Metodi per spostare con precisione un oggetto su un piano 2D

Questo è l'opposto / complemento della mia domanda precedente , che riguardava la misurazione della posizione precisa di un oggetto mentre viene spostato / disegnato da qualcuno per un breve periodo. Supponendo che io utilizzi uno degli approcci suggeriti da @ Rocketmagnet (probabilmente usando encoder lineari), il prossimo:

Supponiamo che io abbia tracciato / registrato i dati di posizione XY mentre un oggetto viene spostato arbitrariamente attraverso un modello su un piano 2D da qualcuno:

Obiettivo: ora vorrei che l'oggetto replicasse lo stesso modello di movimento registrato, cioè vorrei che l'oggetto si muovesse attraverso quelle stesse posizioni XY, ma questa volta automatizzato.

In altre parole, vorrei che il sistema trasportasse / spostasse l'oggetto da (X1, Y1) a (X2, Y2) a (X3, Y3) e così via. Ancora una volta, completamente vincolato a un piano / superficie 2D, in questo modo:

vincoli:

• Vorrei un movimento abbastanza controllato / accurato dell'oggetto, con errore non superiore a 0,5 mm.
• Il dominio dei punti per l'oggetto da spostare si estende su un quadrato di 30 cm x 30 cm.
• La durata / il percorso esatti tra i punti NON è fondamentale, poiché avrò un set di punti abbastanza ben popolato (quindi sarà già abbastanza vicino al movimento continuo).

L'unica soluzione potenziale che ho preso in considerazione per questo (e penso che sia facile da implementare) è quella di utilizzare motori posizionati sui bordi ma in qualche modo collegati all'oggetto. Ma non sono sicuro di come collegarli in un modo che consenta 2 gradi di libertà contemporaneamente e, inoltre, non sono sicuro di come / se sia possibile ottenere la precisione di movimento desiderata utilizzando i motori.

Quindi la mia domanda è: quali sono i potenziali metodi che posso provare per questo tipo di movimento bidimensionale accuratamente controllato? Ci sono pochissime limitazioni fisiche sulla mia configurazione così com'è attualmente, quindi sono aperto a giocare con implementazioni (ragionevoli) di qualsiasi livello di complessità!

Una buona notizia è: dal momento che avrò un preciso sistema di misurazione / tracking (dalla domanda precedente ), sarebbe possibile integrare feedback / calibrazione durante il movimento, che suppongo sarà essenziale se voglio assicurare lo 0,5 mm errore massimo.

EDIT: Nel caso in cui l'applicazione esatta sia di interesse: il sistema è il mio tentativo di una demo semplificata di elettronica-arte della replica dell'azione, ovvero l'azione di una persona viene registrata e quindi duplicata dopo un periodo o su un sistema duplicato nelle vicinanze. Inizialmente ho provato a lavorare con leghe a memoria di forma (in particolare il nitinol), ma registrare un movimento 3D di una forma a più punti non è stato facile (LONTANO da essa!), Quindi la mia semplificazione a un oggetto a "punto singolo" attraverso un 2 MrGreen piano.

Potresti anche combinare la misurazione e la replica in un sistema. Vorrei iniziare con la mia precedente risposta alla tua domanda: Idea 4

Sono già impostati cuscinetti lineari ed encoder per misurare il movimento dell'oggetto. Ora tutto ciò che devi fare è azionare quei cuscinetti. Normalmente, se costruissi qualcosa come una fresatrice a controllo numerico, e volessi attivare movimenti lineari, useresti una vite a ricircolo di sfere e un motore passo-passo.

Il problema con questi è che non sono guidabili all'indietro, e quindi non sarai in grado di spostare l'oggetto da solo. Due opzioni:

1. Aggiungi i sensori di forza (usando gli estensimetri ). Ora il sistema può rilevare che stai spingendo sull'oggetto e guiderà il motore per creare l'illusione che non ci sia alcun motore lì. Questo può funzionare molto bene se lo fai con attenzione e se il motore è abbastanza veloce. Questo è noto come conformità attiva .
2. Usa motori lineari . Questi sono completamente guidabili all'indietro quando non sono alimentati.

La buona notizia è che, se te lo puoi permettere, puoi acquistare sistemi completi di moto lineare da aziende come Aerotech o Baldor Motion . In alternativa, puoi chiedere a una piccola società di ingegneria robotica di costruirti l'intero sistema. Ancora una volta, questi sistemi sono molto precisi. Vengono utilizzati dove l'accuratezza di 0,01 mm è un requisito comune e persino l'accuratezza di 0,001 mm (ma in questo caso è davvero necessario un ambiente a temperatura controllata).

Sulla base della tua modifica, penso che la mia soluzione che coinvolga motori lineari sia un po 'esagerata. L'applicazione è semplicemente una demo d'arte che riproduce il disegno di qualcuno. Sebbene sia necessario avere un buon controllo e una buona risoluzione per realizzare una riproduzione fedele, in realtà non richiede l'accuratezza specificata in origine.

Prima di tutto dovremmo chiarire alcuni termini spesso fraintesi: precisione, risoluzione e ripetibilità. Suggerisco di leggere l'articolo di Wikipedia Precisione e precisione .

Ciò di cui hai bisogno è una buona risoluzione nella parte di misurazione, probabilmente 0,1 mm. Probabilmente hai bisogno di una ripetibilità abbastanza buona, ancora una volta, diciamo 0.1mm. Tuttavia, non hai davvero bisogno di grande precisione. Ad esempio, se la riproduzione fosse sempre identica all'originale, ma con un offset di 3 mm a sinistra, sono sicuro che saresti felice. Allo stesso modo, se la riproduzione fosse troppo grande dello 0,5%? Sarebbe davvero un problema?

Per la fase di misurazione, raccomando di usare i potenziometri. Sono semplici da configurare.

Per la fase di riproduzione, quello che vuoi fare è un plotter.

Questi non sono difficili da farsi e le persone li fanno continuamente. Dai un'occhiata al Contraptor Plotter per esempio. O i molti altri esempi sul web.

Questa è una delle soluzioni più intelligenti per questo che ricordo di aver visto: "I" = folle "D" = guidato La piattaforma grigio scuro è collegata alle diapositive # 3,4 La piattaforma grigio chiaro è collegata alle diapositive # 1,2 che sono ancorate al grigio scuro piattaforma

Il cavo è una linea sottile avvolta attorno ai tenditori e alle pulegge nella figura di una "H"

Il cavo è ancorato alla piattaforma grigio chiaro (mostrato con la freccia)

Se le pulegge guidate sono guidate in direzioni opposte (CW e CCW) alla stessa velocità. La piattaforma più grande traduce su e giù nella pagina.

Se le pulegge guidate funzionano nella stessa direzione (entrambi dicono CCW), la piattaforma più piccola gira in alto sulla grande piattaforma sinistra e destra sulla pagina.

La modifica delle velocità e delle direzioni delle pulegge condotte significa che puoi tradurre in qualsiasi direzione desideri.

Utilizzare motori passo-passo su pulegge a "D".

Un altro modo per implementare un plotter 2D è questo:

È stato usato per tracciare alcuni grandi disegni al festival della mente Mind Out .

Come puoi vedere, è molto simile alla misurazione 2D usando stringhe, sostituendo le pentole con i motori.