Conception d'un palpeur 3D

[djalex1664]

Bonjour tout le monde,

je poste très peu et l'occasion se présente car cela peut intéresser du monde.
Suite à l'achat et et la numérisation d'une BF30 en ISO30, j'ai entrepris plusieurs améliorations. En premier lieu, la réalisation d'un système pour le blocage des pinces ER32. Après plusieurs usinages, un système de carters amovibles était indispensable avec des supports imprimés en 3D. Suite à la chauffe du moteur en fonctionnement au max, création d'un adaptateur pour ventilation forcée.
Afin de se simplifier la vie avec les prises d'origines pièces, j'ai conçu et réalisé un système de palpage type renishaw. Le système est piloté par un petit pcb perso qui met à la masse quand il y a contact avec la pièce. Je me suis mis a faire des scripts pour mach3 afin de faire en automatique le centrage et les zero sur chaque déplacement. Les scripts que j'ai trouvé sur le net ne me convenait pas. Je prend une première mesure en vitesse relativement élevée, je me degage de qq mm et je reprend une mesure à 50mm/mn. Pour le Centrage sur alésage, je mets une indication du diamètre de l'alésage.
Tout ça pour dire que si du monde est interressé, je peut donner les fichiers STL pour l'impression, les schémas du circuit, les plans, les scripts etc...
Merci de m'avoir lu

 

[kawah2]

très intéressant tout ça, la prise des origines pièce est justement une opération que je trouve chiante.

si tu peux developper un peu, dans un 1er temps, je pense qu'il y aurait beaucoup d’intéressés

 

[djalex1664]

dans ce cas il faut partir du départ. Un palpeur de type renishaw est un système qui coupe un circuit électrique au moindre contact (<0.01mm). pour ce faire, on utilise 6 billes traitées et 3 piges isolées entre elles. un ressort permet de maintenir le contact avec une force juste suffisante pour que rien ne se déforme. lorsque qu'un déplacement aussi minime soit-il est fait sur ces piges, le contact est rompu. On peut ensuite traiter le signal.

Pour la gestion du signal, j'ai deux leds: une pour indiquer que l'on est sous tension et une pour dire que l'on est en contact. J'ai ajouté un buzzer qui me sert surtout pour le réglage du palpeur.

Afin de garantir une concentricité entre le palpeur et la rotation de la broche, il faut prévoir un réglage. Pour cela la partie supérieur est munie d'une pente et de quatre vis usinées elles aussi avec un angle correspondant.
ceci afin de toujours faire plaquer les deux faces.
On monte le palpeur dans une pince et on s'approche d'une pièce quelconque. On repère la position sur laquelle la bille est au plus près de la pièce et on fait toucher grâce au buzzer, on agit sur les vis pour ne plus avoir de contact. En faisant ça de chaque coté et en s'approchant au fur et à mesure, on arrive a faire en sorte que la bille soit concentrique avec l'axe de broche.

Pour la gestion du signal, j'ai pris ce que j'avais sous la main en composants, j'ai fait un PCB sur eagle et je l'ai usiné sur ma CN. la sortie passe à la masse en cas de contact. Cela me permet de mettre un deuxième capteur sur la pins "probe" de mach3 pour mes hauteurs d'outils. j'ai un transistor qui s'occupe d'allumer la led et le buzzer et le deuxieme dédié uniquement à la sortie.

Pour la partie script, suite au prochain post...

 

[djalex1664]

Partie deux: Script Mach3
Afin de me simplifier la vie, j'ai réaliser quelques scripts dans l'onglet offset de Mach3.
Cela me permet de trouver facilement le zéro pièce soit sur des faces soit au centre d'un alésage, avec en bonus la mesure du diamètre de l'alésage palpé.
Pour insérer des script, il faut se mettre sur l'onglet que l'on veut modifier, cliquer sur "operator" en haut et "edit button script". cliquer ensuite sur le bouton que l'on veut modifier. Une fenêtre d’éditeur de texte va s'ouvrir. Reste plus qu'a mettre le code VB que l'on veut faire. Alors j'ai remarquer que lorsque l'on demande à Mach3 de faire des calculs, il faut bien mettre une pause avant tout mouvement sinon il ne prend pas en compte certaines commandes.
Pour le palpage voici la théorie: je me sert de la fonction "G31" de mach3. Cette fonction fait un déplacement sur une longueur donnée et s’arrête dès que la pin "probe" est active. on peut mémoriser la position en récupérant la valeur de l'axe souhaité.
Exemple: "G31 X-75 F300" on se déplace jusqu'au ce que probe soit actif, si rien ne s'est passé à X-75, on s’arrête.
Script de centrage: on palpe en X- à 300mm/s jusqu'à touche, on se dégage de qq mm et on repalpe à une vitesse lente de 50mm/s.
on revient à la position de départ et on recommence en X+. Nous avons donc nos deux valeurs min et max en X. On vient au centre de ces valeurs et on palpe en Y+ et Y-. Cela nous donne le centre de l'alésage.
Etant donné que je connait précisément la valeur de ma bille de palpage (une vrai renishaw), je peut en déduire mon diametre d'alésage en prenant les valeurs de Y( Les valeurs de X n'ont pas étés forcement prises au centre de l'alésage mais celle de Y si).
Voici le script de centrage (les commentaires sont le texte après ' ) . Pour mieux visualiser, copier l'intégralité dans mach3, les couleurs des textes pourront apparaitre.
Attention, pour les prise origines sur faces, il faut ABSOLUMENT mettre le diametre de la touche. Pour le diametre on s'en fout vu que l'on mesure de chaque côté (hormis le diametre indiqué à la fin).
Pour les palpage sur face, on indique à quel distance se trouve l'axe par rapport à la face palpée.

