Оцифровка делительной головки ОДГ-60

[ra9mgk]

Жизнь опять ставит интересные задачи. В этот раз нужно «оцифровать» делительную головку. Когда то давно, я уже пытался сделать нечто подобное - тогда это была универсальная делительная головка и я пытался ее прикрутить к ЧПУ фрезерному станку, но дальше опытов дело не пошло. Сейчас задача несколько иная - есть остатки оптической делительной головки ОДГ-60, нужно сделать ее снова «молодой» - в смысле рабочей. Досталась совсем недорого - 6500 р. (72$), однако сильно некомплектной. Отсутствовал ЗИП, стол и отсчетный микроскоп. Но это как раз хорошо - ничего этого мне и не требовалось, а хлама в лаборатории и так навалом. Головка была с великолепным бонусом - она никогда не работала по назначению. Пролежала на полочке с момента изготовления. Год изготовления неизвестен, но лет 40 уже точно есть.



Оптические делительные головки предназначены для поворота детали на точный угол. Бывают разной точности, начиная от 2 угловых секунд. Конкретно мой экземпляр - самый грубый, точность 60 секунд. Т.е. можно поворачивать деталь с точностью до 1/60 градуса. Это определяется отсчетным микроскопом - будет больше увеличение - можно с большей точностью выставить угол.

Устройство делительной головки простое - фактически это тяжеленный чугунный корпус, в котором закреплен шпиндель с жестко закрепленным червячным колесом и отсчетной шкалой. Глядя в микроскоп можно установить нужный угол поворота шпинделя, который уже вращает деталь для измерения или обработки. Основная ценность в механике - все очень тяжелое и шлифованое.

«Оцифровка» будет заключаться в замене штатного отсчетного микроскопа на микроскоп с USB видеокамерой, захвата изображения с этой видеокамеры и интерпретации изображения, с распознаванием цифр, штрихов и субпиксельным измерением положения штрихов отсчетной шкалы.

И наконец - слайды.



Это первый опыт работы с делительной головкой. Пытался приделать шаговый двигатель, что бы избавиться от делительного диска.









Работало так:

Click to view

Можно было бы через М команды управлять поворотом. Но из-за хф ничего не состоялось.

Нынешний «пациент» выглядит так:





Чуток ржавчины, микроскопа нет.

Если заглянуть внутрь - видно червячное колесо и зеркальную отсчетную шкалу





И тут немного ржавчины, но на червячном колесе смазка есть.

Первым делом головку бережно разобрал, что бы почистить, смазать и, конечно, рассмотреть в микроскоп отсчетную шкалу. От того что увижу зависит на какую точность поворота можно будет рассчитывать.

Так выглядит отсчетная шкала без увеличения



Под определенным углом чуток заметны риски отсчетной шкалы

Далее установил микроскоп на штатив и пытаюсь рассмотреть шкалу с увеличением. Штаный отсчетный микроскоп смотрит на шкалу через зеркало - это видно на заглавном рисунке с разрезом головки. У меня пока такого зеркала нет, поэтому пришлось установить микроскоп вдоль оси шпинделя. Далее конечно придется установить зеркало, иначе микроскоп установить не получится. И еще нужно измерить фокусное расстояние, что бы правильно спроектировать крепление микроскопа.



Микроскоп имеет 300 кратное увеличение и достаточно «темный», т.е. светосила у него невелика и требуется хорошее освещение исследуемого объекта. После некоторых экспериментов удалось подобрать правильное положение источника света. Так выглядит отсчетная шкала при минимальном, промежуточном и максимальном увеличении микроскопа:







Удивляет четкость изображения рисок и цифр. Умели же!

Разрешение камеры - 1920 х 1080, следовательно, между рисками около 1000 пикселов. Как минимум можно будет «честно» ловить 1/1000 градуса. Но я, конечно, попытаюсь улучшить разрешение как мнимум в 100 раз  - поэкспериментирую с передискретизацией и попробую сделать субпиксельную точность с помощью корреляционных алгоритмов.

Далее разборка продолжилась до конца - был извлечен шпиндель. Он был основательно закисший и очень не хотел выходить из своего штатного места - конкретно приклеился засохшей смазкой. И на зеркале конуса есть аж два ржавых пятнышка- все же пара капелек воды попала  куда ей не нужно было попадать. Но в целом состояние близкое к идеальному.



Шпиндель



Пятнышко ржавчины



Посадочное место шпинделя

Сейчас заказал зеркало и начинаем проектировать узел крепления микроскопа. Можно наделать более качественные фото шкалы и начинать тренироваться с софтом.

Итоговую разрешающую способность алгоритма технического зрения буду проверять автоколлиматором АК-0,25 с разрешением 0,25 угловой секунды.