Lineaarinen ja pyörivä toimilaite: 11 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Tässä ohjeessa kerrotaan, kuinka tehdä lineaarinen toimilaite, jossa on pyörivä akseli. Tämä tarkoittaa, että voit siirtää kohdetta eteen- ja taaksepäin ja kiertää sitä samanaikaisesti. On mahdollista siirtää kohdetta 45 mm (1,8 tuumaa) edestakaisin ja kääntää sitä 180 astetta.

Kustannukset ovat noin 50 dollaria. Kaikki osat voidaan joko tulostaa 3D -muodossa tai ostaa rautakaupasta.

Käytetyt moottorit ovat kaksi kaupallisesti saatavilla olevaa servomoottoria. Halvan hinnan lisäksi servoilla on hyödyllinen ominaisuus: Servot eivät tarvitse ylimääräistä ohjauslogiikkaa. Jos käytät Arduinoa [1] ja sen servokirjastoa [2], arvon 0 ja 180 välille kirjoittaminen on suoraan servomoottorin ja meidän tapauksessamme toimilaitteen sijainti. Tunnen vain Arduinon, mutta olen varma, että muilla alustoilla on myös erittäin helppo hallita servoja ja siten tätä toimilaitetta.

Sen rakentamiseen tarvitset seisovan porakoneen ja 4,2 mm: n metalliporan. Aiot porata M4 -mutterit hihalaakereiksi.

Lisäksi tarvitset hyvän penktipuristimen ja ruuvimeisselin M4 -kierteen leikkaamiseksi metallitankoon. Sauvojen kiinnittämiseen tarvitaan M4 -ruuvi.

Tarvikkeet

1 Vakio Servotorni Pro MG946R. Mukana servovarsi, 4 M2 -kiinnitysruuvia ja 4 d3 -messinkirunkoa

1 Micro Servo Tower Pro MG90S. Mukana servovarsi ja 2 kiinnitysruuvia

11 M2 x 10 mm litteä ruuvi

4 M4 aluslevy

6 M4 mutteri

1 Kiinnitysrengas d4 mm

1 paperiliitin d1 mm

1 Puinen tappi d6 x l120

2 Teräs- tai alumiinitanko d4 x l166, jonka toisessa päässä on M4 x l15 -kierre

1 Teräs- tai alumiinitanko d4 x l14, jossa on lukkorengas

1 Teräs- tai alumiinitanko d4 x l12

Selite: l: pituus millimetreinä, d: halkaisija millimetreinä

Vaihe 1: 3D -tulostetut osat

Sinun on joko tulostettava vasemman- tai oikeanpuoleiset osat. Tämän ohjeen kuvat esittävät vasemmanpuoleista LnR-toimilaitetta (edestä katsottuna puinen tappi on vasemmalla puolella).

Jos sinulla ei ole 3D -tulostinta, suosittelen etsimään 3D -tulostuspalvelua lähistöltä.

Vaihe 2: Liukulaakerit

Laakereina käytetään M4 -muttereita! Tätä varten poraa (M4/3,3 mm) reiät 4,2 mm: n metalliporalla. Paina poratut M4 -mutterit liukusäätimen aukkoihin.

Liimaa 2 M4 aluslevyä liukusäätimeen ja liukukannen päälle.

Vaihe 3: Mirco Servo ja jatkovarsi

Asenna Micro Servo liukusäätimeen.

Oikealla puolella näet jatkeen ja loput 2 M4 -mutteria. Paina poratut M4 -mutterit jatkevarren aukkoihin.

Vaihe 4: Liukusäädin ja pyörivä akseli

Kokoa liukusäädin, jatkovarsi ja liukusäädin. Käytä pientä 12 mm pitkää metallitankoa akselina.

Kuvan alareunassa on laippa, joka on kiinnitetty Micro Servo -varteen.

Sinun on porattava 1,5 mm reikä puiseen tappiin (kuvan oikea alareuna), muuten puu rikkoutuu.

Vaihe 5: Servoliitos

Poraa 4,2 mm reikä tavalliseen servovarteen ja lisää lovi 14 mm: n metallitankoon napsautusrengasta varten.

Liimaa yksi aluslevy servovarteen.

Näin pinot komponentit ylhäältä alas:

1) Asenna lukkorengas akselille

2) Lisää aluslevy

3) Pidä servovartta jatkevarren alla ja paina koottu akseli sen läpi.

4) Lisää liimaa kiinnitysrenkaaseen ja paina sitä alhaalta akselille.

Kuva ei ole ajan tasalla. Toisen napsautusrenkaan sijasta se huutaa osoita kiinnitysrengas. Kiinnitysrenkaan idea on parannus alkuperäiseen muotoiluun.

Vaihe 6: Servokiinnike

Vakio servo on kiinnitetty toimilaitteeseen. Jotta servo saataisiin aukon läpi, sinun on poistettava sen pohjakansi, jotta voit taivuttaa kaapelin alaspäin.

Kiinnitysruuvit menevät ensin sotkurunkoihin ja sitten toimilaitteen reikien läpi. Poraa ruuvit kiinnityslohkoihin, jotka asetetaan LnR-pohjan alle.

