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Thema: CNC mit Gleichstrommotoren

Hybrid-Darstellung

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  1. #1
    Moin.
    Der neue in diesem Forum, aber nicht so ganz neu in der Materie... Darüber später mal mehr. Hierher bin ich über die Suche nach Selbstbau-Konzepten mit dem Suchbegriff Gleichstrom-Servomotor gekommen. Auf jeden Fall, das kann ich aus langer Erfahrung sagen, das Richtige, wenn es um Laufruhe, Vermeidung von Schrittfehlern etc. geht - im Gegenteil, man muß aufpassen, daß man sich mit den kraftvolleren Servomotoren nicht die Maschine verbeult.

    Nun aber zum Aufhänger, warum ich mich an diesem Beitrag einklinke: Ich bau mir gerade privat eine neue 3-achsige, mit Optionen zu mehr als 4, 5, ... - schließlich heißt das hier Roboternetz.

    Bei den Recherchen zur Bauelementebeschaffung fiel mir auf, daß es von den wenigsten Anbietern Angaben zur Linearität und vor allem zur absoluten Genauigkeit von Antriebsspindeln gibt. Besonders bei Kugelumlaufspindeln gibt es den Unterschied zwischn gerollt und geschliffen, und den merkt man dann natürlich im Preis. Wobei auch der noch nichts über die tatsächliche Genauigkeit aussagt. Ein ausgewiesener Experte aus meinem Bekanntenkreis (er ist wirklich einer) stellte bei Kugelumlaufspindeln, deren Mutter nach Steigung und Drehwinkel um exakt 500mm bewegt worden sein sollte, Fehler von bis zu 0.75 mm fest. Dafür gibt es bei Azubis schon im ersten Lehrjahr mahnende Worte... Gewindestangen sind hinsichtlich der Genauigkeit noch einmal ne Nummer vergnügungssteuerpflichtiger - dafür werden sie ja weder hergestellt noch spezifiziert.

    Daher hab ich mal weitergesucht und bin auf lineare Weggeber gekommen. Da gibt es nicht nur die linearen Glasmeßstäbe, sondern auch elektromagnetisch arbeitende - ähnlich einem Tonband, auf das kalibriert S/N-Wechsel geschrieben sind, die dann mit zwei um einige Bogenminuten versetzten Sensoren mit großer Präzision ausgelesen werden können. Das ganze wird antriebsnah an / in den Linearantrieben eingebaut, sodaß man nicht den angenommenen, sondern den tatsächlichen Ist-Wert der Achse messen kann.

    Hast Du mal die absolute Genauigkeit Deines Aufbaus gemessen? Und wie bringst Du ggf. die mechanische Kennlinie Deines Antriebs, soweit bekannt, in die Positionierung ein?

    Gruß,
    U.

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker Avatar von Osser
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    Hi Langkieler,
    kaum ist ein Monat vergangen schon kommt die Antwort. Irgentwie hab ich keine Benachrichtigung erhalten das eine neue Antwort im Thread eingegangen ist....

    ...wie bringst Du ggf. die mechanische Kennlinie Deines Antriebs, soweit bekannt, in die Positionierung ein?
    Ich habe einfach Quadrate gefräst mit bekannten Abmaßen und mit einer Schieblehre nachgemessen. Die Maße waren so weit ich mich erinnere nahe am SOLL, aber natürlich nicht völlig Exakt.
    Die Kenngrößen werden über Parameter der Steuerung im UI (User Interface) via VT525 Terminal eingegeben. Das UI was Du hier siehst läuft auf dem PC und emuliert einen VT525 Terminal.
    Die Steuerung sendet dann die Escape-Sequenzen via RS232 im Digital Equipment VT525 Dialekt an das Terminal und rendert so das UI.
    Das Terminal ist natürlich auch selbst geschrieben wie alles in/an der CNC-Maschine.


