Projet de découpe laser de boîte à lumière éblouissante à télécommande avec LaserMaker

Dans ce projet de robotique et de mécanisme STEAM, les élèves conçoivent et construisent une boîte à lumière éblouissante télécommandée à l'aide de LaserMaker. La leçon relie la conception de la structure de la boîte, la construction de la boîte en un clic, les réseaux d'anneaux, les trous de lumière décoratifs, le montage du moteur TT, les chaînes de lumière LED, les composants de la télécommande 2.4G, le câblage, la découpe laser et l'assemblage pratique.

1. Aperçu de la leçon

1.1 Objectif du projet

Les étudiants concevront une boîte à lumière carrée avec des trous décoratifs de transmission de la lumière, ajouteront des fonctionnalités de montage de moteur, créeront des pieds de support, dessineront une plaque tournante rotative pour la chaîne de lumière LED, découperont au laser les pièces, câbleront les composants de commande et assembleront une boîte à lumière alimentée pouvant créer un affichage d'éclairage dynamique.

1.2 Utilisation recommandée en classe

2. Objectifs d'apprentissage

2.1 Ce que les élèves apprendront

2.2 Compétences VAPEUR Développées

2.3 Faire responsable

Les étudiants doivent tester soigneusement les pièces alimentées et suivre les instructions de l'enseignant ou du superviseur de laboratoire lorsqu'ils travaillent avec des batteries, des récepteurs, des moteurs, des DEL et des composants mobiles. Le caisson lumineux doit être assemblé de manière à ce que les fils soient protégés et que les pièces en rotation ne frottent pas contre les panneaux du caisson.

3. Contexte réel: Pourquoi construire une boîte à lumière éblouissante?

Les caissons lumineux et les présentoirs de style lanterne sont souvent utilisés dans les terrains de jeux, les festivals, les salles de classe et les événements de fabricants pour créer une atmosphère visuelle lumineuse. Lorsque des trous décoratifs sont découpés dans la boîte, la lumière peut passer à travers et projeter des motifs sur l'espace environnant.

Dans ce projet, les élèves ajoutent un moteur rotatif à l'intérieur de la boîte afin que la chaîne de lumière LED puisse se déplacer et créer un effet de lumière changeant. Le résultat est un petit écran alimenté qui combine structure, lumière, mouvement et contrôle.

4. Planification des matériaux et des pièces

4.1 Liste des équipements

Avant de modéliser la boîte à lumière, les étudiants doivent identifier les composants électroniques, le matériau structurel, le composant d'éclairage et le matériel utilisé dans le projet.

4.2 Liste des pièces structurelles

La structure de laser-coupe est organisée dans les panneaux de caisson lumineux, le châssis, et la plaque tournante de lumière-ficelle de LED.

5. Lesson Procedure

5.1 Générer la boîte à lumière

Ouvrez LaserMaker et cliquez sur Artefact en un clic dans la barre de menus. Cet outil peut rapidement générer la disposition à plat d'une structure de boîte, ce qui permet de gagner du temps par rapport au dessin manuel de chaque panneau et joint.

Dans la fenêtre contextuelle, choisissez l'outil Boîte à angle droit. Dans le flux de travail source, la longueur, la largeur et la hauteur de la boîte sont définies sur 100mm et la taille de l'encoche sur 15mm. Prévisualisez la carte d'affichage plat avant de créer la boîte.

Cliquez sur OK pour générer les six panneaux de boîte dans la zone de dessin. Les panneaux générés comprennent des étiquettes d'orientation, qui sont utiles lors de la conception et de l'assemblage.

Déplacez les étiquettes d'orientation à l'extérieur des panneaux afin que les zones centrales restent dégagées pour les motifs décoratifs et les trous de transmission de la lumière.

5.2 Ajouter des trous de lumière en forme d'étoile

Ouvrez le panneau Galerie et choisissez le graphique Pentagram dans Graphiques de base. Faites-le glisser sur la toile et redimensionnez-le à 15mm sur 15mm.

Sélectionnez le pentagramme et ouvrez l'outil Ring Array dans Outils avancés. L'aperçu du tableau aide les élèves à créer des motifs d'étoiles répétés autour d'un point central.

Dans le flux de travail source, les paramètres de la matrice en anneau sont Angle de départ 6 °, Angle de pas 50 °, Nombre de copies 7 et Centre X 30. Ces réglages créent un motif circulaire en étoile.

Ajoutez un autre pentagramme au centre du motif en étoile circulaire, puis regroupez les graphiques en étoile afin qu'ils puissent être copiés et positionnés comme un seul motif.

Utilisez Copier et Coller pour dupliquer le motif en étoile groupé, puis placez les motifs sur les panneaux de la boîte à lumière.

Placez les motifs en étoile sur le panneau avant et les autres panneaux visibles. Le panneau inférieur est utilisé pour l'installation du moteur, il n'a donc pas besoin du motif en étoile circulaire.

5.3 Ajouter la position du moteur et le trou du fil

Ouvrez la section Robotique Open Source dans la Galerie et sélectionnez le graphique moteur OSROBOT. Faites-le glisser sur la toile pour que les trous de montage du moteur puissent être ajoutés au panneau inférieur.

Faites pivoter le graphique du moteur de 90 degrés pour que le moteur TT soit positionné verticalement dans la conception.

Déplacez le graphique du moteur sur le panneau inférieur. Le trou d'arbre du moteur doit être placé aussi près que possible du centre du panneau inférieur afin que la plaque tournante LED ait suffisamment d'espace pour tourner à l'intérieur de la boîte à lumière.

Parce que le récepteur et la batterie sont à l'extérieur de la boîte à lumière dans le flux de travail source, dessinez un petit trou de filetage sur le panneau arrière. Dans le flux de travail source, le trou est un rectangle de 7,5mm sur 5,5mm.

