Comparatron で正確な測定を行う

物理オブジェクトが複雑または非常に小さい場合、リバース エンジニアリングは困難です。 パーツに有機的な曲線がある場合、キャリパーの基準点を見つけるのは困難です。 パーツが非常に小さい場合は、フィーチャーにキャリパーを取り付けることさえできません。 非常に正確な測定を簡単に行えるようにするために、Comparatron と呼ばれるデジタル光コンパレータを設計して構築しました。

光学コンパレータは、顕微鏡を通して距離と角度を測定できる機器です。 私が機械設計者だったとき、肉眼では確認できないほど小さなネジが切られた骨ネジなど、医療機器のリバース エンジニアリングに光学コンパレータを使用していました。 しかし、市販の光コンパレータは非常に高価です（軽く数万ドル）。 最近のプロジェクトに取り組んでいるときに、光学コンパレータが欲しいと思っていることに気づき、Comparatron を構築することにしました。

このプロジェクトのベースは、数か月前にレビューした iDraw Pen Plotter 2.0 です。 これは紙に描画するためのものですが、制御用に Grbl 1.1 コマンドを受け入れる CNC 制御ボードが搭載されています。 これにより、非常に正確な動きが可能になります (私のテストでは +/-0.02mm 程度まで)。

まず、ペンリフト機構を取り外し、ラックアンドピニオンギア機構を備えた 3D プリントされた顕微鏡マウントに置き換えて、顕微鏡と表面の間の距離を調整しました。 また、LED バックライト付きトレース ボードをペン プロッタ ベッド上に配置しました。これにより、影がなくなり、パーツがはっきりと見えるようになります。

iDraw で受け入れられる G コード コマンドを解読した後、Python でソフトウェア インターフェイスをプログラミングしました。 このインターフェイスにより、ユーザーは制御ボードに接続して移動できます。 顕微鏡からのビデオ フィードには、特徴を並べるための十字線が含まれています。 ボタンをクリックすると、現在の座標に点が描画され、それらの点がプロット ウィンドウに表示されます。

ユーザーがすべての重要なポイントをマークしたら、DXF ファイルをエクスポートできます。 Autodesk Fusion 360、Eagle、AutoCAD、KiCAD などの多くのプログラムでは、DXF ファイルをインポートして設計で使用できます。

これにより、上のデモ ビデオでわかるように、部品や PCB を再作成することが非常に簡単になります。 約 310 x 220 x 26 mm (工夫次第ではこれ以上の高さも可能) から米粒ほどの小さな部品まで測定できます。