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Vor fast 4 Jahren entstand die erste Idee zum Selbstbau eines Fotoplotters zur Belichtung von Filmen, damals noch mit einem DPSS LASER.

Die Idee blieb dann lange liegen, bis ich dieses Jahr einen neuen Versuch gestartet habe. Der Fotoplotter besteht aus einer Aluminiumtrommel auf welche das Filmmaterial (ursprünglich Orange-DryPeel Trockenfilm ) aufgeklebt wird und über eine 407nm BlueRay Laserdiode belichtet wird.

Eine Anmerkung zur Vorsicht im Umgang mit LASERN, speziell UV-LASER: niemals ohne Laserschutzbrille arbeiten!!!

Der Laserstrahl ist auf 10um fokusiert. Die Laserdiode mit einer Leistung vom 200mW wird von einem schneller Laserdiodentreiber IC-HKB angesteuert. Die Daten werden von einem ATXMEGA256A3 aufbereitet und per DMA über SPI an die Diode geliefert. Die Ansteuerung der Trommel und des Laserschlittens erfolgt über Schrittmotoren und LMD18245 Treiber. Die Daten für die Schrittmotoren werden ebenfalls über DMA übertragen.

Der Fotoplotter ist ein Rasterfotoplotter, die Bilddaten werden im Bitmapformat übertragen die maximale Auflösung ist ca 1000DPI. Die 'Bildtrommel' hat einen durchmesser von 360mm somit können 2 Eurokarten (Langseite 160mm) hintereinander geplottet werden. Die Drehzahl beträgt mit dem derzeitigen Aufbau max. 10U/sek somit benötigt eine Eurokarte ca 400sek zur Belichtung

Während den Versuchen zeigte sich, dass der negativ Fotoresist hervoragend für die Aufgabe geeigent ist und zudem wesentlich günstiger als der Tageslichttrockenfilm ist. Der Photoresist wird nun auf der Trommel belichtet und anschließend auf die Leiterplatte auflaminiert, und entwickelt.

Mechanischer Aufbau:

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Die Lasereinheit wird durch 4 14mm Gleitlaeger auf geschliffenen Achsen geführt und mit einer Trapezgewindespindel positioniert. Die Schrittmotoren arbeiten im Mikroschrittbetrieb (36 Teilschritte).

Eine Blende direkt an der Trommel verhindert Belichtung durch Streulicht. Alle Teile wurden schwarz eloxiert um Reflexionen zu vermeiden

Elektronik:

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Kernstücl ist ein ATXMega256A3 welcher die Daten aus dem USB FIFO aufarbeitet und mittels DMA an den Lasertreiber überträgt

Fotoplotter in Aktion:

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interessant ist, dass der Photoresist nach der Belichtung eine Zeitlang grün floureszeiert, was als nachleuchtende Linie zu erkennen ist.

Belichteter Photoresist:

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Fotoresist auf Leiterplatte übertragen:

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Erster Versuch mit dem Laminat, allerdings bildeten sich beim Laminieren Luftblasen, welche den Resist an der unteren Ecke etwas abgelöst hat.

 

 

Nun gilt es noch den Photoplotter zu optimieren, ein Gehäuse zu bauen und die PC-Steuersoftware zu vollenden......

demnächst mehr dazu.....

 


 

Version 2: update 1.7.2012

Selbstbau eines Photoplotters V2:

Nachdem das bisherige PC-Interface unter Linux nicht ohne Aufwand unter Windows nutzbar war habe ich nochmals ein Redesign durchgeführt. Neu sind nun:

- SD-Karten Interface und USB

- TFT-Farbdisplay mit Touchscreen

- Ansteuerung des Rotationsmotors über die beiden D/A-wandler somit gute Sinusansteuerung

- Verwendung einer DDS als Taktbasis für Antrieb und Laser

- Dämpfung der Aluminiumtrommel um Eigenresonanzen zu verhindern

- Implementierung eines Testmustergenerators um die unterschiedlichen Belichtungszeiten des Fotoplotters zu ermitteln.

 

 

Speziell die DDS war mir sehr wichtig, da somit die Takte für Antrieb und LASER gemeinsam von einer Taktquelle, welche in Schritten von 2 Hz einstellbar ist , abgeleitet werden, somit ist eine belibige Rotationsgeschwindigkeit möglich.

Für Thermopapier benötigt der Plotter ca 20 U/min für Resist kann 250U/min verwendet werden. Die DDS versorgt das SPI interface, welches die Daten für den Laser liefert mit dem Schiebetakt. Die SPI muss dazu im Slave-Mode sein.

Bei machen Frequenzen neigte die Aluminium-Trommel zu Eigenresonanzen. Um dies zu verhindern wurde die Trommel nochmals überarbeitet. Das innere der Trommel wurde mit einem sehr weich aushärtenden 2 Komponenten-Silikonharz teilweise aufgefüllt, so dass die Resonanzmasse erhöht und zusätzlich bedämpft wird.

 

Nochmals der Hinweis: UV-Laserdioden mit 200mW sind kein Spielzeug. Der Nachbau eines solchen Projekltes setzt eine geeignete Laserschutzbrille und Kenntnisse im Umgang mit LASERn vorraus!!

Version 2

Die Mechanik wurde komplett von dem Fotoplotter V1.0 übernommen. Die Aluminiumtrommel wurde nach dem Vergießen mit dem Silikonharz nochmals gewuchtet und anschließend nochmals überdreht um eine schönere Oberfläche zu erhalten.

Die Auflösung im Grobmodus beträgt 82Punkte/mm bzw 2082DPI bei 250U/min ist ein Film für eine Eurokarte in 32min belichtet. Die Schaltung kann auch eine 500mW Laserdiode treiben, damit ließe sich die Belichtungszeit dann auf ca 14min reduzieren. Alternativ kann die Auflösung noch reduziert werden, was allerdings eine Justage des Fokus der Laserdiode notwendig macht.

Eine Automatische Fokusierung der Laserdiode wäre eine schöne Ergänzung, vielleicht hat ja jemand eine gute Idee??

 

 

 

Jetzt muss noch ein Gehäuse entstehen...