Хоббийный станок с ЧПУ 2го поколения типа "Рука"

[АБу]

Этого тоже слишком мало для фрезерной обработки

имхо низкая скорость для хобби терпимо

[Nick]

Дело не в том, что станок для хобби. Для компенсации биения люфтов нужно очень быстро на них реагировать. А при фрезеровке, будут как раз такие биения. Камера подойдет для дискретной работы, например, как я писал для забивания гвоздя. Ударил, посмотрел надо еще бить или нет.

[Гармонист]

В лучшем случае эта камера будет снимать 25 кадров в секунду. Этого тоже слишком мало для фрезерной обработки. Камера - это не realtime элемент.

Согласен что скорости камеры маловато будет. А если сделать "ПРОГНОЗИРОВАНИЕ"?

Классический подход: "Мгновенная(realtime) регистрация этих ошибок с последующей мгновенной компенсацией - так работают серводвигатели"
Пример: при вертикальном сверлении отверстий фрезой на станке с вертикальным люфтом - мы будем получать почти одинаковые ошибки- ведь так?
Соответственно если сделать базу данных ошибок например - мы можем регистрировать отклонения от нормы той же камерой - постфактум - сделать базу данных, то в последующем использовать эту базу и налету компенсировать ошибки по базе ошибок.

Теоретически можно вообще отказаться от камер.
Конечно если материал однородный, т.е. его плотность примерно одинакова во всех точках.

Но база должна будет нарабатываться на все возможные ситуации: врезка со всех плоскостей, под каждым углом, для каждой фрезы, во всех скоростях... т.е. учитывать все факторы при которых может проявится люфт(ошибка).

Поэтому, к сожалению, эта база будет нарабатываться годами и наверное будет уникальной для каждого станка. Таким образом станок будет "обучаться" работать качественно, как человек гравировщик нарабатывает свои навыки. Ведь наш глаз так же работает не с бесконечным откликом...

[Nick]

при вертикальном сверлении отверстий фрезой на станке

Вообще фрезами фрезеруют, а сверлят сверлами .

Пример: при вертикальном сверлении отверстий фрезой на станке с вертикальным люфтом

У руки нет вертикальной оси. Любой люфт на любой оси - это радиальное смещение, и инструмент двигается как минимум по двум линейным осям!

Таким образом станок будет "обучаться" работать качественно, как человек гравировщик нарабатывает свои навыки.

На глаз и вручную нельзя сделать деталь с точностью до 0.1мм.

[Гармонист]

МЕХАНИКА и её точность:
За счет:
1. Несовершенных средств производства механизмов(очень сложно и дорого создать деталь с очень большой точностью)
2. За счет трения и истирания деталей
3. За счет температурного расширения/сжатия
... ?

не вижу возможности до бесконечности увеличивать точность механизмов.
Тем более в домашних условиях. И этими критериями ограничена точность любого механизма.

С другой стороны:
ПРОГРАММНАЯ компенсация ошибок и повышение точности
1. давно проверена и успешно работает например в серводвигателях
2. за счет использования линз, лазеров, электроники - имеет бОльшие скорость и точность чем аналогичные механические датчики
3. недорогие датчики(компьютеры есть у каждого дома) - соответственно легко может использоваться в домашних условиях
4. при подключении к компьютерам способна на интеллектуальную обработку(ну в крайнем случае - сложное поведение) до чего механике очень далеко.
...

все это заставляет меня считать(от слова "счет")(не моя слепая вера или предубеждение, а скептический, холодный, математический расСчет) что нет смысла и далее пытаться повысить точность/безлюфтовость механики станка,
а стоит сосредоточится на применении программного управления "железом" станка, на электронных механизмах компенсации ошибок/пропусков/люфтов/нежесткостей...

[PKM]

Чем отличаются эти варианты ответов:
1. Не возможно построить в домашних условиях нормальный станок этого типа
3. Можно построить, но из-за низкого качества он мало на что сгодится

смысла и далее пытаться повысить точность/безлюфтовость механики станка

Нет смысла, если люфтов уже нет. А пока они будут, то никакие программные системы не помогут.

Чтобы мгновенно компенсировать люфты, привод должен обладать огромным ускорением. Значит, при выборке зазора будут очень сильные удары, которые будут вызывать уже новые вибрации в нежесткой системе. А просчитать и смоделировать все это не представляется возможным вследствие случайного характера процессов.

[PKM]

Чтобы понять бесперспективность этого метода (в домашних условиях), неплохо ознакомиться с понятиями "динамическая характеристика системы", "постоянная времени" и т.д. Вычислить необходимые для компенсации параметры быстродействия приводов и сравнить их с характеристиками имеющихся двигателей.

