Làm thế nào là thiết kế này cho một lựa chọn và địa điểm PCB cơ bản?

Tôi không có kinh nghiệm với bất kỳ thiết kế cơ khí nghiêm túc nào, nhưng vì sự cần thiết và tò mò, tôi đang cố gắng chế tạo một máy chọn và đặt (cho các dự án sở thích của tôi cũng như sản xuất PCB khối lượng thấp) - nhưng là một phiên bản rất cơ bản của nó, tùy chỉnh cho các ứng dụng điển hình của riêng tôi.

Thông số kỹ thuật: Tôi đang cố gắng xây dựng hệ thống với:

• Chi phí <US $ 100 (không bao gồm máy thu chân không, kính hiển vi, v.v.)
• Khu vực bảng / bảng: Khoảng. một feet vuông (không quan trọng)
• Tốc độ khoảng 1 phần được chọn và đặt trong vòng 5 giây (không quan trọng).
• "Đầu dò" (xem hình bên dưới) được dự định là một máy thu chân không (cũng như kính hiển vi kỹ thuật số USB thu nhỏ kèm theo)
• Độ phân giải / kích thước bước từ 0,3 mm trở xuống (dấu chân phần nhỏ nhất của tôi là 1206 điện trở và 3 mm QFN).
• Độ chính xác và độ lặp lại không quá quan trọng vì tôi có sự giám sát trực quan / phóng đại của quá trình thông qua kính hiển vi USB.

Bản nháp đầu tiên của tôi về cấu trúc rất barebones, cho đến nay bao gồm 3 bước, 3 thanh ren, kính hiển vi USB và bộ thu chân không:

Hoạt động:

• Trên PC của tôi, đối với từng bộ phận được đặt, tôi lưu trữ tọa độ (X, Y) cho cuộn băng tương ứng cũng như tọa độ cho vị trí mục tiêu trên PCB.
• Động cơ / thanh / trục trục Y di chuyển đến cuộn băng và nhặt một phần, sau đó di chuyển dọc theo trục Y đến tọa độ Y của vị trí mục tiêu trên PCB.
• Động cơ trục / thanh / PCB di chuyển dọc theo trục X để cho phép căn chỉnh tọa độ X.
• Động cơ trục Z / thanh / bộ phận hạ xuống PCB để đặt một phần, sau đó tăng lên.
• Lặp lại cho đến khi hoàn thành.
• Tôi giám sát bất kỳ sự sắp xếp sai hoặc bỏ lỡ một phần, vv thông qua kính hiển vi kỹ thuật số được xem trên màn hình PC của tôi.
• Nếu bất kỳ điều chỉnh nào cần được thực hiện trong bất kỳ điều nào trong số này, tôi chỉ có thể tạm dừng thủ công và điều chỉnh vị trí / hành động bằng máy tính.

Đây là câu hỏi của tôi :

1. Là thiết lập cơ học được vẽ ở trên quá đơn giản để thực hiện các phong trào? Dựa trên việc tôi đọc một số tài liệu và xem một số video về chọn và địa điểm, các hệ thống trông phức tạp hơn nhiều ở dạng xây dựng, và cũng chỉ có PCB hoặc máy thu chân không di chuyển, chứ không phải cả hai - trong khi tôi, tôi có một di chuyển dọc theo trục X và khác dọc theo trục Y (để đơn giản hóa giai đoạn / xây dựng).

2. Điều gì sẽ là một số yếu tố quyết định chính mà bạn có thể nghĩ đến sẽ làm cho độ phân giải 0,25 mm trở nên tốt hơn? Tôi cho rằng một sự lựa chọn tốt của bước / động cơ (ví dụ, các bước / cuộc cách mạng) là một sự khởi đầu.

3. Tôi thấy có một lỗ hổng lớn đáng cười: Xoay bất kỳ một trong ba thanh sẽ làm cho PCB hoặc bộ thu chân không, hoặc bộ phận nhặt được, tương ứng, được xoay cùng với thanh! Bất kỳ sửa đổi đơn giản để giải quyết điều này?

Nhiều máy móc tự chọn và đặt tại nhà rất giống với máy phay CNC, và đây là nơi bạn nên lấy cảm hứng từ đó.

Máy bao gồm ba trục tuyến tính, mỗi trục bao gồm:

• một số loại mang tuyến tính hoặc đường ray để cho phép trục trượt tự do.
• một số loại động cơ để vận động phong trào.

Hai phần này có thể sẽ chiếm phần lớn chi phí cho máy của bạn. Ngân sách của bạn vô cùng eo hẹp; bạn đang nhìn ít hơn $ 20 mỗi trục! Tôi muốn nói rằng điều này là không thể, nhưng tôi ghét những người không tán thành và tôi thích một thử thách.

Như bạn đã chỉ ra, thiết kế của bạn không hoàn hảo vì thực sự không có gì ngăn cản sự quay của các bộ phận trên thanh ren. Nó cũng thiếu trục quay quan trọng cần thiết để xoay các bộ phận theo đúng hướng trước khi đặt. Một số thiết kế khắc phục điều này bằng cách đặt một số bộ phận, sau đó yêu cầu người vận hành xoay PCB 90 ,, sau đó đặt thêm các bộ phận, v.v. Bạn có thể muốn thực hiện tùy chọn này.

Vấn đề thực sự của bạn là ngân sách, và bạn sẽ phải làm việc rất chăm chỉ để tự làm nhiều bộ phận (những bộ phận mà bạn có thể làm) hoặc tìm những bộ phận đó bằng cách nào đó với giá rẻ (có lẽ từ các máy bị hỏng). Một nơi bạn nhìn là trong các máy in cũ. Chúng chứa các đường ray tuyến tính khá đẹp mà bạn có thể cứu vãn, bao gồm một dải động cơ nhanh và dải mã hóa.

