Placera fysiska föremål i 3D med 1/10 mm precision

[Meduza]

Och du säger att dom ska flyttas i 3d, detta innebär alltså även att dom ska placeras på olika höjder, kan dessa höjder vara såpass höga och nära så att det blir svårt att komma ner med någon form av hållare?

[labmaster]

Jag vill fotografera grejer och ur bilddata härleda var de befinner sig i rummet.

Detta tolkar jag som att du behöver veta placeringen av det lokala koordinatsystemet med de fem objekten i rummet, det vill säga var det lokala koordinatsystemets origo (X0,Y0,Z0) befinner sig i rummet med en tiondels noggrannhet.

Varför måste du samtidigt kunna flytta de fem objekten inom det lokala koordinatsystemet, som du kallar kuben, på en sträcka av 30cm, 30cm, 30cm? Är det tänkt att du skall projicera föremål i rummet mot föremålen i kuben och därav anledningen att du behöver kunna flytta objekten i kuben?

[DragonsDen]

Ingenting behöver flyttas i realtid. Varje konfiguration kan vara statisk.

Jag vill placera en handfull föremål på lokalt relativa x-, y-, z-koordinater som jag väljer. Utrymmet behöver inte vara så stort som ett bostadsrum, men några decimeter åtminstone vore praktiskt.

Jag föreställer mig inte världen grej här, utan nåt i stil med några tvingar och pincetter som kan placeras med 1/10 mm precision, alltså lite bättre än vad en mänsklig hand klarar av.

[Walle]

Behöver två (eller fler) av dessa föremål kunna befinna sig i samma Z-plan samtidigt?

Att lösa det billigt med den precisionen tror jag inte blir helt lätt. Jag tänker mig en dubbel pelare med fem "slädar" som justeras i Z-ledd med varsin trapetsskruv. På varje "släde" sitter sedan en vridanordning samt en linjär aktuator. Det skulle alltså ge positionering efter ett polärt koordinatsystem i X och Y. Men då blir placering i samma Z-plan omöjlig. Ett alternativ är fem stycken sådana enheter med en Z-släde på varje, och så placerar man dom i var hörn på en pentagon.

En liknande variant vore att ha en vertikal "pelare" som ser ut som ett D (rund axel med en planas sida), och där själva D-sidan består av en kuggstång. Då skulle Z-slädarna kunna ha utväxlade vred för positionering i Z-ledd. Den plana ytan/kuggstången ge en bra referens för vridningen. Sedan kan "armarna" också vara D-formade stänger med kuggstång på den platta ytan. Det går att lösa samtidig positionering i Z-ledd genom att stången kan vridas uppåt/nedåt.

Ingen av mina lösningar blir billiga dock

[SeniorLemuren]

Kunde en lillasyster göra jobbet?

[DragonsDen]

Antag att man använder en "robotarm" och att varje arms bas är exakt monterade relativt varandra i nån slags ram. Varje arms vridningsvinkel i ZX (horsiontalplanet) sätts av en stegmotor. Dess vridning i Y (vertikalplanet givet av ZX-vridningen) av en annan stegmotor. Armens längd styrs av en trapetsskruv som styrs av en tredje stegmotor.

Låt se med hur hög precision man kan sätta vridningsvinklarna genom att använda en utväxling med kugghjul från stegmotorerna. Om ett kugghjul på armen har 10 gånger större omkrets än kuggstången på stegmotorn, så borde en stegmotor med 1,8 vinkelgraderssteg ge 0,18 graders precision på armens vridning. Det motsvarar ca 0,95 mm "positioneringsupplösning" på 300 mm avstånd. Hmmm...

Istället för vridningar, som snabbt minskar precisionen med avståndet, så skulle man, för varje föremål, behöva en uppsättning av 3 st rätvinkligt monterade trapetsskruvar monterade som "slädar" på varandra. Varje sån uppsättning av "ett-föremålspositionerare" skulle i sin tur kunna monteras rätvinkligt mot varandra, som på var sin sida av en kub inom vilken föremålen ska placeras. Verkar den typen av konstruktion praktisk? Stegmotordrivna trapetsskruvar har väl hög precision även till hobbypriser? 2 av föremålen därtill skulle kunna placeras längs en trapetsskruv som är monterad på känd plats i ramen.

Med en digitalkamera som har 3000x3000 pixlars upplösning motsvarar ju varje pixel 0,1 mm på en bildyta som är 300 mm i kvadrat. Bara man kan placera kameran med precision när man tar bilder från tre håll, så är det alltså inget problem att ta reda på var föremål befinner sig med sån precision. Genom att använda ett referensobjekt i motivet, som har känd form och storlek, så är nog de exakta relativa kameraplaceringarna vid tagning ur de olika vinklarna inte heller svårt att räkna fram ur grafiken. Men att fysiskt *placera* föremål med sån precision, verkar vara värre.