    Eingabe von Achsparametern via VT525 Terminal (Threadbeitrag)
    https://www.roboternetz.de/community...l=1#post437161

    Für jede Achse gibt es ein Parameterset:
    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	Konfiguration-YAchse.jpg
Hits:	25
Größe:	73,3 KB
ID:	25210
    Kp, Ki, Kd, Kv das ist denke ich klar
    PWM MIN F minimale PWM Frequenz "forward"; 0=ignorieren
    PWM MIN B minimal PWM Frequenz "backward"; 0=ignorieren
    AXE DIR Positive Richtung der Achse (vorwärts +1/rückwärts -1)
    UKS Umkehrspiel der Achse (Spiel im Spindel/Mutter Verbund)

    und in den globalen Parametern wird das Folgende eingestellt:
    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	Konfiguration-Global.jpg
Hits:	15
Größe:	72,9 KB
ID:	25211
    SA Schleppabstand; Vorlaufwert der programmierten NC-Programm Position zur wirklichen Verfahrposition
    TS Timeout Schleppabstand; Legt den Schwellenwert fest bis ein Fehler erkannt wird
    EF Error Flag; Counter der angibt wann die Steuerung mit einem Regelfehler aussteigen soll.
    PWM_MAX Der obere Grenzfrequenz für PWM; War wegen den Optokopplern nötig, da die bei einer bestimmten Frequenz aussteigen.
    SPI WRD SPI write delay; Der zweite Atmega kontrolliert die Achspositionenen und braucht halt etwas bis er fertig ist.
    SPI SPEED Damit wird die Übertragungsfrequenz zum zweiten ATMega eingestellt (0=Max Speed)
    EENC SNAPD External Encoder Snapshot Delay; Finetuning beim lesen der einzelnen Koordinatendaten (X,Y,Z)

    Die µC sind mit meiner selbstgeschriebenen IDE programmiert und geflasht(Mein Blog):
    http://www.secius.com/AsuroFlash/archives/28


    Der Blog zur IDE
    https://www.roboternetz.de/community...u-Flashnnn-exe


    Gruss,
    Osser
    Geändert von Osser (14.01.2022 um 09:14 Uhr)

  3. #3
    Hallo, Osser,
    danke für die Antwort - sie zeigt, daß Du die aus nicht ganz perfekter Mechanik herrührenden Fehler berücksichtigst und korrigierst. Das läßt sich ja leider nicht von jeder Steuerung behaupten.

    Gruß,
    - der Langkieler -

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker Avatar von Osser
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    Es ist schon ein Weilchern her

    das ich meine CNC Fräsmaschine gebaut habe. Ursprünglich war mein Ziel eine Machine zu bauen die von mit komplett selbst hergestellt ist, das bedeutet also alle mechanische Bauteile aus Standardwerkstoffen (in meinem Fall Stahl) selbst herstellen mit den mir zur Verfügung stehenden Maschinen. Dann sollten die Antriebe aus gewöhnlichen DC Motoren mit angekoppelter Positionsgebern erstellt werden wodurch ein selbst aufgebauter Servo entsteht. Schliesslich war mein Ziel die Steuerung der Servos, des Interpolators und des Positionsintegrators in einem kleinen! ATMega mit gerade einmal 4096 Byte Arbeitspeicher zu implementieren.

    Das habe ich 2014 fertiggestellt und das Resultat ist auf der Seite "Meine CNC Fräsmaschine" zu sehen.




    Vor Kurzem war ich dann mal wieder im Keller und sah die Maschine dort stehen. Sie war leider schon leicht angerostet in der Zwischenzeit -- ojeh.
    Da ich am liebsten mit neuen Entwicklungen beschäftige und mein interesse am fertigen Proidukt ziemlich schnell schwindet, stand die Maschine leider aus diesem Grund in einem etwas traurigen Zustand auf ihrem Tisch.

    Ich dachte mir im vorbeigehen das ich doch das Projekt in die jetzige Zeit transformieren könnte und die Steuerung die bislang in einem ATMega64 werkelte auf eine neuere Plattform migrieren könnte.
    Die alte ATMega Platform hat zwar einigermaßen funktioniert, aber das Entwickeln der Software als Monolith ist schon ziemlich aufwändig.
    Das Arbeiten auf dem µC war einigermaßen performant, aber es gibt schon noch einiges an Potential nach oben.

    Ihr könnt euch ja vielleicht schon denken wofür ich mich entschieden habe

    Ich werde also in der nächsten Zeit hier Berichten welche Fortschritte ich gemacht habe.

    Stay Tuned

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker Avatar von Osser
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    Hi,


    hier mal eben das Layout des Bedienpanel PCB's in der Draufsicht.
    Das wird dann auf eine doppelseitige Karte gefräst wovon die eine Seite seit gestern fertig ist. Hierbei hat sich herausgestellt, dass die Genauigkeit der Regelung in Ordnung ist, die Führungen aber nicht ausreichend genau eingestellt sind. Die Folge ist ein Versatz, bzw. kleine Fehler in den gefrästen Konturen.

