Лазерни творения: Проектиране и производство на персонализиран идентификационен маркер

Строителни материали (за всеки екип)

Необходими материали

• Лазерна резачка/гравер Epilog
• Софтуер за графичен дизайн, базиран на Windows. За целите на този урок план ще използваме CorelDRAW. (Безплатната пробна версия може да бъде изтеглена на: https://www.coreldraw.com/en/pages/free-download/)
• Ленти от дърво. За целите на този проект ще използваме лист от елша 14 ”x 4.5” с дебелина приблизително 1/8 ”.

Design Challenge

Вие сте екип от инженери, изправени пред предизвикателството да използвате лазерен принтер/фреза за проектиране и производство на собствена персонализирана раница/етикет за багаж.

Критерии

• Използвайте CorelDRAW за проектиране и изрязване.

Ограничения

• Използвайте само предоставените материали.

1. Разбийте класа на екипи от 2-4.
2. Преди урока преценете колко ученици са използвали лазерен нож преди това и кои имат опит със софтуера за графичен дизайн.
3. Раздайте ученическия лист на Laser Creations.
4. Обсъдете темите в раздела „Основни понятия“. Използвайки ресурсите в раздела „Основни концепции“, обучете учениците за това как работи лазерният нож и какви материали може да гравира и реже. Преди да изпълните дейността, обсъдете с учениците как лазерът разпознава растерни и векторни линии в софтуера за проектиране.
5. Най -добрият начин да опишете как работят CO2 лазерните резачки/гравери е да сравните системата с вашия принтер. Използвайки подобна технология, лазерният резач/гравьор заснема изображенията, които обикновено отпечатвате, на хартия, но вместо мастило се излъчва CO2 лазерен лъч и този лъч всъщност изгаря изображението, което сте избрали за гравиране/гравиране или изрязване. Лазерът разпознава изображения, графики, текст и линии и чрез вашия софтуер за графичен дизайн и драйвер за печат вие инструктирате лазера върху кои елементи да гравирате и кои искате да изрежете. Лазерът работи в три различни режима: растер, вектор и комбинирани.
   Режим на растер: Използваме растерния режим, когато искаме да гравираме или гравираме. Повечето потребители гравират клипарт, сканирани изображения, снимки, текст и графични изображения.
   Векторният режим: Използвайте векторен режим, когато режете линии. Във векторен режим една линия се разпознава като линия, която трябва да бъде изрязана въз основа на ширината на линията (или хода). За да улесните нещата, задайте всички линии на рязане на ширина на линията от 0.001 ”(0254 мм) или ширина на линията на косата в CorelDRAW. Векторните линии, които искате да гравирате, вместо да изрежете, трябва да бъдат зададени на дебелина 0.006 мм или по -голяма.
   Комбиниран режим: Използвайте тази настройка, когато гравирате и нарязвате една и съща работа. Лазерът винаги първо ще гравира и след това ще следва пътя на векторното изрязване.
6. Прегледайте процеса на инженерно проектиране, предизвикателството при проектирането, критериите, ограниченията и материалите.
7. Обяснете, че учениците ще започнат с проста дейност - дървен идентификационен етикет, който можете да прикрепите към раницата или багажа им. Те трябва да използват работния лист на ученика, за да ги преведат през стъпките на проектиране на персонализирания етикет и използване на лазера за гравиране и изрязване!
8. Те трябва да предприемат следните стъпки:
   1. Отворете нов файл в CorelDRAW. Под „размер на страницата“ въведете размера на дървената дъска, с която ще работите. За целите на този урок използвахме 14 ”x 4.5”, но размерът на страницата ви може да е различен.
   2. Използвайки инструмента за правоъгълник, нарисувайте багажния си етикет - предлагаме размер 2 ”x 4” или 3 ”x 5”, в зависимост от размера на дървената ви дъска.
   3. Уверете се, че етикетът ви е зададен на тегло на линията „линия на косата“.
   4. Трябва да добавим кръг, който ще ви позволи да поставите пръстен или низ, за ​​да прикрепите етикета към чантата си. Използвайте Ellipse Tool, за да създадете малка дупка - около ¼ ”в диаметър. Не забравяйте да промените контура на „линия на косата“, така че да се изреже.
   5. След като нарисувате квадратния си етикет и изрязаната дупка, използвайте текстовия инструмент, за да въведете информацията за контакт, която искате да включите, като например вашето име и имейл адрес.
   6. Изберете вашия шрифт и размер, за да пасне най -добре на етикета.
   7. Когато сте готови да гравирате и изрежете етикета си, натиснете „CTRL P“ и изпратете работата си на лазера. Когато драйверът за печат се появи, променете размера на парчето, така че да съответства на това, което сте въвели в CorelDRAW. Променете настройките за гравиране на растри и настройките за векторно изрязване (вижте ръководството за потребителя за препоръчителните настройки за вашия лазер с мощност). И накрая, уверете се, че сте избрали „комбиниран режим“ в драйвера за печат, тъй като искате да гравирате и изрязвате.
   8. Когато работата достигне лазера, натиснете зеления бутон „GO“ и вашият етикет ще бъде направен. След като създадете свой собствен маркер с инструкциите по -горе, експериментирайте с различни форми, текст и шрифтове, за да създадете нов маркер за приятел или член на семейството!

