Phương pháp để di chuyển chính xác một vật thể qua mặt phẳng 2 chiều


9

Đây là điều ngược lại / bổ sung cho câu hỏi trước đây của tôi , liên quan đến việc đo vị trí chính xác của một vật thể khi nó được di chuyển / vẽ bởi ai đó trong một khoảng thời gian ngắn. Giả sử tôi sử dụng một trong các cách tiếp cận được đề xuất của @ Rocketmagnet (có thể sử dụng bộ mã hóa tuyến tính), tiếp theo:

Giả sử tôi đã theo dõi / ghi lại dữ liệu vị trí XY khi một đối tượng được di chuyển tùy ý qua một số mẫu trên mặt phẳng 2 chiều bởi một người nào đó:

Mục tiêu: Bây giờ tôi muốn đối tượng sao chép mô hình chuyển động được ghi lại đó, nghĩa là tôi muốn đối tượng di chuyển qua các vị trí XY tương tự - nhưng lần này sẽ tự động.

Nói cách khác, tôi muốn hệ thống mang / chuyển đối tượng từ ghi (X1, Y1) sang (X2, Y2) sang (X3, Y3), v.v. Một lần nữa, hoàn toàn bị ràng buộc với mặt phẳng / bề mặt 2D, như vậy:

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Các ràng buộc:

  • Tôi muốn chuyển động khá chính xác / kiểm soát của đối tượng, không có sai số lớn hơn 0,5mm.
  • Miền của các điểm để đối tượng di chuyển sẽ mở rộng trên một hình vuông 30cm X 30cm.
  • Thời lượng / đường dẫn chính xác giữa các điểm là KHÔNG quan trọng - vì tôi sẽ có một tập hợp điểm khá phổ biến (vì vậy nó sẽ khá gần với chuyển động liên tục).

Một giải pháp tiềm năng mà tôi đã xem xét cho điều này (và tôi nghĩ rằng một giải pháp dễ thực hiện) là sử dụng các động cơ được đặt trên các cạnh nhưng bằng cách nào đó được kết nối với đối tượng. Nhưng tôi không chắc chắn làm thế nào để kết nối chúng theo cách cho phép 2 bậc tự do đồng thời, và hơn nữa, tôi không chắc làm thế nào / nếu có thể đạt được độ chính xác chuyển động mong muốn bằng cách sử dụng động cơ.

Vì vậy, câu hỏi của tôi là: phương pháp tiềm năng nào tôi có thể thử cho loại chuyển động 2 chiều được kiểm soát chính xác này? Có rất ít hạn chế về mặt vật lý trong thiết lập của tôi vì nó hiện đang tồn tại, vì vậy tôi sẵn sàng chơi với các triển khai (hợp lý) của bất kỳ mức độ phức tạp nào!

Một thông tin tốt là: Vì tôi sẽ có một hệ thống đo lường / theo dõi chính xác (từ câu hỏi trước ), có thể tích hợp phản hồi / hiệu chỉnh trong quá trình di chuyển, tôi cho rằng sẽ rất cần thiết nếu tôi muốn đảm bảo 0,5 sai số tối đa mm.

EDIT: Trong trường hợp ứng dụng chính xác được quan tâm: Hệ thống là nỗ lực của tôi trong một bản demo nghệ thuật điện tử đơn giản hóa, tức là, hành động của một người được ghi lại và sau đó được sao chép sau một khoảng thời gian hoặc trên một hệ thống trùng lặp gần đó Ban đầu tôi đã thử làm việc với các hợp kim bộ nhớ hình dạng (cụ thể là nitinol), nhưng việc ghi lại chuyển động 3 chiều của hình dạng đa điểm là không dễ dàng (FAR từ nó!), Do đó tôi đơn giản hóa thành một đối tượng "một điểm" trên 2 -D máy bay.


Tôi có thể hỏi hệ thống này sẽ là gì không? Nếu tôi biết, nó có thể giúp tôi cung cấp một câu trả lời tốt hơn.
Rocketmagnet

Ngoài ra, vì bạn là người máy, bạn có thể muốn tham gia Đề xuất Robotics Stackexchange
Rocketmagnet

@Rocketmagnet: Đã thêm mô tả ở trên. Và đề xuất Robotics: Cảm ơn, tôi tham gia; và nó dường như đang tiến tới 100% cực kỳ nhanh!
boardbite

Nếu đây là một bản demo nghệ thuật, bạn có thực sự cần độ chính xác như vậy không? Tôi nghĩ những gì bạn thực sự cần là độ phân giải. Ví dụ, nếu bản vẽ được sao chép hoàn hảo, nhưng bù lại 2 mm, đó có phải là vấn đề thực sự không?
Rocketmagnet

@Rocketmagnet: So với 30cm X 30cm, tôi nghĩ 0,5mm nghe có vẻ hơi cực. Suy nghĩ của tôi là nếu tôi bắt đầu làm việc với một phương pháp có khả năng về mặt lý thuyết có độ chính xác cao, thì thực tế của tôi trong thực tế chắc chắn sẽ phóng đại lỗi lên một chút, cuối cùng đưa nó lên 1 hoặc 2 mm.
boardbite

Câu trả lời:


9

Bạn cũng có thể kết hợp việc đo lường và nhân rộng thành một hệ thống. Hãy để tôi bắt đầu với câu trả lời trước cho câu hỏi của bạn: Ý tưởng 4

Bạn đã có vòng bi tuyến tính và bộ mã hóa được thiết lập để đo chuyển động của vật thể. Bây giờ tất cả những gì bạn cần làm là điều khiển những vòng bi đó. Thông thường, nếu bạn đang chế tạo một cái gì đó giống như máy phay CNC và bạn muốn điều khiển chuyển động tuyến tính, bạn sẽ sử dụng động cơ ballscrew và động cơ bước.

