Tema: Camara CNC de 4 ejes

Amigos de los CNC, necesito vuestra ayuda para construir una especie de CNC de 4 ejes. El concepto parece extraño pero os explico: Mi idea es construir un trípode con tres ejes de rotación y desplazamiento sobre un travelling. El robot respondería las órdenes enviadas por una cámara virtual animada con 3DSMAX (software 3D) e interpretadas por la electrónica adecuada que se encargue de posicionar y disparar una cámara fotográfica digital que reproduce la secuencia fotograma a fotograma.
Explicado de otra manera: Una máquina CNC que en vez de posicionar una herramienta, posiciona una cámara q imita los movimientos que previamente se han diseñado con una cámara virtual en 3dsmax y se exporta la información (listado ASCII, dxf,…) de rotación y desplazamiento. Esta lista deberá ser transformada a pasos de alguna manera y transferida a los 4 motores de la cabeza robótica. O lo que es lo mismo: Una cámara CNC de 4 ejes.

El primero, movería el eje de “paneo” de la cámara, el segundo el picado-contrapicado, el tercero la rotación sobre sí misma y el cuarto, transferiría el movimiento a una rueda de monopatín que haría mover todo el conjunto a lo largo de una trayectoria que podría ser curva como en este link:

http://www.porta-jib.com/spider_dolly.htm

Estos movimientos NO tienen porqué realizarse en tiempo real; una vez posicionada la cámara, se toma la foto y se espera a que alcance la siguiente posición, tarde lo que tarde, y obtener la siguiente foto y así sucesivamente. Si se graba en condiciones de luz controladas, al reproducir esta secuencia obtendríamos un vídeo a 25 fotos por segundo cuyo movimiento de cámara ha sido diseñado en 3dsmax. Mi primera prueba de travelling en un eje se reproduce en 4 segundos pero tardó en grabarse 25 minutos aproximadamente. Lo he subido a muy poca calidad y sin eliminar los parpadeos de cambio de luminancia:

http://www.youtube.com/watch?v=rfF-9dyJMyw

Ahora mismo intento resolver los principales problemas que encuentro:

1. ¿Qué motor elijo?.La cámara utilizada será una réflex digital de no más de 1kg de peso. En www.amidata.es está el modelo Mclennan (Código RS 351-4647) con una reducción 125:1 por 57€. De esta manera conseguiría 6000 pasos por vuelta en el eje de salida de la reductora que ya viene acoplada. ¿Me serviría?, ¿es suficiente definición? (Ej.: la cabeza robótica profesional http://www.vintenradamec.com/pdf/v900e.pdf
“vector 900e” tiene 150.000 pasos de definición en los dos ejes (pan=paneo, tilt=picado-contrapicado) y algunas superior llegan hasta 2.000.000.)

2. ¿Será mejor utilizar servomotores y encoders (aunque no necesito control de velocidad)?

3. ¿Dónde puedo encontrar la electrónica que me permita controlar el sentido y numero de pasos por motor? ¿Qué tipo me convendría?

4. ¿Dónde puedo encontrar rodamientos con diámetros pequeños que pueda utilizar para la construcción? (los que consigo en Barcelona no son inferiores a 10mm de diámetro interior).

5.¿Cómo hago la conversión de ángulos a pasos?. ¿Qué software utilizo?

6. Ni hablemos ya del interface con el PC: ¿ Puedo usar arduino (www.arduino.cc) ? O será mejor utilizar el puerto paralelo?

Espero impaciente cualquier respuesta que me pueda ir guiando de alguna manera.

Un saludo a todos,

Pablo.

pablobarquin@gmail.com

Por lo que veo buscas hacer un robot con 4 grados de libertad. Como es el control del ensamblaje completo: Por medio de cables desde una caja de mandos o PC ? o tiene su propia bateria y se maneja por control remoto?

Que distancias puede recorrer el mecanismo?

Los motores paso a paso requieren por lo menos 4 cables cada uno, los servos requieren 2 cables de potencia y al menos 4 o 5 cables de senal para el codificador. La longitud de esos cables es importante porque, por ejemplo, en el caso del servo, los cables al codificador pueden captar interferencias y no se ponen fisicamente paralelos a los de potencia. en el caso de los motores paso a paso, eso cables anaden inductancia adicional al sistema y pueden convertirse en una antena radiando interferencia de Radio frecuencia.

