Metody dokładnego przesuwania obiektu po płaszczyźnie 2D

Jest to przeciwieństwo / uzupełnienie mojego poprzedniego pytania , które dotyczyło pomiaru dokładnej pozycji obiektu, gdy jest on poruszany / rysowany przez kogoś przez krótki czas. Zakładając, że używam jednego z sugerowanych podejść @ Rocketmagnet (prawdopodobnie używając enkoderów liniowych), następnie:

Załóżmy, że śledziłem / rejestrowałem dane pozycji XY, gdy obiekt jest dowolnie przemieszczany przez jakiś wzór w płaszczyźnie 2D.

Cel: Teraz chciałbym, aby obiekt odtworzył ten sam zarejestrowany wzór ruchu, tzn. Chciałbym, aby obiekt poruszał się przez te same pozycje XY - ale tym razem zautomatyzowany.

Innymi słowy, chciałbym, aby system przenosił / przemieszczał obiekt z zarejestrowanego (X1, Y1) do (X2, Y2) do (X3, Y3) i tak dalej. Ponownie całkowicie ograniczony do płaszczyzny / powierzchni 2D, tak jak:

Ograniczenia:

• Chciałbym dość dobrze kontrolowanego / dokładnego ruchu obiektu, bez błędu większego niż 0,5 mm.
• Domena punktów do poruszania się obiektu rozciąga się na kwadrat o wymiarach 30 cm x 30 cm.
• Dokładny czas trwania / ścieżka między punktami NIE jest krytyczna - ponieważ będę miał dość dobrze wypełniony zestaw punktów (więc będzie już dość blisko ciągłego ruchu).

Jedynym potencjalnym rozwiązaniem, które wziąłem pod uwagę (i myślę, że jest łatwe do wdrożenia), jest użycie silników umieszczonych na krawędziach, ale w jakiś sposób połączonych z obiektem. Ale nie jestem pewien, jak połączyć je w sposób, który pozwala na 2 stopnie swobody jednocześnie, a ponadto nie jestem pewien, jak / jeśli możliwe jest osiągnięcie pożądanej dokładności ruchu za pomocą silników.

Więc moje pytanie brzmi: jakie potencjalne metody mogę wypróbować dla tego rodzaju dokładnie kontrolowanego dwuwymiarowego ruchu? W obecnej konfiguracji jest bardzo niewiele fizycznych ograniczeń, dlatego jestem otwarty na zabawę z (rozsądnymi) implementacjami o dowolnym poziomie złożoności!

Jedna dobra wiadomość: ponieważ będę miał precyzyjny system pomiaru / śledzenia (z poprzedniego pytania ), możliwe byłoby zintegrowanie sprzężenia zwrotnego / kalibracji podczas ruchu, co, jak sądzę, będzie niezbędne, jeśli chcę zapewnić 0,5 mm maksymalny błąd.

EDYCJA: W przypadku, gdy interesująca jest dokładna aplikacja: System jest moją próbą uproszczenia demonstracji replikacji akcji opartej na elektronice, tj. Działania danej osoby są rejestrowane, a następnie powielane albo po pewnym czasie, albo w duplikacie systemu blisko. Początkowo próbowałem pracować ze stopami z pamięcią kształtu (szczególnie nitinol), ale rejestrowanie ruchu trójwymiarowego kształtu wielopunktowego nie było łatwe (DALEKO!), Stąd moje uproszczenie do obiektu „jednopunktowego” na 2 -D samolot.

Równie dobrze możesz połączyć pomiar i replikację w jeden system. Zacznę od mojej poprzedniej odpowiedzi na twoje pytanie: Pomysł 4

Masz już ustawione łożyska liniowe i enkodery do pomiaru ruchu obiektu. Teraz wszystko, co musisz zrobić, to uruchomić te łożyska. Zwykle, jeśli budujesz coś w rodzaju frezarki CNC i chcesz uruchomić ruchy liniowe, użyjesz śruby kulowej i silnika krokowego.

