序章

开源造物——走进激光切割

一个完整的开源硬件作品自然少不了合适的结构，而目前创客作品的结构件的加工方式，主要有手工制作、3D打印、激光切割等。在这3种方式中，手工制作对操作者的个人技能要求较高，或需要专业的装备；3D打印能够制作出个性化的结构件，但设计复杂模型需要具备专业建模知识，打印过程耗时较长，且不是每次打印都能够成功；而激光切割可以快速绘制作品结构件图纸，结构件的制作时间短，加工精度得到有效保证，但其缺陷是制作立体结构较为复杂。综合衡量这3种方式，我们选择激光切割这种方式来为开源硬件作品制作结构件。部分作品如图0.1所示。

图0.1 作品展示

0.1 激光切割建模软件

有些人对激光切割机的印象还停留在“门槛高”“操作复杂”“不知能用来做什么”，认为能操作激光切割机的必定是资深的工程师。其实不然，绝大多数使用者对于激光切割机的使用要求是切割某种材料，而要达到这种程度的要求基本没有太大的难度，你只需要知道设置激光切割机的功率、切割速度，剩下的就是如何切得好的问题了。当然，我们可能还要自己去建模（设计激光切割图纸）。针对上述两个问题，我们选择了LaserMaker这款激光切割建模软件（见图0.2）。

图0.2 LaserMaker

LaserMaker是一款为创客教育研发的激光切割建模软件，它不仅绘图简单，而且融合了激光加工工艺模式，因此，我们把LaserMaker作为本书结构件建模的推荐软件。LaserMaker具有以下三大核心功能。

（1）快速造物功能：Laser-Maker具有简便、快捷的绘图能力，内含建模模板、多元图库，可实现从绘图、加工工艺选择、参数设置到激光加工一体化快速实现的流程。

（2）加工工艺设置：Laser-Maker内嵌了设置激光切割加工工艺和参数的功能，目前可设置浅雕、深雕、描线、切割4种加工工艺（见图0.3）。

图0.3 4种加工工艺

（3）模拟造物功能：Laser-Maker有按照设定的加工工艺和加工参数进行模拟激光切割工作的功能，在软件中直接动态呈现模拟效果，使造物者能够直观、便捷地将设计与制作关联起来，从而提升设计的调试效率，减少材料的损耗。

本书中的案例使用的Laser-Maker软件版本是1.5.89。

0.2 LaserMaker的基本操作

由于在本书中，激光切割的作用主要体现在结构件的设计、制作中，因此在这里主要介绍结构件模型的绘制。LaserMaker提供了“一键造物”等功能，非常适合新手使用，只需简单设置参数就可以快速完成结构件设计。同时LaserMaker的图库中收藏了当前各大开源硬件厂家的模块，只需将其拖曳到设计图中，即可完成模块图纸的绘制，提高了结构件建模的效率。例如图0.4中掌控板的模块图纸，就是从图库中拖曳出来的。

图0.4 掌控板的模块图纸

0.3 一键造物

LaserMaker中提供了“一键造物”的功能，只需设置参数就可以完成模型绘制，如图0.5所示。

图0.5 一键造物参数设置

目前“一键造物”包括3项功能：直角盒子、圆角盒子、模数齿轮。直角盒子和圆角盒子主要用于开源硬件的固定，我们可以通过设置盒子的长、宽、高、拼接凹槽、圆角半径（圆角盒子）等参数，快速设计出一个盒子结构件。直角盒子和圆角盒子的区别在于盒子的边角是直角还是圆角（见图0.6、图0.7）。

▲图0.6 直角盒子激光切割图纸与实例

图0.7 圆角盒子激光切割图纸与实例

模数齿轮激光切割图纸如图0.8所示。对于模数齿轮，模数是决定齿大小的因素。模数被定义为模数制轮齿的一个基本参数，是人为抽象出来用以度量轮齿规模的数，目的是标准化齿轮刀具，降低成本。其计算公式为：

模数（m）=分度圆直径（d）/齿数（z）=齿距（p）/π