Яка конструкція для базового вибору та розміщення друкованої плати?

У мене є нульовий досвід роботи з будь-яким серйозним механічним дизайном, але з необхідності та цікавості я намагаюся створити машину для вибору та розміщення (для моїх хобі-проектів, а також для виробництва невеликих обсягів друкованих плат) - але дуже базову версію це, налаштоване на мої власні типові програми.

Характеристики: Я намагаюся створити систему за допомогою:

• Вартість <100 доларів США (без урахування вакуумного підбору, мікроскопа тощо)
• Площа дошки / панелі: прибл. одна квадратна фут (не важливо)
• Швидкість близько 1 деталі, яку вибирають і поміщають протягом 5 секунд (не важливо).
• "Зонд" (див. Малюнок нижче) призначений для вакуумного підбору (а також додається мініатюрний цифровий мікроскоп USB)
• Роздільна здатність / розмір кроку 0,3 мм або менше (моя найменша частина стопи - це 1206 резисторів і 3 мм QFN).
• Точність та повторюваність не надто важливі, оскільки я здійснюю візуальний / збільшений нагляд за процесом за допомогою мікроскопа USB.

Мій 1-й проект дуже простої структури, до цього часу включає 3 кроки, 3 стрижні з різьбою, USB-мікроскоп та вакуумний пікап:

Операція:

• На своєму ПК, для кожної частини, яку потрібно розмістити, я зберігаю (X, Y) координати відповідної стрічки котушки, а також координати для цільового положення на друкованій платі.
• Мотор / стрижень / пікап по осі Y переміщується до котушки стрічки і піднімає частину, а потім рухається по осі Y до координати Y цільового положення на друкованій платі.
• Двигун / прут / друкована плата X-осі рухається по осі X так, що дозволяє також вирівнювати координати X.
• Мотор / штанга / частина осі Z спускається до друкованої плати, щоб розмістити частину, потім піднімається.
• Повторіть до завершення.
• Я контролюю будь-які неправильні вирівнювання або пропуски деталей тощо за допомогою цифрового мікроскопа, який переглядають на моніторі комп'ютера.
• Якщо під час будь-якого з цих змін потрібно вносити будь-які коригування, я можу просто вручну зробити паузу та відрегулювати положення / дію за допомогою комп’ютера.

Ось мої запитання :

1. Невже механічне налаштування, зроблене вище, занадто просте для здійснення руху? Виходячи з того, що я читаю деяку літературу і переглядаю деякі відеозображення та місця, системи виглядають набагато складнішими у вигляді збірки, а також рухається лише PCB або вакуумний пікап, а не обидва - тоді як у мене є одне переміщення уздовж осі X та іншого вздовж осі Y (щоб спростити етап / побудову).

2. Які ключові детермінанти ви можете придумати, щоб зробити можливою роздільну здатність 0,25 мм або вище? Я припускаю, що хороший вибір крокових / моторних (наприклад, кроків / обертів) - це старт.

3. Я бачу, є одна смішно головна вада: обертання будь-якого з трьох стрижнів призведе до того, що друковану плату або вакуумний пікап, або забрану частину, відповідно, обертають разом зі стрижнем! Будь-яка проста модифікація для вирішення цього питання?

Багато домашніх машин для вибору та розміщення дуже схожі на фрезерні верстати з ЧПУ, і саме тут ви повинні взяти натхнення.

Машина складається з трьох лінійних осей, кожна з яких складається з:

• якийсь лінійний підшипник або рейка, щоб вісь могла вільно ковзати.
• якийсь двигун для активізації руху.

Ці дві частини, ймовірно, становлять основну частину вартості вашої машини. Ваш бюджет надзвичайно обмежений; ви дивитесь менше ніж на 20 доларів за вісь! Мені спокуса сказати, що це неможливо, але я ненавиджу найсайєрів і люблю виклик.

Як ви вже зазначали, ваш дизайн недосконалий, оскільки насправді нічого не заважає обертати деталі на різьбових стрижнях. Також не вистачає важливої ​​обертової осі, яка потрібна для обертання деталей до правильної орієнтації перед розміщенням. Деякі конструкції обходять це, розміщуючи частину деталей, потім просять оператора повернути друковану плату на 90º, потім розмістити більше деталей тощо. Ви можете скористатися цим варіантом.

Ваша реальна проблема - це бюджет, і вам доведеться дуже багато працювати, щоб або зробити багато частин самостійно (ті, які ви можете зробити), або знайти ці частини дешево якось (можливо, з розбитих машин). Одне місце, на яке ви дивитесь, - у старих принтерах. Вони містять досить приємні лінійні рейки, які можна врятувати, включаючи швидкий двигун та смужку кодера.

