Мастер-класс «Обработка фотографий с помощью лазерного станка»

23 декабря 2021 в МБОУ «СОШ №10 с УИФ и ТД» г. Ноябрьска Ямало-Ненецкого

автономного округа состоялся мастер-класс по теме «Обработка фотографий с помощью

лазерного станка» в рамках городской методической недели учителей образовательной

области «Технология». Учитель технологии МБОУ «СОШ №10» Шевченко Сергей

Николаевич ознакомил других педагогов школ города с техникой и методикой работы на

лазерно-гравировальном станке. В данном случае это была работа по обработке цифровых

изображений и переносу их с помощью лазерного станка на твёрдую поверхность.

Для начала немного теории о новом направлении.

Лазерный резак — это машина с компьютерным управлением, которая использует

лазерный луч для точной резки или гравировки материала. Лазер — сильно

сфокусированный, усиленный световой луч, который заставляет материал локально

гореть, плавиться или испаряться. Тип материала, который может разрезать лазер, зависит

от типа лазера и мощности конкретной машины. В частности, в нашей школе

используется станок фирмы «СНС-СТУДИО» CNC-S0404-40W. Он относится к лазерным

станкам типа CO2, поскольку этот тип чаще всего используется любителями и малым

бизнесом. К другим типам относятся, например, волоконные или кристаллические лазеры,

которые в основном используются в промышленности. Станки для лазерной резки CO2

способны резать и гравировать широкий спектр неметаллических материалов, таких как

дерево, бумага, акрил, текстиль и кожа.

Как работает лазерный станок?

В станке для лазерной резки CO2 лазерный луч создается в трубке, заполненной

газом CO2. Далее с помощью зеркал и линз лазерный луч направляется на лазерную

головку и фокусируется на поверхности материала. Двигатели с электронным

управлением перемещают лазерную головку, чтобы вырезать или выгравировать

желаемую форму на материале заготовки. Форма определяется входным файлом, который

может быть векторным или растровым изображением.

Что можно делать с помощью лазерного станка?

Резка. Когда лазерный луч проходит через материал заготовки, он создает разрез.

Лазерная резка обычно очень точная и чистая. Внешний вид обрезанных кромок зависит

от материала. Например, кромки обрезной древесины обычно имеют более темный

коричневый цвет, чем исходная древесина. Края акрила не меняют цвет и после лазерной

резки имеют красивый глянцевый блеск.

Гравировка. Лазерный луч удаляет части верхнего материала, но не прорезает весь

материал, формируя на поверхности надпись или рисунок.

Какие материалы можно вырезать или гравировать лазером?

Станки с CO2-лазером способны резать и гравировать самые разные материалы.

Однако есть и материалы, которые нельзя обрабатывать. Это может быть связано с тем,

что лазер не в состоянии прорезать материал или с образованием токсичных газов. Также

нельзя использовать легковоспламеняющиеся материалы.

Материал

Резка

Гравировка

Примечание

Древесина

✓

✓

Фанера

✓

✓

Лазеры могут с трудом разрезать фанерные

листы с наружным клеем.

МДФ

✓

✓

Пробка

✓

✓

Картон

✓

✓

Бумага

✓

✓

Кожа

✓

✓

Для достижения наилучших результатов

используйте растительное дубление.

Фетр

✓

✓

Хлопок

✓

✓

Акрил

(оргстекло)

✓

✓

Делрин (ПОМ,

ацеталь)

✓

Полиэтилен

высокой

плотности

(HDPE)

(

✓

)

(

✓

)

Края плохо плавятся. Возможность легкого

возгорания.

Полипропилен

✓

✓

Возможно расплавление.

Гранит

✓

Мрамор

✓

Каменная

✓

плитка

Керамика,

фарфор

✓

Стекло

✓

Нержавеющая

сталь

✓

Алюминий

✓

В зависимости от мощности и других характеристик используемой машины максимальная

толщина материала, который можно разрезать, будет варьироваться. Мощность лазерных

резаков измеряется в ваттах. Типичные уровни мощности находятся в диапазоне от 30

до 120 Вт. Лазеры с большей мощностью в основном используются только

в промышленном секторе.

Как создать дизайн для лазерной резки или гравировки?

Большинство лазерных резаков CO2 работают так же, как и обычные струйные принтеры.

Лазерный резак поставляется со специальными драйверами, которые преобразуют

изображение с компьютера в формат, который может считывать лазерный резак.

Создание файла для лазерной гравировки

При лазерной гравировке можно различить векторную гравировку и растровую

гравировку. Векторная гравировка в основном аналогична резке с той лишь разницей, что

для гравировки мощность меньше, так что лазер просто удаляет части материала,

а не прорезает.

