Tuesday, March 29, 2011

Sunday, March 6, 2011

GPS Tripod V3

Thanks to the CNC mill I got, I am able to build much more sturdy mechanics for the GPS Tripod. Initially I thought I will have to use alloy for it but wanted to build a prototype out of PolyCarbonat, but actually, I like the material. Should be good enough for the precision required and later I can still switch to metal.
Overall it looks very good, software got ported to the new platform, a PIC18F2550 microprocessor with the major advantage of having an additional USB port. The board I am using is the MuIn USB from droids.it, which is resold worldwide.




In this version I am still relying on digital RC servos, which are fast but not as precise as I want them to be. For GPS tracking it is good enough, put for panorama pictures like the Gigapan I will probably switch to stepper motors and a single gear. But that's a minor change.

The other decision to make is how to control the tripod.

  1. Tripod has LCD and keyboard: More expensive to build and buy

  2. Tripod is configured via a laptop but operates autonomous: a good compromise

  3. Tripod is controlled by the laptop: You have much more options like reading the camera settings, preview images,... utilizing gPhoto2 libraries



For a GPS Tracker I would probably decide on option 2, for panorama applications I personally prefer option 3. So maybe the result is two different models?

Stückliste Gehäuse für Fräse

Aluprofil:

7 Stück AlClipTec Aluprofil 45x45 L=1200mm
4 Stück AlClipTec Aluprofil 45x45 L=750mm
4 Stück AlClipTec Aluprofil 45x45 L=2000mm
4 Stück AlClipTec Aluprofil 45x45 L=1600mm
3 Befestigungswinkel 45-er (VE 10 St.) Komplettset
10 Stück Profilverbinder 45-er
1 Abdeckkappen 45-er (VE 10 St.)
2 Stellfüße 45-er (VE 4 St.)
8 Stück Scharnier Metall 45-er
9 Stück Abdeck/ -Einfassprofil 45-er

Zuerst werden auf einer Seite in die 4 Stück 2000mm Steher und 4 Stück 750mm Abstützung ein M10 Gewinde geschnitten. Aufgrund der Größe ist das eine recht mühsame arbeit, nächste mal würde ich den Lieferanten fragen ob er das bereits machen kann. In dieses Gewinde werden die Füsse geschraubt, dabei unbedingt auf eine gleiche Einschraubtiefe achten.
Danach werden die Steher und der Boden mit Hilfe der Profilwinkel zusammengebaut. Da man die Nutensteine einstecken kann und die sich in die richtige Position beim festschrauben von selbst drehen, ist die Reihenfolge egal.
Der Rahmen für das Dach wird mit den Profilverbindern, die in die Nut eingelegt werden, an den Stehern befestigt. Das hat den Vorteil dass man das Glas nicht an den Ecken abschleifen muss, sondern Seitenfenster und Türen rechteckig bestellen kann.
Einzig der Mittelpfosten am Dach, der das Dach von 1200mm x 1600mm auf zwei Flächen 1200mm x 800mm (-22,5mm für je eine halbe Seite des Profils), belegt die Nut. Aber als Dach habe ich keine Glasplatte sondern ein 8mm Hohlkammerprofil verwendet. Dieses ist leicht auszusägen und dank der geringen Spannweite stabiler und billiger.

Glas:

1 Stück 1620mm x 1180mm Verbundglas 6mm (Rückwand, 20mm Übermaß für die Nut)
1 Stück 1220mm x 1180mm Verbundglas 6mm (Seitenwand)
2 Stück 795mm x 1154mm ESG 6mm mit Scharnier- und Griffbohrungen (Tür 1)
2 Stück 595mm x 1154mm ESG 6mm mit Scharnier- und Griffbohrungen (Tür 2)

Die Türen spannen also die Öffnung der Größe 1600mm x 1160mm bzw 1200mm x 1160mm (=2000mm - 750mm - 2*45mm = 1160mm) auf, haben aber Luft rundherum von 2-3mm.

Das Dach selbst ist entweder aus Hohlkammerplatten oder Polycarbonatplatten 3mm in der Abmessung:
2 Stück 800mm x 1220mm
An zwei Ecken muss der Platz für die Profilverbinder ausgeschnitten werden.

Die Bodenplatte auf der die Fräse steht hat die Abmessungen 1650mm x 1250mm und mit der Stichsäge werden die Ecken für die Steher ausgesägt, und mit einer Lochkreissäge eine Bohrung für die Kabel und Staubsaugerschlauch geschnitten.
Die 1650mm ergeben sich aus dem Innenmaß von 1600mm plus 35mm soll die Platte bei der Tür überlappen sodass für die Türe noch 10mm Platz ist. Und auf der Seite der Seitenwand bleiben noch 22mm frei bis zur Glasplatte, sicherheitshalber wird nur 15mm Überlappung eingeplant.

Das einzige das noch fehlt ist
Zellkautschuk selbstklebend 4mm
um daraus die Polster zu schneiden an denen das Schanier auf der Glastür aufliegt, die Schraube soll ebenfalls nicht direkt mit dem Glas in Berührung kommen, daher noch
16 Stück M8 Kunststoff Beilagscheiben.

