Как этот дизайн для основного выбора и размещения печатной платы?

У меня нет никакого опыта в любой серьезной механической конструкции, но из-за необходимости и любопытства я пытаюсь создать машину для захвата и размещения (для своих хобби-проектов, а также для производства печатных плат с малым объемом) - но очень базовая версия это, настроенный на мои собственные типичные приложения.

Спецификации: я пытаюсь собрать систему с:

• Стоимость <100 долларов США (без учета вакуумного датчика, микроскопа и т. Д.)
• Площадь доски / панели: прибл. один квадратный фут (не важно)
• Скорость около 1 части выбрана и размещена в течение 5 секунд (не важно).
• «Зонд» (см. Рисунок ниже) предназначен для вакуумного датчика (а также для подключения миниатюрного цифрового USB-микроскопа)
• Разрешение / размер шага 0,3 мм или меньше (мои самые маленькие детали занимают 1206 резисторов и 3 мм QFN).
• Точность и повторяемость не так важны, так как я наблюдаю за процессом наблюдения с помощью USB-микроскопа.

Мой 1-й проект очень простой конструкции, включая 3 степпера, 3 резьбовых стержня, USB-микроскоп и вакуумный датчик:

Операция:

• На моем ПК для каждой размещаемой части я сохраняю координаты (X, Y) для соответствующей катушки ленты, а также координаты положения цели на печатной плате.
• Двигатель / шток / подборщик оси Y перемещается на катушку с лентой и поднимает деталь, затем перемещается вдоль оси Y к Y-координате целевого положения на печатной плате.
• Двигатель / стержень / печатная плата оси X движется вдоль оси X, чтобы обеспечить выравнивание по оси X.
• Двигатель / шток / деталь по оси Z опускается на печатную плату, чтобы разместить деталь, а затем поднимается.
• Повторите до завершения.
• Я отслеживаю любые несовпадения или пропуски деталей и т. Д. С помощью цифрового микроскопа, просматриваемого на мониторе моего компьютера.
• Если в течение всего этого нужно будет выполнить какие-либо корректировки, я могу просто вручную приостановить и отрегулировать положение / действие с помощью компьютера.

Вот мои вопросы :

1. Является ли механическая схема, приведенная выше, слишком простой для выполнения движения? Основываясь на моем чтении литературы и просмотре нескольких видеороликов выбора и мест, системы выглядят гораздо более сложными в форме сборки, а также только движения печатной платы или вакуумного захвата, а не оба - в то время как в моем случае одно перемещение вдоль оси X и другой вдоль оси Y (чтобы упростить этап / сборку).

2. Какие основные детерминанты, о которых вы можете подумать, позволят получить разрешение 0,25 мм или лучше? Я предполагаю, что хороший выбор шагового двигателя / двигателя (например, шаг / оборот) - это начало.

3. Я вижу, что есть один смехотворно существенный недостаток: вращение любого из трех стержней приведет к вращению PCB, или вакуумного датчика, или подобранной части, соответственно, вместе со стержнем! Любая простая модификация, чтобы решить это?

Многие самодельные ковшовые машины очень похожи на фрезерные станки с ЧПУ, и именно здесь вы должны черпать вдохновение.

Станок состоит из трех линейных осей, каждая из которых состоит из:

• какой-то линейный подшипник или рельс, чтобы ось могла свободно скользить.
• какой-то мотор для приведения в движение.

Эти две части, вероятно, составят основную часть стоимости вашей машины. Ваш бюджет очень ограничен; Вы смотрите менее чем на 20 долларов за ось! Я испытываю желание сказать, что это невозможно, но я ненавижу скептиков, и я люблю вызов.

Как вы уже указали, ваш дизайн имеет недостатки, потому что на самом деле ничто не мешает вращению деталей на резьбовых стержнях. Также отсутствует важная круговая ось, которая необходима для поворота деталей в правильную ориентацию перед установкой. Некоторые конструкции обходят это, помещая некоторые части, затем прося оператора повернуть PCB на 90º, затем размещая больше деталей и т. Д. Возможно, вы захотите воспользоваться этой опцией.

Ваша настоящая проблема - это бюджет, и вам придется очень усердно работать, чтобы либо самостоятельно изготовить многие детали (те, которые вы можете изготовить), либо как-нибудь дешево найти эти детали (возможно, из поломанных машин). Одно место, куда вы смотрите, это старые принтеры. Они содержат довольно хорошие линейные направляющие, которые вы можете спасти, в том числе быстрый мотор и полосу энкодера.

