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带有廉价玻璃秤的闭环 #988

推推 grbl 3年前 (2023-01-23) 152次浏览

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DasWookie 打开了这个问题 2016 年 5 月 9 日 · 13条评论
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DasWookie 打开了这个问题 2016 年 5 月 9 日 · 13条评论

注释

带有廉价玻璃秤的闭环 #988

我正在使用我的 GRBL 控制器在台式 CNC 上铣削铝。当我的立铣刀开始变钝时,我开始失去步伐。最终整个工作进行了 TU,但我在想可能有一种解决方法,如果可以检测到遗漏的步骤,那么可能会有一个警报阈值,可以暂停工作,可以更换立铣刀,然后恢复工作…目前看来,似乎没有办法对 GRBL 提供任何闭环支持。所以,我想知道添加某种线性编码器支持的可能性有多大。然后可以根据编码器测试机器的预期位置/内部 DRO,如果开始出现太多步数/漂移,它们可能会发出警报。为此,Arduino 中可能没有足够的时钟系统,或者这可能是我从完全错误的一端接近它(并且应该考虑使用带有集成编码器的步进器)但我想我会把这个想法扔在那里看看它是否有可能。在这一点上,我已经报废了足够多的 60 美元的钢坯,可以在像这样的一些便宜的中国 eBay 线性编码器上扔几百块http://www.ebay.com/itm/261089356161将是微不足道的……而且我不能是唯一一个希望获得某种可能的硬件修复的跳过步骤问题的人。

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@DasWookie:是的,此类反馈在长期待办事项列表中。然而,你是对的。328p AVR 的能力已接近尾声,闭环系统无法适应它。短期解决方案是将其添加到 Mega 版本中。我不希望编码器反馈的开销大到足以降低整体性能。我会在我的开发笔记中增加这个功能。

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此外,如果需要,您可以在机外实现类似伺服的行为。由于任务非常简单:观察编码“我向前迈出一步”/“我向后迈出一步”的两个引脚,然后与编码器/玻璃刻度读取的内容进行比较,如果不一致则发出警报,像 ATTiny 85 一样微不足道的东西毫不费力地做到这一点。

锦上添花,例如“如果命令的步数与读取的步数相差小于 X(X 是一个小数字,最多是机器可重复性的两倍),则重新发出最后一步脉冲然后看看机器是否服从”作为练习留给读者。

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@csdexter: 那也行。在开发的早期,我写了一个简单的 Arduino 草图,它进行脉冲计数以检查输出步进位置和 Grbl 的内部位置是否匹配。我似乎无法在任何地方找到它,但编写起来相当简单(需要使用中断)。我想如果你搜索“脉冲计数器”,应该有一些草图可以作为模板。

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作者

因此,为了计算脉冲,我是否只需要另一个微控制器,比如 ATTINY 85,然后将跳线焊接到驱动器上以计算发送到步进器的脉冲数,并共用地面?我只是想确保我理解此处关于如何解决我遇到的问题的建议。我想一旦我从那个角度很好地掌握了如何追逐这个,我就可以开发硬件并编写一个arduino(也许只是一个pro mini)来监控系统作为一个单独的硬件可以使用直到(也许有一天)Grbl 支持闭环系统。

我在 EE 领域完全是自学的(几乎全部通过 Arduino),所以我确信我在这里缺乏很多常识。我所学到的一切正是我在各种项目中所需要的。我之前做过一些基于 arduino 的中断脉冲计数,但那是使用霍尔效应传感器作为速度计。

我想我也可以从一个光学旋转计数器来关闭循环,就像这些 400p/r 编码器之一:http ://www.ebay.com/itm/361402482978在步进器上使用齿轮(或同步带)的地方,我可以计算步进器的脉冲和通过编码器实际采取的步数……这可能是一种更简单(并且可能更便宜)的跟踪方式采取的实际步骤。有很多便宜的光学旋转编码器可用于开源解决方案,以帮助桌面数控人员(或更大的数控解决方案),他们可能正在突破其台式数控系统的能力范围,或者可能将他们的机器用于照明像我这样的生产型工作……然后如果检测到问题,如果步骤开始丢失,它可能会触发进给暂停……所以至少有人有机会在报废库存之前更换立铣刀,或者熔化它们主轴上的绕组(因为我’

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@DasWookie: 熔化绕组?我假设你不知道这一点,如果你知道,也没有冒犯的意思。请忽略我要说的话。

我认为您可能将立铣刀运行得太快/太用力,或者使用它们超出了它们的用途。

热量会破坏立铣刀,您必须小心保持它们的冷却,尤其是在加工金属时。您在机加工中看到的大多数“润滑”实际上并不是为了润滑。它主要是为了保持工具冷却并低于工具的退火温度(变钝并毁坏工具)。