Пожалуй, только пьезоприводы подойдут для таких задач. Возможно, еще быстродействующие линейные двигатели. Но никак не шаговые.

[Гармонист]

Чтобы понять бесперспективность этого метода (в домашних условиях), неплохо ознакомиться с понятиями "динамическая характеристика системы", "постоянная времени" и т.д.

Спасибо. Обязательно почитаю.

Пожалуй, только пьезоприводы подойдут для таких задач. Возможно, еще быстродействующие линейные двигатели. Но никак не шаговые.

я только ЗА - отказ от шаговиков.

при выборке зазора будут очень сильные удары

Какая причина "ударов"? И что обо что будет биться?
Ты имеешь ввиду что при резании фрезой материала в следствии "отскоков" фрезы от материала в люфтовой системе руку поведет в сторону люфта и она ударится?

Я согласен что это можно компенсировать только очень быстрыми двигателями и быстрой реакцией на отклонение.

Но если сделать суставы "упругими" !!!
(например поставить на каждый что-то типа стягивающей пружины)
то:
1. "отскоки" не будут такими быстрыми
2. "отскоки" не будут такими большими по длине
3. вожможно "отскоков" вообще не будет, когда сила упругости будет больше силы "отскока" - люфт будет скомпенсирован, т.е. люфт будет, но не проявится. Это как будто у нас на ходовом валу 2е люфтящие гайки, которые мы стянули резиной(пружиной - если металл больше нравится), чтобы выбрать люфт. Я видел фотки, этот метод работает.
4. вибрации будут гасится силой упругости
...

В чем я не прав?

[АБу]

Да, еще одно но, скорость съемки/обработки изображений. В лучшем случае эта камера будет снимать 25 кадров в секунду. Этого тоже слишком мало для фрезерной обработки. Камера - это не realtime элемент.

1 кадр на 0.1 мм перемещения. на 25 кадров в секунду. итого 2.5мм/сек или 150мм/мин чем плохо для хобби?
может и боян (но сам придумал): конструкция сустава с 2мя безлюфтовыми осями вращения. имхо +-45 градусов должно получится по обоим осям
сам сустав: шар и полусфера. закрепим шар на 1 конце бедра, одеваем на него полусферу. к 2 концу бедра прикрепляем 3 линейных привода одним концом (0-4-8 часов), другие концы линейных приводов закрепляем на полусфере (0-4-8 часов).возможно для уменьшения усилий поставить 4 линейных привода (0-3-6-9 часов). для обратной связи на каждом приводе должен быть датчик для определения полученного усилия. так решается вопрос о беззазорном соединении сустава и однозначном определении углов.
естественно линейные привода должены обладать достаточной силой с учетом всех рычагов.

[Nick]

Вместо полусферы лучше поставить две поворотных оси одна на другой. Эээээммм не знаю как это лучше объяснить, что-то типа такого:
Результат один и тот же, но гораздо более простая реализация.

[АБу]

Вместо полусферы лучше поставить две поворотных оси одна на другой. Эээээммм не знаю как это лучше объяснить, что-то типа такого:
Результат один и тот же, но гораздо более простая реализация.

вопрос только: нужна ли рука удвоенной длинны? это рычаг со всеми вытекающими

[Гармонист]

Прошу прощение, что вклиниваюсь, но боюсь потом могу потерять мысль...

Если многие так верят в станки с параллельной кинематикой, а точнее сказать в то что они безлюфтовые.
Так почему бы не взять из них только одну штангу с двигателем, а конструкцию руки оставить?
Получиться что-то типа мышцы.

шарнир перемещаемый штангой

шарнир перемещаемый штангой.jpg (11.17 КБ) 6427 просмотров

в результате получим туже безлюфтовость?
Если нет то почему?

[PKM]

Такой вариант возможен, конечно. Безлюфтовость можем получить, если будут хорошие шарниры. Этот вариант хорош для быстрых перемещений чего-то легкого.

[Nick]

Самая засада с такими "мышцами" это выбор привода.
Либо мы делаем большой шаг привода (например, ШВП) и получаем большую нагрузку на двигатель и маленькую разрешающую способность.
Либо делаем маленький шаг (например, ходовой винт) и получаем б'ольшую разрешающую способность но более маленькую скорость.
Есть еще конечно вариант с пневматикой и гидравликой, но у них свои тараканы .
Также нужно учесть, что рабочий ход такой руки несколько меньше, чем у предыдущих вариантов

Но вариант в принципе рабочий. Когда я собирался делать своего робота, то тоже пришел к такому варианту и решил на нем остановиться.

[Гармонист]

Либо мы делаем большой шаг привода (например, ШВП) и получаем большую нагрузку на двигатель и маленькую разрешающую способность.
Либо делаем маленький шаг (например, ходовой винт) и получаем б'ольшую разрешающую способность но более маленькую скорость.

