Бесплатная система ЧПУ

[MFS 248]

Уважаемый пользователь форума Художник попросил меня разместить его статью о разработанной им системе ЧПУ, что я с удовольствием и делаю.

От себя лично и администрации форума выражаю радость и одобрение такой политике обращения с интеллектуальной собственностью и выношу г-ну Художнику многие благодарности от лица возможных пользователей (за очевидно доброе дело) и администрации (за размещение на нашем ресурсе таких материалов в свободном доступе). Отрадно знать, что есть люди "делающие добро и бросающие его в воду" и ты можешь быть им полезен.

Это была прамбула, вот и амбула (т.е. статья):

ЧПУ своими руками.

Так случилось, есть у меня фрезерные и гравировальные станки хорошие и разные, стойки ЧПУ на них были устаревшие, требовали замены. Поискав готовые варианты стоек ЧПУ, контроллеров управления движением, электронных плат ввода-вывода и программ, столкнулся с ситуацией - то, что в зоне видимости, не устраивает либо по ценам, либо по характеристикам. Доставка долгая, сервис и поддержка зачастую оставляют желать лучшего.

Решил свою собственную систему ЧПУ сделать. Для начала - управление шаговыми приводами.

Есть несколько концепций создания систем ЧПУ – на отдельном DSP процессоре, на различных PCMAC, на PC контроллере с управлением по портам или посредством плат ввода-вывода, на PIC контроллерах.

Различны скорости, стабильность, исполнение, цены.

Выбрал комбинированный вариант на PC с управлением по COM порту с использованием PIC для некоторых реалтайм процессов.

Может возникнуть вопрос, почему не использовал готовые любительские программы?

Во-первых, у меня были негативные отзывы от пользователей, говорили что некоторые программы нестабильно работают с большими управляющими программами (УП), зависают (хотя возможно из за хакерских версий), некорректно работают с некоторыми материнскими платами. Во-вторых, управление по LPT, это не промышленный вариант. Низкая помехозащищённость и длина кабеля. В-третьих, нет Look ahead. Для больших раскройных станков, объёмной гравировки и работ по пластику и дереву, а также для работ с формообразующими поверхностями, он жизненно необходим. В-четвёртых, не работают с пультом управления или кнопками, реле станка.

Неизвестно, какая девиация частоты и стабильность импульсов. Это очень важно для системы ЧПУ, нужны частоты, близкие к идеальным, что во многом определяет работу станка. Надо тестировать. А не лучше ли свою программу тестировать?

Если использовать PC-104, встроенный в стойку, на который установлена программа управления по LPT, это дополнительные расходы от 200$ и выше. Так как одноплатные компьютеры в этом стандарте недешёвые, а такие программы под Windows требуют серьёзный быстрый компьютер, то намного выше.

Интерфейсы не очень нравятся, и неизвестно, какие в программе глюки, свои то я подправлю, а чужие нет.

Стоимость таких программ от 100 до 200$. По сети кряки можно нарыть, но нет гарантии, что корректно взломаны. Долбайся потом с багами, никому не пожалуешься, в общем, своё как-то лучше.

Решил программу управления писать под Windows 98. Одна из причин – возможность использования «старых и слабых» компьютеров.

Виндовс не реалтайм система, и для управления станками её лучше не использовать. Но подкупает хороший привычный и совместимый интерфейс, популярность, доступность, и как следствие, низкая стоимость.

Некоторые задачи повесил на PIC контроллер. В частности, обработку прерываний от концевых датчиков. Так же на плате сформировал оптически развязанные входы-выходы.

Первую версию контроллера CSDM сделал на трёх микроконтроллерах для упрощения микропрограмм и ухода от проблем одномоментной обработки прерываний по трём каналам.

Программа управления трёхкоординатным станком CPFM работает как драйвер устройства, удалось добиться стабильной работы и небольшой девиации частоты, но скорости относительно низкие, хотя и достаточные для большинства станков на ШД, и некоторых станков с импульсными сервоприводами.

На низких частотах осциллограмма как на картинке, стабильность ширины импульса и подёргивание частоты на верхнем пределе зависит от конфигурации компьютера.

