Malmaschine

[didosa27]

Hallo Forum,

ich bin Student und wir (Gruppeaufgabe) haben ein Projekt, bei dem eine Malmaschine entwickelt werden soll.
Im Prinzip haben wir den mechanischen Aufbau fertig geplant, wir wären jedoch über Ideen/Anreize sehr erfreut :cool:
Prinzip wie folgt:
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X-Achse ist angedacht mit eine Linearführung von Igus (http://www.igus.de/wpck/default.aspx?PageNr=2004) und mitfahrendem Schrittmotor (ca. 1,3 Nm) mit einfach gespannten Zahnriemen (hoffe das ist verständlich).
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Gesamtlast auf Laufwagen max. 5-10kg.
Und vor allem diese Achse bereitet uns kleinere Sorgen, da wir nicht wissen ob wir mit einem Schrittmotor die nötige Kraft aufbringen, um den Laufwagen anzutreiben -> vor allem bei höheren Geschwindigkeiten:confused:
Die weiteren Achsen werden auch mit Schrittmotoren und Zahnriemenantrieb bewegt jedoch mit kleinen Lasten.

Wir freuen uns über jeden Vorschlag:)

Mfg

[Geistesblitz]

Und die Maschine soll nachher nur einen Stift halten und damit auf einem Zeichenbrett malen? Da gäbe es wesentlich günstigere Methoden als die massive, die ihr gewählt habt. Aber das Konzept an sich stand ja nicht zur Debatte. Welche Genauigkeit und Geschwindigkeit wollt ihr denn erreichen?

Ansonsten: was ist denn nun eure Frage? Ob man das Ganze mit Schrittmotoren betreiben kann? Ich sag einfach mal Ja, allerdings könnte sich da ein Getriebe lohnen. Je nach Beschleunigung und Geschwindigkeit muss das anders ausgelegt werden. Eure gewählte Maximalbeschleunigung legt fest, wieviel Drehmoment der übersetzte Schrittmotor braucht, um die Masse auf dem Schlitten zu bewegen, die gewählte Maximalgeschwindigkeit wird dann so gewählt, dass die Motorspannung noch nicht einbricht. Je nach Motor und Getriebe kommen da unterschiedlichste Kombinationen raus, daher am besten mal beispielhaft durchrechnen um ein Gefühl dafür zu bekommen. Für die Zahnriemen besteht das Getriebe übrigens sowohl aus dem Vorschaltgetriebe (wenn ihr eins braucht) und dem Zahnriemenrad, das die rotatorische in eine lineare Bewegung überführt. Bei höherer Übersetzung könnt ihr das Drehmoment und die Winkelauflösung erhöhen, könnt aber nicht mehr so schnell fahren. Wo da bei eurem Motor und eurer Steuerung die Grenzen liegen, müsst ihr selber herausfinden.

[strippenstrolch]

Aus Erfahrung kann ich Euch mitteilen, dass bei den allermeisten Motoren bei 1000 Impulsen
pro Sekunde Schluss ist. Geht bei Eurer Maschine also besser von etwa 500 Schritten pro
Sekunde aus, dann habt Ihr eine ungefähre Geschwindigkeitsvorstellung, die bei 10 kg machbar wäre.
Bei einem Standard-Schrittmotor wäre das also etwa 1 U/sec, also ungefähr 60 U/min.

[Geistesblitz]

Ich dachte immer, die maximale Drehzahl von Schrittmotoren ist von der Versorgungsspannung abhängig. Je höher die gewählt wird, desto mehr Reserven hat der Stromregler für höhere Drehzahlen. Und du kannst mir nicht erzählen, dass die Schrittmotoren von CNC-Maschinen auch nur höchstens 1 U/s können. Meine Erfahrungen sehen da klar anders aus. Wobei Mikroschrittbetrieb das auch noch ein wenig beeinflussen könnte.