Die CNC Fräse AL1065 von Team Haase

Es ist soweit, nach 10 Jahren nachdenken habe ich mir eine CNC Fräse zum Geburtstag schenken lassen. Ich habe lange darüber nachgedacht, ob so etwas überhaupt Sinn macht und mir eine Liste von Dingen aufgeschrieben welche ich gerne Fräsen möchte, z.B. eine stabilere Version des GPS Stativs.

Die Fräse selbst ist von der Firma Haase, das Modell AL1065.



Im Vorfeld habe ich mich viel mit den verschiedenen Bauformen beschäftigt und bei den einfachen Portalfräsen wird die X-Achse einfach mit der Spindel geführt. Das Ergebnis ist dass sich die Spindel unter Last etliche 1/10mm durchbiegt und man dann eben so viel Ungenauigkeit hat. Desweiteren wird man immer ein wenig kippen feststellen, was weiter zur Ungenauigkeit beträgt. Die AL Serie wird auf einem 20cm Rahmen eingespannt und so hat man eben diese 20cm um das Kippmoment aufzunehmen. Die Spindel selbst wird rein für den Antrieb verwendet. Die resultierende Genauigkeit ist beeindruckend. Überhaupt merkt man an vielen Details dass die Firma Haase schon viele Fräsen gebaut hat und immer wieder verbessert. Beispielsweise die Energiekette läuft auf einer Aluschiene die gleichzeitig die Abdeckung der y-Achse ist. Sicher eine Kleinigkeit, aber das sind genau die Dinge die man bei den ersten Generationen vergessen würde.

Aus Angst vor Schrittverlusten habe ich eine externe USB-Steuerung namens CNCGraf dazugenommen.


Der nächste Schritt war für die Fräse ein Gehäuse anzuschaffen um die Staubbelastung im Raum gering zu halten. Auch hier gab es die Möglichkeit ein Gehäuse zu kaufen, die normalen Matrixdrucker Lärmschutzgehäuse wären zwar nett gewesen, nur gibt es sie nicht in der richtigen Größe. Und so bin ich bei bauen verblieben. Die Firma blank-mt hat mich da sehr gut beraten, was Tragfähigkeit, Verbindungsoptionen und Kosten sparen angeht und so habe ich dort 45mm Alu Profile gekauft die sehr leicht aber auch Stabil zusammengebaut werden können.
Stückliste im nächsten Post



Auf das Basisgerüst selbst liegt die Bodeplatte aus 10mm Sperrholz wasserabweisend beschichtet und auf dem steht dann die Fräse. Gesamtkosten 560.- EUR für die Profile, Scharniere und sonstiges Befestigungsmaterial.
Die Seitenscheiben sind aus 6mm Verbundglas, die Türen aus 6mm ESG. Der Vorteil der Verbundscheiben ist dass sie bei Beschädigungen nicht sofort ganz kaputt gehen, allerdings bestehen die aus zwei aneinander geklebten 3mm Scheiben und halten entsprechend nur sehr wenig aus. Für die Türen inklusive der Löcher für Scharniere und Griffe wäre das nicht stabil genug, und so ist es das Einscheiben-Sicherheitsglas geworden. Polycarbonat Platten hätten bezüglich Widerstandfestigkeit mehr Vorteile gehabt aber durch die geringere Masse ist die Lärmdämpfung weniger gegeben. Und am wichtigsten, dort hätten alle Türen stabile Rahmen benötigt. Und Polycarbonat ist wesentlich teurer. Kosten für das Glas waren um 700.- EUR.

Als Dichtung verwende ich bei den Türanschlägen eine Duschdichtung. Die wird einfach aufgesteckt und hält am 6mm Glas einwandfrei, selbst ohne kleben.
An der Ober- und Unterkante habe ich 5mm Velourbürste selbstklebend angebracht, die ist elastisch genug um dicht zu sein und gleichzeitig nicht abgestreift zu werden. 10m kosten dabei 11.- EUR.

Die Steuerung übernimmt ein alter Laptop unter Windows 7, der keinen Akku mehr hat. Als Monitor verwende ich aber einen 15" Touchmonitor von 3M mit 1024er Auflösung. 3M baut wirklich gute Geräte für die Industrie und stellt auch Treiber und Software für Windows 7 zur Verfügung. Und der Monitor beitzt einen Vesa Lochabstand für die Montage. Der Touchmonitor musste unbedingt auf Kapazitiver Technologie basieren, und nicht resistiv oder gar optisch, um eine hohe Präzision in staubiger Umgebung zu gewährleisten. Befestigt ist der Bildschirm an einer dreh und neigbaren Halterung um weitere 20.- EUR. Ist wirklich großartig das NC-Programm mit dem Finger zu bedienen. Mich hat der Monitor gebraucht 70.- EUR bei eBay gekostet. Höhere Auflösung bringt nichts, dann werden die Icons nur zu klein.