Для растровой гравировки входным файлом может быть либо векторный файл, либо

растровое изображение. Во время растровой гравировки изображение гравируется

лазером линия за линией, пиксель за пикселем. Этот процесс аналогичен тому, как

струйный принтер наносит чернила, но вместо нанесения чернил материал удаляется

лазерным лучом.

Гравировка подходит как для простых форм, так и для сложных изображений. Для

гравировки фотографии необходимо преобразовать в изображения в градациях серого.

Настройки

Четыре наиболее важных параметра лазерного резака — это мощность, скорость, частота

и расстояние фокусировки.

Мощность: определяет выходную мощность лазера. Обычно можно установить от 0

до 100% (максимальная мощность). Большая мощность используется для резки толстых

материалов, а меньшая мощность используется для гравировки и резки тонких

материалов, таких как бумага.

Скорость: определяет скорость движения лазерной головки. Для гравировки и резки

тонкого материала скорость обычно устанавливается близко к максимальной. Частота (Гц,

PPI): параметр частоты указывает количество лазерных импульсов в секунду. Частота

полностью зависит от используемого материала. Например, резка по дереву лучше всего

выполняется при частоте от 500 до 1000 Гц, а для акрила рекомендуется от 5000 до 20000

Гц для достижения гладкой кромки.

Фокус: как объяснялось ранее, внутри лазерной головки есть фокусирующая линза. Точка

фокусировки (где лазерный луч наиболее тонкий) для большинства применений должна

находиться на поверхности материала или немного ниже. Для этого материал должен

находиться на определенном расстоянии от линзы. Точное расстояние зависит от типа

используемой фокусирующей линзы.

Многие лазерные машины имеют моторизованную платформу, которую можно

перемещать вверх и вниз для установки расстояния фокусировки. В качестве

альтернативы необходимо вручную отрегулировать положение поверхности материала.

Итак, теперь, когда у вас есть базовое представление о доступных настройках, вы можете

спросить себя, как найти правильные настройки для конкретно ваших проектов? Хорошей

отправной точкой является руководство по эксплуатации лазерного резака. Часто

вы найдете предлагаемые настройки для многих материалов. Если вы работаете

с совместно используемым лазером в рабочем пространстве, обычно есть списки

с доступными рекомендуемыми настройками.

Чтобы найти идеальные настройки для вашего материала, может потребоваться несколько

попыток. Всегда изменяйте только один параметр в процессе тестирования. Например,

начните с мощности, проверяя разные значения с шагом 5-10%. Когда вы будете довольны

своими результатами, не забудьте записать свои настройки для использования в будущем.

Программы и оборудование, которые применялись при выполнении задания.

Примечание: Лазерные станки разных производителей поставляются с разным

программным обеспечением.

Лазерный станок фирмы «СНС-СТУДИО» CNC-S0404-40W поставляется с

программным обеспечением на CD-диске «CorelLASER». CorelLASER является плагином

(вспомогательной программой) для программы CorelDRAW Graphics Suite. Это две

основные программы для работы на станке.

Программы для предварительной обработки фотографий:

- встроенный графический редактор Windows (обрезка фото, коррекция цвета)

- ФотоМАСТЕР (для надписей на фотографии и т.д.)

- Fotograv 3.0 (программа для окончательной доводки цифрового изображения и

выбора материала для прожига на лазерном станке)

Предварительная обработка фотографий может быть выполнена также с помощью

другого программного обеспечения.

Гравировка и резка материала производиться только на программном обеспечении

завода-изготовителя.

Практическая значимость данного мастер-класса

Из школьной программы по физике ученики мало что могут узнать о

лазерах, а ведь лазерные технологии сегодня становятся краеугольными в

медицине, IT, робототехнике, космонавтике и во множестве других прикладных

сфер.

Обучение для создания векторных файлов происходит в программе

CorelDraw – популярная и всемирно известная программа, главным

предназначением которой являются создание и обработка выполненных в формате

векторной графики документов.

На примере обработки фотографий на лазерном станке учеников школ

можно уже на ранней стадии обучения подготавливать к профориентации и

состязаниям школьников в профессиональном мастерстве по компетенции

«Лазерные технологии». Почему лазерная фотография? Быстро. Красиво.

Наглядно.

Этапы преобразования цифрового фото для загрузки файла в

CorelLASER:

1.

Исходный файл

2.

Обрезка и легкая корректировка во встроенном графическом редакторе

Windows

3.

Добавление надписи в ФотоМАСТЕР

4.

Выбор материала для прожига и симуляция изображения в программе

Fotograv 3.0

5.

Далее файл импортируется в программу CorelLASER для дальнейшей

гравировки и обрезания фотографии.

Один с примеров для практического применения лазерного станка: