Методы для точного перемещения объекта по 2-мерной плоскости

Это противоположность / дополнение моего предыдущего вопроса , который касался измерения точного положения объекта при его перемещении / рисовании кем-либо в течение короткого промежутка времени. Предполагая, что я использую один из предложенных @ Rocketmagnet подходов (возможно, с использованием линейных энкодеров), следующий:

Предположим, что я отслеживал / записывал данные положения XY, когда объект произвольно перемещался по некоторому шаблону через двухмерную плоскость кем-то:

Цель: Теперь я хотел бы, чтобы объект копировал тот же самый записанный образец движения, то есть я хотел бы, чтобы объект перемещался через те же позиции XY - но на этот раз автоматизирован.

Другими словами, я хотел бы, чтобы система переносила / смещала объект с записанного (X1, Y1) на (X2, Y2) на (X3, Y3) и так далее. Опять же, полностью ограничены 2D-плоскостью / поверхностью, вот так:

Ограничения:

• Я хотел бы, чтобы движение объекта было точно контролируемым / точным, с погрешностью не более 0,5 мм.
• Область точек для объекта, который будет перемещаться, будет проходить через квадрат 30 см х 30 см.
• Точная продолжительность / путь между точками НЕ критична - так как у меня будет достаточно заполненный набор точек (так что он уже будет довольно близок к непрерывному движению).

Единственное потенциальное решение, которое я рассмотрел для этого (и, думаю, простое в реализации), заключается в использовании двигателей, размещенных по краям, но каким-то образом связанных с объектом. Но я не уверен, как соединить их таким образом, чтобы обеспечить 2 степени свободы одновременно, и, более того, я не уверен, как / если возможно достичь желаемой точности движения с помощью двигателей.

Поэтому мой вопрос: какие потенциальные методы я могу попробовать для этого точно контролируемого двухмерного движения? На данный момент у меня очень мало физических ограничений на мои настройки, поэтому я открыт для (разумных) реализаций любого уровня сложности!

Хорошей новостью является то, что: поскольку у меня будет точная система измерения / отслеживания (из предыдущего вопроса ), можно будет интегрировать обратную связь / калибровку во время движения, что, я полагаю, будет необходимо, если я хочу обеспечить 0,5 мм максимальная ошибка.

РЕДАКТИРОВАТЬ: В случае, если точное применение представляет интерес: система - это моя попытка упростить демонстрацию действия-репликации в области электроники, то есть, действие человека записывается и затем дублируется либо через определенный период, либо в дублирующей системе. рядом, поблизости. Сначала я пытался работать со сплавами с памятью формы (особенно с нитинолом), но записать трехмерное движение многоточечной формы было нелегко (FAR от этого!), Поэтому мое упрощение до «одноточечного» объекта через 2 Самолет

Вы также можете объединить измерение и репликацию в одну систему. Позвольте мне начать с моего предыдущего ответа на ваш вопрос: идея 4

У вас уже есть линейные подшипники и энкодеры, настроенные для измерения движения объекта. Теперь все, что вам нужно сделать, это активировать эти подшипники. Обычно, если вы строили что-то вроде фрезерного станка с ЧПУ и хотели приводить в движение линейные движения, вы бы использовали шариковый винт и шаговый двигатель.

Проблема заключается в том, что они не могут перемещаться назад, и поэтому вы не сможете самостоятельно перемещать объект. Два варианта:

1. Добавьте датчики силы (используя тензодатчики ). Теперь система может обнаружить, что вы нажимаете на объект, и она будет приводить в движение двигатель, создавая иллюзию, что там вообще нет двигателя. Это может работать очень хорошо, если вы делаете это осторожно, и если двигатель достаточно быстр. Это известно как активное соблюдение .
2. Используйте линейные двигатели . Они полностью обратно управляемы, когда не в состоянии.

Хорошей новостью является то, что, если вы можете себе это позволить, вы можете купить полные системы линейного движения от таких компаний, как Aerotech или Baldor Motion . В качестве альтернативы, вы можете попросить небольшую компанию по разработке роботов собрать всю систему. Опять же, эти системы очень точны. Они используются там, где обычным требованием является точность 0,01 мм, а точность 0,001 мм (но тогда вам действительно нужна среда с контролируемой температурой).

Исходя из ваших правок, я думаю, что мое решение, включающее линейные двигатели, немного чрезмерно. Ваше приложение - просто художественная демонстрация, которая воспроизводит чей-то рисунок. Хотя для точного воспроизведения необходимо иметь хороший контроль и разрешение, но на самом деле не требуется точность, которую вы указали изначально.

Сначала мы должны прояснить некоторые часто неправильно понятые термины: точность, разрешение и повторяемость. Предлагаю прочитать статью в Википедии Точность и аккуратность .

Вам нужно хорошее разрешение в измерительной части, вероятно, 0,1 мм. Вам, вероятно, нужна довольно хорошая повторяемость, скажем, 0,1 мм. Однако вам не нужна большая точность. Например, если воспроизведение всегда получалось идентичным оригиналу, но со смещением в 3 мм влево, то я уверен, что вы будете счастливы. Аналогично, что, если размножение было слишком большим на 0,5%? Это действительно было бы проблемой?

Для фазы измерения я рекомендую использовать струнные горшки. Их просто настроить.

Для фазы воспроизведения, что вы хотите сделать, это плоттер.

Это не сложно сделать самостоятельно, и люди делают их постоянно. Проверьте Contraptor Plotter, например. Или много других примеров в Интернете.

Это одно из самых умных решений для этого, которое я помню: «I» = Idler «D» = Темно-серая ведомая платформа прикреплена к слайдам № 3,4 Светло-серая платформа прикреплена к слайдам № 1,2, которые привязаны к Темно-серому Платформа

Трос - это тонкая линия, обернутая вокруг роликов и шкивов в виде буквы «Н»

Кабель прикреплен к светло-серой платформе (показано стрелкой)

Если ведомые шкивы приводятся в движение в противоположных направлениях (CW и CCW) с одинаковой скоростью. Большая платформа переводит вверх и вниз по странице.

Если ведомые шкивы движутся в одном направлении (как говорят оба против часовой стрелки), меньшая платформа движется сверху на большой платформе слева и справа на странице.

Изменение скорости и направления ведомых шкивов означает, что вы можете переводить в любом направлении.

Используйте шаговые двигатели на шкивах "D".

Еще один способ реализации 2D-плоттера:

Он был использован для построения некоторых крупных рисунков на ум Out фестивале ума.

Как вы можете видеть, это очень похоже на 2D измерение с использованием струнных горшков, заменяя горшки с двигателями.