¿Opciones baratas para mediciones de distancia de alta precisión?

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Construí un enrutador CNC de 3 ejes bastante barato (~ 100 €) para mi taller para cortar madera y aluminio en todo tipo de formas sofisticadas. Funciona muy bien para la mayoría de las cosas, pero para cosas que requieren alta precisión, siempre está un poco apagado.

Por ejemplo, si hago dos cortes idénticos, uno detrás de otro, la diferencia en cualquier eje puede ser de hasta 1 mm. No está mal para la madera, considerando que el área de trabajo total es de 800x800x400mm y el tamaño de las cosas que hago, pero es un problema para las piezas de aluminio que deben encajar.

Puede ser peor si hay una cantidad significativa de tiempo / trabajo entre los 2 cortes. He hecho cortes idénticos con unos días de diferencia, ya que las piezas de repuesto difieren en hasta ~ 2,5 mm en piezas grandes.

Ahora pensé que podría obtener mejores raíles, mejores rodamientos, motores, lo que sea para intentar hacerlo más coherente, pero creo que las mayores ganancias podrían obtenerse al tener la capacidad de calibrar y verificar el software.

TLDR: Entonces, ¿qué usan las personas para medir distancias de hasta 1000 mm con una precisión de 0,1 mm?

Miré alrededor de estores chinos, pero todo lo que encontré fueron sensores láser para distancias grandes, como 100 m con precisión + - 0.2 my sensores de proximidad ultrasónicos para distancias más cortas pero una precisión bastante terrible.

Aunque eran bastante baratos (< 10 €) lo que me da esperanza. También tengo la ventaja de tener un control físico completo sobre los dos puntos entre los que quiero medir la distancia en lugar de uno solo.

    
pregunta user81993

6 respuestas

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Creo que deberías llegar al fondo de lo que está causando tus errores. O le faltan pasos o su configuración mecánica es demasiado flexible o tiene juego en las tuercas / rodamientos. Sus interruptores de giro también pueden tener poca capacidad de repetición si no está utilizando un buscador de bordes para ubicar la herramienta con precisión. O tal vez es una combinación.

Cosas como el contragolpe y la flexibilidad son muy difíciles de compensar con el software. Por ejemplo, dependiendo de la dirección de corte, puede comenzar con la herramienta en la posición correcta, pero tan pronto como se muerda en kerchunk y haya excavado en el trabajo cuando el cortador se detiene. O bien, puede estar haciendo fresado de ascenso y el cortador funciona bien fuera del camino deseado si el pórtico y las guías son demasiado flexibles.

De todos modos, las escalas de vidrio son una forma de precio medio para medir unos pocos micrones hasta una resolución de 1um. La precisión en toda la escala puede ser 10-15um sobre 1m para una barata. Normalmente tienen una salida digital en cuadratura de 5 V (incremental), algunos pueden tener señales sinusoidales en cuadratura. Pero es probable que cada eje cueste lo que haya invertido hasta ahora, y no hay ninguna garantía de que pueda hacerlo mucho mejor con precisión parcial. Foto de esta página

Si gana la lotería, puede considerar los codificadores Renishaw y Heidenhain, que pueden alcanzar resoluciones de magnitud inferior a una longitud de onda de la luz y hacerlo con una medición absoluta.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Eche un vistazo a los sensores de cable de extracción o al "codificador yo-yo".

Figura1.Unsensordecabledetracción.Fuente: Ingeniería Ambiental .

No pude encontrar una imagen de una con una pantalla incorporada, pero alguien debe estar haciéndola.

    
respondido por el Transistor
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¿Qué hay de Cinta magnética de codificador lineal ? A menudo puede encontrarlo y los sensores asociados en eBay. La cinta está codificada con imanes de polo opuesto en un espacio fijo entre los polos. Una cabeza magnética separada detecta las posiciones polares e interpola entre ellas para una mayor precisión. El espaciado estándar de los polos en la cinta es de 1 mm, y se dispone de interpolaciones de 10, 25 y 50 pasos entre los polos. La electrónica de control mide el movimiento del sensor en relación con la cinta magnética.

    
respondido por el crj11
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Odio ser el portador de malas noticias, pero te has topado con uno de los principales problemas en el mecanizado: la repetibilidad. No es fácil de arreglar de manera rentable.

Lo que normalmente se utiliza es codificadores ópticos con rejillas de difracción. Unaescalalinealestáconectadaaunapartedelamáquinayelcabezaldelecturadelcodificadorestáconectadoalaotra.Unláserseusageneralmenteparahacerincisionesmicroscópicas,llamadasmarcas,enlaescala.Amedidaquelacabezadelecturasemueveentredosmarcasdeescala,produceunaondasinusoidaldebidoaladifracción.Lasmarcassuelenestaralrededorde\$20\mathrm{\mum}\$aparte.Estoesloqueparecen:

Además,tendrásproblemasdeexpansióntérmica.Unavigadealuminiodeunmetroseexpandiráen\$23\mathrm{\mum}\$porgradoKelvin/Celsius.Silaspartesdesumáquinasefijanjuntasdemanerasegura,lasvigassecombarán,debidoaquediferentespartesdelamáquinatienendiferenteslongitudesylaexpansiónesproporcionalalalongitud.Estaeslarazónporlaqueutilizaorificiosquesonmásgrandesquesuspernosconarandeladegomaparaquepuedanmoverse,comosemuestraenlapatentedeEE.UU.6.058.618:

He intentado ser breve y he señalado solo los principales problemas. He evitado cosas como rodamientos, calibraciones, desgaste de herramientas, etc. Espero que esto pueda apuntarle en la dirección correcta. En definitiva, para resolver estos problemas, necesita gastar mucho dinero. Los codificadores solo son más caros que su máquina CNC.

    
respondido por el user110971
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Si busca lecturas digitales baratas (DRO), encontrará las que tienen puertos de datos. No solo proporcionarán los datos a través del puerto, sino también en una pantalla LCD con opciones para poner a cero el eje:

enlace

Se pueden usar como sensores una vez que están conectados a su máquina, y si los lee, obtendrá una retroalimentación de circuito cerrado para su sistema de control que resolverá sus errores de repetibilidad con una resolución mucho mayor que su objetivo de 0,1 mm.

    
respondido por el Adam Davis
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Las distancias de este tamaño generalmente se miden (para la calibración) utilizando un indicador contra una barra de referencia. Puede obtener indicadores de marcación con una precisión de 0,01 mm a un precio razonable, y debería poder conseguir que alguien mecanice una barra o varilla de acero o SS a 1000 mm a un bajo costo (o puede pagar 2K + por una barra de referencia de metrología "real") . Tenga en cuenta que la barra solo será de 1000 mm a una temperatura específica.

(coloque el indicador de dial en el eje)

Google "metrología" y encontrará una gran cantidad de material sobre técnicas y productos.

También puede agregar sensores inductivos a los carriles de movimiento a una distancia específica aparte y verificar la distancia como parte del proceso de calibración cada vez que muele algo.

    
respondido por el Dean Franks

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