Faça medições precisas com o Comparatron

A engenharia reversa de objetos físicos é difícil quando eles são complexos ou muito pequenos. Se uma peça possui curvas orgânicas, é difícil encontrar pontos de referência para calibradores. Se uma peça for muito pequena, você não pode nem encaixar pinças nos recursos. Para facilitar a obtenção de medições muito precisas, projetei e construí um comparador óptico digital chamado Comparatron.

Um comparador óptico é um instrumento que permite aos usuários medir distâncias e ângulos através de um microscópio. Quando eu era um projetista mecânico, usei um comparador óptico para fazer engenharia reversa de dispositivos médicos – incluindo parafusos ósseos com roscas muito pequenas para distinguir a olho nu. Mas comparadores ópticos comerciais são muito caros (facilmente dezenas de milhares de dólares). Enquanto trabalhava em um projeto recente, me vi desejando um comparador óptico e decidi construir o Comparatron.

A base deste projeto é o iDraw Pen Plotter 2.0 que revi alguns meses atrás. Destina-se a desenhar em papel, mas possui uma placa de controle CNC que aceita comandos Grbl 1.1 para controle. Isso permite um movimento muito preciso (até cerca de +/-0,02 mm em meus testes).

Primeiro, removi o mecanismo de elevação da caneta e o substituí por um suporte de microscópio impresso em 3D com um mecanismo de engrenagem de pinhão e cremalheira para ajustar a distância entre o microscópio e a superfície. Também coloquei uma placa de rastreamento retroiluminada por LED na base da plotadora de canetas, que elimina sombras e fornece uma visão clara da peça.

Após decifrar os comandos g-code aceitos pelo iDraw, programei uma interface de software em Python. Esta interface permite ao usuário conectar-se ao painel de controle e movê-lo. Um feed de vídeo do microscópio contém uma mira para alinhar os recursos. Clicar em um botão desenha um ponto nas coordenadas atuais e esses pontos aparecem na janela de plotagem.

Depois que o usuário marca todos os pontos importantes, ele pode exportar um arquivo DXF. Muitos programas, incluindo Autodesk Fusion 360, Eagle, AutoCAD, KiCAD e muitos outros permitem importar esse arquivo DXF e usá-lo em um projeto.

Isso facilita muito a recriação de peças ou PCBs, como você pode ver no vídeo de demonstração acima. Você pode medir peças tão grandes quanto cerca de 310 x 220 x 26 mm (mais alto é possível com algumas soluções alternativas) e tão pequenas quanto um grão de arroz.