| Popis: |
I takt med att CNC-fräsmaskiner blivit mer tillgängliga för allmänheten, växerbehovet av billiga alternativ till marknadsledande mätprobar (TTP). Generiska sensorer med öppen hårdvara finns tillgängliga till låga priser, men det är okäntom en sensor för under 100 kr kan användas som komponent i en mätprob, där noggrannhetskravet kan vara i storleksordningen mikrometer. Detta skulle isåfallinnebära att det finns en möjlighet att tillverka mätprobar till tillgängligare priser än dagens marknadsledande probar. Denna studie avsåg att undersöka ifall dessa sensorer var lämpade för ändamålet. Därför bedömdes ett antal Arduinokompatibla sensorer utifrån deras prestanda och lämplighet som komponent i en automatisk mätprob för arbetsstyckeslokalisering i CNC-fräsmaskiner. Sensorerna och principerna som undersöktes var: mikrobrytare, induktiva sensorer, ultraljudssensorer, IR-sensorer och kontinuitetssensorer. Sensorerna testades i en fräsmaskin och deras spridning estimerades genom att beräkna standardavvikelsen hos mätdatan. Efter en litteratursökning och intervjuer med KTHs akademiker samt den tänkta målgruppen för mätproben Stockholm Makerspace, bekräftades kravbilden på sensorn. Där belystes vikten av det låga priset på slutprodukten samt ett krav på att osäkerheten ska vara runt 0.05 mm. Mikrobrytaren konstaterades vara den lämpligaste sensorn. Detta beror på dess låga pris, oberoendet av materialet på arbetsstycket och den höga repeterbarheten. Repeterbarheten beräknades vara 5 μm med en konfidensintervall på 95%. Since CNC-milling machines have become more accessible to the public, so has the demand for economical alternatives to the market-leading product, Trigger Touch Probes (TTP). Generic sensors with open hardware are now obtainable for a low price, but it is unknown if a sensor with a cost of under 100 SEK can be used as a component in a measuring instrument. Especially where the required accuracy lies in microns. If that is the case, it would be possible to manufacture TTP at more accessible prices than the current standard. This study aimed to answer whether the low cost sensors were suitable for this application. A number of Arduino compatible sensors were therefore evaluated in terms of performance and suitability as a component in an automated measurement probe for workpiece localization in CNC-machines. The sensors/ principles that were evaluated were: micro switches, inductive sensors, ultrasound sensors, IR-sensors, and continuity sensors. The sensors were tested in a milling machine and their statistical dispersion (scattering) were estimated by calculating the standard deviation of the data. After a literature study and interviews with academia from KTH and the intended customer, Stockholm Makerspace, the requirements on the probe were decided. The importance of the low cost of the final product were brought to attention and the requirement of a variance around 0.05 mm. The micro switch was evaluated to be the most suitable sensor due to the low price, high repeatability, and the fact that it was independent of the workpiece’s material. The repeatability was measured to be 0.0052 mm with a confidence interval of 95%. |