Existen motores paso a paso que integran su propia controladora en la parte trasera, por lo que solo llevarian los cables de alimentacion de potencia (DC) y los de mando (Step/Direcciony Habilitacion + tierra) esos quizas serian mas convenientes en ese caso.

Gracias por la respuesta kreutz. Supongo que lo más lógico sería colocar un portátil en la base del robot que sería el encargado de mover los motores, por lo que el cable no creo que suponga un problema. Aún así, no había parado a pensarlo... El resto de corriente necesaria la suministraría una batería de 12v

Sería muy interesante conseguir motores con la electrónica integrada, pero conoces alguno asequible?

¿De qué manera se le podría sacar alrededor de 100.000 pasos por vuelta al motor?, ¿mecánicamente con reductoras?, ¿con electrónica?, ¿combinando las dos?

Iniciado por Pavlete

Gracias por la respuesta kreutz. Supongo que lo más lógico sería colocar un portátil en la base del robot que sería el encargado de mover los motores, por lo que el cable no creo que suponga un problema. Aún así, no había parado a pensarlo... El resto de corriente necesaria la suministraría una batería de 12v

Sería muy interesante conseguir motores con la electrónica integrada, pero conoces alguno asequible?

¿De qué manera se le podría sacar alrededor de 100.000 pasos por vuelta al motor?, ¿mecánicamente con reductoras?, ¿con electrónica?, ¿combinando las dos?

Para que necesitas 100 000 pasos por vuelta? eso te haria el sistema demasiado lento, hasta ahora los programas de control existentes utilizando el puerto paralelo pueden sacar como maximo unos 43 a 45 Khz (pulsos por segundo), de lo contrario seria necesario acudir a soluciones industriales que son muy costosas (tarjetas PCI para PC, o sistemas hechos a la medida)

Motores servo de 12 volt se pueden conseguir o hacer, pero lo que es dificil es manejar motores de paso a paso con bastante velocidad (mas de 150 rpm) usando solo 12 volts y un servo para la resolucion que requieres tendria que usar codificadores de mas de 1000 ppr (pulsos por revolucion) que son bastante caros.

Supongo que quieres obtener una gran precision en el angulo de rotacion (por lo de los 100000 pasos por revolucion), pudiera usarse una combinacion de reduccion electronica y mecanica pero no es tan facil como suena, primero, habria que hacer una tabla de corrientes y angulo expresamente para los motores que vas a utilizar puesto que la posicion del rotor no avanza en angulos fijos con micro-stepping sino que el angulo depende de la posicion relativa entre la fijada por las corrientes seleccionadas por el micro-step y los polos magneticos del motor. Por otra parte el uso de un reductor mecanico introduce "backlash" (no se como se traduce esta palabra al Espanol tecnico) y eso puede producir un error equivalente a varios pasos.

Lo de la tabla suena mas dificil de lo que es pero seria necesario que me enviaras tu motor para poder hacer la tabla. En cuanto a los motores con la electronica integrada tendria que buscarlos pero en ese caso no seria posible hacer lo de las tablas, puesto que vienen determinadas por el fabricante.



Nota: Perdona que no uso acentos ni letras del espanol, mi teclado es en ingles y ademas no tengo corrector de ortografia en espanol.

Veo que el tema de las reducciones es bastante más complicado de lo que pensaba. Le daré vueltas (reducidas!) a todos estos datos que me das.

Nombro los 100.000 pasos por vuelta por dar un dato que he leido en cabezas robóticas profesionales que se usan para video en tiempo real, pero no es mi caso. Yo necesito muchos pasos por vuelta pero no velocidad, me explico: los cuatro motores están parados y si, por ejemplo, los tengo que mover 1000 pasos en sentido horario, da igual lo que tarden en alcanzar esos 1000 pasos. Funcionarán a la velocidad óptima que inque el fabricante y, tarden lo que tarden, sólo importa que los cuatro motores se hallan movido esos 1000 pasos antes de sacar la foto.

Para este primer prototipo no me exijo demasiada calidad. No tengo ni presupuesto, ni herramientas, ni conocimientos de mecánica para algo profesional, pero si muchísimas ganas de construir una versión experimental de la mayor definición posible en cada eje por unos 400€ y un cerdito de cerámica...

