Станок ЧПУ, как точно измерять коодринаты?

Question

[VasG]

Осваиваю платформу Arduino. Мигание светодиодом пройдено, поворачивание вебкамеры — тоже. Теперь хочется собрать что-то действительно полезное: до квадрокоптера я пожалуй ещё не дорос, но вот станок с ЧПУ (для начала, чтобы он рисовал что-то) мне кажется собрать вполне по силам.


Если вы собирали такой — как вы отсчитываете координаты? Нужна же большая точность, и ошибка сервопривода ± 3 градуса может сильно сказаться (думал о соединении через редуктор с целью уменьшения ошибки, но решил всё же спросить). Читал статью, где можно подключиться к выходам цифрового штангенциркуля — это вообще круто, там точность измерения ±0.05мм — великолепная точность, но до этой статьи (конец 2011 г) народ же тоже собирал самодельные станки: как отсчитывались координаты?


Но, может быть, есть элегантные способы измерения координат? Интересуют реально применяемые методы, не мечтания и домыслы (это я и сам умею).

Answer 1

[smartly]

Обычно в приводе стоит шаговый двигатель, по нему и отсчитывают координаты (без обратной связи)

Comments

[Eddy_Em]

Плюсую подсчет шагов.
А чтобы точно определить нуль, лучше всего использовать механический стопор: например, отвести привод до упора + «на всякий случай» сделать еще шагов 50 (сами так и делаем во многих случаях, т.к. концевики зачастую имеют гистерезис, из-за которого погрешность установки нуля может выйти слишком большой — до сотни микрон).

[Eddy_Em]

Да, использование линейных енкодеров в «домашних условиях» чревато неоправданными затратами.

[Sergei Vorobev]

Почему? при низкой скорости вращения самое то

[smartly]

Думаю, станку не нужен нуль у упора. Подвёл вручную к краю заготовки — вот и будет нуль. А чертёж нарисован относительно края заготовки. А концевики нужны скорее как предохранители.

Answer 2

[rPman]

Шаговые двигатели меряют фактически количество оборотов ДО редуктора, соответственно будут ошибки, накапливаемые в самом редукторе (а это основной их источник, помимо люфта шарниров и деформации всей конструкции под физическим напряжением, инерции, собственным весом и изменений температуры).

Значит необходимо измерять угол поворота последнего шарнира в редукторе (или предпоследнего, тогда можно сочетать измерение угла с количеством оборотов) или даже расстояние, на которое сдвигается сам инструмент.

Для изменения угла легче всего использовать диск с большим количеством насечек у стекла/щелей у непрозрачного/просто полос и считать их обычным фотоэлементом (парой, чтобы определять направление вращения). Сейчас посмотрел, в википедии есть вполне понятная статья про энкодеры: ru.wikipedia.org/wiki/Датчик_угла_поворота

Если речь идет о 'сделай сам' и низких бюджетах, то в этом случае, чем больше радиус диска, тем проще его изготовить самому, полоски же вообще можно напечатать на принтере. Так же можно развить идею, и вместо диска и фотоэллемента можно поставить зеркало/фонарик и ловить световой зайчик вебкамерой на большем расстоянии — речь идет не получении координат в реальном времени, а о постоянной автоматической компенсации ошибок измерений (пока этот световой зайчик будет распознан....)

Comments

[smartly]

Откуда в редукторе будут накапливаться ошибки? Зубья проскакивают, что ли?

[rPman]

Редуктор сложное устройство, люфт шарниров зубчатой передачи и, самое главное, щели между зубьями соседних колец (а они будут всегда — создавая паузу при смене направления вращения)

[smartly]

Но эта ошибка не будет накапливаться. Можно даже попытаться учесть её при смене направления вращения.

Answer 3

[Борис Сёмов]

Если использовать не шаговый двигатель, то необходимо применять энкодер(тут вариантов немало, самый простой полоска на плёнке и готовая пара светодиод фототранзистор), редуктор с высоким передаточным числом и довольно навороченный алгоритм управления оборотами двигателя, чтобы точно позиционироваться.

В самосборных станках обычно применяют всё же шаговые двигатели, что намного проще, иногда делают обратную связь по не задействованной обмотке ШД, чтобы отлавливать потенциальные пропуски шага, или опять же применяют энкодер.

Answer 4

[king2]

Добавлю, что еще стОит посмотреть на софт, которым собираетесь управлять станком — некоторые не умеют обратной связи. И тогда только шаговые движки и никакой обратной связи. Да, еще при большой нагрузке шаговики умеют пропускать шаги, и тогда ошибка накапливается.

Имеет смысл настроить ток примерно на 30% больше, чем начинают пропускаться шаги при самой большой нагрузке на станок.

Comments

[Борис Сёмов]

Если у софта и нет учёта обратной связи, что мешает реализовать её на стороне контроллера?