Самодельный ЧПУ (Homemade CNC) для Фрезера, Плазмы, etc...

[av-master]

Собственно. требуется создать Станок (очень точный и довольно быстрый) услуги третьих лиц довольно дороги и сроки не всегда радуют.
в часности хочу собрать плазморез/лазер для вырезания пластин ротора и статора.
Сразу после продумывания конструкции возросли аппетиты и захотелось супер универсальности, но об этом позже. 

Для станка нужно Электроника и механика.
Посмотрел что есть на рынке из Контроллеров для ЧПУ под условно бесплатные программы типа Mach3 или LinuxCNC
практически ничего не понравилось. То нет опторазвязки, то мало осей, то супер стоимость.
Решил делать контроллер сам. Делаю на 4 оси + несколько доп выходов для управления исполнительными устройствами.
Также предусмотрен вход от датчиков инструмента ( например датчик высоты ).
предусмотрел возможность поддержания высоты инструмента над поверхностью, и т.д...
Контроллер делаю на готовых микросхемах драйверов двигателя AMIS-30522 (40Вольт 1.5А) можно заменить на 30Вольт 3.5А. но мне большая мощность не нужна так как обработка будет бесконтактная.

Для большей точности Шаговые двигателя будут работать в микрошаговом режиме 1/32 и с форсажем тока на каждом шаге. Также предусмотренно снижение тока в простоях. Система будет уметь регулировать ток двигателей, а также диагностировать обрывы обмоток перегрев и прочие неисправности.

Настраиваться будет контроллер через Ком порт. поначалу будут доступны настройки. Ток двигателя, Микрошаг, Скорость спадания тока в каждом шаге, Ток удержания, Удвоение частоты шим, Дрожание частоты шим. В дальнейшам буду добавлять настройки для авто поддержки высоты и управления 4-й осью (она будет переключаться на управление снаружи или автономное)

Механику буду позже описывать. пока схемы и платы.

В общем кому интересно присоединяйтесь.
Схема и плата делалась для себя и не причесывалась )) плату буду заказывать на заводе. так что если кому чего пишите до закажу лишних.
Размер платы 128 на 101 мм. можно было бы уменьшить, но особо не старался да и радиатор на микросхемы присмотрел от какого то старого процессора 60 на 60 мм.
Сама прошивка в процесе написания. пока сделают плату будет готова. ну и детальки какраз прикуплю чего нехватает.

[NEWVALERY]

......Посмотрел что есть на рынке из Контроллеров для ЧПУ под условно бесплатные программы типа Mach3 или LinuxCNC
практически ничего не понравилось. То нет опторазвязки, то мало осей, то супер стоимость.
Решил делать контроллер сам.

По какому параметру Вам не подошел, серийно выпускаемый контроллер, проверенный годами типа этого.

......
Для большей точности Шаговые двигателя будут работать в микрошаговом режиме 1/32 и с форсажем тока на каждом шаге.

Маленький вопрос.
Что такое форсаж тока, на каждом шаге.?

[av-master]

По какому параметру Вам не подошел, серийно выпускаемый контроллер, проверенный годами типа этого.

Не натыкался на него в продаже. но даже если б нашел, то у него нет автономной возможности держать высоту. у него нет 1/32 шага ( при моих 7.5 градусах мне очень нужен 1/32.
Цена  за свой будет на 30% дешевле (подготовка производства платы жрет много, если без нее то в 2 раза дешевле было б).

Маленький вопрос.
Что такое форсаж тока, на каждом шаге.?

Маленькая хитрость )) в начале каждого шага ток подается в 2 - 4 раза выше номинала. а потом по экспоненте падает до номинала. Позволяет без существенного увеличения нагрева повысить мощность двигателя в 2 - 3 раза.

Еще посмотрел, что настройка джамперами, т.е. на ходу изменить параметры нереально. у мну настройки можно заганять через ком порт, простыми текстовыми строками. в любое время работы.

[tony16]

Тема очень интересна!
Разрабатывать свой контроллер с нуля очень непростая задача.
Могу лишь с запазданием порекомендовать китайцев, продают моторы, контроллеры и комплекты, как раз для ваших целей.
http://www.wantmotor.com/ProductsListB.asp?id=88&Pid=75
Брал у них свой контроллер. торгуют через алиэкспресс. может что приглянется у них 
но раз с нуля значит с нуля.

[av-master]

Али я первым делом просмотрел. дороговато долго и доставка...
У мну задача минимализировать потери денег.
контроллер на 60% состоит из того что за 10 лет накопилось коробками.
двигателя мощные шаговики от принтеров лазерников старых огромных ксероксов и т.д..
привод прямой (не изменяем традициям и убеждениям) на ремнях (пока от техже принтеров А3 и т.д..
Усилий ведь никаких.
Сама конструкция из алюминиевых профилей "приготовленных" из строительных уровней )))
мелочи буду дорезать лазером у рекламщиков из орг стекла.
ну ит.д.

