Tastatore/Probe/Sonda 3D a stilo DIY - studio e sviluppi

Strumenti e metodi per la messa in quadro, la calibrazione e il posizionamento degli elementi strutturali delle CNC.

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Re: Tastatore/Probe/Sonda a stilo DIY - primo studio

Messaggioda Robotech » mercoledì 10 marzo 2010, 20:24

Ciao Zebrauno,
complimenti per la realizzazione e per la bella spiegazione teorica del problema.
Metto il progetto nel cassetto dei sogni e prima o poi lo realizzo anch'io magari con la testina da estrudere 3D.
Adesso che hai finito questo progetto aspettiamo il tuo contributo sull'argomento stampa in 3D che langue un po'...
A risentirci.

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da eBay » domenica 4 dicembre 2016, 4:57


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Re: Tastatore/Probe/Sonda a stilo DIY - primo studio

Messaggioda Zebrauno » mercoledì 10 marzo 2010, 20:47

Grazie Robotech, forse parra' strano ma il piu' grande sforzo e' stato quello di costruirlo a partire da componenti reperibili ovunque.

Prima ho scordato il link alla prima touch-trigger probe di precisione:

http://www.renishaw.info/en/about-renishaw--629

Dove sono arrivati oggi lo sapete tutti....con i loro sistemi a testa pivotante basati sui sensori strain gauge, a stato solido....pero' le prime sonde meccaniche sono ancora ottime per gli spostamenti che riescono ad assorbire e la semplicita' della loro manutenzione.

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Re: Tastatore/Probe/Sonda a stilo DIY - primo studio

Messaggioda Zebrauno » venerdì 26 marzo 2010, 16:21

Ed eccoci agli aggiornamenti 8)
Visti i risultati della prima sonda ho ritagliato un po' di tempo per perfezionarla (non a livello estetico, per ora) e gia' che c'ero ho creato il tastatore per misurare l'offsett tra le varie punte usate durante una lavorazione (quello da fissare al banco).

Le modifiche e le nuove strategie di lavorazione, in ordine:

- anzitutto ho rettificato la base della morsa su cui poggio i pezzi (fondamentale per avere facce parallele)
- il disco che alloggia i dadi ed le componenti del blocco sonda sono ricavate da una lastra di acrilico trasparente da 12mm
- le sedi per i 3 perni a 120°, i fori guida per tutti i pezzi e la rettifica delle sedi esagonali dei dadi sono eseguite con una sola lavorazione, e senza cambio di punta (2mm ballnose, 2 taglienti).
- i perni hanno diametro 2mm, le sedi sono incise per 0.9mm nelle due componenti del gruppo sonda, in modo che serrandoli tra loro (e incollando) i 3 perni siano complanari e perfettamente ortogonali con lo stilo della sonda
- la spianatura della facce di ogni pezzo, lo scavo mediante "pocketing" per le sedi dei dadi, e il ritaglio dei pezzi mediante profilatura sono eseguiti in una sola lavorazione usando sempre la stessa punta (5mm monotagliente)


Ora veniamo al tastatore da banco per la misura delle punte.

- al posto della molla interna sfrutto la repulsione di due magneti al neodimio (pastiglie da 8x2mm) dopo aver calcolato a quale distanza sono in grado di contrastare una spinta di circa 50gr
- per fissare il piattello di contatto ho usato ancora due pastiglie al neodimio, e qui risultano molto piu' utili (vedremo perche')
- il retro del piattello ha uno scasso circolare che combacia con il blocco del tastatore, ma la faccia interna NON e' parallela alla faccia opposta del piattello: quando questo e' in sede mi basta ruotarlo per compensare sino a 0.3mm di inclinazione del piano. Se questa e' maggiore agisco sulle 3 viti che modificano l'allineamento del blocco dadi.
- sul guscio del tastatore vedete altre due pastiglie al neodimio: queste sono connesse elettricamente ai poli PROBE e GND, ovvero ai due dadi interni (guardate lo schemino elettrico gia' inserito nel topic).
I cavi elettrici che si collegano al tastatore sono terminati a loro volta con due pastiglie al neodimio, quindi il contatto e' immediato e assicurato, oltre che a tenuta stagna.
I due dischi sono posizionati con poli invertiti, cosi' e' impossibile scambiare i due contatti (il contatto sbagliato viene respinto dal magnete).

