Kézi CNC a 2D-s alkalmazásokhoz

Kézi 2D-s CNC

Kézi CNC-s vágás az MIT-n

Ha CNC gépekre gondolunk, akkor a legtöbbek fejében egy robosztus, három- vagy többtengelyes, méregdrága szerszámgép képe rajzolódik ki, amivel a csúcstechnológiás termékek alkatrészeit állítják elő. Alec Rivers, Ilan E. Moyer és Frédo Durand, az MIT munkatársai azonban egy olyan új koncepciót dolgoztak ki, ami teljesen új alapokra helyezi a 2D-s digitális gyártást, leküzdve a mai gépek méretéből adódó korlátokat.

A legtöbb CNC-s gyártási eljárás során nagy pontossággal mozgatunk egy szerszámot egy előre meghatározott pályán. A szerszám precíz mozgatása általában teljesen automatikusan történik több, számítógép által vezérelt tengely együttes sabályzásán keresztül, melyek egy jól meghatározott munkatartományt jelölnek ki. Ilyen megközelítésben csak olyan tárgyak készíthetők, melyek kisebbek a szerszámgép munkatartományánál, a nagy munkatartományú gépek ára pedig igen borsos is lehet.

Ezzel szemben az MIT munkatársai által javasolt megközelítésben a szerszám precíz pozícionálása a megfelelő manuális és automatikus mozgatás együttes eredményeként jön létre. Első lépésben a felhasználónak kell közelítőleg pozícionálnia a szerszámot tartalmazó keretet a kívánt pálya fölé, majd a keret helyzetének ismeretében a szerszám már automatikusan képes korrigálni az emberi mozgatásból adódó hibákat. Ez az egész számítási és korrekciós folyamat természetesen valós időben zajlik. Továbbá, mivel az automatikus pozícionálásnak csak a manuális mozgatás hibáit kell javítania, maga a berendezés igen kicsit is lehet, ami sokkal alacsonyabb árat eredményez. Egy ilyen összeállításban feltehető, hogy egy ember végtelen mozgástartománnyal rendelkezik, így a gyártható termékek maximális mérete sem korlátozott.

Speciális Markerek

Speciális markerek

Munkájuk során a legnagyobb kihívást a szerszám aktuális pozíciójának meghatározása és maga a beavatkozás, vagyis a pozícionálási hiba korrigálása jelentette. A helyzet meghatározására számos ötlet felmerült, ám végül egy egyszerű, számítógépes látáson alapuló megoldás mellett döntöttek, mivel ez volt képes egyszerre biztosítani a megfelelő pontosságot és megbízhatóságot, valamint a lehető legkisebb késleltetést. A megvalósított rendszerben a keretre szerelt kamera egy speciálisan kialakított, a QR kódokhoz hasonló, nagy kontrasztú markereket követ. Első körben a berendezést néhányszor át kell húzni oda-vissza a felületen, hogy a kamera végig tudja pásztázni az elhelyezett markereket. Majd a számítógép az így megszerzett információ alapján felépíti az alapanyag térképét, amit a megmunkálás során már nagy pontossággal fel tud használni a keret aktuális pozíciójának meghatározására.

Kezi 2D-s CNC

A szerszám kereten belüli mozgatása két aktuátorral

A szerszám helyzetének kereten belüli korrekciójáért egy két aktuátorból álló rendszer felel, amely akár 12 mm-es hibát is ki tud küszöbölni. Számításaik szerint ez duplája annak a hibának, amivel egy átlagos felhasználó képes lekövetni egy adott pályát, így a keret méreteit ezen irányszám alapján határozták meg. A berendezés további fontos része még egy kijelző, ami a megmunkálás során végig mutatja a szerszám pozícióját és a kijelölt pályát, ami nagy segítséget nyújt a manuális mozgatásban.

Különböző szerszámok használatával lehetőség van fa, műanyag vagy akár fémlemezek vágására is, valamint szerszám helyett tollat használva a berendezés plotterként is alkalmazható. Több vágási ciklusssal pedig akár összetettebb 2,5D-s alakzatok is kialakíthatók a különböző vágási mélységnek köszönhetően.

További információ a projekt hivatalos oldalán érhető el.