Führen Sie präzise Messungen durch mit Comparatron

Das Reverse Engineering physischer Objekte ist schwierig, wenn sie komplex oder sehr klein sind. Wenn ein Teil organische Kurven aufweist, ist es schwierig, Bezugspunkte für Bremssättel zu finden. Wenn ein Teil sehr klein ist, können nicht einmal Bremssättel an den Merkmalen angebracht werden. Um die Durchführung sehr präziser Messungen zu vereinfachen, habe ich einen digitalen optischen Komparator namens Comparatron entworfen und gebaut.

Ein optischer Komparator ist ein Instrument, mit dem Benutzer Entfernungen und Winkel durch ein Mikroskop messen können. Als ich Maschinenbaukonstrukteur war, nutzte ich einen optischen Komparator, um medizinische Geräte zurückzuentwickeln – darunter Knochenschrauben, deren Gewinde zu klein waren, um sie mit bloßem Auge zu erkennen. Aber kommerzielle optische Komparatoren sind sehr teuer (leicht mehrere Zehntausend Dollar). Als ich kürzlich an einem Projekt arbeitete, sehnte ich mich nach einem optischen Komparator und so beschloss ich, Comparatron zu bauen.

Die Basis dieses Projekts ist der iDraw Pen Plotter 2.0, den ich vor ein paar Monaten getestet habe. Das ist zum Zeichnen auf Papier gedacht, verfügt aber über eine CNC-Steuerplatine, die Grbl 1.1-Befehle zur Steuerung akzeptiert. Das ermöglicht eine sehr präzise Bewegung (in meinen Tests bis zu etwa +/-0,02 mm).

Zuerst habe ich den Stifthebemechanismus entfernt und ihn durch eine 3D-gedruckte Mikroskophalterung mit einem Zahnstangengetriebe ersetzt, um den Abstand zwischen dem Mikroskop und der Oberfläche anzupassen. Außerdem habe ich auf dem Stiftplotterbett eine Zeichentafel mit LED-Hintergrundbeleuchtung platziert, die Schatten eliminiert und eine klare Sicht auf das Teil ermöglicht.

Nachdem ich die von iDraw akzeptierten G-Code-Befehle entschlüsselt hatte, programmierte ich eine Softwareschnittstelle in Python. Über diese Schnittstelle kann der Benutzer eine Verbindung zur Steuerplatine herstellen und diese bewegen. Ein Video-Feed vom Mikroskop enthält ein Fadenkreuz zum Ausrichten von Merkmalen. Durch Klicken auf eine Schaltfläche wird ein Punkt an den aktuellen Koordinaten gezeichnet und diese Punkte werden im Plotfenster angezeigt.

Sobald der Benutzer alle wichtigen Punkte markiert hat, kann er eine DXF-Datei exportieren. Mit vielen Programmen, darunter Autodesk Fusion 360, Eagle, AutoCAD, KiCAD und vielen anderen, können Sie diese DXF-Datei importieren und in einem Entwurf verwenden.

Dadurch ist es sehr einfach, Teile oder Leiterplatten nachzubilden, wie Sie im Demonstrationsvideo oben sehen können. Sie können Teile mit einer Größe von etwa 310 x 220 x 26 mm (größer ist mit einigen Workarounds möglich) und so klein wie ein Reiskorn messen.