Da ora in poi usero' sempre questo sistema di connessione, soprattutto per la sonda da fissare al mandrino, poiche' permette di non avere alcuna cavita' o corpo sporgente dal guscio e soprattutto perche' consente di far ruotare liberamente il mandrino mentre si regola lo stilo della sonda.

C'e' un altro vantaggio ad avere questi contatti "volanti".
Sonda con stilo e tastatore da banco lavorano come contatti NC (normalmente chiusi) quindi possono essere usati contemporaneamente solo collegandoli in serie; inoltre quando uno dei due viene scollegato basta unire tra loro i magneti che gli portano Probe e Gnd per poter usare liberamente l'altro dispositivo.

In poche parole, quando non uso la sonda 3D i suoi contatti magnetici che arrivano di fianco al mandrino sono uniti (e isolati da altri oggetti) mentre il tastatore da banco e' attivo e cablato.


Nella prossima puntata: la sonda 3D avra' il nuovo blocco magnetico, anche verso l'esterno, in modo da poter cambiare gli stili di tastatura al volo :D


NOTA: visto che le sonde 3D dipendono totalmente dal software che le controlla sarebbe estremamente gradito qualunque consiglio riguardante routines in G-CODE e altri metodi di scansione ottimizzata (trovare solo i profili esterni di un oggetto piano, per es.).

A presto
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Re: Tastatore/Probe/Sonda a stilo DIY - primo studio

Messaggioda marte » venerdì 26 marzo 2010, 19:21

complimenti un bel lavoro

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Re: Tastatore/Probe/Sonda a stilo DIY - primo studio

Messaggioda Zebrauno » mercoledì 31 marzo 2010, 14:21

Questa e' la sonda che uso adesso.
Lo stilo e' il gambo di una punta in HSS da 3mm; sporge per 35mm, la punta e' semisferica (lavorata usando il mandrino come tornio e facendolo muovere sul piano Y-Z contro un inserto fissato nella morsa).

Per come uso la sonda la punta ha un diametro adeguato (allineamento sugli spigoli di un pezzo e verifica di ortogonalita' su pezzi fissati da riprendere...lavorazioni di oggetti piu' lunghi del piano).
Ho fatto una prova prolungando la punta con un classico bulino a 60°, punta da 2 decimi, scandendo un'area ridotta su una moneta con risoluzione di 3 centesimi....ed il risultato e' stato che l'area di scansione ha assunto le proprieta' di un ologramma :lol:
La scansione procedeva a circa 60'000 punti orari.

Per una scansione corretta e con poche rilevazioni spurie bisogna trovare la giusta pressione della molla sul gruppo sonda: attualmente la spinta verticale necessaria ad aprire il contatto e' di 100gr, quella laterale di 65gr. (misurata a 3/4 di lunghezza punta).
Ridurre il valore della pressione e' obbligatorio se rileviamo oggetti morbidi (guarnizioni, gomma etc) mentre per avere la massima velocita' e precisione bisogna tenerlo il piu' alto possibile, poiche' aumenta anche la velocita' con cui la punta si riporta in posizione centrale dopo un contatto.




-> Il prossimo esperimento in questo campo sara' di costruire degli switch meccanici NC di dimensioni generose, a tenuta stagna, e con un'escursione di circa 1cm (dopo l'apertura del contatto). In questo modo potro' eseguire le operazioni di homing a velocita' piu' elevate perche' come sapete dopo l'apertura del contatto la macchina deve avere il tempo/spazio per decelerare e con i comuni microswitch meccanici questa corsa oscilla tra i 2 ed i 5mm, superata la quale si distrugge tutto.


ps: il tastatore per utensili a bordo macchina sta andando benissimo! La sua precisione di misura e' pazzesca, sta al di sotto di 1 centesimo. Ho anche provato a fare dei pocket circolari che si incrociano, con punte diverse, e ad occhio non si vede alcun gradino nell'area di incrocio, segno che lavora come si deve.
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Re: Tastatore/Probe/Sonda a stilo DIY - primo studio

Messaggioda spider.prime » mercoledì 31 marzo 2010, 21:09

gran bel progetto .
bello d'avvero
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Re: Tastatore/Probe/Sonda a stilo DIY - primo studio

Messaggioda Zebrauno » giovedì 1 aprile 2010, 7:02

Grazie :) , faccio di tutto per tenere il suo costo totale basso in modo che chiunque possa costruirlo, aggiornarlo o modificarlo in base alle esigenze.