Problem polega na tym, że nie można nimi sterować, dlatego nie będziesz w stanie samodzielnie przenieść obiektu. Dwie opcje:

1. Dodaj czujniki siły (za pomocą tensometrów ). Teraz system może wykryć, że naciskasz na obiekt, i poprowadzi silnik, aby stworzyć iluzję, że w ogóle nie ma silnika. Może to działać wyjątkowo dobrze, jeśli zrobisz to ostrożnie, a silnik jest wystarczająco szybki. Jest to znane jako aktywna zgodność .
2. Użyj silników liniowych . Są one całkowicie napędzane wstecz, gdy nie są zasilane.

Dobrą wiadomością jest to, że jeśli możesz sobie na to pozwolić, możesz kupić kompletne systemy liniowego ruchu silnika od firm takich jak Aerotech lub Baldor Motion . Alternatywnie możesz poprosić małą firmę inżynierii robotów o zbudowanie całego systemu. Ponownie, systemy te są bardzo dokładne. Są używane tam, gdzie dokładność 0,01 mm jest powszechnym wymogiem, a nawet 0,001 mm (ale wtedy naprawdę potrzebujesz środowiska o kontrolowanej temperaturze).

W oparciu o Twoją edycję myślę, że moje rozwiązanie z silnikami liniowymi jest nieco przesadzone. Twoja aplikacja jest po prostu prezentacją artystyczną, która odtwarza czyjś rysunek. Chociaż musi to mieć dobrą kontrolę i rozdzielczość, aby zapewnić wierne odtworzenie, tak naprawdę nie potrzebuje dokładności, którą pierwotnie określiłeś.

Najpierw powinniśmy wyjaśnić niektóre często niezrozumiane terminy: dokładność, rozdzielczość i powtarzalność. Proponuję przeczytać artykuł w Wikipedii Dokładność i precyzja .

Potrzebna jest dobra rozdzielczość w części pomiarowej, prawdopodobnie 0,1 mm. Prawdopodobnie potrzebujesz dość dobrej powtarzalności, ponownie, powiedzmy, 0,1 mm. Jednak tak naprawdę nie potrzebujesz dużej dokładności. Na przykład, jeśli reprodukcja zawsze wychodziła identycznie jak oryginał, ale z przesunięciem o 3 mm w lewo, jestem pewien, że byłbyś szczęśliwy. Podobnie, co gdyby reprodukcja była o 0,5% za duża? Czy to naprawdę byłby problem?

W fazie pomiarowej zalecam użycie doniczek strunowych. Są proste w konfiguracji.

W fazie reprodukcji to, co chcesz zrobić, to ploter.

Nie jest to trudne do zrobienia, a ludzie robią je przez cały czas. Sprawdź na przykład Ploter nawigacyjny . Lub wiele innych przykładów w Internecie.

To jedno z najmądrzejszych rozwiązań tego pamiętam: „I” = jałowy „D” = napędzany Ciemnoszara platforma jest przymocowana do slajdów # 3,4 Jasnoszara platforma jest przymocowana do slajdów # 1,2, które są zakotwiczone do ciemnoszarego Platforma

Kabel to cienka linia owinięta wokół kół napinających i kół pasowych w kształcie litery „H”

Kabel jest przymocowany do jasnoszarej platformy (pokazanej strzałką)

Jeśli napędzane koła pasowe są napędzane w przeciwnych kierunkach (CW i CCW) z tą samą prędkością. Większa platforma tłumaczy w górę iw dół strony.

Jeśli napędzane koła pasowe biegną w tym samym kierunku (mówią oba CCW), mniejsza platforma biegnie na górze na dużej platformie po lewej i prawej stronie.

Zmiana prędkości i kierunków napędzanych kół pasowych oznacza, że ​​możesz tłumaczyć w dowolnym kierunku.

Użyć silników krokowych na kołach pasowych „D”.

Jeszcze jednym sposobem na wdrożenie plotera 2D jest:

Służył do kreślenia dużych rysunków podczas festiwalu umysłu Mind Out .

Jak widać, jest bardzo podobny do pomiaru 2D przy użyciu doniczek strunowych, zastępując doniczki silnikami.