[labmaster]

Vi som bygger CNC-fräsar med kulskruvar har en mycket hög upplösning och det är inte ovanligt att vi pratar om hundradels millimeter. Varför skulle det då inte gå att åstadkomma en lösning på ditt problem som har tillräckligt hög upplösning med hjälp av kulskruvar?

Mitt förslag är mindre prat och mera verkstad. Skaffa dig en programvara för 3D-CAD och börja rita på en lösning.

[Nerre]

Problemet är väl inte positioneringen med kulskruvarna, det är väl att eventuella "armar" som sitter på skruvarna riskerar att svikta om de är för långa. Jämför med stabilitetsproblem hos portalen och Z-axeln på en portalfräs.

Frågan här är ju, hur stora får armarna som håller i objekten vara? Är det ok att det går 20 mm rör fram till objektet eller måste det vara trådar tunnare än 1 mm?

[labmaster]

Det håller jag med om Nerre men det blir ju inte så mycket av det hela om vi bara diskuterar och gissar. Det är bättre att TS sätter igång och jobbar med en lösning i en 3D-Cad. Håller du med eller är jag ute och cycklar?

[Nerre]

Jo, det är ju lite för mycket krypiskt i TS frågeställning.

Nu orkar jag inte leta igenom tråden men vad jag kan se har det inte förekommit nån information alls om hur stort det som håller föremålen på plats får vara och om det ska tåla vibrationer, luftrörelser eller liknande.

Är det små lätta saker borde man ju kunna hänga dem i små travers-vinchar? Blir problem bara om de måste korsa varandra, men som jag tolkat det behöver det inte vara nån dynamisk rörelse utan det gör inget om man måste plocka bort dem för att flytta dem.

[DragonsDen]

Vi som bygger CNC-fräsar med kulskruvar har en mycket hög upplösning och det är inte ovanligt att vi pratar om hundradels millimeter. Varför skulle det då inte gå att åstadkomma en lösning på ditt problem som har tillräckligt hög upplösning med hjälp av kulskruvar?

Mitt förslag är mindre prat och mera verkstad. Skaffa dig en programvara för 3D-CAD och börja rita på en lösning.

Det gör jag gärna, efter förmåga, om det framstår som "feasible" inom en angiven budget (för materielen). Jag kastar mig helst inte in i nåt som från början framstår som döfött. Jag vet ju väldigt lite om lämpliga motorer, kulskruvar och annan utrustning som finns inom olika prisintervall.

[Meduza]

Jag tror att för just den här applikationen borde du kunna komma undan med gängstänger då du varken behöver hög fart eller hög precision över lång sträcka,
så en vanlig M10 med 1.5mm stigning borde klara biffen, i värsta fall skulle man kunna mappa skruvarna men det behövs nog inte för 1/10-precision...

Är åtminstone väldigt billigt att försöka jämfört med kulskruvar...

[DragonsDen]

Angående det "kryptiska", låt säga att jag vill bygga en fysisk 3D-modell av Solens närmaste stjärnor i form av lysdioder i en kub. Jag är konstnär, liksom...

Är det små lätta saker borde man ju kunna hänga dem i små travers-vinchar?

Precis vad jag kom att tänka på idag!

Varje föremål hänger gravitationellt ned i var sin tunn tråd från ett tak. Med föremålet fästat mitt på tråden som hänger ned under "golvet" med ett tungt lod, om så behövs.

Det skulle räcka med en enda rörlig "robotarm" som positionerar varje föremål ett i taget. Denna "arm" behöver kunna förflytta sig över taket med stor precision, men bara i ett plan (2D). Och på något sätt ta tag i och med stor precision placera och rulla ut en "trådrulle" som varje föremål hänger i, som på så sätt sänks ned eller hissas upp till avsedd höjd under armens takkoordinater.

Om man på så sätt kunde linda ut metalltråd i rät vinkel från "taket", så skulle det nog underlätta en del. Som strömförsörjning och mindre påverkan av luftens rörlighet.

[Willow]

Vet inte om jag förstod problemet, men skulle det räcka att placera ut fem objekt för hand och sen använda samma anordning för att mäta xyz på objekten med hög precision?

[DragonsDen]

Problemet är att placera ut dem med precision. Sen kan deras position mätas med fotografering och bildanalys.

Eftersom jag skulle vilja ha bättre precision än vad en skakig hand klarar av, så tänkte jag att stegmotordrivna trapetsskruvar (eller nåt motsvarande) kunde hjälpa till.