Aspetto sempre dei consigli, magari da chi queste cose le progetta o le usa per professione, su altre tipologie di rilevamento riproducibili con poca spesa.

I software che le comandano, come dicevo, possono fare una grande differenza e forse al momento chi usa Mach3 ha il vantaggio di trovare svariati plugin per ogni tipo di probing (meccanico e video) comprese delle routines che cercano il profilo di un oggetto percorrendone i bordi.

A presto

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Re: Tastatore/Probe/Sonda a stilo DIY - primo studio

Messaggioda spider.prime » giovedì 1 aprile 2010, 9:13

http://www.twintec.it/3dscanner.htm

dai dai Speriamo che ci sia qualcuno che ti possa dare una mano nella realizzazione..

è una delle cose + utili accessorio CNC, a mio avviso
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Re: Tastatore/Probe/Sonda a stilo DIY - primo studio

Messaggioda Zebrauno » giovedì 1 aprile 2010, 9:29

usando Colibri' conoscevo quella sonda, non l'ho acquistata per via della sua lunghezza totale, avrei problemi nel rilevare oggetti alti con la mia corsa in Z (120mm).
Il software esegue una scansione a matrice di punti, non ha (per ora) funzioni ottimizzate per scandire i profili di un oggetto.

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Re: Tastatore/Probe/Sonda a stilo DIY - primo studio

Messaggioda Zebrauno » mercoledì 7 aprile 2010, 21:02

Ultimo aggiornamento con un nuovo gruppo sonda in grado di montare stili da 3mm.
Ho fatto alcune prove che hanno dimostrato l'importanza di questi fattori:

- un buon lubrificante (WD40) applicato sui dadi riduce drasticamente il periodo di rodaggio, nel quale possono verificarsi alcuni inceppamenti in scansioni oltre i 20.000 punti/ora

- regolare la forza di attivazione (precarico della molla) e' fondamentale sia in funzione della velocita' che della precisione raggiungibile; +forza = +precisione alle alte velocita'

- a parita' di precarico un gruppo sonda piu' leggero permette prestazioni maggiori (+precisione ad alte velocita')

- il valore di accelerazione sull'asse Z incide fortemente sulla velocita' massima
- la tensione della cinghia, sempre in Z, influisce direttamente sull'accelerazione reale impressa alla sonda, dunque se la cinghia e' anche lievemente allentata riduce le prestazioni.


Oggi ero vicino alla cnc ma ho disegnato per tutto il giorno, quindi ho pensato di far "lavorare" la sonda per postare un STL sul forum.
Scansione con 5 centesimi di precisione su X e Y (in Z la precisione e' quella della macchina e non si regola).
Si vede ancora l'effetto catarifrangente sull'area di lavoro, segno che il bulino (da 0.2mm) usato come sonda e' riuscito ad incidere la superficie pur con 80gr di precarico sulla molla.
Scansione a circa 21'000 punti orari.
Il file e' un archivio 7ZIP (programma freeware).

nota: i due solchi visibili sulla parte alta del modello STL sono causati da me, agivo manualmente sulla cinghia della Z durante la scansione. Questo significa che bisogna avere pazienza e stare lontani dalla macchina quando lavora.. 8)
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Re: Tastatore/Probe/Sonda a stilo DIY - primo studio

Messaggioda Robotech » mercoledì 7 aprile 2010, 21:37

Complimenti Zebrauno!!
Hai una scansione paragonabile o migliore di un laser =D>
Peccato che la mia macchina non abbia una elettronica compatibile con questo strumento.
Proverò a costruirne uno solo per gli azzeramenti.

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Re: Tastatore/Probe/Sonda a stilo DIY - primo studio

Messaggioda hanger85 » mercoledì 7 aprile 2010, 21:58

ma è incredibile

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Re: Tastatore/Probe/Sonda a stilo DIY - primo studio

Messaggioda spider.prime » mercoledì 7 aprile 2010, 23:30

questo post è da mettere in risalto...
Ti copierò
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Re: Tastatore/Probe/Sonda a stilo DIY - primo studio

Messaggioda erasmo » giovedì 8 aprile 2010, 0:38

Zebrauno, complimenti per l'ottimo lavoro.
Avrei due domande da rivolgeti sul funzionamento.

