Czujnik długości narzędzia - pomysł.

[tuxcnc]

Nie wiem czy to właściwy dział, ale lepszego nie znalazłem.
Od dawna kombinowałem nad tanim i prostym czujnikiem do pomiaru długości narzędzia we frezarce.
Miało być płasko, tanio i prosto.
Żadnej precyzyjnej i skomplikowanej obróbki, żadnych drogich czy trudno dostępnych materiałów czy podzespołów, najlepiej żeby się dało wydrukować 3D, albo wyciąć z pleksi na laserze ...
No i przede wszystkim to, co mnie przeraża patrząc na powszechnie dostępne, wielkie i ciężkie czujniki, czyli żeby przy pomiarze nie połamać wiertła 0.5 mm ...
Dzisiaj wpadłem na ciekawy pomysł, ale że jak siebie znam to go za szybko nie zrealizuję, postanowiłem podzielić się ideą, może komuś się spodoba i spróbuje wykonać model lub prototyp.
Żeby było płasko najlepiej wykorzystać płaskie sprężyny, a żeby było tanio łatwo dostępne elementy elektroniczne.
Najtrudniej będzie zdobyć "encoder strip" czyli pasek przezroczystego tworzywa z nadrukowanymi bardzo cienkimi paskami :

Taki element można pozyskać z zezłomowanej drukarki, albo zakupić na Aliexpress za kilkanaście złotych.
Specjalnie wybrałem to właśnie zdjęcie, bo widać na nim efekt mory.
Polega to na tym, że chociaż nadrukowane paski są bardzo cienkie i ledwo je widać, to przy odpowiednim ustawieniu względem siebie całkowicie zasłaniają światło, natomiast przy przesunięciu o zaledwie szerokość nadrukowanego paska przepuszczają 50% światła.
Oznacza to, że przy odpowiednim ustawieniu dwóch kawałków takiej taśmy (jeden ruchomy względem drugiego), możemy zwykłym transoptorem szczelinowym wyłapać przesunięcie mniejsze niż 0.1 mm, a przy użyciu prostej dźwigni nawet kilkakrotnie mniejsze.
Czyli już powinno być wszystko jasne - na końcach dwóch płaskich sprężyn umieszczamy dwa kawałki "encoder strip", na które "patrzy" transoptor szczelinowy. Trzeba jeszcze zadbać żeby te płaskie sprężyny WZGLĘDEM SIEBIE mogły się przesuwać TYLKO o szerokość nadrukowanych pasków, ale RAZEM o kilka milimetrów by ustąpić przed najeżdżającym narzędziem.
Załączam jeszcze dwa poglądowe szkice :


Pewnie ktoś zapyta czy zamiast "encoder strip" nie mogłyby być po prostu dwie blaszki z otworami ?
Mogłyby, ale byłoby mniej dokładnie.

[IIS]

Hey - W 2019r miałem podobny problem co do pomiaru przemieszczenia w osi Z (do UTM)... ja swój problem rozwiązałem za pomocą elektronicznej suwmiarki. za 4 USD z przesyłką - wykonanie plastikowe "szczęki" łatwo się wwierca i mimo że na LCD jest jedno miejsce po przecinku to na "porcie" takich urządzeń są faktyczny dwa - łatwo się to czyta wymaga tylko zamiany poziomów logicznych z 1,5 do 3,3/5V

[tuxcnc]

ja swój problem rozwiązałem za pomocą elektronicznej suwmiarki. za 4 USD z przesyłką - wykonanie plastikowe

Pomysł ciekawy i wielu sytuacjach się sprawdzi, ale tutaj chodzi o coś zupełnie innego - narzędzie, np. wiertło 0.5 mm (tak, pół milimetra średnicy) ma coś popchnąć, nie złamać się, a na wyjściu sygnał ma się po prostu zmienić na inny, np. z zera na pięć woltów.
Taki czujnik musi mieć jak najmniejszą inercję i żadnego mechanizmu który mógłby się zaciąć.
To stąd pomysł zastosowania sprężyn płaskich i lekkich listków z "encoder stripe".
Zwykłe styki przy małych przesunięciach i małych prądach są niestety niepewne, natomiast układ optyczny właściwie wykonany i wyregulowany powinien być pewny w działaniu i trwały.

[rdarek]

Taki czujnik musi mieć jak najmniejszą inercję i żadnego mechanizmu który mógłby się zaciąć.
To stąd pomysł zastosowania sprężyn płaskich i lekkich listków z "encoder stripe".
Zwykłe styki przy małych przesunięciach i małych prądach są niestety niepewne, natomiast układ optyczny właściwie wykonany i wyregulowany powinien być pewny w działaniu i trwały.

