Подскажите новичку по подбору двигателя и электроники.

[neuralgeek]

Всем доброго времени суток! Первый пост на форуме, просьба сильно не ругать, если что не так.

Делаю двухосевой станок, типа поточечного сканера (как плоттер - только вместо оси Z стоит неподвижный датчик). Датчик сам малого веса, что порядка сотни граммов. Однако нужна большая рабочая зона - идеально 1000мм на 500мм. Интересует средняя и высокая скорость перемещения этой головы, главное - с высокой точностью позиционирования.

Хочу получить информацию, в виде кратких ответов, по существу, если у вас есть опыт, время и настоение чтобы им поделиться (не пинать меня в сторону "ищи/гугли сам", этот вариант рассматривался, пока гуглить рановато, нужны верные "направления" для поиска). Соответственно, ряд вопросов. Первостепенной важности по электронике:

- Как выбрать оба движка - тип (ШД/Серво?) напряжение-ток-скорость вращения?
- В качестве контроллера - Возможно ли обойтись простыми недорогими модулями для ардуины, типа L298N?
- Как точно узнавать координату X, Y?

И конечно, не помешали бы наставления по механике.

- Диаметры шпилек?
- Шасси - что лучше - Колёса широкого диаметра с полиуретаном на алюминиевом профиле? Или же подшипник скольжения на никелированном стержне? (опять же, как подобрать оптимальные диаметры?)

[Rom327]

У меня вот такое шасси. Получилось легкое и крепкое. Бегает очень быстро. Правда размер поменьше...
http://www.cnc-club.ru/forum/download/f ... ?id=113544

[neuralgeek]

У меня вот такое шасси. Получилось легкое и крепкое. Бегает очень быстро. Правда размер поменьше...
http://www.cnc-club.ru/forum/download/f ... ?id=113544

Прикольно получилось! Но вот я по-первой взял голову от принтера - там такойже привод, и как-то пластиковая ременная передача не так "резка на старт-стоп", особенно на длинах - или нужно НУ очень сильно ремень натягивать.
Ну и плюс сама голова там при движениях с невысокой скоростью начинала люфтить, ход неравномерный, сканер у меня рваные линии делал (потому что я измерял расстояние "по времени", полагая что ход равномерный)

Думаю пожертвовать скоростью и ценой, но сделать на шпильке. Важна именно беспрецедентная точность позиционирования и равномерность хода, с субмиллиметровой точностью.

Ну и это всё ньюансы - вот ещё вопрос века. А как делается грамотная координатная система? Например мне нужно переместиться в положение А (x=100.25мм y=240.5мм) и вести (всегда по короткой линии х), пока я не достигну там положения Б (x=381мм), например. Тоесть мне нужна хотябы одна ось в пол метра, но с очень точной координатной системой.

Такой типовой режим сканера - не всегда "сначала до конца", а чтобы были задаваемые регионы и чтобы можно было "гаратнированно выдерживать равномерные отрезки" - точно начало в А, точно конец в Б и плавность следования на пути "из А в Б", пусть с не очень высокой скоростью, главное точно и равномерно, абсолютно резкие старты и стопы.

Прошлым летом делал прототип 700*400мм, шасси - колхоз конечно, ну хохмы ради не постесняюсь выложить: https://www.youtube.com/watch?v=jTn0mQxGCj8
Это показало "никакую точность" - одна ось слишком быстра, вторая - слишком медленна (кстати, вот по медленной оси как раз нареканий не было). Голова от принтера без картриджей абсолютно несбалансирована и даже "застревает". Теперь предполагаю сделать это в металле, на стержнях нормально, чуть больше размером 1000*500, с высоким моментом, средней скоростью хода и как можно более высокой точностью. Вопросы по методологии выбора толщины стержней и подходящих 12В моторов выложил выше.

[Mamont]

Какая нужна точность? Субмилиметровая понятие очень растяжимое. От 0.9мм до 0.0001мм. На зубчатом ремне получишь гарантированную точность 0.1мм, на трапециидальном винте с компесацией люфта - несколько соток. ШВП еще выше.

С шаговыми двигателями на ремнях скорости перемещения будут 5-20м/мин, винтах 3-7м/мин

[neuralgeek]

Точность 0.01-0.1мм. Диапазон скоростей 1-10м/мин. Габариты как указал 500*1000мм. Голова должна таскать до пол кило. ну пусть даже максимум 700 грамм. Пока так, размышляю над базой, изучаю теорию. На данный момент на голове разместится небольшая катушка-датчик (размером и весом с иглу) для сканирования величины магнитного потока через плоскость. Вот прототип, правда я использовал очень толстую катушку, намотанную на скорую руку, без экрана, поэтому картинка расфокусирована. А о чём я говорил - по короткой оси X видно, что ход головы неравномерен - линии "рваные" в конце:

DWM2qm.jpg (9 КБ) 2111 просмотров

Ось Y, которая ехала медленно, но была сделана "на палках" - дала лучше результат..