[NEWVALERY]

Маленькая хитрость )) в начале каждого шага ток подается в 2 - 4 раза выше номинала. а потом по экспоненте падает до номинала. Позволяет без существенного увеличения нагрева повысить мощность двигателя в 2 - 3 раза.

Как вы расшифруете ваше понятие шага?
Относительно какого значения ток будет повышаться в два-четыре раза.?

[av-master]

относительно номинального для данного двигателя.
если у мну номинал 24В 0.7А а у мну вначале подается 36В 1.4А.

[NEWVALERY]

DSP контроллер
6ть осей, работает без компьютера,
создан на 100MHz 32bit ARM Cortex-M3 Processor и  Altera FPGA.
Сделано в России.

[NEWVALERY]

относительно номинального для данного двигателя.
если у мну номинал 24В 0.7А а у мну вначале подается 36В 1.4А.

Так после какого каждого шага вы собираетесь поднимать ток в два раза.
Что такое по вашему шаг в вашей схеме.?

....привод прямой (не изменяем традициям и убеждениям) на ремнях ....

Что понимается под прямым приводом на ремнях,?
С какой скоростью будут перемешаться координаты?

[NEWVALERY]

По какому параметру Вам не подошел, серийно выпускаемый контроллер, проверенный годами типа этого.

Не натыкался на него в продаже. но даже если б нашел, то у него нет автономной возможности держать высоту. у него нет 1/32 шага ( при моих 7.5 градусах мне очень нужен 1/32.
Цена  за свой будет на 30% дешевле (подготовка производства платы жрет много, если без нее то в 2 раза дешевле было б).
....

Если Вы не знаете где продается рассматриваемый контроллер,
откуда уверенность? что ваш будет стоить дешевле?

Где в вашей схеме контроллера цепь, отвечавшая за слежением расстояния сопла плазматрона  до материала?




Контроллер слежения за головой плазмотрона.
Плата с лева на фото.
Сделано в России.

[av-master]

Хм... попорядку.

Контроллер суперский не спорю. на запрос в гугле находится еще 2 тысячи подобных, у мну программист на альтере тоже может поднять. но задача быстро и бесплатно (как я писал выше )) возможно так лучше/проще/надежней, но не дешевле.

Так после какого каждого шага вы собираетесь поднимать ток в два раза.
Что такое по вашему шаг в вашей схеме.?

В начале каждого шага у мну их 1500 на оборот. ток повышается выше номинала, потом падает по экспоненте до номинала или ниже (настраиваемо) , если какоето время нет шагов, падает еще ниже (тоже настраиваемый ток удержания)
Шаг это 48 физических шагов двигателя электронно умноженные на 32 т.е. 1536 шагов на оборот.

Что понимается под прямым приводом  на ремнях,?
С какой скоростью будут перемешаться координаты?

Прямой привод = без редукторов и Винтовых передач.
На оси двигателя колесо привода ремня. на ремне ось.
при 1536 шагов имеем 31,416мм/оборот . т.е. 0,0204 мм на шаг (возможно придется несколько уменьшить диаметр приводного колеса, для получения меньшего шага. Но пока меня такое разрешение устраивает)
скорость перемещения до... 4 - 5 кГц частота шагов (можно и 20кГц, но нет смысла в моей конструкции) при этом скорость составит (максимальная) около 5-ти м/мин. но это условно у меня рабочее поле 300 на 400 мм. важно обеспечить минимальнейший вес двигаемой конструкции, дабы избежать инерции. тогда можно будет оценить реально сколько сможем выжать без пропуска шагов. (резонанс ремнями вроде на нет сводится (по слухам) ))

Где в вашей схеме контроллера цепь, отвечавшая за слежением расстояния сопла плазматрона  до материала?

Разьем P9 3 входа/выхода в том числе аналоговых. ПО контроллера будет отслеживать и выдавать корректирующие STEP-ы в нужном DIR-е на 4-ю микросхему, которую можно будет использовать как Z ось.
Алгоритм и коефициенты придумаем после испытаний.
Метод отслеживания по току или какой либо другой, тоже после пробных запусков... возможно механический "Слежак" решит все вопросы...

Источник для плазмы тоже свой, потому интеграция не вызовет проблем.
(спасибо кстати за уменьшение скорости на поворотах и идею с зависимостью силы тока от скорости).

Ну по ценам чуть позже прикинем стоимость.