Урокът може да бъде направен само за 1 клас за по -големите ученици. Въпреки това, за да помогнете на учениците да не се чувстват прибързани и да осигурят успех на учениците (особено за по -малките ученици), разделете урока на два периода, като дадете на учениците повече време за мозъчна атака, тестване на идеи и финализиране на техния дизайн. Проведете тестването и разбора през следващия учебен период.

Как работи лазерът и съвместими материали:

CO2 лазерите на Epilog са видове газови лазери. В системите за рязане/гравиране на CO2 електричеството се подава през тръба, пълна с газ, която се намира в задната част на машината. По принцип газовете в тръбата включват смес от въглероден диоксид, азот, водород и хелий. Когато електричеството преминава през тази тръба, се произвежда светлина. Създадената светлина е достатъчно мощна, за да прореже много материали, включително дърво, акрил, тъкани/текстил, гума, хартия/картон и много други. Светлината от CO2 лазерен нож/гравиращ канал също гравира/гравира - но не реже - по -твърди материали като шисти, стъкло, камък и покрити метали.

Лазерните фрези се контролират от компютър, което означава, че потребителят казва на лазера какво да прави, като манипулира произведения на изкуството и предоставя специфични инструкции за гравиране или изрязване чрез драйвера за печат. Лазерните приложения обикновено се разделят на две категории: растрово гравиране и векторно изрязване. Представеният по -долу студентски проект включва приложения за гравиране и рязане.

Растрово гравиране

Растровото гравиране може да се опише най -добре като многократна матрична „печат” с лазер. Растровото гравиране се използва за създаване на много детайлни графични изображения. Лазерната глава сканира напред -назад, отляво надясно, гравирайки поредица от точки една по една. Докато лазерната глава се движи надолу ред по ред, точков модел образува изображението, отпечатано от вашия компютър. Можете да растровите гравиране на сканирани изображения, текст, клипарт, снимки или чертежи.

Това произведение на изкуството е добро представяне на растерни файлове. Снимката на тигъра ще гравира растерно, както и текстът, който е поставен на страницата.

Векторно изрязване:

Когато режете вектор, лазерът следва непрекъснат път, който следва очертанията или профила на изображение или текст. Векторното изрязване обикновено се използва за изрязване изцяло на материали като дърво, акрил, хартия и др. Може да се използва и за бързо маркиране на знаци и геометрични шарки. Можете да режете векторно с лазера, като зададете обектите и текста да бъдат незапълнени и нарисувани с контур от 0.001 ”(0.025 мм). Тънкият контур ще произведе векторно изрязване.

Графиката по -горе показва векторно изображение, съставено от линии. Можете да кажете, че това е векторно изображение, защото можете индивидуално да изберете някоя от линиите и да манипулирате тази част от графиката.

Лазерът определя кои линии да гравира или изрязва въз основа на ширината (хода) на всяка линия. Ако използвате CorelDRAW, всяка линия, зададена на ширината на линията на косата, ще се отреже. Но ако използвате различен софтуер, таблицата по -долу очертава какви тегла ще гравират и изрязват при различни ширини и разделителни способности.

Ширина на линията 150 DPI 200 DPI 300 DPI 400 DPI 600 DPI 1200 DPI

Интернет връзки

• Epiloglaser.com

Препоръчителна четене

• Ръководство за потребителя на лазер Epilog https://www.epiloglaser.com/tech-support/laser-manuals.htm

Писателска дейност

• Сега, когато разбирате как работят лазерните резачки/гравьори, колко ежедневни предмети около вас виждате, които биха могли да бъдат гравирани или изрязани с лазер?
• След изпълнение на този проект, какви други видове проекти смятате, че биха могли да бъдат завършени с лазер?