Ballscrew

Vấn đề với những thứ này là chúng không thể quay lại được, và do đó bạn sẽ không thể tự di chuyển đối tượng. Hai lựa chọn:

  1. Thêm cảm biến lực (sử dụng đồng hồ đo biến dạng ). Bây giờ hệ thống có thể phát hiện ra bạn đang đẩy vật thể lên và nó sẽ điều khiển động cơ tạo ra ảo ảnh rằng không có động cơ nào ở đó cả. Điều này có thể hoạt động rất tốt nếu bạn làm cẩn thận, và nếu động cơ đủ nhanh. Điều này được gọi là tuân thủ tích cực .
  2. Sử dụng động cơ tuyến tính . Đây là hoàn toàn có thể trở lại khi không có sức mạnh.

Động cơ tuyến tính


Tin tốt là, nếu bạn có đủ khả năng, bạn có thể mua các hệ thống chuyển động tuyến tính hoàn chỉnh từ các công ty như Aerotech hoặc Baldor Motion . Ngoài ra, bạn có thể yêu cầu một công ty kỹ thuật robot nhỏ xây dựng cho bạn toàn bộ hệ thống. Một lần nữa, các hệ thống này rất chính xác. Chúng được sử dụng trong đó độ chính xác 0,01mm là một yêu cầu phổ biến và thậm chí độ chính xác 0,001mm (nhưng sau đó bạn thực sự cần một môi trường được kiểm soát nhiệt độ).


Hệ thống chì có thể được backdriven nếu góc chì của vít đủ thấp. Tôi có một kết hợp ballscrew / nut Kerk mà tôi có thể dễ dàng backdrive bằng tay.
lyndon

@Rocketmagnet: Wikipedia định nghĩa thuật ngữ "backdrive" này là: "việc sử dụng một thành phần ngược lại để có được đầu vào từ đầu ra của nó". Bạn có thể giải thích những gì bạn có nghĩa là "[động cơ bước] không thể quay lại được", như trong sự liên quan ở đây là gì? Trong bản demo của tôi, con người sẽ KHÔNG di chuyển đối tượng đồng thời trong khi hệ thống đang di chuyển nó hoặc ngược lại (trên thực tế, có thể phần tự động sao chép trong bản demo của tôi sẽ tách biệt hoàn toàn với phần chuyển động của con người)
boardbite

7

Dựa trên chỉnh sửa của bạn, tôi nghĩ rằng giải pháp của tôi liên quan đến động cơ tuyến tính là hơi vượt trội. Ứng dụng của bạn chỉ đơn giản là một bản demo nghệ thuật tái tạo bản vẽ của ai đó. Mặc dù điều này cần phải có sự kiểm soát và giải quyết tốt để tạo ra một bản sao trung thực, nhưng nó thực sự không cần độ chính xác mà bạn đã chỉ định ban đầu.

Đầu tiên chúng ta nên làm rõ một số thuật ngữ thường bị hiểu sai: Độ chính xác, độ phân giải và độ lặp lại. Tôi đề nghị đọc bài viết Wikipedia Độ chính xác và chính xác .

Những gì bạn cần là độ phân giải tốt trong phần đo, có thể là 0,1mm. Bạn có thể cần độ lặp lại khá tốt, một lần nữa, giả sử 0,1mm. Tuy nhiên, bạn không thực sự cần độ chính xác cao. Ví dụ: nếu sao chép luôn xuất hiện giống hệt với bản gốc, nhưng lệch 3 mm sang trái, thì tôi chắc chắn bạn sẽ rất vui. Tương tự như vậy, điều gì xảy ra nếu sao chép quá lớn 0,5%? Đó thực sự sẽ là một vấn đề?

Đối với giai đoạn đo lường, tôi khuyên bạn nên sử dụng các chuỗi nồi. Chúng đơn giản để thiết lập.

Đối với giai đoạn sinh sản, những gì bạn muốn làm là một máy vẽ.

Máy vẽ

Đây không phải là khó khăn để làm cho chính mình, và mọi người làm cho họ mọi lúc. Kiểm tra Contraptor Plotter chẳng hạn. Hoặc nhiều ví dụ khác trên web.


5

nhập mô tả hình ảnh ở đây Đây là một trong những giải pháp thông minh nhất cho điều này mà tôi nhớ là đã thấy: "I" = Idler "D" = điều khiển Nền tảng màu xám đen được gắn vào các slide # 3,4 Nền tảng màu xám nhạt được gắn vào các slide # 1,2 được neo vào Dark Gray nền tảng

Cáp là một đường mỏng bao quanh các idlers và ròng rọc trong hình chữ "H"

Cáp được neo vào nền tảng màu xám nhạt (hiển thị bằng mũi tên)

Nếu ròng rọc điều khiển được điều khiển theo hướng ngược lại (CW và CCW) với cùng tốc độ. Nền tảng lớn hơn dịch lên và xuống trang.

Nếu ròng rọc điều khiển chạy cùng hướng (cả CCW nói), nền tảng nhỏ hơn chạy trên đầu trên nền tảng lớn bên trái và bên phải trên trang.

Thay đổi tốc độ và hướng của ròng rọc điều khiển có nghĩa là bạn có thể dịch theo bất kỳ hướng nào bạn muốn.

Sử dụng động cơ bước trên ròng rọc "D".


3

Một cách nữa để thực hiện một máy vẽ 2D là:

Máy vẽ 2D

Nó được sử dụng để vẽ một số hình vẽ lớn trong lễ hội Mind Out của tâm trí.

Như bạn có thể thấy, nó rất giống với phép đo 2D bằng cách sử dụng các chuỗi nồi, thay thế các nồi bằng động cơ.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.