А в портальниках разве не так же?
Зажать ШВП в подшипниках с обеих сторон и получится почти такая же(не считая рычага) нагрузка на двигатели как и в портальниках.
Нагрузка будет на порядок больше на ходовую гайку ((( Не знаю долго ли она так выдержит?

[Nick]

А в портальниках разве не так же?

Согласен, так .....

[Гармонист]

Нашел медицинскую радиохирургическую систему под названием "Кибер Нож" (CyberKnife)

станок под названием Кибер Нож

станок под названием Кибер Нож

Точность радиохирургии (КиберНож имеет точность до 0,5 мм)

Пол миллиметра! Для таких размеров!

КиберНож Cyberknife G4... использует систему синхронизации и контроля движения легких во время лечение опухоли. Эта система «слежения и синхронизации» исключает уход пучка облучения из заданной точки, а значит нет необходимости останавливать КиберНож во время дыхания, движения головы или тела пациента.

Камеры сканирования [1] автоматически находят и отслеживают положение опухоли, при этом система фиксирует любое движение опухоли во время дыхания или смещения пациента и автоматически корректирует свое положение для точного нацеливания КиберНожа во время сеанса лечения.

...движение головы или грудной клетки - это конечно не отскок фрезы в сторону люфта с бешеной скоростью,
но программная компенсация ... работает!!!

...а говорите не получиться...

Система CyberKnife использует высокоэнергетический линейный ускоритель (LINAC) [3], закрепленный на роботизированной “руке”, имеющей 6 степеней свободы, что позволяет удалять опухолевые клетки с более чем 1800 позиций.

Несколько рентгеновских камер (устройства слежения и обработки изображений), которые объединены с мощным программным обеспечением для отслеживания позиций пациента и опухоли. Рентгеновские камеры в процессе лечения постоянно получают частые изображения пациента и используют эту информацию для нацеливания пучка излучения, испускаемого линейным ускорителем (№1,2,5 на рис. сверху).

...здесь и видеораспознавание в качестве датчиков положения используется!!!

[PKM]

Ну сравнил. Пациент в принципе почти не ворочается, а если двигается, то медленно и плавно. Да и люфтов там нет =)

Пол миллиметра! Для таких размеров!

А что с размерами? Размеры как у станка примерно.

[Nick]

0.5мм это мало для нормального фрезерного станка. Там счет идет как минимум на 0,05мм.
Для отслеживания движения пациента, которому сказали спокойно лежать, вполне хватит 25 кадров в секунду.

Знаешь, сколько стоит такой станок ? Есть станок для внутриполостных хирургических операций. Там только механика и ручное управление, нет никаких излучателей, систем слежения и прочего. Стоит 4 000 000 евро в базовой комплектации. Вот ссылка на небольшой обзор: http://cnc-club.ru/forum/viewtopic.php?f=3&t=191&p=1852

[Гармонист]

А что с размерами? Размеры как у станка примерно.

Размеры станка такие, что в квартиру(хрущевку) не влезет... а это вес, инерция...
и при этом точность в пол миллиметра - не кисло.

Знаешь, сколько стоит такой станок ?

А разве я предлагаю сделать такой же?
Речь идет о станке на много меньших размеров(я планировал макс метр в высоту, а вообще думал о 50 см) из доступных материалов, и комплектующих,
без использования рентгеновских 3d видеокамер, без запатентованного супердорогостоящего ПО по распознаванию образов с элементами нейронных систем, без подшипников, двигателей, редукторов, направляющих... выполненных с повышенной точностью ведущими европейскими производителями лидерами и раскрученными брендами, без уплаченных налогов(налоговой, санстанции, пожарникам), без откатов, без заказа станины на заводах, без зарплаты отделам инженеров, финансистам, программистам, отделу техники безопастности, отделу юристов если что-то пойдет не так, HR, PR... без затрат на рекламу, без зарплат МедПРЕДставителям, без расходов на упаковку, сборку/разборку, транспортировку к заказчику, которые обычно включаются в себестоимость, без растаможку, без сертификатов безопастности, без доп.расходных материалов и быстро-изнашиваемых комплектующих(так же включено в себестоимость и поставляемых как бонус), без гарантии на Х лет(тоже стоит денег), без оплаты содержания специальной ремонтной службы, без оплаты использованных в производстве чужих патентов, без аренды офисов, ...

...по моим расчетам - если все эти расходы сократить, то тех денег которыми мы располагаем может даже хватить на дорогостоящие высокоточные шарниры, редукторы, втулки скольжения и датчики - основные детали влияющие на точность - что может вылиться даже в еще бОльшую точность чем промышленных станках.

...ну или купить китайские комплектующие - тоже должно работать неплохо.