望远镜的设计与制造


他们说,如果一个人已经购买了一个望远镜并用它进行观察,那么过一会儿他肯定会想要另一个更好的望远镜。 所以发生在我身上。 我有一台PowerSeeker 127毫米望远镜,但我想要最好的。 因此,我什至要对镜子进行锐化处理,但后来发现在AliExpress上可以以便宜的价格购买200mm镜子。 主镜和对角线随行邮寄出去了大约6,000卢布。 非常便宜。 上图就是这样一面镜子,是中国寄来的。

我买了东西,但不是成品望远镜。 需要一个管道,主镜支架,对角线,对准线,聚焦器。 如何使他们自己? 我决定,如果可能的话,我会在3D打印机上打印必要的详细信息。 但是为此,它们仍然需要进行设计。 或在Internet上找到设计。

如果您在Internet上搜索,那么“当然已经打印了望远镜”。 以下是示例项目:

  1. 用3D打印的Raspberry Pi望远镜注视整个太阳系
  2. 开源DIY望远镜Prime具有Raspberry Pi和3D打印部件

由于各种原因,我不太喜欢这些项目。 我决定自己设计望远镜的各个部分。 因此,生活似乎不像蜜,由于某种原因,我决定在FreeCAD中进行一个项目。 在那一刻之前,我已经在Compass 3D中做过一些事情(我做了Marble-Machine )。 现在我认为FreeCAD应该不再复杂... 实际上,在我可以做有意义的事情之前,我不得不看过YouTube上的许多FreeCAD教程。 在我看来,在FreeCAD中进行设计与在Compass中进行设计非常不同,它为我使用了一种新的常量技术(我并不突然知道,在Compass中这是可能的,但是我没有吗? 约束指定所有必要的大小:线段的长度,平行度或垂直度,角度,圆弧半径以及几乎所有内容。 通过约束,FreeCAD解算器可以计算是否可以构建给定的形状。 如果不是,那么显然没有足够的澄清参数需要添加。 对我来说这很有趣而且很不寻常。 但是,总的来说,我喜欢常量的概念。

我在在线计算器“ 牛顿系统望远镜的计算”中进行了望远镜的计算



上图显示了构建望远镜所需的一些参数。 对于每个有效值,计算器都会计算出所需的值,您只需要设置初始值即可:主镜的玻璃密度,直径,斜角,管道直径和长度等等。

计算结果使我更加仔细地完成了任务。 我已经读过西科鲁克(Sikoruk)的《天文学爱好者的望远镜》一书,总的来说,我想了很多。 因此,我知道根据特殊的卸载方案最正确地安装了大镜和薄镜。 例如,对于我的新200毫米镜子重1306克,事实证明它应该位于六个点上。 该程序进行计算,以便对于每个卸载点,镜的一部分的相同重量落下,而重镜不应因自身重量而严重弯曲,因为镜的弯曲是变形的。



甚至更大的镜子也会在9、18或更多点处卸载。 如何物理制造这六个放电点? 通过六点卸载,可以制成特殊的“摇臂”,镜的两个点基于一个点-摇臂的旋转轴。

我必须立即说,从上面的链接,相同的“开源DIY望远镜..”不使用6个卸载点,而仅使用3个卸载点。 我想更正确地做所有事情,但是,当然,我绝对不确定自己是否成功。 我希望真实的测试能够证明我是否正确。

我开始设计主镜架的大部分。 老实说,我不喜欢在3D打印机上打印大量零件。 这是非常长的时间,并不总是有效,例如,电源可能突然关闭。 另外,这些大部件必须坚固,因此必须具有较大的填充度。 这个我会打印很长一段时间。 因此,从一开始,我就以为我会在工厂使用CNC铣刀订购大型零件,其余的我自己去做。

第一部分是主镜支架的支撑。 她是管道中的镜架,也是调节机构的一部分:



中央必须有一个孔,以使反光镜通风。 用望远镜外出时,后视镜应适应环境温度。 因此,需要管道内部空间的良好通风。

第二个细节我称为“三角形”:



FreeCAD中许多零件的开发分两个阶段进行-首先,绘制所谓的“草图”-这是零件在平面上的投影,然后例如从中执行挤出(Pad)或切槽(Pocket)。 草图看起来像真实的图纸,其中设置了所有参数。 对于我的三角形,草图如下所示:



经验不足,我手动设置每个参数,然后才意识到它不是很称职。 实际上,以变量的形式设置相同的参数会更正确,这样就可以获得完全参数化的模型。 好吧,活一个世纪-学习一个世纪。 请注意,在“求解器消息”窗口中,“完全约束的草图”以绿色显示。 这意味着,对于FreeCAD计算机而言,一切都是清楚的,并且可以根据指定的参数唯一地确定零件的几何形状。

三角形是具有一个拉伸操作的简单零件,就FreeCAD而言,它是一个Pad操作。

三角形悬挂在支架上方的三个调节螺钉上。 由于这些螺钉,它可能会相对于支架稍微倾斜。 在支架和三角形中,我提供了一些孔,稍后将在这些孔中锁定高M6螺母。

支架和三角形均在CNC机器上从胶合纤维板上切下。 原来是这样的:



三角形的每个顶点都有两个螺钉。 一个人靠自己,另一个人靠自己。 一起使用时,可以在安装望远镜时使三角形倾斜,从而使主镜相对于支撑架倾斜。 这是背面的视图:



因此,正如我所说,我决定在3D打印机上打印许多细节。 我在FreeCAD中开发的摇杆应如下所示:



在摇臂的两侧,我嵌入了一个金属滚珠轴承。 这些轴承在摇臂的支点处提供了平稳的摇动。 应该有三个这样的摇杆。

在FreeCAD中,我还设计了镜架的其他部分:摇臂和侧挡块。 然后,我尝试将所有细节组装到一个3D模型中,以查看其外观:



据我了解,FreeCAD支持所谓的Addon系统-特殊扩展模块。 可能的外部扩展模块之一是Workbench a2plus,它仅允许您模拟多个零件的组装。 为了精通a2plus,我不得不再次学习并在YouTube上观看培训视频。 有趣的是,该工具与FreeCAD本身一样,使用恒定的系统,使您可以在3D空间中将各个零件彼此链接。 上面的屏幕截图仅显示了这样的程序集。

下图显示了通过a2plus中的const连接部件的最简单示例:



我通过Ctrl键选择了两个不同部分的两个圆边,并在工具栏上选择了圆弧边约束按钮。 这使我可以将这些零件以给定的距离放置在同一轴上。 此后,将摇杆连接。

在现实生活中,整个程序集如下所示:



镜子应毫不费力地插入,只需躺在摇臂上,而不要左右悬挂。 所有这些印刷部件均已100%填充,以实现最大强度。

根据我的想法,躺着“在6点卸载”,镜子应该像这样:



用夹子固定并固定的镜子(在一滴酒精的表面上,从随机指纹上洗下来):



然后将整个结构插入到预制管中并固定。

除了主镜的框架外,我还必须在FreeCAD中进行开发,并打印安装座并调整对角镜以及聚焦器。 老实说,聚焦器是我最大的担忧。 我还没有弄清楚如何可靠地给聚焦器供纸,目前,由于摩擦,它使我无法工作。 这是聚焦框架:



我在内部粘贴了3个氟塑料细条,然后才将聚焦器本身插入那里,并且目镜已经插入其中:



我非常渴望测试望远镜,以至于我只将调焦器安装在双面胶带上。 是的,我还没有坐骑。 我只是想至少看到一些东西。 虽然没有安装架,但我可以将望远镜放在干衣机上,只看远处的房屋和天线:



总的来说,在我看来它可行! 他使用激光准直仪迅速对其进行了调整-这里没有出现特殊问题。 对面的五层建筑上的砖块看起来非常细致。 天线也一样。

Marlezon芭蕾舞的下一阶段是制造Dobson的坐骑和野战试戴。 但这是另一个故事。

至于FreeCAD,我很高兴认识他。 它不会引起我负面情绪,它是一种有效的工具。 我了解我对他的了解太少,几乎一无所知。 但是我看到有文档,有培训视频。 掌握此工具也有一定意义。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN483132/


All Articles