Tengo una posible configuración de parte de la electrónica y los motores que serían:

1. MOTOR: MCLENNAN, Motor,paso a paso,con imán permanente/caja reductora,12Vdc,áng. paso 7.5º,relación 125:1,par 100Ncm

2. DRIVER de Motor de www.msebilbao.com: SYM 00

http://www.msebilbao.com/notas/downl...YM%2000-AA.pdf

Si es viable, quedaría pendiente el interfaz con el puerto paralelo y el software pues ya exporto la información de la cámara virtual en ASCII y me han hecho un programa para pasar esas tablas que genera a simples txt que contienen los datos limpios y ordenados de la manera que yo necesite e incluso me haría la conversión a pasos en cuanto tenga la equivalencia.Es en qbasic.

Qué os parece?

mil gracias

Iniciado por Pavlete

Tengo una posible configuración de parte de la electrónica y los motores que serían:

1. MOTOR: MCLENNAN, Motor,paso a paso,con imán permanente/caja reductora,12Vdc,áng. paso 7.5º,relación 125:1,par 100Ncm.....

Qué os parece?

Nunca vas a obtener buena resolucion angular con un motor de 7.5 grados por full step. Hay buenos motores, baratos, en ebay, con el mismo torque pero de 1.8 grados (200 Pasos completos por revolucion).

Quizas puedas usar un servo, de los usados en robotica o aero-modelismo, que tienen un potenciometro para realimentar la posicion, son pequenos pero tienen gran torque y pueden lograr mayor resolucion. he visto que algunos los han usado para manejar la inclinacion y el angulo de barrido en camaras de vigilancia. http://www.servocity.com/html/pan___tilt_systems.html

Otra cosa, cuando un motor de paso a paso es especificado a digamos 12 Voltios DC, el voltaje de la fuente apropiada es entre 5 y 20 veces el especificado, para poder mantener el torque con la velocidad. La corriente se regula por "chopping" o usando el sistema L/R (con resistores de potencia en serie)

kreutz, el link q me has enviado es interesantísimo. Es casi exactamente lo que busco pero añadiendo un tercer eje y desplazamiento sobre una base con ruedas. Lo único es que sigo empeñado en que tenga la mayor resolución posible aunque se convierta en una máquina lentísima. Mirando la tabla del motor que comento, (aunque sea de 7,5º por paso), figura que con la reducción 125:1, alcanzaría 6000 pasos por vuelta. Se refieren a pasos completos, supongo. Lo que más me gusta del motor es el precio.Son 57 € con reducción ya acoplada (lo que me evita un problema). Dudo que consiga alguno de los motores que comentas de 200 pasos por vuelta (1,8º x paso) mas una reductora por el mismo precio o similar... o eso creo?

Perdería muchos pasos con esa reducción 125:1?
cuál sería el problema?

saludos

Iniciado por Pavlete

Perdería muchos pasos con esa reducción 125:1?
cuál sería el problema?

saludos

El problema no es la reduccion en si, sino el "backlash", no puedo traducir la palabra pero el concepto es el siguiente:
Cuando rotas en una direccion y vas a hacer un cambio a la direccion contraria hay un juego mecanico en los engranajes y se pierden pasos hasta que comienza a moverse (una especie de zona muerta donde el motor se mueve pero el engranaje no gira), el mismo efecto ocurre en cada cambio de direccion.

¿Sabes cúantos pasos perdidos por el "backlash" supondrían aproximadamente para el motor que te he comentado?. (12v, 7,5º, 125:1, 6000 pasos por vuelta)

Iniciado por Pavlete

¿Sabes cúantos pasos perdidos por el "backlash" supondrían aproximadamente para el motor que te he comentado?. (12v, 7,5º, 125:1, 6000 pasos por vuelta)

No te puedo decir sin tener el motor para hacer mediciones, eso es algo que el fabricante generalmente no te especifica. Algunos programas tienen compensacion programada contra backlash, lo que hacen es medir el backlash y anadir esa cantidad de pulsos en cada cambio de direccion. Aunque el metodo es bastante efectivo en desplazamientos lineales no lo es en movimientos circulares.

Hace anos montamos una camara de video (VHS) con un transmisor de 2.4 Ghz en un carro de control remoto. Lo hicimos como un juguete para el hijo de un companero de trabajo. El muchacho se volvio adicto a hacer carreras de autos con sus amigos desde su casa mirando la perspectiva del chofer desde un monitor de TV (con volante y pedales controladors por el), hasta que un auto verdadero le paso por encima al prototipo.

El concepto puede ser aplicable a tu objetivo, quizas con algunas adaptaciones por la altura a la que vas a poner tu camara y el peso del conjunto.