Привеждане в съответствие с учебните програми

Забележка: Всички учебни планове от тази поредица са приведени в съответствие със Стандартите за компютърни науки на Асоциацията на учителите по компютърни науки K-12, Общите основни държавни стандарти на САЩ за математика и, ако е приложимо, и с Принципите и стандартите на Националния съвет на учителите по математика за училище Математика, Стандартите на Международната технологична образователна асоциация за технологична грамотност и Националните стандарти за научно образование в САЩ, които са изготвени от Националния изследователски съвет.

Научни стандарти и практики от следващо поколение 6-8 клас (на възраст 11-14 години) Практика 5: Използване на математика и изчислително мислене

Описвайте, измервайте, оценявайте и/или графизирайте количества като площ, обем, тегло и време за решаване на научни и инженерни въпроси и проблеми.

Научни стандарти и практики от следващо поколение 6-8 клас (на възраст 11-14 години) Практика 5: Използване на математика и изчислително мислене

Използвайте математически представи, за да опишете и/или подкрепите научните заключения и дизайнерските решения.

Общи основни държавни практики и стандарти за училищна математика (за всички възрасти)

CCSS.MATH.PRACTICE.MP1 Осмислете проблемите и продължете да ги решавате.

CCSS.MATH.PRACTICE.MP5 Използвайте подходящи инструменти стратегически.

Стандарти за технологична грамотност - всички възрасти Природата на технологиите

• Стандарт 2: Студентите ще развият разбиране за основните концепции на технологията

Проектираният свят

• Стандарт 17: Студентите ще развият разбиране и ще могат да избират и използват информационни и комуникационни технологии

CSTA K-12 стандарти за компютърни науки 6-9 клас (на възраст 11-14)

5.2 Ниво 2: Компютърни науки и общност (L2)

Изчислителна практика и програмиране (CPP)

2. Използвайте разнообразни мултимедийни инструменти и периферни устройства, за да поддържате личната производителност и обучение в цялата учебна програма.

CSTA K-12 стандарти за компютърни науки 9-12 клас (на възраст 14-18)

5.3 Ниво 3: Прилагане на концепции и създаване на реални решения (L3)

5.3.B Концепции и практики за компютърни науки (CP)

Изчислителна практика и програмиране (CPP)

3. Използвайте усъвършенствани инструменти за създаване на цифрови артефакти (например уеб дизайн, анимация, видео, мултимедия).

Отворете нов файл в CorelDRAW.

Под „размер на страницата“ въведете размера на дървената дъска, с която ще работите. За целите на този урок използвахме 14 ”x 4.5”, но размерът на страницата ви може да е различен.

Използвайки инструмента за правоъгълник, нарисувайте багажния си етикет - предлагаме размер 2 ”x 4” или 3 ”x 5”, в зависимост от размера на дървената ви дъска.

Уверете се, че етикетът ви е настроен на тегло на линията „линия на косата“.

Трябва да добавим кръг, който ще ви позволи да поставите пръстен или низ, за ​​да прикрепите етикета към чантата си. Използвайте Ellipse Tool, за да създадете малка дупка - около ¼ ”в диаметър. Не забравяйте да промените контура на „линия на косата“, така че да се изреже.

След като нарисувате квадратния си етикет и изрязаната дупка, използвайте текстовия инструмент, за да въведете информацията за контакт, която искате да включите, като например вашето име и имейл адрес.

Изберете вашия шрифт и размер, за да пасне най -добре на етикета.

Когато сте готови да гравирате и изрежете етикета си, натиснете „CTRL P“ и изпратете работата си на лазера. Когато драйверът за печат се появи, променете размера на парчето, така че да съответства на това, което сте въвели в CorelDRAW. Променете настройките за гравиране на растри и настройките за векторно изрязване (вижте ръководството за потребителя за препоръчителните настройки за вашия лазер с мощност). И накрая, уверете се, че сте избрали „комбиниран режим“ в драйвера за печат, тъй като искате да гравирате и изрязвате.

Когато работата достигне лазера, натиснете зеления бутон „GO“ и вашият етикет ще бъде направен. nСлед като създадете свой собствен маркер с инструкциите по -горе, експериментирайте с различни форми, текст и шрифтове, за да създадете нов маркер за приятел или член на семейството!