Credo di aver capito che è un sensore per il 3D.
Spostando sul piano la sonda sente l'alto o il basso. Sbaglio?

Quindi l'uscita è 0v o massa in piano alto e +Vcc. in baso al piano. Giusto?

Parli di entrata segnali in Mach3, in che senso, memorizza il segnale in entrata?
Di che funzioni parli?
O ci vuole il programma Colibrì che non ho.
Con colibri o mach3 c'è la possibilità  di memorizzare 3 valori di profondità  diversa al posto di due?

Dal tuo ( elettrico) si può passare ad uno elettronico.
In questo caso si può memorizzare profondità  diverse.

Vedi questo rilevatore a 2 profondità 

Con questo non voglio sminuire il tuo ottimo lavoro, ma evv. migliorarlo.

Scusa le domande
ciao
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eros

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Re: Tastatore/Probe/Sonda a stilo DIY - primo studio

Messaggioda Zebrauno » giovedì 8 aprile 2010, 7:30

Vi ringrazio per il supporto :) , appena avro' un altro momento utile provero' ad eseguire una scansione a 0.01 mm, giusto per vedere il limiti del sistema (di fatto non la sfrutto mai per scansioni di quel tipo).

@ Erasmo, ti rispondo subito e spero di essere chiaro anche agli altri utenti.

Il principi che permettono alla sonda di lavorare sono questi:

- bastano 3 punti nello spazio per definire in modo univoco un piano; lo stilo e' normale al piano

- mettendo in serie i contatti dei 3 punti di vincolo-appoggio si ha la certezza che la catena NC si chiudera' solo quando la punta dello stilo sara' ritornata alla condizione di riposo

- qualsiasi movimento impresso allo stilo nei 5 versi +-X, +-Y e +Z sposta almeno uno dei 3 punti di appoggio, aprendo la catena dei contatti.


Normalmente i software che controllano queste sonde dividono l'area in una matrice di punti a risoluzione predefinita dall'utente (in questo esempio ho scelto 0.05mm) mentre per l'asse Z il discorso e' diverso.

Il movimento in Z segue queste semplici regole:

- la sonda viaggia in verso +Z quando il contatto viene aperto, e si ferma immediatamente appena questo si chiude
- la sonda scende verso -Z quando il contatto e' chiuso, e continua a scendere sino a quando non incontra un ostacolo che lo apre (o raggiunge Z=0)

E' quindi automatico che se lo stilo, muovendosi in X, incontra un ostacolo la sonda si alza in Z sino a quando non si richiude il contatto.
(se si inceppa, ovvero non si chiude, la Z sale sino alla massima altezza impostata per il volume di scansione; X e Y non si muovono)

Questo significa che la risoluzione di scansione in Z tende a infinito. Non ci sono livelli da impostare.


In questo video si vede cosa succede quando lo stilo esce dal bordo della moneta:

http://www.youtube.com/watch?v=NV_DTW1iNDs

Il software Colibri' fa muovere la sonda in continuo sino a quando non ricomincia a toccare qualcosa (l'origine di scansione e' 0.2mm sopra il piano)

Dal punto di vista elettrico la sonda si comporta come un interruttore NC che collega l'ingresso PROBE con GND (la massa dei segnali).

Nel caso della Colibri' esiste un morsetto PROBE e bisogna solo impostarlo come ingresso NC nelle preferenze del software.
Probe e' a -5V rispetto a GND, quindi si puo' anche alimentare un LED mettendolo semplicemente in serie alla sonda.
(il tastatore da banco , gemello della sonda, e' anche lui semplicemente collegato in serie).

In Mach3 e' sufficiente un ingresso da impostare come Probe.
Alcuni utenti su questo forum usano gia' un canale Probe per eseguire l'azzeramento dell'utensile collegandoci una piastrina metallica di spessore noto, che toccando la punta (connessa con GND) conclude la tastatura (con comando G38.2)


Buona giornata


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