보네요.. 왜이리 능력자분들이 많으십니까..