Вот вспомнил конструкцию свою для поржать )) https://electrotransport.ru/index.php/topic,10983.0.html

[NEWVALERY]

Понятно.
Видимо,  создание контроллера, это изучение вами темы.
Практически к каждому вашему утверждению есть вопросы.
Например

Для большей точности Шаговые двигателя будут работать в микрошаговом режиме 1/32 и с форсажем тока на каждом шаге.

Деление шага, никак не влияет на точность позиционирования, это неотъемлемое условие для конкретного привода..
Деление уменьшает дискрету.
К примеру если вы хотите точность позиционирования 0.01мм,.
в шаговом приводе, лучше если линейный шаг привода будет не больше 0.01мм, а вот сама точность позиционирования будет зависеть от других факторов.
Деление шага обеспечивает более плавное,  без рывков вращение шагового двигателя в с равнение с полным шагом.
Зачем вы собираетесь, дергать двигатель на каждом шаге повышая ток в два раза.?
Маленькие шаговые двигатели не могут эффективно рассеять тепло, по этому при превышении тока в два раза относительно наминала в постоянном режиме работы двигателя он просто сгорит.

И так далее.

В общем, создание привода а также станка в целом это интересная задача.
Дорогу осилит идущий.
Удачи.

[av-master]

Превышение тока в 2 раза по времени занимает всего 10%, ток очень быстро падает. но этого хватает чтобы увеличить момент.
Точность направляющих естественно влияет. биение в подшипниках. настяжение ремня и т..д это я вкурсе. но если принять что механника идеально "вылизана" , то двигатель и разрешающая способность выходит на первый план. если я буду шагать по 0.2 мм за шаг, то мне никогда не достичь 0.1 точности. если 0.02 то уже реальнее.
Я конечно не путаю разрешение на ШВП 0.00005 мм к примеру, с той же реальной точностью 0.1 мм у станка.

За пожелания спасибо.

[NEWVALERY]

Превышение тока в 2 раза по времени занимает всего 10%, ток очень быстро падает. но этого хватает чтобы увеличить момент......

Это не правильная идеология.

Мощность двигателя подбирается под конкретный привод и выполнение конкретных задач. 
Превышение мощности двигателя путем его форсирования допускается в кратковременном режиме с целью ........
и не как не постоянно в процессе работы привода.
То есть ваш контроллер тупо будет палить движки.

Я конечно не путаю разрешение на ШВП 0.00005 мм к примеру, с той же реальной точностью 0.1 мм у станка.

На ШВП нет разрешения, у ШВП есть шаг резьбы, а так же на ряду с другими параметрами,
характеристика точности ее ШВП исполнения которая зависит от технологии ее изготовления.
Шаг ШВП как правило это 1, 2, 3, 5,6, и т.д. миллиметров.


К стати надо сказать, что в характеристиках на шаговый двигатель есть такой параметр как допуск на угол одного шага (как то так).
Так вот  этот допуск может быть 10% от  величины угла.
На ваших двигателях какой?
Как вы это учитываете в вашем контроллере?
С точки зрения точности позиционирования 0.01мм.



Про привода станков плазменной резки можно говорить очень много, там очень много неприятных моментов, которые нужно обходить.
Если говорить о самой плазме, то там их не меньше.
К примеру очень простая деталь плазмотрона ( с виду) это катод.
У нас в России также как и у вас в Украине нормальные катоды никто не делает.
Серийных катодов под ваши задачи вообще нет. Переделать серийный (те что выпускают) нельзя.
Где вы их возьмете и за какие деньги?

[av-master]

Это оставим на совести контроллера Моторолки )) повышать или превышать ток совсем не обязательно. Просто проверенно в коммерческом девайсе работает.
Ток настраиваемый параметр от 10 до 100%. в случае чего подстрою, превышение у мну получается автоматом так как двигатель на 24 Вольта. а я гружу в него 32-36. (будут сильно греться уменьшим ток. не будет хватать мощности насверлю "Дырок" поставлю кулерок. Разбогатею куплю более мощный и правильный ))
Допуск шага на данный двиг не нашел.


Катоды расходный материал. нормальный - ненормальный как отличить ? а брать где и все алиекспресс ит.д..
Плазмотрон пока едет . не видел не знаю. обезали нормальный. но в целом , плазмотрон час работы для нормального токаря.

[av-master]

Блин с телефона писал. очепяток наделал ) сори мужики. ))

Завод плату на минимальную заготовку недорастягивал. )) осталось место. так как много плат мне не надо. срочно рисую генератор тока для плазмы. ))

пока в планах 1кВт мощности. а там посмотрим что дальше.

[av-master]

  вот чего только по пьяни не сочинишь.

[i]

Это оргстекло? А чем так классно порезано, что кромки прозрачные?
У меня после фрезера срез матовый получался.