Моторы: Вы можете выбрать один из двух типов:

• Серво Моторс. Вы в основном будете делать это сами. Они состоят из двигателя постоянного тока, электроники для управления двигателем, датчика для измерения положения двигателя и контроллера, который рассчитывает, сколько мощности необходимо подать на двигатель, чтобы быстро и точно установить его в правильное положение.
• Степпер Моторс. Этот тип двигателя не вращается свободно, скорее, ему может быть приказано двигаться по одному шагу за раз. Вам не нужен датчик положения, но вы должны точно отслеживать, сколько шагов вы сделали в каждом направлении, чтобы точно знать, где вы находитесь, и как далеко вам нужно пройти, чтобы добраться до следующей позиции.

Я бы порекомендовал подход с шаговым двигателем. Большинство маленьких станков с ЧПУ используют их. Вы также должны попытаться найти драйвер, который поддерживает некоторые микрошаги. Это не только увеличивает ваше разрешение, но также помогает преодолеть резонанс на определенных скоростях. Если вам нужно быстрое движение, вам понадобится ускорение. Если вы ускоряетесь, то, скорее всего, вы достигнете резонансной скорости двигателя и пропустите шаги.

Разрешение: Высокое разрешение не так сложно достичь. Например, если вы используете шаговый двигатель с 200 ступенями на оборот, приводите в движение резьбовой стержень M8 (с шагом 1,25 мм), тогда вы можете ожидать, что каждый шаг будет производить 1,25 мм / 200 = 0,00625 мм движения. Однако это не означает, что ваша машина имеет точность до 0,00625 мм. Нелинейность потока, люфт, смещение шага и другие факторы будут способствовать увеличению вашей ошибки.

Программное обеспечение : Написание программного обеспечения для такого типа машины не так уж сложно, но все это требует времени. Почему бы не проверить Открытый Проект PNP . Их программное обеспечение уже полно функций.

Сложность:К сожалению, как и во всех робототехнических проектах, вы начинаете с великих целей простоты. Зачастую простые вещи могут работать быстро, но в конечном итоге вы обнаруживаете, что вам нужно довольно много сложностей, чтобы все работало хорошо, надежно и в течение длительного времени. Нет особой проблемы, когда печатная плата перемещается по одной оси, а головка перемещается по другой оси. Можно подумать, что движущаяся печатная плата встряхнет компоненты, но это вряд ли станет проблемой. Компоненты обычно очень легкие (если вы не устанавливаете большие разъемы или очень большие микросхемы), и они застряли в виде паяльной пасты. Я часто неуклюже обращаюсь с печатными платами в печи для оплавления, и я никогда не видел, чтобы какая-то деталь не сдвигалась с места. Однако, если у вас есть много частей для размещения, то вы перемещаете довольно большой стол, и вы

Поднимите: Это будет еще одна дорогая часть, если вы не хотите сосать трубку, чтобы поднять каждую часть. Вакуумные насосы могут быть на удивление дорогими (если ваш бюджет составляет всего 100 долларов), и вам также понадобится клапан. Вам также может понадобиться сделать съемную съемную головку, чтобы можно было выбирать детали разных размеров. Мелкие детали нуждаются в небольшой трубе (очевидно), но большие детали нуждаются в большей трубе, потому что они тяжелее и нуждаются в большей площади поверхности для работы вакуума.

Первое, что бросается в глаза, это твое утверждение, что у тебя практически нет опыта конструирования. Некоторые вещи вы можете действительно узнать только на практике. Построй что-нибудь!

Ваш дизайн в основном будет работать, но я уверен, что даже с небольшим опытом вы будете думать об улучшениях. Так что возьмите несколько дешевых ходовых винтов и гаек, стяжек или ремней ГРМ и создайте единую ступень, которая просто перемещается назад и вперед с необходимой вам точностью. Возможно, вам даже удастся использовать резьбовой стержень и гайки в магазине, если вы всегда выталкиваете зазор. На самом деле, есть один термин, с которым вам непременно нужно научиться иметь дело: обратная реакция.

Я серьезно: прежде чем вы слишком глубоко задумаетесь над этим, постройте что-нибудь простое с выдвижными ящиками, резьбовым стержнем и шаговым двигателем. Стоимость составит менее 20 долларов и вы узнаете тонны.

Я работаю с кодом, чтобы перемещать точные машины, и удивительно, как много возможностей для того, чтобы что-то пошло не так.