CNC mit Gleichstrommotoren

[Osser]

Hi,


endlich hab ich den Fehler auf den Encodern eliminiert. Es war ein Zusammenspiel verschiedener Fehler die zu den Aussetzern geführt haben.

1) Der Trimpotti zum einstellen der LED-Vorwiderstände war zu hoch eingestellt.
2) Der mC hat mit einer zu niedrigen Tastfrequenz gearbeitet (45KHz) weshalb manchmal einige Flanken verloren gegangen sind.

Die neue Version der Firmware benutzt jetzt den Pin-Change-Interrupt und "übersieht" seitdem keine Flanken mehr und die Reduktion des Vorwiderstands der Diode auf weniger als 330 Ohm hat zur Folge das auch der Sensor keine Flanken mehr "übersieht".
Der Grund für die ursprünglich angedachte Tastfrequenz von 45KHz war meine Annahme, dass der Sensor 480 Flankenwechsel pro Umdrehung ausgibt. Es sind aber in Wirklichkeit 2400 was eine 5-fach höhere Tastfrequenz bedingt. Deshalb habe ich die Firmware auf die Benutzung des Pin-Change-Interrupt umgebaut, die Schaltung prellt ja nicht weshalb das auch problemlos geht.

Warum 2400 Impulse kommen ist mir immernoch unklar, aber es ist auf allen Encodern so und kommt letztendlich nur der Regelgüte zugute.


Projekt Bedienpanel
Mein neues/nächstes Projekt ist ein Bedienpanel für die manuelle Bedienung der Maschine.
Dazu wollte ich erst einen Apem 3D-Joystick benutzen, habe mich aber anders entschieden weil mir der Anschaffungswiderstand von 150E zu hoch war. Das Panel steuert bei manuellen Bewegungen die X/Y-Achsen mittels Joystick (ein alter Potentiometer Joystick der bei mir rumgelegen hat) und hat einen Modus um von X-/Y-Achse auf Z-Achse umzuschalten. Zusätzlich kann von Geschwindigkeitsvorsteuerung auf Wegvorsteuerung umgeschaltet werden um nicht die Verfahrgeschwindigkeit mit dem Joystick festzulegen sondern den Weg der Achsen. Das ist dann der Handradmodus, da sich die Achsen verhalten als ob ein Handrad gedreht wird.
Auf dem Panel ist ein 16x2 Zeichen Display das in der ersten Zeile Infos wie Speedoverride und Feedoverride anzeigt womit die programmierten Werte mit zwei Tasten in 10% Schritten erhöht und verringert werden können.
In der zweiten Displayzeile will ich Werkzeugwechsel Texte anzeigen lassen oder sonstige Kommentare aus dem NC-Programm.
Zwei weitere Tasten sind für NC-Start/NC-Pause und NC-Stop vorgesehen mit einer LED im NC-Start/Pause schalter die Leuchtet wenn ein Proggi läuft, blinkt bei Pause und ist aus wenn kein Programm aktiv ist.
Auf das Panel kommt auch noch der NOT-AUS Schalter damit ich da schnell draufhaun kann wenns mal schief geht
Die Anbindung an den Hauptprozessor erfolgt mit 6 Leitungen, 2x Spannungsversorgung, 2x I2C und die Sicherheitskette (NOT-AUS). Das ganze läuft auf einem ATtiny26 der jetzt gerade mal noch 20 Byte Flash frei hat.


Auf dem Breadboard ist die Schaltung bereits funktionstüchtig.


Werd demnächst mal Bilder oder ein Vidscho davon einstellen.


Gruss,

O.

[Langkieler]

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.

[Osser]

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:

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:

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

[Langkieler]

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 -

[Osser]

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

[Langkieler]

Es ist schon ein Weilchern her
...
Stay Tuned

Schlappe noch nicht mal neun Jahre.... Das Leben saust so wuuuusch durch. Bin gespannt.

[Osser]

Ja manchmal geht das Schneller als man denkt.