Tome medidas precisas con Comparatron

La ingeniería inversa de objetos físicos es difícil cuando son complejos o muy pequeños. Si una pieza tiene curvas orgánicas, es difícil encontrar puntos de referencia para los calibradores. Si una parte es muy pequeña, ni siquiera puede colocar calibres en las características. Para facilitar la toma de medidas muy precisas, diseñé y construí un comparador óptico digital llamado Comparatron.

Un comparador óptico es un instrumento que permite a los usuarios medir distancias y ángulos a través de un microscopio. Cuando era diseñador mecánico, usaba un comparador óptico para realizar ingeniería inversa de dispositivos médicos, incluidos tornillos para huesos con roscas demasiado pequeñas para distinguirlas a simple vista. Pero los comparadores ópticos comerciales son muy caros (fácilmente decenas de miles de dólares). Mientras trabajaba en un proyecto reciente, me encontré anhelando un comparador óptico y decidí construir Comparatron.

La base de este proyecto es el iDraw Pen Plotter 2.0 que revisé hace un par de meses. Está diseñado para dibujar en papel, pero tiene una placa de control CNC que acepta comandos Grbl 1.1 para el control. Eso permite un movimiento muy preciso (hasta alrededor de +/- 0,02 mm en mis pruebas).

Primero, quité el mecanismo de elevación del lápiz y lo reemplacé con un soporte de microscopio impreso en 3D con un mecanismo de piñón y cremallera para ajustar la distancia entre el microscopio y la superficie. También coloqué una placa de calco retroiluminada por LED en la cama del plóter de pluma, que elimina las sombras y brinda una vista clara de la pieza.

Después de descifrar los comandos de código g aceptados por iDraw, programé una interfaz de software en Python. Esta interfaz permite al usuario conectarse a la placa de control y moverla. Una transmisión de video del microscopio contiene una cruz para alinear características. Al hacer clic en un botón, se dibuja un punto en las coordenadas actuales y esos puntos aparecen en la ventana de trazado.

Una vez que el usuario marca todos los puntos importantes, puede exportar un archivo DXF. Muchos programas, incluidos Autodesk Fusion 360, Eagle, AutoCAD, KiCAD y muchos otros, le permitirán importar ese archivo DXF y usarlo en un diseño.

Esto hace que sea muy fácil recrear piezas o PCB, como puede ver en el video de demostración anterior. Puede medir piezas tan grandes como alrededor de 310 x 220 x 26 mm (es posible que sean más altas con algunas soluciones) y tan pequeñas como un grano de arroz.