Лазерный мир

Юркевич Савелий Дмитриевич, Матрунчик Юлия Николаевна // В сборнике: Science and technology research — 2026. Сборник статей Международной научно-практической конференции. Петрозаводск, 2026. С. 62-65.

В статье представлена разработка автоматизированной системы лазерной гравировки и резки. Разработанная система может быть использована для маркировки продукции, художественной гравировки или резки. Автоматизированная система позволяет значительно повысить точность, скорость и расширить возможности производства по сравнению с ручной гравировкой. Система легко масштабируется, что позволяет без дополнительных вложений изменять рабочие характеристики.

Цель проекта – повысить точность, скорость и качество нанесения изображений/текста, снизить трудозатраты и стоимость, а также обеспечить массовую персонализацию и интеграцию в производственные линии, создавая долговечные, сложные и детализированные маркировки для ювелирных изделий, автомобильных деталей, сувениров и других продуктов.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) провести анализ существующих аналогов – изучить коммерческие и DIY-решения для автоматизированной гравировки и резки, выявить их функциональные возможности, ограничения и применяемые микропроцессорные системы управления;
2) сформировать требования к системе – определить ключевые функции, такие как непосредственно гравировка, блокировка при попытке выхода за рабочую область, возможность ручного перемещения;
3) разработать функциональную схему системы – определить состав и взаимосвязи основных функциональных блоков: микроконтроллер, концевые выключатели, исполнительные устройства;
4) выбрать технические средства – обосновать выбор микроконтроллера, типов датчиков, исполнительных механизмов, модулей питания и интерфейсных компонентов, обеспечивающих корректную работу системы и соответствующих требованиям проекта;
5) разработать алгоритм управления – создать детальную блок-схему, описывающую последовательность действий системы в автоматическом и ручном режимах, логику обработки команд;
6) разработать программное обеспечение – написать и прокомментировать программный код для микроконтроллера, реализующий разработанный алгоритм, включая обработку данных концевых выключателей, управление шаговыми моторами.

Работа станка основана на вращении шаговых двигателей типоразмера NEMA17, которые через зубчатые ремни передают момент на портал и каретку. Использование двух моторов для перемещения портала позволяет избежать его перекоса, а также повышает передаваемую мощность, что позволяет увеличить быстродействие системы, путем увеличения ускорений.

Блок управления преобразует G-code, передаваемый с компьютера в команды для двигателей, управляющий ШИМ-сигнал для лазера, а также обрабатывает сигналы с концевиков.

В ходе работы был изучен синтаксис команд G-code, принципы управления шаговыми двигателями и полупроводниковыми лазерами. Данный проект имеет широкие возможности по модернизации.

Наиболее востребованной для художественной гравировки и резки является увеличение рабочей области до 1525*1525 мм, что позволит работать напрямую со стандартными листами фанеры, без предварительной распиловки.

Второй по важности является установка более мощного лазерного модуля, что позволит выполнять гравировку и резку по металлу, а это вдобавок повысит скорость работы с более простыми материалами.

Автоматизированный лазерный гравер с ЧПУ экономически выгоден, так как радикально снижает затраты на производство единичных изделий и мелких серий. Для малого бизнеса, учебных заведений и рекламных мастерских это минимизирует коммерческие и временные риски, связанные с выполнением сложных индивидуальных заказов, и позволяет быстро осваивать новые рынки персонализированной продукции и сувениров.

Таким образом, автоматизированный лазерный гравер является эффективным и окупаемым решением, которое значительно повышает гибкость и креативность производства, делая его менее зависимым от внешних подрядчиков и ручного труда, а также открывая доступ к технологиям цифрового изготовления для широкого круга пользователей.