Brałeś pod uwagę dwa aspekty tych taśm enkodera? Są one wykonane w postaci filmu z emulsją światłoczułą

1. jeśli zamontujesz je emulsją do siebie i ich powierzchnie będą się ocierały o siebie to po pewnym czasie zetrze się emulsja i po ptokach.
2. jeśli zamontujesz je emulsją po przeciwnych stronach (podkładem do siebie) to będziesz miał prześwietlanie pomiędzy paskami i pytanie jaki to będzie miało wpływ na pracę transoptora.

Moim skromnym zdaniem lepiej już wykorzystać do tego dwie powierzchnie z nieprześwitującego materiału (tworzywo metal cokolwiek) jedną część zamontować jako stałą z otworem niewielkiej średnicy drugą jako ruchomą maskę z nieco większym otworem zamiast paska enkodera i po przeciwnych stronach takiego ustrojstwa zastosować transoptor.

Właśnie z kolegą Bronsonbos Kombinujemy czujnik wysokości (1 wydanie poszło do piachu) i probe ale będzie to wykonanie bardziej klasyczne metalowe. Siła nacisku to tak naprawdę kwestia wyważenia sprężyną mechanizmu jedynym problemem mogą być zacięcia ale...

[tuxcnc]

Brałeś pod uwagę dwa aspekty tych taśm enkodera?

Tak, oczywiście masz rację, ale problem nie jest chyba aż tak wielki, jakiś prześwit pomiędzy listkami nie powinien robić problemu.
Natomiast proponowane rozwiązanie ma taką właściwość, że małe przesunięcie powoduje ogromną zmianę strumienia światła.
Przykładowo jeśli taśma jest 150 lpi, a chyba takie są najpopularniejsze, to nadrukowany pasek ma szerokość 0,08 mm.
Czyli jeśli okno będzie miało centymetr kwadratowy, to przy przesunięciu o 0,08 mm prześwit zmieni się z 50 mm ² do prawie zera.
To tutaj kryje się magia tego rozwiązania, nawiasem mówiąc stosowanego w enkoderach.
Jak już pisałem, rozwiązanie z jednym otworem też będzie działać, ale takiej dokładności zapewne uzyskać się nie da.

[pitsa]

Paski folii możesz wydrukować w naświetlarni (max do 300lpi, 3600 dpi, plamka 7.5 µm) zamiast kupować u chińczyka.

[bartuss1]

pare mm przesuniecia to nadal jakis nacisk narzędzia. gdzieś widzialem te stykowe, w sensie pojawia się przeplyw prądu, jest kontakt.

[rdarek]

Paski folii możesz wydrukować w naświetlarni (max do 300lpi, 3600 dpi, plamka 7.5 µm) zamiast kupować u chińczyka.

Sumarycznie może wyjść drożej. Natomiast można wykonać dowolny wzór elementów maskujacych. Nie muszą być to same paski. Na miejscu autora do testów poszukałbym starej atramentówki na "gratowisku" czy w jakimś serwisie

P.S. tego się nie drukuje tylko naświetla.
Drukowanych bym nawet kijem nie dotkną
Zastanawiam się kto ma teraz 3600dpi usługowo.

[Darek05]

pare mm przesuniecia to nadal jakis nacisk narzędzia. gdzieś widzialem te stykowe, w sensie pojawia się przeplyw prądu, jest kontakt.

Część
Stosowane są też rozwiązania bezdotykowej sondy, opartej na promieniu laserowym, idąc dalej w kierunku większej precyzji można przed laserem umieścić przesłonę szczelinową.
Nacisk narzędzia zerowy.

[tuxcnc]

Stosowane są też rozwiązania bezdotykowej sondy, opartej na promieniu laserowym

Nie pisałem o tym wcześniej  żeby nie zaciemniać sprawy, ale pomysł takiego czujnika wziął się z frezarki do płytek drukowanych. Tam się właśnie używa wiertełek w okolicach pół milimetra, albo frezów "V" 30 ° .
To są bardzo delikatne narzędzia, szczególnie podatne na uszkodzenie gdy się nie obracają, a ucelować w nie laserem to już poważny problem.
Dlatego czujnik musi być kontaktowy, ale nacisk i inercja czujnika muszą być jak najmniejsze.
Narzucają się styki z miniaturowego przekaźnika, ale one źle znoszą pracę przy małych prądach i małych przesunięciach, o czym już wcześniej pisałem.
Myślałem też o czujniku indukcyjnym, np. takim jak na poniższym obrazku, nawet tanio bo poniżej 10 PLN w Chinach, ale on wymaga "Sensing Object:Iron 18x18x1mm" czyli całkiem pokaźnego żelastwa do zadziałania ...