高精度の距離測定のための安いオプション？

私は、ワークショップ用にかなり安価な（〜€100）3軸CNCルーターを構築しました。それはほとんどのものに最適ですが、高精度を必要とするものには、常に少しずれています。

たとえば、2つの同じカットを1つずつ続けて行うと、どの軸の違いも最大1mmになります。全体の作業領域が800x800x400mmであり、私が作るもののサイズを考えると、木材にはそれほど悪くはありませんが、アルミニウム片を一緒に合わせる必要がある場合は、ある程度問題になります。

2つのカットの間にかなりの時間/作業がある場合は、さらに悪化する可能性があります。大きな部品では交換部品が最大2.5mmまで異なるため、数日間隔をあけて同じカットを作成しました。

今、私はより良いレール、より良いベアリング、エンジン、何でも試してそれをより一貫性のあるものにすることができると考えましたが、ソフトウェアでそれを調整してチェックする機能を持つことで最大の利益が得られると思います。

TLDR：では、0.1mmの精度で、1000mmまでの距離を測定するには何を使うのでしょうか？

私は中国のeショップを見回しましたが、見つけたのは、長距離用のレーザーセンサー、たとえば100mの精度+-0.2mと超短距離センサーの距離は短いですがかなり正確です。

彼らはかなり安い（10ユーロ未満）ので、希望が持てました。また、1つの点ではなく、2つの点間の距離を測定したい両方の点を完全に物理的に制御できるという利点もあります。

エラーの原因を突き止めるべきだと思います。ステップが欠落しているか、機械の設定が柔軟性に富んでいるか、ナット/ベアリングにバックラッシュがあります。エッジファインダーを使用してツールを正確に配置していない場合、ホーミングスイッチの再現性も低下する可能性があります。あるいは多分それは組み合わせです。

バックラッシュや柔軟性などは、ソフトウェアで補うことは非常に困難です。たとえば、カットの方向によっては、正しい位置にあるツールから開始することができますが、それがケルチャンクに噛み込み、カッターがそれ自体を引き込むときに作業に入るとすぐに、またはクライミングガントリーとスライドの柔軟性が高すぎる場合は、カッターが目的のパスの外側でも十分に動作します。

とにかく、ガラススケールは、数ミクロンから1umの分解能までを測定するための、中価格の方法です。フルスケールでの精度は、安価なものの場合、1mで10〜15umになる可能性があります。それらは通常、直交5Vデジタル出力（インクリメンタル）を備えていますが、直角正弦波信号を備えているものもあります。しかし、各軸のコストはこれまでに費やしたのと同じくらいのコストになる可能性があり、パーツの精度を大幅に向上できる保証はありません。このページの写真

宝くじに当選した場合は、レニショーとハイデンハインのエンコーダを検討できます。これらのエンコーダは、光の波長よりも数桁小さい解像度に到達し、絶対測定でそれを行うことができます。

ドローワイヤーセンサーまたは「ヨーヨーエンコーダー」をご覧ください。

図1.引き込み線センサー。出典：環境工学。

内蔵ディスプレイの画像は見つかりませんでしたが、誰かが作ったに違いありません。

どの程度の磁気リニアエンコーダテープ？あなたはしばしばそれとeBayで関連するセンサーを見つけることができます。テープは、極間の固定間隔で反対極の磁石でエンコードされます。別の磁気ヘッドが磁極位置を感知し、それらの間を補間してより高い精度を実現します。テープの標準的な極間隔は1mmであり、極間の10、25、および50ステップの補間が利用できます。制御電子回路は、磁気テープに対するセンサーの動きを測定します。

私は悪い知らせの持ち主になりたくないのですが、機械加工の主要な問題の1つである再現性に偶然遭遇しました。費用対効果の高い方法で修正することは容易ではありません。

通常使用されるのは、回折格子を備えた光学エンコーダーです。 リニアスケールは機械の一部に取り付けられ、エンコーダー読み取りヘッドはもう一方に取り付けられています。レーザーは、通常、マークと呼ばれる微細な切開をスケールに作成するために使用されます。読み取りヘッドが2つのスケールマーク間を移動すると、回折により正弦波が出力されます。マーキングは通常$20\mathrm{\mu m}$離れて。これは彼らがどのように見えるかです：

さらに、熱膨張の問題が発生します。1メートルのアルミニウムビームは$23\mathrm{\mu m}$ケルビン/摂氏あたり。マシンのパーツがしっかりと固定されている場合、マシンのパーツによって長さが異なり、伸縮が長さに比例するため、ビームが座屈します。米国特許第6,058,618号に示されているように、ゴム製ワッシャー付きのボルトよりも大きい穴を使用して移動できるようにするのはこのためです。

私は簡潔にしようとし、主要な問題のみを指摘しました。ベアリング、キャリブレーション、工具の摩耗などは避けました。これが正しい方向に向くといいですね。全体として、これらの問題を解決するには、多くのお金を費やす必要があります。エンコーダだけでは、CNCマシンよりも高価です。

安価なデジタルリードアウト（DRO）を探すと、データポートを備えたものを見つけることができます。それらはポートを介してデータを提供するだけでなく、軸をゼロにするためのオプションを備えたLCDに提供します：

https://www.amazon.com/gp/product/B01G5SUZEG/

機械に取り付けたらセンサーとして使用できます。これらを読み取ると、制御システムの閉ループフィードバックが得られ、目標の0.1mmよりもはるかに高い分解能で再現性エラーを解決できます。

この大きさの距離は、通常、基準バーに対するインジケーターを使用して（キャリブレーションのために）測定されます。手頃な価格で0.01mmまで正確なダイヤルインジケーターを入手できます。また、誰かがスチールまたはSSのバーまたはロッドを1000mmまでかなり安価に機械加工できるようにする必要があります（または「実際の」計測基準バーに対して2K +を支払うことができます）。 。バーは特定の温度でのみ1000mmになることに注意してください。

（ダイヤルインジケーターをスピンドルに取り付けます）

グーグルの「計量学」には、技術や製品に関する豊富な資料が掲載されています。

特定の距離を置いてモーションレールに誘導センサーを追加し、何かを粉砕するたびに、キャリブレーションプロセスの一部として距離を確認することもできます。