[PICture]

Ich kann anhand eigener Erfahrung dem Geistesblitz zustimmen. Mit ausreichend hoher Versorgungsspannung und Konstantstromquelle bzw. Strombegrenzung kann man durch reine Induktivität unäbhängig von Frequenz gleichen AC Strom erzeugen. ;)

[didosa27]

Okay, hab die Aufgabenstellung etwas zu kurz beschrieben, sry...

Der Grundgedanke ist, dass körperlich behinderte Personen mit Hilfe dieser Maschine mit Disspersionsfarben malen können. Die Steuerung soll mit Maussignalen erfolgen (x,y, Klicken für Pinsel heben, senken).

Da wir einen 10-15 mm Pinsel verwenden spielt die Genauigkeit eine untergeordnete Rolle (+- 5mm wären immer noch in Ordnung). Auch die Pinselgeschwindigkeit wäre mit 10 cm pro Sekunde ausreichend.

Unser Professor hat auch bereits gemeint, dass unser Konzept mechanisch ziemlich aufwendig ist. Wir sind also für andere Konzepte und Vorschläge offen. Unser Budget beträgt 500 € und Projektende ist Ende Juni... also wären wir über jede Anregunf dankbar ;)

[PICture]

Der Grundgedanke ist, dass körperlich behinderte Personen mit Hilfe dieser Maschine mit Disspersionsfarben malen können. Die Steuerung soll mit Maussignalen erfolgen (x,y, Klicken für Pinsel heben, senken). ... Unser Professor hat auch bereits gemeint, dass unser Konzept mechanisch ziemlich aufwendig ist.

Wenn die behinderte Person mit Maus malen sollte und es virtuell seien darf, gibt es fertige Programme dafür (z.B. Paint). ;)

[Geistesblitz]

Aber das ist ja auch nur virtuelles Malen, was ja nicht denselben Effekt hat wie malen mit Pinsel auf Papier. Ich könnte mir für die Aufgabenstellung eine Art Parallelogrammmechanik vorstellen, also die beiden Antriebsmotoren parallel nebeneinander und auf den Abtriebswellensitzt jeweils ein Hebel fest, die an den Enden nochmal über zwei Hebel verbunden sind. Das Gelenk zwischen den letzten beiden wäre dann der Aufhängungspunkt für den Pinsel. DIe Bewegung müsste allerdings transformiert werden, da für x- und y-Bewegungen immr beide Motoren zuständig sind. Das Prinzip ähnelt dem von Tripods, nur eben Zweidimensional. Müsstet ihr euch nur noch um das Auf- und Absetzen des Pinsels kümmern, da fällt mir gerade nichts ein. Ansonsten könnten euch aber sicher andere Konzepte für ähnliche Aufgabenstellungen interessieren, sowas finde ich beispielsweise interessant:
http://www.youtube.com/watch?v=_ogQuLdEcBY

[PICture]

Ich weiss noch, dass man den Pinsel ziemlich oft säubern muss, wenn nicht zufällige Farbe gewünscht wird. Deshalb finde ich den Paint bequemer. ;)

[strippenstrolch]

Wie wäre es mit einem Zahnstangen-Antrieb ?

http://www.strippenstrolch.de/4-0-6-x-y-z-maschine.html

Bei dieser Mechanik kommt Ihr locker mit 500 Euro aus.

Die verwendeten Zahnstangen gibt es bei Conrad.