Động cơ: Có hai loại động cơ bạn có thể chọn:

• Động cơ Servo. Về cơ bản bạn sẽ tự làm những thứ này lên. Chúng bao gồm một động cơ DC, thiết bị điện tử để điều khiển động cơ, cảm biến để đo vị trí của động cơ và bộ điều khiển tính toán mức năng lượng cần thiết cho động cơ để đưa nó đến đúng vị trí một cách nhanh chóng và chính xác.
• Động cơ bước. Loại động cơ này không quay tự do, thay vào đó nó có thể được lệnh di chuyển từng bước một. Bạn không cần cảm biến vị trí, nhưng bạn cần theo dõi chính xác có bao nhiêu bước bạn đã thực hiện theo từng hướng để biết chính xác bạn đang ở đâu và bạn cần đi bao xa để đến vị trí tiếp theo.

Tôi muốn giới thiệu cách tiếp cận động cơ bước. Hầu hết các máy CNC nhỏ đều sử dụng. Bạn cũng nên cố gắng tìm một trình điều khiển hỗ trợ một số bước nhỏ. Điều này không chỉ làm tăng độ phân giải của bạn mà còn giúp khắc phục cộng hưởng ở tốc độ nhất định. Nếu bạn muốn chuyển động nhanh, thì bạn sẽ cần tăng tốc. Nếu bạn đang tăng tốc, thì có khả năng bạn sẽ đạt tốc độ cộng hưởng của động cơ và bỏ lỡ các bước.

Độ phân giải: Độ phân giải cao không khó để đạt được. Ví dụ: nếu bạn đang sử dụng động cơ bước với 200 bước trên mỗi vòng quay, lái một thanh ren M8 (có khoảng cách 1,25mm) thì bạn có thể mong đợi mỗi bước tạo ra chuyển động 1,25mm / 200 = 0,00625mm. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là máy của bạn chính xác đến 0,00625mm. Chủ đề phi tuyến tính, phản ứng dữ dội, trôi dạt bước và các yếu tố khác sẽ âm mưu để tăng lỗi của bạn.

Phần mềm : Viết phần mềm cho loại máy này không khó lắm, nhưng tất cả đều cần có thời gian. Tại sao không kiểm tra Dự án PNP mở . Phần mềm của họ đã có đầy đủ các tính năng.

Phức tạp:Thật không may, như với tất cả các dự án robot, bạn bắt đầu với những mục tiêu lớn của sự đơn giản. Bạn có thể thường xuyên làm những việc đơn giản làm việc nhanh chóng, nhưng cuối cùng bạn phát hiện ra rằng bạn cần khá nhiều sự phức tạp để mọi thứ hoạt động tốt, đáng tin cậy và trong một thời gian dài. Không có vấn đề cụ thể nào khi PCB di chuyển trên một trục và đầu di chuyển trên một trục khác. Người ta có thể nghĩ rằng PCB di chuyển sẽ làm rung chuyển các thành phần, nhưng điều này dường như không phải là một vấn đề. Các thành phần thường rất nhẹ (trừ khi bạn đặt các đầu nối lớn hoặc IC rất lớn) và chúng bị kẹt trong một đốm dán hàn. Tôi thường vụng về bằng cách sử dụng PCB vào lò nung lại và tôi chưa bao giờ thấy một phần trượt ra khỏi vị trí. Tuy nhiên, nếu bạn có nhiều bộ phận để đặt, thì bạn đang di chuyển một cái bàn lớn xung quanh, và bạn '

Nhặt: Đây sẽ là một phần đắt tiền khác, trừ khi bạn muốn mút ống để lấy từng phần. Máy bơm chân không có thể đắt một cách đáng ngạc nhiên (nếu ngân sách của bạn chỉ là 100 đô la) và bạn cũng sẽ cần một van. Bạn cũng có thể cần phải làm một đầu chọn có thể tháo rời để bạn có thể chọn các bộ phận có kích thước khác nhau. Các bộ phận nhỏ cần một ống nhỏ (rõ ràng) nhưng các bộ phận lớn cần một ống lớn hơn vì chúng nặng hơn và cần nhiều diện tích bề mặt hơn để chân không hoạt động.

Điều đầu tiên nhảy ra với tôi là tuyên bố của bạn rằng về cơ bản bạn không có kinh nghiệm thiết kế cơ khí. Một số điều bạn thực sự chỉ có thể học bằng cách làm. Xây dựng một cái gì đó!

Thiết kế của YOur về cơ bản sẽ hoạt động, nhưng tôi chắc chắn rằng chỉ với một chút kinh nghiệm bạn sẽ nghĩ đến những cải tiến. Vì vậy, có được một số chì và hạt rẻ tiền, khớp nối hoặc đai thời gian và xây dựng một giai đoạn duy nhất chỉ cần dịch qua lại với độ chính xác bạn cần. Thậm chí có thể sử dụng thanh và đai ốc lưu trữ phần cứng nếu bạn luôn đẩy lùi. Trong thực tế, có một thuật ngữ bạn chắc chắn sẽ cần phải học cách đối phó: phản ứng dữ dội.

Tôi nghiêm túc: trước khi bạn nghĩ quá sâu vào vấn đề này, hãy xây dựng một cái gì đó đơn giản với các ngăn kéo và thanh ren và một động cơ bước. Chi phí sẽ dưới 20 đô la và bạn sẽ học được tấn.

Tôi xử lý mã để di chuyển máy móc chính xác xung quanh và thật đáng ngạc nhiên khi có nhiều cơ hội xảy ra sự cố.