Двигуни: Ви можете вибрати два типи двигунів:

• Сервомотори. Ви в основному самі це будете робити. Вони складаються з двигуна постійного струму, електроніки для приводу двигуна, датчика для вимірювання положення двигуна і контролера, який обчислює, скільки потужності потрібно подати на двигун, щоб швидко та точно встановити його до правильного положення.
• Stepper Motors. Цей тип двигуна не обертається вільно, скоріше, він може наказати рухатись одним кроком. Датчик позиції вам не потрібен, але вам потрібно відстежувати, скільки саме кроків ви зробили в кожному напрямку, щоб точно знати, де ви знаходитесь, і як далеко вам потрібно пройти, щоб дійти до наступної позиції.

Я б рекомендував підхід крокового двигуна. Більшість малих верстатів з ЧПУ використовують ці. Вам також слід спробувати знайти драйвер, який підтримує певні мікроступінчасті дії. Це не тільки збільшує вашу роздільну здатність, але також допомагає подолати резонанс з певною швидкістю. Якщо ви хочете швидкого руху, тоді вам знадобиться прискорення. Якщо ви розганяєтеся, то, швидше за все, вдаритеся в резонансну швидкість мотора і пропустите кроки.

Дозвіл: Високу роздільну здатність досягти не так складно. Наприклад, якщо ви використовуєте кроковий двигун із 200 кроками за оберт, керуючи різьбовим стрижнем M8 (який має крок 1,25 мм), то ви можете очікувати, що кожен крок дасть 1,25 мм / 200 = 0,00625 мм руху. Однак це не означає, що ваша машина точна до 0,00625 мм. Нелінійність нитки, люфт, крок кроку та інші фактори зможуть збільшити вашу помилку.

Програмне забезпечення : написання програмного забезпечення для такого типу машин не так вже й складно, але для цього потрібен час. Чому б не перевірити проект Open PNP . Їх програмне забезпечення вже повно функцій.

Складність:На жаль, як і у всіх проектах з робототехніки, ви починаєте з грандіозних цілей простоти. Часто ви можете швидко працювати з простими речами, але з часом ви виявите, що вам потрібно досить багато складностей, щоб зробити роботу добре, надійно та тривалий час. Немає особливих проблем, коли ПХД рухається по одній осі, а головка рухається по іншій осі. Можна подумати, що рухома PCB похитне компоненти, але це навряд чи буде проблемою. Компоненти, як правило, дуже легкі (якщо ви не розміщуєте великі роз'єми або дуже великі ІМС), і вони застрягають у пастці пайки для пайки. Я часто незграбно маніпулюю PCB-тами в духовку, що загрівається, і я ніколи не бачив, щоб частина ковзала з місця. Однак якщо у вас багато місць, то ви пересуваєте досить великий стіл, і ви

Підбирайте: це буде ще одна дорога деталь, якщо ви не хочете смоктати трубочку, щоб забрати кожну деталь. Вакуумні насоси можуть бути напрочуд дорогими (якщо ваш бюджет лише 100 доларів), і вам також знадобиться клапан. Також вам може знадобитися зробити знімну головку для вибору, щоб ви могли вибрати деталі різного розміру. Маленькі деталі потребують невеликої трубки (очевидно), але для великих частин потрібна більша трубка, тому що вони важчі, і для роботи вакууму потрібна більша площа поверхні.

Перше, що вискакує на мене, - це ваше твердження, що ви не маєте досвіду механічного проектування. Деякі речі, які ви можете насправді навчитися лише виконуючи. Будуйте щось!

В основному ваш дизайн спрацює, але я впевнений, що, маючи трохи досвіду, ви подумаєте про вдосконалення. Отож, придбайте дешеві виворітні болти та гайки, стяжки або ремені зубчастого механізму і побудуйте єдину ступінь, яка просто переводить туди-сюди з необхідною точністю. Можливо, навіть можна використовувати стрижневий стрижень і гайки магазинного обладнання, якщо ви завжди висуваєте люфт. Насправді, є один термін, з яким ви, безумовно, повинні навчитися боротися: люфт.

Я серйозно: перш ніж занадто глибоко замислюватися над цим, побудуйте щось просте з гільз ящика та різьбового стрижня та крокового двигуна. Вартість буде менше 20 доларів, і ви дізнаєтеся тонни.

Я маю справу з кодом, щоб перемістити точну техніку навколо, і дивно, скільки можливостей може піти не так.