    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	PanelMainPCB.png
Hits:	3
Größe:	28,2 KB
ID:	35721
    Abb 1: Layout


    Sobald das doppelseitige PCB fertig ist gibts wieder Fotos.


    Gruss,

    O.
    Geändert von Osser (14.01.2022 um 09:05 Uhr)

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von 021aet04
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    Ich hätte einen Verbesserungsvorschlag für deine PCB. Ist C1 der Entstörkondensator für den µC? Wenn ja ist er falsch. Der müsste so nah als möglich an den µC. Wenn du SMD verarbeiten kannst würde ich einen SMD Kondensator nehmen. SMD ist aber nicht unbedingt nötig.
    Im Anhang ist die PCB von dir. Im gelb eingezeichneten Bereich würde ich die Leiterbahnen so ändern wie die hellblauen Leitungen sind. Die restliche Kupferfläche würde ich als GND Fläche nehmen (weniger abzutragen und gelichzeitig etwas für EMV getan).

    Bei JP1-JP3 würde ich die Leiterbahnen nur auf einem Layer hingeben. Ist leichter zu löten. Kenne ich aus eigener Erfahrung. Oder du verwendest Kupfernieten (z.B. Bungard) Hier ist die Presse http://www.bungard.de/index2.php?opt...do_pdf=1&id=48
    Bei Reichelt gibt es die Nieten. Die Presse benötigst du nicht unbedingt.

    MfG Hannes
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken steuerung_750.jpg  

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied Avatar von Michael_238
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    WOW ich sehe nur Banhof

    Hat von euch einer einen guten link wo man sich ein wenig wissen über das ganze zeugs (Platinen, mC, usw.) aneignen kann?
    Mich würde die ganze Elektroniksachen schon lange mal interresieren wie das hinhaut, den als Industeriemechanicker lernt man darüber nicht besonders viel.
    Im voraus schon mal danke

    Gruß Michael

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Hessibaby
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    Planung ersetzt Zufall durch Irrtum

    Gruß aus dem Ruhrgebiet Hartmut

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker Avatar von Osser
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    Hi @all,

    @021aet04
    Danke, war aber leider schon fertig gefräst. Der Kondensator sollte immer so nah wie möglich an den mC, irgentwas muss man halt immer falsch machen. Geht aber zum Glück trotzdem.

    @Peter
    Bin auf erste Fräsbilder gespannt... (29.03.2010, 06:04)


    Die Fräsmaschine beim Fräsen der unteren Platinenseite für das obige Bedienpanel.


    3x Zeitraffer
    https://secius.com/fileadmin/media/cnc_MOV06298.mp4

    So siehts zusammengebaut aus...
    Bild hier  

    Noch auf dem Breadboard...
    Bild hier  


    Gruss,

    Olli
    Geändert von Osser (13.01.2022 um 15:28 Uhr)

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker Avatar von Osser
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    Hi,

    habe mal wieder was zu Melden


    Das Bedienpanel ist schon einige Zeit fertig. Habe aber ganz vergessen mal wieder was zu dokumentieren, so dass ihr das auch sehen/lesesen könnt.

    Also hier das Bedienpanel noch ohne Abschlussplatten vorne und hinten.
    Bild hier  
    Bild hier  

    Hoffe es gefällt.

    Ach ja....
    Die Fräsfehler bei den Tastern sind nur unschwer zu übersehen und rühren von dem Y-Encoder der etwas verstellt war nach einer unsanfte Handbewegung meinerseits. Hätte ich das vor dem fräsen korrigiert, wäre das Resultat fehlerfrei gewesen.
    Der Fehler beim Display kam zu Stande durch einen Konstruktionsfehler. Eagle hatte falsche Geometriedaten für mein Display gespeichert und da Computer alles machen was man Ihnen sagt, auch ist das unsinnig, sie machen das halt trotzdem ohne zu überlegen.
    In der Hinsicht sind Menschen halt noch weit voraus....lediglich nachdenken müssen sie dann schon noch...

    Genau das hatte ich vergessen zu tun -- nachdenken.

    Shit happens


    Gruss,

    Olli
    Geändert von Osser (14.01.2022 um 09:09 Uhr)

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