5.4 Ajouter des pieds d'appui

Le moteur et le matériel créent une hauteur supplémentaire sous la boîte à lumière, de sorte que les pieds de support sont ajoutés pour améliorer la stabilité. Sélectionnez un rectangle arrondi dans la section Graphiques de base de la Galerie.

Placez le rectangle arrondi sur le côté inférieur droit du panneau arrière et redimensionnez-le pour que sa largeur corresponde à la zone du tenon à proximité.

Copiez et collez le deuxième rectangle arrondi, puis placez-le sur le côté inférieur gauche du panneau arrière.

Sélectionnez le panneau arrière et les deux rectangles arrondis, puis utilisez l'outil Union pour les fusionner en une partie connectée.

Les structures de tenon de panneau avant et arrière s'assortissent, ainsi les étudiants peuvent répéter le même processus pour le panneau avant ou copier le panneau arrière, enlever le trou de filetage, et l'employer comme panneau avant avec des pieds de soutien.

5.5 Dessiner la lumière LED-String Turntable

La chaîne de lumière LED repose sur une plaque tournante ronde fixée à l'arbre du moteur TT. Utilisez l'outil de mesure de distance pour estimer le rayon disponible à l'intérieur de la boîte à lumière. Dans le flux de travail source, le rayon du plateau tournant est réglé sur 35mm, de sorte que le diamètre du cercle est de 70mm.

Utilisez l'Outil Ovale et maintenez Ctrl enfoncé pour dessiner un cercle de 70mm de diamètre pour le plateau tournant.

Ajoutez le trou d'arbre de moteur TT en sélectionnant les trous TT dans Pièces mécaniques de la Galerie et en plaçant le graphique au centre du plateau tournant.

Supprimez les étiquettes auxiliaires, le texte rouge ou les lignes de construction qui ne sont plus nécessaires, puis enregistrez le fichier.

6. traitement de laser

6.1 Définir les processus de traçage et de découpe

Le dessin de la boîte à lumière utilise deux processus principaux: le traçage et la découpe. Dans le flux de travail source, le contour du moteur OSROBOT est utilisé pour le traçage, tandis que les pièces structurelles restantes, les trous, les ouvertures décoratives et la plaque tournante sont découpés.

Avant la fabrication, les étudiants doivent vérifier les paramètres de vitesse et de puissance de la machine de découpe laser sélectionnée, simuler la séquence du processus et confirmer que le traçage se produit avant la découpe, le cas échéant.

7. Câblage et assemblage

7.1 Câblage du circuit

Avant l'assemblage, passez en revue le schéma de câblage. Le moteur TT, la batterie 18650, le récepteur 2.4G et la chaîne de lumière LED doivent être connectés conformément au plan de câblage du projet.

7.2 Assemblage structurel

Tout d'abord, localisez le moteur, le châssis et le matériel correspondant. Utilisez des vis et des écrous pour fixer le moteur au châssis.

Ensuite, localisez les panneaux avant et arrière de la boîte à lumière. Assemblez les panneaux avant et arrière avec le châssis et passez les fils de connexion du moteur TT à travers le trou de filetage du panneau arrière.

Ensuite, localisez les panneaux gauche et droit et assemblez-les à la plaque de base. Trouvez ensuite la platine et la chaîne de lumière LED. Fixez la plaque tournante à l'arbre du moteur TT et placez la chaîne de lumière LED sur la plaque tournante.

Localisez la batterie 18650 et le récepteur 2.4G. Connectez le moteur et la batterie TT au récepteur. Enfin, localisez le panneau supérieur, allumez l'interrupteur à chaîne LED et couvrez le panneau supérieur.

Après l'assemblage, déboguer la boîte à lumière en vérifiant l'effet d'éclairage, la rotation, le câblage et la stabilité de la boîte.

8. Tester, déboguer et améliorer

9. Projet terminé et réflexion

Après la modélisation, le traitement laser, le câblage et l'assemblage, les étudiants complètent une boîte à lumière éblouissante télécommandée. Le projet offre aux étudiants une expérience complète de la conception à la fabrication, y compris les réseaux d'anneaux, la construction de boîtes en un clic, les graphiques de la galerie, le redimensionnement graphique, la conception du pied d'appui, la découpe laser, le câblage du circuit et les tests d'assemblage.

10. Le défi de l'extension

Dans la boîte à lumière finie, le contrôle de la luminosité de la chaîne de lumière LED peut nécessiter une ouverture fréquente de la boîte. En même temps, la compensation de laser et l'ajustement serré de doigt-joint peuvent rendre l'ouverture répétée plus difficile.

Comme défi d'extension, les élèves peuvent redessiner la boîte à lumière avec un couvercle amovible, une ouverture de style boîte-cadeau, une position de commutateur plus accessible ou un nouveau système de motif qui crée des effets de lumière plus colorés.

11. Note d'équipement pour les enseignants

Ce projet convient aux coupeurs de laser de salle de classe qui soutiennent la coupe et le traçage des matériaux de feuille pour de petits projets de robotique et de mécanisme. Pour des écoles, makerspaces, et laboratoires de VAPEUR de débutant, des projets comme les caissons lumineux éblouissants, les affichages à LED, les platines tournantes motorisées, et les structures à télécommande peuvent être accomplis avec un coupeur de laser de salle de classe tel queSérie de boulons laser Thunder.

Les enseignants peuvent choisir la machine et la configuration du matériel en fonction de l'espace en classe, de l'épaisseur du matériau, des composants électroniques et de la taille du projet. Le même flux de travail LaserMaker peut également être adapté pour d'autres machines laser CO2 lorsque les étudiants passent à des boîtes à lumière plus grandes ou à des projets d'affichage motorisés plus avancés.