Для корректности работы, соответствия скоростей и снижения зависимости от конфигурации компьютера разработан и применён оригинальный метод калибровки программы под конкретную конфигурацию.

Винды однако...

Тем не менее, система ЧПУ получилась вполне рабочая. За счёт применения Look ahead удалось значительно поднять производительность станков. Основное предназначение – фрезерно-гравировальные станки, хотя вполне успешно применяется даже на фрезерных станках 6520Ф3.

Любой PIC контроллер конечно имеет свои недостатки. Относительно невысокие скорости обработки импульсов и низкая помехозащищённость, проблемная работа с внешней памятью, некорректная работа с RS-232.

В настоящее время на базе существующих разработок заканчиваю новый проект более совершенной системы ЧПУ для любых типов трёхкоординатных фрезерных станков, в том числе на сервоприводах, с высокими техническими характеристиками, работает с электроавтоматикой станка и магазинами автоматической смены инструмента.

Безвозмездно размещаю на данном ресурсе, любезно предоставленным администрацией сайта Sapr2000, для всех желающих, пакет документации изготовления контроллера CSDM, прошивки микроконтроллеров и рабочую версию программы управления CPFM. Авторское право оставляю за собой, при перепечатке или тиражировании ссылка на источник желательна.

Пользуйтесь, может кому-нибудь пригодиться.

Демо-версия программы CPFM на некоммерческом сайте: ]]>http://k2soft.narod.ru/]]>

22.06.2006.

PC_CNC.rar

[Художник 47]

По просьбе участников форума в ближайшее время выложу исходник и исправленные hex файлы прошивок контроллера, а так же CPFM Ver.51 с корректной обработкой концевых датчиков.

Изменено 12 июля 2006 пользователем Художник

[Художник 47]

Готова CPFM Ver. 54.

Откорректирован алгоритм Look ahead, улучшена процедура выставки нуля, оптимизирован визуализатор.

CPFM Ver. 54 работает с новыми прошивками микроконтроллеров от 17.07.06.

Для обеспечения стабильности функций движения, применена обработка данного модуля программы по потоку с наивысшим приоритетом. Интерфейс «замораживается» до окончания обработки элемента движения. В связи с этим, возможно некоторое замедление визуализации, не влияющее на работу машины.

Добавлена «горячая клавиша» F4 – пошаговый режим.

Во время движения активны только кнопки «Пауза» и «Стоп» и только при нажатии с клавиатуры. F11 – «Пауза» , Esc - «Стоп».

Для корректной выставки нуля достаточно одного концевого датчика "Тормоз". Машина идёт в минус по координате на скорости поиска концевика, скорость подбирается с учётом исключения возможности повреждения концевого датчика. Далее, для обеспечения точности срабатывания, машина отходит от датчика и наезжает на пониженной скорости выставки нуля. Затем ещё раз отходит от датчика на расстояние смещения нуля. Смещение задаётся с учётом условия выключения датчика. В этой точке смещения происходит сброс и данная координата принимается за аппаратный ноль машины.

Все скорости выставки нуля (в мм/мин) и расстояние смещения нуля (в шагах машины) задаются в настройках.

Крайние датчики положения можно использовать как аварийные. Рекомендуется аварийные датчики завести не только на контроллер, но и параллельно на реле аварийного останова.

Команды G11 – G15 задают пять «Домов» машины. Например: G11 X100 Y100 Z-52.3

G54 – G58 выводят машину в соответствующие «дома». Координаты «Домов» (смещения нуля координат) записываются в энергонезависимую память и не стираются при выключении машины.

Шпиндель включается/выключается с выходов первого оптрона, как по команде М3, так и М6, а так же из файла в формате Roland по команде«! 1» и «! 0». Работают М8, М9, задействованы на выходы второго оптрона.

Если при движении машина внезапно останавливается, возможная причина – недостаточная скорость обработки компьютером. Для избежания, необходимо использовать более мощный компьютер, или снизить скорости движения.