В рамках "работы над ошибками" хочется улучшить разрешение, точность и фокусировку. Но вообще, интересует сразу проектировать и делать с небольшим запасом, под задачу ЧПУ. Потому что далее в планах доработка осью Z с небольшим моторчиком - под сверление переходных отверстий для печатных плат. Тоесть хочу гибко предусмотреть так, чтоб можно было и сканер сделать, (с изделием над ЧПУ), и дрель, (с деталями снизу ЧПУ), и менять то что крепится к голове.

Сам я программист и электронщик, такчто осталось только подтянуть по механике - подобрать удачную схему, чтоб было модульно и переиспользуемо, и сделать норм базу - тоесть на 1 метр какие диаметры шпильки и стержней, мощность мотора? например если до 25 ватт - то у меня уже есть контроллеры на L298N, и хочу взять или 12 или 19 вольт - напряжение очень популярно и бп есть под эти варианты есть. какой тип мотора лучше? шаговый или серво?

И наконец, как сделать систему координат?

[Rom327]

Если таскать около килограмма на ремнях, то ширина ремней должна быть от 12-15мм, иначе будут тянутся...
Вот для образца конструктив, правда на зубчатых рейках:

http://stanki-tvm.ru/images/20180522_1.jpg

[Mamont]

Итак
точность 0.1 - можно использовать зубчатые ремни, 0.01 - ШВП
Скорость перемещения с ШВП (шаг 5мм) шаговый двигатель максимум до 3...5м/мин, 10м/мин это к сервоприводам.
10м/мин на ремнях вытянется легко обычным шаговиком

Крутящий момент двигателя: ~1 нм хватит для работы с швп для гравировки и легкой фрезеровки (скорость перевода люминия в стружку ~50мм^3/c)
3-4нм работа на ремнях , гравировка и очень легкая фрезеровка.
10 нм - легкая фрезеровка на ремнях
В пределах выбранного момента выбирать ШД с наименьшей индуктивностью , они будут быстрыми

напряжение блока питания для работы с ШД - хотя бы 36-42в, если хочешь двигаться быстрее 3м/мин

[Леонид Владимирович]

Что касается индуктивности, то это скорее вопрос совместимости двигателя и драйвера по напряжению. "Быстрота" шаговых двигателей от "диаметра" сильно зависит. У двигателя 57 габарита при правильном питании возможны угловые ускорения в 2 раза больше, чем у 86 габарита, в случае двигателя 42 габарита (Nema 17) различие ещё более ощутимо. Так что при заданном крутящем моменте лучше брать двигатель тонкий и длинный. Что касается соединение последовательно нескольких маленьких двигателей для получения требуемого крутящего момента, то те, кто разбирал длинные шаговые двигатели сказывают, что так и делают - в длинных шаговиках, сказывают, несколько двигателей на один длинный вал нанизано.Главное - не испортить это преимущество слишком тяжёлыми винтами.
Винты лучше для вашей идеи брать многозаходные, вроде 1616 ШВП есть.

[neuralgeek]

Чтож, благодарю за информацию. Теперь понял примерно как подсчитать. Ну а покаместь надо бы всё переварить, да теорию подгуглить. Глядишь, через месяцок докуплюсь, что-то сделаю и обновление по проекту зашлю. Проект-то - хоббишный. Ну а пока - всё работа, работа..

[neuralgeek]

Итак, я походил по стройрынкам нашего городка и решил отказаться от идеи использовать специализированные шпильки и стержни для каркаса. Я подумал ограничиться обычными шпильками и стальными трубами/алюминивыми уголками-швеллерами плюс катки под 90 градусов, соответственно, ввиду доступности этих деталей. Соответственно менее точную силовую-несущую ось я соберу, на шпильке никаких ремней снизу. тут "ноу проблем".

К тому же, мне попался старый струйный принтер HP, голова которого собрана гораздо качественнее. Она не сломана - без люфтов, с мощным мотором, на более толстом направляющем пруте (12.7 против 8мм), и увеличенная длина 460мм меня вполне устраивает. Бережно разобрав каркас и отделив "зёрна от плевел", видим уже готовую ось, идеально собранную и заботливо откалиброванную инженерами HP:

Как видно - там полный комплект рабочей начинки - голова с электроникой, и таки есть "вот эта заветная полоска" для координатной системы оси. Вот меня теперь занимает вопрос как это использовать с ардуино? Аж заснуть не могу! Задав вопрос на electronics.stackexchange я (вроде бы) понял, что там вроде бы какая-то хитрая сдвоенная оптопара, толи с общей землёй, толи без гальванической развязки..

Вобщем, был ли у кого опыт использования подобных полосок для координат? Что из себя они представляют электрически и как этим "пользоваться"?