Les script "centrage" et "X-" sont les plus détaillés au niveau des commentaires.
Je mettrais un peu plus tard le script pour le zéro automatique de la hauteur d'outil sur pièce.

 

[kawah2]

puissant, un peu de trop pour moi.
je n'y vois qu'une critique, ou disons une modif, c'est de remplacer les 4 grosses vis à tête par des vis pointeau

sinon, t'as pas idée d'en commercialiser?
à voir a quel prix ca pourrait te revenir, et si ça reste encore à un montant raisonnable pour un particulier ?

 

[djalex1664]

les vis pointeau c'est prévu, c'est juste que j'avais pas sous la main...
Pour la réalisation rien de bien sorcier pour un usineur mis à part les circuit imprimés en CMS pour qq qui n'a jamais fait.

 

[wika58]

Intéressant

As-tu des plans de la mécanique ?

Tu n'aurais pas des PCB en rab ?

 

[djalex1664]

pour la partie mécanique il faut que je les refasse à jour car j'ai fait au fur et a mesure de ce que j'avais sous la main. Pour les PCB j'en ai fait qu'un mais après il faut voir si il faut en faire une série... ca va surtout dépendre des composants que j'ai et du temps que ça peut prendre

 

[wika58]

Pas d'urgence mais ce serait sympa pour les plans mécaniques...

Pour le PCB j'ai posé la question pcq souvent quand on les fait réaliser ça coute quasi le même prix pour 1 ou pour 10... mais si tu l'as fait toi-même...
Pas de soucis.

Merci pour le partage.

 

[kawah2]

les vis pointeau c'est prévu, c'est juste que j'avais pas sous la main...
Pour la réalisation rien de bien sorcier pour un usineur mis à part les circuit imprimés en CMS pour qq qui n'a jamais fait.

pour un vrai usineur, sans doute, mais pour un bricolo comme moi c'est un beau challenge

 

[djalex1664]

Pour la réalisation, rien n'est précis à part les logement de piges à l'alésoir.
Pour les pcb il sont fait sur ma petite fraiseuse CN maison avec un brushless de modelisme pour la broche. Beaucoup plus simple et rapide que le perchlo pour les petits circuits. je regarderais combien je peut en faire au cas ou

 

[kawah2]

quel diametre fait le corps? c'est tout de l'alu? (que je regarde ce que j'ai en stock )

 

[djalex1664]

44 exter (j'avais du 45), et j'ai pris du stub de 16 pour faire la tige de prise pour pas abimer lors du montage démontage.

 

[yvon29]

Bonjour

Je reste ébahi devant ce genre de réalisation !
Bravo

Tant qu'à y aller de ma conn.... rie : ne peut on pas se passer de l'électronique ?

Et remplacer ça par une lampe et un fil qui "fait le tour" pour avoir 3 x 2 contacts en série ?
(c'est pas ça que fait le fil rouge qui va de cylindre en cylindre ?)

Plus un pile et une ampoule ?

 

[kawah2]

l'interet c'est de mettre la CNC automatiquement à 0, avant tout

 

[djalex1664]

ben j'ai mis de l'electronique pour inverser le signal , avoir des leds et pouvoir mettre un deuxieme capteur pour les jauges outils sur la meme entrée mais absolument rien n'empeche de s'en passer...

 

[djalex1664]

voici les plans mécaniques prevus pour un palpeur renishaw en M3.

