Методи точного переміщення об’єкта по двовимірній площині

Це протилежне / доповнення мого попереднього запитання , яке стосувалося вимірювання точного положення об'єкта, коли його хтось переміщає / малює протягом короткої тривалості. Якщо припустити, що я використовую один із запропонованих підходів @ Rocketmagnet (можливо, використовуючи лінійні кодери), наступний:

Припустимо, я відстежував / записував дані про положення XY, оскільки об’єкт переміщується довільно через деякий візерунок через двовимірну площину кимось:

Мета: Тепер я хотів би, щоб об'єкт повторював той самий записаний шаблон руху, тобто я хотів би, щоб об'єкт переміщався через ті самі позиції XY - але цього разу автоматизований.

Іншими словами, я хотів би, щоб система перенесла / змістила об'єкт із записаних (X1, Y1) до (X2, Y2) до (X3, Y3) тощо. Знову ж таки, повністю обмежений двовимірною площиною / поверхнею так:

Обмеження:

• Мені б хотілося досить керованого / точного переміщення об'єкта, з помилкою не більше 0,5 мм.
• Домен точок для переміщення об'єкта поширюватиметься на квадрат 30 см X 30 см.
• Точна тривалість / шлях між точками НЕ критично важливий - оскільки у мене буде досить добре заселений набір точок (тому він уже буде досить близький до безперервного руху).

Я розглядав це одне потенційне рішення (і я вважаю, що це легко здійснити) - використовувати двигуни, розміщені на краях, але якимось чином пов'язані з об'єктом. Але я не впевнений, як їх з'єднати таким чином, що дозволяє одночасно отримати 2 ступеня свободи, і більше того, я не впевнений, як / якщо можливо досягти бажаної точності руху за допомогою моторів.

Отже, моє запитання таке: які потенційні методи я можу спробувати для такого роду точно керованого двовимірного руху? У моїх налаштуваннях існує дуже мало фізичних обмежень, тому що я зараз готовий грати з (розумними) реалізаціями будь-якого рівня складності!

Хороша новина: Так як у мене буде точна система вимірювання / відстеження (з попереднього питання ), можна було б інтегрувати зворотній зв'язок / калібрування під час руху, що, напевно, буде важливим, якщо я хочу запевнити 0,5 мм максимальна похибка.

EDIT: У випадку, коли точно цікавить застосування: Система - це моя спроба спрощеного демонстрування дії з електроніки та мистецтва дії-реплікації, тобто дія людини записується, а потім дублюється або через певний період, або в дублікаті системи неподалік. Я спочатку намагався працювати зі сплавами пам'яті форми (конкретно нітинол), але записати 3-D рух багатоточкової форми було непросто (FAR від неї!), Отже, моє спрощення до "одноточкового" об'єкта через 2 -Д площині.

Ви також можете поєднати вимірювання та реплікацію в одній системі. Дозвольте розпочати з попередньої відповіді на ваше запитання: Ідея 4

У вас уже є лінійні підшипники та кодери, встановлені для вимірювання руху об'єкта. Тепер все, що вам потрібно зробити, - це привести в рух ці підшипники. Як правило, якщо ви будували щось на зразок фрезерного верстата з ЧПУ, і хотіли приводити в дію лінійні рухи, використовували б кульовий гвинт і кроковий двигун.

Проблема в тому, що вони не рухаються назад, і тому ви не зможете самостійно перемістити об'єкт. Два варіанти:

1. Додайте датчики сили (використовуючи деформатори ). Тепер система може виявити, що ти натискаєш на об’єкт, і він приведе в рух мотор, щоб створити ілюзію, що мотора там взагалі немає. Це може працювати надзвичайно добре, якщо ви це зробите обережно, і якщо мотор досить швидкий. Це відомо як активне дотримання .
2. Використовуйте лінійні двигуни . Вони є повністю зворотними, коли їх немає.

Хороша новина полягає в тому, що якщо ви можете собі це дозволити, ви можете придбати повноцінні лінійні системи руху двигуна у таких компаній, як Aerotech або Baldor Motion . Крім того, ви можете попросити невелику робототехнічну компанію, щоб побудувати вам всю систему. Знову ж таки, ці системи дуже точні. Вони використовуються там, де точність 0,01 мм є загальною вимогою і навіть точністю до 0,001 мм (але тоді вам дійсно потрібно середовище з контрольованою температурою).

Виходячи з вашої редакції, я вважаю, що моє рішення, що стосується лінійних двигунів, трохи перевершує. Ваша заявка - це просто демонстрація мистецтва, яка відтворює чийсь малюнок. Хоча для правильного відтворення для цього потрібно мати хороший контроль і дозвіл, воно справді не потребує точності, яку ви спочатку вказали.

Спершу слід прояснити деякі часто невідомі терміни: Точність, роздільна здатність та повторюваність. Пропоную прочитати статтю у Вікіпедії Точність та точність .

Вам потрібна хороша роздільна здатність в вимірювальній частині, ймовірно, 0,1 мм. Напевно, вам потрібна досить хороша повторюваність, знову ж таки скажімо, 0,1 мм. Однак вам не дуже потрібна велика точність. Наприклад, якщо відтворення завжди виходило ідентичним оригіналу, але зсув 3 мм зліва, я впевнений, що ви були б щасливі. Так само, що робити, якщо відтворення було на 0,5% занадто великим? Чи справді це буде проблемою?

Для фази вимірювання рекомендую використовувати горщики з рядками. Їх просто налаштувати.

На етапі відтворення те, що ви хочете зробити, - це змова.

Це зробити не складно, і люди роблять їх весь час. Ознайомтеся, наприклад, з плоттером Contractor . Або безліч інших прикладів в Інтернеті.

Це одне з найрозумніших рішень для цього, яке я пам’ятаю, бачило: «I» = Idler "D" = керована темно-сіра платформа кріпиться до слайдів # 3,4 Світло-сіра платформа кріпиться до слайдів № 1,2, які прикріплені до темно-сірого платформа

Кабель - це тонка лінія, обмотана навколо холостих і шківів на фігурі "H"

Кабель прикріплений до світло-сірої платформи (показано стрілкою)

Якщо ведені шківи рухаються в протилежних напрямках (CW і CCW) з однаковою швидкістю. Більша платформа перекладає сторінку вгору та вниз.

Якщо ведені шківи рухаються в одному напрямку (кажуть обидва CCW), менша платформа працює зверху на великій платформі зліва та справа на сторінці.

Зміна швидкості та напрямків ведених шківів означає, що ви можете перекладати в будь-якому напрямку.

Використовуйте крокові двигуни на шківах "D".

Ще один спосіб реалізації двовимірного плотера:

Він був використаний для побудови кількох великих малюнків на фестивалі розуму Mind Out .

Як бачите, він дуже схожий на двовимірне вимірювання з використанням струнних горщиків, замінюючи горщики моторами.