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CNC mit Gleichstrommotoren
Hi,
so hier ist mein Projekt das ich komplett aufbaue mit Stahlführungen und mit Gleichstrommotoren. Für Gleichstrommotoren hab ich mich entschieden da ich ein gutes dynamisches Verhalten erreichen will, also hohe mögliche Verfahrgeschwindigkeit (ca Fmax1800 == 1800mm/min) mit gleichzeitig guten Eigenschaften was Präzision angeht. Vor allem will ich das gleiche Konzept umsetzen wie es in regulären Fräsmaschinen eingesetzt wird.
Die Regelung der Antriebe baue ich auf mit einem ATmega64 der mit einer modifizierten PID Regelung die Gleichstrommotoren via PWM steuert. Die Regelung ist/wird so implementiert das sie als Basis die PID Logik benutzt (also wirklich PID und nicht etwa PD) mit einem modifizierten Integralanteil, der erkennt das "er" sich dem Zielpunkt nähert und dann aktiv abbremst statt einfach nur die Steuerspannung zu reduzieren wie dass eine normale PID Regelung macht. Hierzu habe ich mir ein Modell überlegt das mittels Regelungs-Parametrisierung die Massenträgheit der Abtriebseinheit (incl Rotor des Motors) wiederspiegelt und für jede Achse entsprechend der mechanischen Eigenschaften Parametrisierbar ist.
Das Ganze ist in einer Simulation die ich hierfür schrieb schon ganz ordentlich gelaufen, die Graphen U-t, v-t, s-t und a-t sind schon einigermassen stetig und haben kaum "Hacker" im Verlauf, so dass der Antrieb nicht übermässig belastet werden dürfte.
Hier im Forum habe ich nur Projekte gefunden mit Schrittmotoren die mit käuflichen Controllerkarten gesteutert werden. Aber ich wollte alles selbst aufbauen und eben keine vorgefertigten Schaltungen benutzen.
Die mechanische Seite beruht auf Lineareinheiten die mit einer T-Führung ausgestattet sind und über Kreutz miteinander verschraubt werden. Die Linearführungen sollen so Stabil werden, dass ich auch Stahl damit fräsen kann, zumindest in kleinen Zustelltiefen.
Als Basis benutze ich eine gewöhnliche Säulenbohrmaschine die mir die Z-Achse gleich mitliefert.
Hier ein paar Konstruktionszeichnungen der geplanten Maschine im Solid-View noch ohne Antriebe:
Anhang 35711
Detail: Kreutzschlitten
Anhang 35710
Detail: Kreutzschlitten andere Ansicht
Anhang 35709
Detail: Gesamtansicht
Wenn ich wieder ein Stück weiter gekommen bin werd ich das hier berichten.
Was denkt Ihr davon?
Gruss,
O.
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Hi @all,
@Bammel:
Zitat:
...eine steuerung bauen die auch mit dem takt richtungssignal läuft?
Die Geschwindigkeit wird mittels PWM an einem Ausgang des µC gesteuert und die Richtung mit einem anderen Ausgang, zwei Signal-Leitungen also pro zu steuernder Achse. Das Ganze ist realisiert auf einer extra Leistungsplatine mit drei Kanälen, für jede Achse ein Kanal. Mit je einer TLE5205-2 H-Brücke und vorgeschalteter NAND Logik habe ich die Leistungstreiber der Achse(n) realisiert.
Die Vorschaltlogik ist nur dazu da, dass der Motor ohne angeschlossenen µC nicht läuft und damit PWM auch in beide Richtungen mit Freilauf geschaltet wird. Der TLE5205-2 ist in der Hinsicht ohne externe Logik etwas seltsam beschaltet. Das Ganze ist dann mit Opto-Kopplern isoliert, damit mir das "Bürstenfeuer" nicht irgentwie den µC nervt.
Anhang 35712
...und so siehts aus. (Nur ein voll aufgebauter Kanal bis jetzt.)
@hardware.bas:
Muste grinsen als ich deinen Post gelesen habe. Klar sprech ich da Gross-Auf, aber ohne ein Ziel kein Weg..... richtig?
Das ganze Thema reitzt mich einfach schon ewig und deshalb wollte ich das hier öffentlich durchführen, dass falls ;) etwas total in die Hose geht mir der ein oder andere vom Schlauch helfen kann auf dem ich dann vielleicht gerade steh...
Die modifizierte PID Regelung ohne Lasteinkopplung der Abtriebe geht aber wie oben beschrieben bereits ganz ordentlich. Genauere Messungen kann ich erst durchführen wenn die erste Führung aufgebaut ist, bin gerade dabei den Flachstahl zu besorgen. Ohne reelle Belastung des Antriebs kann ich die Parameter der Regelung ja schliesslich nicht vernünftig bestimmen und das Umkehrspiel schon gar nicht.
Sobald das erledigt ist und die Achse bewegt sich werd ich hier mal einen Video einstellen, dann kannst Du sehen wie gut/schlecht das bis jetzt geht.
Ach ja die Einregelgeschwindigkeit:
Einregeln 020 Schritte der Encoder-Scheibe ==> ~1sec
Einregeln 050 Schritte der Encoder-Scheibe ==> dito
Einregeln 100 Schritte der Encoder-Scheibe ==> ~2sec
(100 Schritte entsprechen ca 1/3 Umlauf des Motors)
Zeiten hab ich mit Sekundenzeiger der Uhr abgelesen, also Pi mal Daumen.
Gruss,
O.