 

[kawah2]

pareil,
l'entretoise tu l'as imprimée? elle m'interesse aussi

 

[djalex1664]

entretoise usinée (vachement plus sympa) mais voici le fichier en STL. Attention, deux filetages M3 à faire

 

[wika58]

Ca c'est le plan en pdf...
Si tu as le STL

 

[djalex1664]

fichier STL ajouté

 

[wika58]

Merciii...

 

[djalex1664]

une video valant mieux qu'un long discours, voici une représentation de fonctionnement:

 

[Otatiaro]

Salut,

Il me semble que chez Renishaw ce n'est pas la rupture de contact qu'il détecte, mais l'augmentation de la résistance (donc avant qu'il y ait rupture), et qui coupe le courant passant dans les contacts avant le décollement.
C'est plus précis et ça évite la formation d'un micro arc au décollement, qui à force finirait par abimer la surface des points de contact.

Après c'est pour un système vendu plusieurs milliers d'euros et qui doit tourner en production 24/7.
Mais électroniquement ça ne doit pas être bien compliqué à reproduire:
- on régule en courant
- on mesure la tension
- dès que la tension passe un seuil on coupe tout
- réarmement automatique au bout d'un temps donné (si tension au dessus du seuil on recoupe, etc. jusqu'à ce que la tension revienne en dessous du seuil)
Ca doit peut-être même se faire en analogique sans trop de problème.

Sur ton circuit, mettre un petit debounce au minimum ne ferait pas de mal (un filtre RC au moins ?).

Thomas.

 

[Christophe C.]

Hello,

Il y a maintenant des services hideusement peu chers (du genre 2$ les 5...) pour la réalisation de PCB, j'ai fait quelques commandes ici :

PCB Prototype & PCB Fabrication Manufacturer - JLCPCB

China's Largest PCB Prototype Manufacturer, offers 24 hours Quick Turn PCB prototype, SMT assembly and Reliable small-batch PCB production.

jlcpcb.com

Ils ont en plus un soft en ligne pour concevoir les PCB qui n'est pas mal du tout. On peut même faire du 4 couches à petit prix... pour des PCB de 100x100 ou moins c'est imbattable! Ça ne donne pas la réactivité d'un PCB fait maison, mais en revanche la qualité est autrement meilleure... et ça reviens probablement moins cher... ce que je trouve bien triste

En tout cas pour en faire profiter les copains, ça peut être une bonne option.

Bon par contre pour faire marcher l'industrie Française, il faudra repasser

 

[MCrevot]

Bonjour,

Belle réalisation,
j'ai fait à peu près la même chose (voir mon site ci-dessous), mais ai rencontré une difficulté : une résistance de contact variant de qques ohm à plusieurs dizaines de kg ohm (rarement mais quand même) : billes acier achetées sur le net, et 3 petites tiges de contact en stub ...
Tu parles de billes traitées, peux tu préciser stp.
La solution de Thomas doit être la bonne.

Michel

 

[djalex1664]

J'ai tout un lot de billes que j'avais récupéré à l'époque ou je travaillais chez FOS. nous fabriquions des attachement rapide à bille, des limiteurs de couple... ou il y avait besoin de billes trempés. Après je pense que la dureté doit être similaire à celles des roulements. j'ai jamais fait de rockwell dessus

 

[pascalp]

Pour un palpeur miniature basé sur le même principe, j'ai acheté des accessoires bijouterie (clou d'oreille) plaqués or apascher. Le plaquage même fin devrait prévenir les problèmes de contact et d’oxydation. 1 "clou" fournit une boule et une tige.

 

[enguerland91]

Bonjour,

Belle réalisation,
j'ai fait à peu près la même chose (voir mon site ci-dessous), mais ai rencontré une difficulté : une résistance de contact variant de qques ohm à plusieurs dizaines de kg ohm (rarement mais quand même) : billes acier achetées sur le net, et 3 petites tiges de contact en stub ...
Tu parles de billes traitées, peux tu préciser stp.
La solution de Thomas doit être la bonne.

Michel

Tu as rencontré le problème innérant aux "résistances de contact" en général. Tous les contacts s'oxydent c'est pourquoi les meilleurs sont dorés. Plutôt que des billes d'acier Tierry Monnot qui à ma connaissance a été le premier à présenter sa propre réalisation de palpeur 3 D (un modéliste avion) utilisait des écrous cabochon chromés. Les morceaux de stub gagneraient aussi à être chromés.

 

[MCrevot]

Ah oui, je me souviens des écrous cabochon, j'avais trouvé ça sommaire, mais j'étais passé à coté de l'aspect chromé !
Je vais regarder du coté "clou d'oreille", je n'ai pas idée du diamètre de la boule ...
Michel