[didosa27]

Genau, es geht um den Effekt. Mit Paint malen können sie ja bereits. Der ausdrückliche Wunsch war es aber mal richtig malen zu können. Und hier kommt es ja nicht so auf die Genauigkeit und sauberes Malen an... Wir haben einen Wasserbecher und einen Schwamm zum Pinsel waschen vorgesehen. Wenn sich trotzdem die Farben etwas vermsichen oder der Pinsel tropft ist das kein Beinbruch... Im Moment malen manche, indem ein Betreuer ihnen einen Pinsel in ihren elektrischen Rollstuhl spannt uns sie an einer Leinwand entlangfahren. Im Gegensatz zu diesen geraden Strichen wäre eine halbwegs funktionierende Malmaschine schon ein riesen Vortschritt :)
Vielen Dank für die Anregungen... Wir werden uns das Ganze mal genauer anschauen. Im Moment verfolgen wir auch gerade ein neues Konzept:
Eine Ausleger kann wie ein Schweibenwischer über das Blatt schwenken. Auf diesem Ausleger befindet sich eine kleine Liniarführung. Darauf kann ein Wagen mit Pinselhalterung fahren. Das Ende des Auslegers wird mit einem Rad stabilisiert. Somit sparen wir uns eine Lineareinheit.

22205

[Geistesblitz]

Mal so die Frage, wie viele Freiheitsgrade die Patienten mit ihren "Neurotransmittern" oder was auch immer haben? Nur X, Y und Klicken? Oder auch mehr? Wäre wohl gut, das Auf- und Absetzen etwas dynamischer gestalten zu können, sodass sie dann auch unterschiedlich aufdrücken können zB.
Ansonsten nochmal ne Skizze zur Mechanik, die ich erst meinte, sowie noch eine weitere Alternative:

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Bei beiden Versionen ist es am besten, die Motoren mit den Wellen fluchtend gegenüber zu stellen oder einen mit einer Hohlwelle zu nehmen und den anderen mit schmalerer und längerer Welle hindurchgehen zu lassen, was aber aufwändiger ist. Vorteile wären halt, dass die relativ schweren Motoren auf der Basis unbewegt bleiben und sich somit die angetriebenen Massen sehr reduzieren. Braucht man allerdings ein wenig Arbeit für die Koordinatentransformation, es sei denn, die Patienten wären bereit, sich mit dem gekoppelten nichtlinearen Bewegungsverhalten auseinanderzusetzen. Das menschliche Gehirn ist ja eigentlich sehr adaptiv, wär nur die Frage, ob diese Herausforderung gewollt ist.

[didosa27]

Wir bekommen durch Null-Weg-Joystick, Mundjoystick,... ein Maussignal mit einer Taste. Sprich x,y und Klicken. Wir haben uns das so gedacht, dass man mit den x,y Signalen den Pinsel steuert und durch klicken in den Auf- und Absetz Modus wechseln kann. Dann werden z.B die x Werte der Maus zum Senken/Heben des Pinsels verwendet. Wenn der Pinsel sich dann langsam genug bewegt kann er ja den Druck gut variieren.

Dein Konzept wurde uns auch von unserem Professor vorgeschlagen. Allerdings hat uns der Programmieraufwand etwas abgeschreckt^^ Auch weil es ja immer mehrere Wege gibt einen Punkt zu erreichen. Das die Umrechnung vom Patient selbst durchgeführt wird wäre dann eher die Notlösung...
Aber besprechen werden wie das Konzept auf jeden Fall nochmals bei unserem nächsten Treffen.

Wie schaut es denn mit dem Wischer-Konzept aus. Erkennt heir jemand noch eine große Schwachstelle, die wir evtl. übersehen haben ;)

[Geistesblitz]

Also bei den Kinematiken sind irgendwelche Mehrdeutigkeiten nicht möglich, zumindest, wenn die beiden Achsen fluchtend ausgeführt werden. Bei der Koordinatentransformation könnte ich euch sogar helfen. Wie dann der Pinsel auf- und abgesetzt werden soll, ist dann allerdings auch wieder eine gute Frage. Wahrscheinlich ähnlich wie bei allen anderen Konzepten.

[didosa27]

Vielen Dank für dein Angebot :)
Aber vorerst haben wir uns für die "Wischer"-Ausführung entschieden...
Sollten wir dann doch auf dein Konzept umsteigen nehmen wir das Angebot natürlich gerne an ^^