Cữ đo bán kính (Radius Gauge) – Bản cải tiến

Dụng cụ đo radius (bán kính) bản gốc là một ý tưởng hay, nhưng hệ số giữa khoảng cách đo bằng thước cặp (caliper) và bán kính của vật đang đo lại là 2.41, khá bất tiện. Bằng cách đổi góc giữa hai “chân” của dụng cụ, mình có thể đổi được tỷ lệ này. Nếu góc là 86.3 độ thì tỷ lệ sẽ là 2.0, nhẩm nhân trong đầu dễ hơn nhiều.

Ngoài ra còn có vấn đề về hiệu chuẩn (calibration). Bạn phải zero thước cặp đúng ngay vị trí để nó đo được khoảng cách từ điểm giao nhau của hai chân tới bề mặt vật cần đo. Mình thấy cách duy nhất để làm đúng là làm thêm một món calibrator, cắm vào lỗ một đoạn. Không có cách nào làm tuyệt đối hoàn hảo, nên mình làm nó hơi dài, với ý định dũa bớt đến khi chính xác. Mình làm đầu còn lại của dụng cụ thành một vòng tròn radius 20 mm, để toàn bộ quy trình có thể làm tiện ngay trên bàn trước khi đo. Cuối cùng mình chỉnh tới mức khi đo món hiệu chuẩn đường kính 20 mm thì nó báo 10.2 mm — vậy là đủ dùng trong thực tế.

Khe gài thước cặp (caliper slot) được làm theo đúng cây thước cặp của mình. Đây là loại không có thương hiệu, nên mình cũng không biết thước cặp khác có vừa với thiết kế này không. Thước cặp của mình chắc được làm ở Trung Quốc từ thời nhà Minh, rồi sau đó được nhà khảo cổ nổi tiếng Camarillo Jones khai quật. (Câu chuyện này là hư cấu và được “điện ảnh hóa” trong phim “Camarillo Jones and the Harbor of Freight.”) Nếu bạn cần khe khác, cứ nói mình biết là mình chỉnh lại được ngay. Có lẽ cách tốt nhất là mình làm khe to đủ cho mọi người, rồi mỗi người tự shim lại cho vừa.

File 3mf có thông tin cho Bambu P1S. Mình để supports chỉ dùng cho phần khe nơi “tang” của thước cặp thò ra, và cho cái prong trên dụng cụ hiệu chuẩn. Thân chính có thể bridge ổn trong PLA nếu mở cửa máy. STL thì chỉ là STL. In ra sẽ đẹp hơn nếu bạn đổi lớp filament cuối sang màu khác để chữ nổi bật. Mình in với nozzle 0.6 nên chữ hơi thô nhưng vẫn đọc được.

Theory:

Có một hình để bạn nhìn theo. R là bán kính đang đo, x là khoảng cách giữa đỉnh (apex) của hai chân và bề mặt thân, và L là khoảng cách dọc theo hai chân tới điểm tiếp tuyến (tangent point) với bề mặt thân. Theta là góc tổng của dụng cụ. Mình dùng biến R_over_x làm tỷ lệ giữa bán kính và khoảng cách đo được.

Sin của nửa góc là R/(R+x).

Trong thiết kế gốc, góc là 90 độ, nên nửa góc là 45 độ, vậy

sqrt(2) /2 = R_over_x / (1 + R_over_x)).

Giải R_over_x thì được

R_over_x = 0.707 / (1-0.707) = 2.41

Tuy nhiên, bạn có thể sắp xếp lại công thức gốc để được

Theta = 2*asin(R_over_x / (1 + R_over_x))

Giờ bạn có thể đặt R_over_x thành một giá trị tiện, ví dụ 2. Khi đó

Theta = 2*asin(2 / 3) = 83.6 degrees.

Bạn cũng có thể đặt R_over_x = 1, khi đó góc là 60 độ. Nhưng như vậy giới hạn vật bạn đo sẽ là một vòng tròn nhỏ hơn đáng kể, nếu không muốn làm dụng cụ lớn hơn nhiều.

Dọc theo hai chân, các vạch được giãn theo

L/R = 2/R_over_x + 1/(R_over_x)^2. Với R_over_x = 1 thì là 1.118, nên các vạch tăng mỗi 10 mm sẽ cách nhau 11.18 mm.