Если при движении машина внезапно останавливается, и начинает мигать красным цветом окно отображения координат, в окне лога отображается «Аврия», но срабатывания концевых аварийных датчиков не было, возможно, это из-за помех по входам датчиков, для устранения поставьте конденсаторы SMD 0,1 мкФ на разъёме DB25. Неиспользуемые входы можно закоротить на корпус. Если датчики не используются, можно сделать заглушку на DB25, в которой закоротить неиспользуемые входа на корпус.

Заканчиваю тесты программы.

[MFS 248]

Файло:

_________CSDM_17.07.06.rar

_________CPFM_V.55.rar

PC_CNC.rar

setup.rar

[Художник 47]

Вроде всё работает, если какие мелочи надо поправить, или адаптировать для Вас, обращайтесь.

Всех благ, искренне ваш,

свободный Художник.

[Skinner 0]

Хочу для себя собрать два станка - фрезу XYZ и резак XY

Кто собирал контроллер, окликнитесь!

Изменено 20 января 2007 пользователем Skinner

[zoowar 0]

я тоже хочу собрать токарный станок с чпу!

[NikGur 0]

Здравствуйте.Прошу помощи в отладке вашего контроллера.Сначала по программе.Работает не на всех материнских платах.Хотел запустить на Р3 и Win98 но после установки прогр. попыталась запустить калибровку и на этом зависла,окно программы не открылось.То же происходит и наWinXP.Удалось запустить только на слабом Х86 компе и Win98.Но тогда возникает проблема со слабой видеокартой.Пришлось поставить NVidia с ее 38 мб памяти и драйверами подWin98.Поэтому рекомендация насчет мощного комп. невыполнима.При работе программы иногда выскакивает ошибка и система с трудом после нескольких перезагрузок восстанавливается.Что посоветуете для оптимизации системы?Может настроить также как и для Mach3- отключить фоновые приложения в реестре?

Теперь насчет контроллера.При работе в 2-х координатах все хорошо.При фрезеровке, по оси Z после нескольких начальных проходов начинает накапливаться положительная ошибка и инструмент постепенно уходит вверх. Как это исправить.Ошибка в прошивке ПИКА Z, или печатной платы?Именно в разводке этого ПИКА на печатке есть исправления.С уваж. Николай.

[zoowar 0]

Уважаемый Художник, все это прекрасно, но не хочется возиться с пайкой и привязкой. Сколько будет стоить готовая система для управления самодельным токраным станком и маленьким фрезерным (По отдельности) . Планируемый срок изготовления станка- будущим летом.

Спасибо, Дмитрий.

Изменено 6 декабря 2008 пользователем zoowar

[Художник 47]

Уважаемый Художник, все это прекрасно, но не хочется возиться с пайкой и привязкой. Сколько будет стоить готовая система для управления самодельным токраным станком и маленьким фрезерным (По отдельности) . Планируемый срок изготовления станка- будущим летом.

Спасибо, Дмитрий.

В настоящее время ЧПУ не занимаюсь, по мере свободного времени постараюсь доделать новую систему 2ПК ЧПУ на ПЛИС.

Выложенные выше программы устарели, постараюсь в ближайшее время обновить и добавить схему и прошивки пульта управления.

Сразу предупреждаю, в процессе эксплуатации, выявились недостатки схемы контроллера, в частности, PICи ловят помехи. Поэтому дополнительно ставили на входы датчиков оптроны. Ограничение по частоте управляющих импульсов примерно 6 КГц, для микрошага большинства ШД недостаточно. Вообще решение ЧПУ на ПИКах мне не понравилось. Генерация частоты компьютером, то же плохая идея.

Если не хотите связываться с пайкой, попробуте программу Mach-2, она работает непосредственно с LPT порта компьютера.

Недостаток - нет пульта управления и есть нестабильность частоты управляющих импульсов. И конечно же всего 1,5 м кабель от LPT. Но хоббисты вроде хвалят:

<noindex>http://www.cnczone.ru/forums/index.php?showtopic=7&st=0</noindex>

[hall 0]

В настоящее время ЧПУ не занимаюсь, по мере свободного времени постараюсь доделать новую систему 2ПК ЧПУ на ПЛИС.