Vaihe 7: Pitkittäisliike

M4-ruuviventtiilillä leikkaat langan LnR-alustan takatason 3,3 mm reikiin.

Liukusäädin liikkuu kahden metallitangen päällä. Ne työnnetään LnR-pohjan 4,2 mm: n etureikien läpi, sitten liukulaakereiden läpi ja kiinnitetään M4-kierteellä toimilaitteen takatasoon.

Vaihe 8: Kansi

Se on LnR -toimilaite!

Micro Servo -kaapelin kiinnittämiseen käytetään osaa paperiliittimestä. Asenna huppu toimilaitteeseen ja olet valmis.

Vaihe 9: Arduino -luonnos (valinnainen)

Liitä kaksi potentiometriä Arduino -tuloihin A0 ja A1. Signaalitapit ovat 7 pyörivälle ja 8 pitkittäisliikettä varten.

On tärkeää, että otat 5 volttia Arduinosta potentiometreiksi etkä ulkoisesta 5 V: n virtalähteestä. Servojen ajamiseen on käytettävä ulkoista virtalähdettä.

Vaihe 10: Ohjelmointiesimerkin lisäksi (valinnainen)

Näin peruutan järjestelmälliset virheet ohjelmistossa, joka ohjaa LnR -toimilaitetta. Poistamalla mekaanisesta muutoksesta ja mekaanisesta välyksestä johtuva paikannusvirhe, paikannustarkkuus on 0,5 millimetriä pituussuunnassa ja 1 aste pyörivässä liikkeessä.

Mekaaninen muunnos: Arduinos -karttafunktio [5] voidaan kirjoittaa seuraavasti: f (x) = a + bx. Esitietojoukon [6] suurin poikkeama on 1,9 mm. Tämä tarkoittaa, että toimilaitteen sijainti on jossain vaiheessa lähes 2 millimetrin päässä mittausarvosta.

Kun polynomi, jonka aste on 3, f (x) = a + bx + cx^2 + dx^3, demotiedon enimmäispoikkeama on 0,3 millimetriä; 6 kertaa tarkempi. Parametrien a, b, c ja d määrittämiseksi sinun on mitattava vähintään 5 pistettä. Esitiedoissa on yli 5 mittauspistettä, mutta 5 riittää.

Mekaaninen välys: Mekaanisen välyksen vuoksi asennossa on siirtymä, jos siirrät toimilaitetta ensin eteen ja sitten taaksepäin tai jos liikutat sitä myötäpäivään ja sitten vastapäivään. Pituussuunnassa toimilaitteessa on mekaaninen välys servovarren ja liukusäätimen välisissä kahdessa liitoksessa. Pyörivässä liikkeessä toimilaitteessa on mekaaninen välys luistin ja akseleiden välillä. Servomoottoreissa on myös mekaanista välystä. Mekaanisen toiston peruuttamiseksi säännöt ovat seuraavat: A) Kun siirryt eteenpäin tai myötäpäivään, kaava on: f (x) = P (x) B) Kun liikut taaksepäin tai vastapäivään, kaava on: f (x) = P (x) + O (x)

P (x) ja O (x) ovat polynomeja. O on siirtymä, joka lisätään mekaanisen välyksen vuoksi. Määritä polynomi -parametrit mittaamalla 5 pistettä, kun liikutaan yhteen suuntaan, ja samat 5 pistettä, kun liikutaan vastakkaiseen suuntaan.

Jos aiot ohjata useita servomoottoreita Arduinolla ja olen vakuuttanut sinut ohjelmistokalibroinnista käyttämällä polynomeja, katso prfServo Arduino -kirjastostani [4].

Lyijykynän aseman videossa käytettiin prfServo -kirjastoa. Kullekin neljästä servosta tehtiin viiden pisteen kalibrointi molempiin suuntiin.

Muut järjestelmälliset virheet: Toimilaitteessa on muita järjestelmällisiä virheitä: kitka, epäkeskisyys ja käytetyn servokirjaston ja servomoottoreiden resoluutio.

Ehkä enemmän hauska tosiasia, että Adafruit Servo Shieldin [3] resoluutio on 0,15 mm pituussuunnassa! Tästä syystä: Servosuoja käyttää PCA9685 -sirua PWM -signaalin tuottamiseen. PCA9685 on suunniteltu luomaan PWM -signaaleja 0-100 % välillä, ja siinä on 4096 arvoa. Mutta servolle käytetään vain sallittuja arvoja 200 (880 μs) - 500 (2215 μs). 45 mm: n napa jaettuna 300 on 0,15 mm. Jos lasket pyörivää liikettä, 180º jaettuna 300 pisteellä on 0,6º.

Vaihe 11: Viitteet

[1] Arduino: https://www.arduino.cc/[2] Servokirjasto: https://www.arduino.cc/en/reference/servo[3] Adafruit ServoShield: https://www.adafruit. fi/product/1411 [4] prfServo -kirjasto: https://github.com/mrstefangrimm/prfServo[5] Arduino -karttatoiminto:

[6] Esimerkki tietojoukosta: 0 4765 42610 38815 35620 32525 30030 27635 25240 22445 194