Выложенные выше программы устарели, постараюсь в ближайшее время обновить и добавить схему и прошивки пульта управления.

Сразу предупреждаю, в процессе эксплуатации, выявились недостатки схемы контроллера, в частности, PICи ловят помехи. Поэтому дополнительно ставили на входы датчиков оптроны. Ограничение по частоте управляющих импульсов примерно 6 КГц, для микрошага большинства ШД недостаточно. Вообще решение ЧПУ на ПИКах мне не понравилось. Генерация частоты компьютером, то же плохая идея.

Если не хотите связываться с пайкой, попробуте программу Mach-2, она работает непосредственно с LPT порта компьютера.

Недостаток - нет пульта управления и есть нестабильность частоты управляющих импульсов. И конечно же всего 1,5 м кабель от LPT. Но хоббисты вроде хвалят:

<noindex>http://www.cnczone.ru/forums/index.php?showtopic=7&st=0</noindex>

Извините, а как скоро можно ожидать эти обновления? Уж больно хочется вживую попробовать сей продукт, потому что в предыдущей версии глюк по оси Z победить не удалось.

[Художник 47]

Извините, а как скоро можно ожидать эти обновления? Уж больно хочется вживую попробовать сей продукт, потому что в предыдущей версии глюк по оси Z победить не удалось.

Это меня извините за нехваток времени, постараюсь в ближайшие 24 часа что нибудь выложить, далее по обстоятельствам, но что за глюк по Z? Может быть только на Look ahead. В простом режиме глюков на линейной интерполяции нет, это точно, проверено, мин нет

[hall 0]

Это меня извините за нехваток времени, постараюсь в ближайшие 24 часа что нибудь выложить, далее по обстоятельствам, но что за глюк по Z? Может быть только на Look ahead. В простом режиме глюков на линейной интерполяции нет, это точно, проверено, мин нет

Именно в простом режиме и есть глюк. На 1-й странице один товарищ уже поднимал эту тему,а если конкретно,то накапливается положительная ошибка по Z. Это выглядит так- не смотря на команды движения хоть в+,хоть в- ,двигатель крутит только в +, хотя в ручном режиме все нормально. При работе на Mach2 все замечательно, так что с электроникой и приводами ошибок быть не может, Ваш контоллер тоже спаян без ошибок (судя по схеме и дополнениям),так что дело либо в проге, либо в прошивке по Z. Что подскажете по этому поводу?

[Художник 47]

Последние прошивки контроллера, схемы и прошивки пульта с описаниями.

По возможности, буду исправлять ошибки в программах, но не обессудьте, в режиме хобби.

hall,

Какая версия CSDM?

Последняя версия вот с этими прошивками работает довольно стабильно, во всяком случае никаких глюков по Z нет. Проверьте распиновку DB-9.

Прошивки_пульт.rar

[hall 0]

Последние прошивки контроллера, схемы и прошивки пульта с описаниями.

По возможности, буду исправлять ошибки в программах, но не обессудьте, в режиме хобби.

hall,

Какая версия CSDM?

Последняя версия вот с этими прошивками работает довольно стабильно, во всяком случае никаких глюков по Z нет. Проверьте распиновку DB-9.

Я скачивал прошивки из последнего выложенного Вами архива выше. Написано,что вроде бы 55 версия. С распиновкой тоже нормально-иначе движок крутил бы в ручном режиме только в одну сторону,а он крутит как ему и положено. Глюк происходит только при запуске программы.

[Художник 47]

Написано,что вроде бы 55 версия.

Вроде 57-я была последняя. Сегодня выложу последнюю версию.

[J-Tec 0]

А возможно ли использовать зту систему для для Graphiplot-01

[hall 0]

А возможно ли использовать зту систему для для Graphiplot-01

Это что за механизм? Плоттер?

[J-Tec 0]

Это что за механизм? Плоттер?

Это графопостроитель формата А1. Вроде как венгерский.

[Художник 47]

А возможно ли использовать зту систему для для Graphiplot-01

Теоретически любую ЧПУ можно приспособить, только зачем? У плоттера как правило своё ПО.