您还必须确保为特定刀具运行正确的进给和速度(进给率和主轴速度)。这些推荐的速率用于指示最长刀具寿命的最佳参数。任何时候超出此范围,有时都会大大缩短刀具寿命。

在我的日常工作中,机械师经常测量和检查他们的工具是否过早磨损和损坏(碎裂)。否则,通常需要花费数万美元工时的零件可能会毁掉。

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作者

Yupyup。完全同意所有方面。你永远无法知道某人的经历是什么,所以关于我是机械加工专家的假设(在承认烧毁了 2 个主轴之后)肯定会让人怀疑。:) 我也是一名机械师,已经工作了 20 多年。我运行手动机器。然而,我正在制造的这些较小零件中的一些更容易在桌面 CNC 上运行复杂的几何形状。以前我用铝铸造它们并在 Bridgeport 上加工完成,但这需要很多时间。如果我能有一个 Haas VMC 并用洪水冷却剂运行这些东西,可惜我没有。就在那时,我开始关注我用于木雕的 Shapeoko,并想到“天哪,人们正在用这些东西运行铝……我会试一试!” 那是我几乎 24/7 开始在我可怜的小 Shapeoko 2 上运行铝的时候。这些立铣刀可以使用一段时间,但不会永远使用。当立铣刀最终转到 TU 时,它的速度如此之快……如果我听到我可以过去的东西,按下 eStop(进给保持)并交换立铣刀,然后继续工作……或者如果我没有及时到达那里,我可能不得不破解 gcode 以从一个足够近的安全点开始,这样我就不会花几个小时来加工空气以赶上失去立铣刀之前的位置。

我正在运行的部分特别有问题运行了 9 个多小时……因此在熄灯配置下运行。我只是不能全天候 24/7 听到这件事,必须每天几乎整天都在运行机器以跟上生产……到目前为止,我正在这样做,但是使用未知工具会浪费我的时间寿命和主轴损坏。我曾尝试破解 gCode 以允许定期休息以检查工具,但归位问题导致的问题比我通过运行一项非常长的工作并希望立铣刀能正常工作所解决的问题要多。我确实在开始之前检查过立铣刀,但立铣刀不会永远使用,而且我仍然很难弄清楚它们究竟能活多久。我熔化的两个锭子死了,因为在半夜,当我睡觉时,立铣刀变钝了,用铝磨损,就是这样。在大约 20 秒内,它从加工良好变成了灾难。如果周围没有人,它只会旋转和旋转,产生越来越多的热量……最终它变得足够热以至于绕组树脂熔化,电阻变为无穷大,然后 POOF 到主轴。我已经从运行 DeWalt DW660 切换到运行 DeWalt DWP611。

我的速度和进给在 660 上调得非常好,但我仍然得到 611 的凹槽,在那里我可以更慢地运行主轴所以不需要对进给那么激进所以我的希望是我不会经常跳过步骤。昨天刚换了611,用了4把立铣刀,第一部分还没做完。啊!我可能会升级到更大的步进器,但在某些时候我只需要接受它是一个台式 CNC 并且它只会表现得很好。尽管如此,这就是我所拥有的。立铣刀通常可使用约 6-8 个零件。有时是 4 个,有时是 10 个。这是相同的钢坯,所以我不知道为什么使用相同的 6061 铝材库存、设置、立铣刀(我一次购买 20 个)我的刀具寿命会有如此大的差异。我不 我不想在完成 4 个零件后就扔掉立铣刀(这些立铣刀每个 13 美元),所以在 4 个零件之后我开始仔细检查它们是否有磨损迹象,然后再开始下一个零件……我也换了一个新的开始endmill 每天晚上,不管那里的那个长什么样,也减少了它在我躺在床上熟睡时进入 TU 的机会……但这并不能保证这东西不会在中间死掉第一部分。{耸肩}我也正在将床换成 UHMD 板材,这样我就可以运行雾化 WD40 冷却液,也希望能延长刀具寿命。目前的 MDF 床不太适合 WD40。;) 我以 0.020″ DOC 以大约 18 IPM 的速度运行这些立铣刀。主轴速度为 30k,我同意,这非常快,但这是 660 旋转的唯一速度。611 是变速的,我一直在以“3.5”速度(无论是什么)运行它,并将我的馈送拨到大约 22 IPM。立铣刀在很酷的 109F 下运行,我得到了更大的切屑……但我的刀具寿命比它在 18IPM 下以 30k 运行时要短得多。仍在使用它并试图弄清楚我可以用这个新主轴推动它的力度。我非常了解这些 Shapeoko2 可以处理的边缘/极限。

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我建议,如果您想使用 GRBL 进行闭环操作,那么现在已经有可用的选项。

1 – 闭环步进驱动器 – 现在有闭环步进驱动器,可以在驱动器本身关闭环路。不在 grbl、LinuxCNC 或 Mach3… 中,而是控制那个电机的驱动程序。这是一个例子:

http://www.automationtechnologiesinc.com/products-page/nema23-closed-loop-stepper-motor-system-hybrid-servo-kit/hybrid-servo-drive-kl-5080h

2 – 闭环伺服驱动器 – 与上述相同的原理,其中环路在驱动器处闭合。

http://www.automationtechnologiesinc.com/products-page/dc-servo-motor-driver/geckodrive-servo-motor-driver-g320x

上述两者都通过检测电机轴旋转的旋转编码器的反馈在驱动器处闭合回路。

这就引出了另一点。使用玻璃秤进行反馈不会像您想象的那样工作,尤其是在伺服系统的意义上。但是,即使只是用于漏步检测,它对于步进器也不会很好地工作。

线性标尺将测量实际的轴运动,而不是电机的运动。大多数机器在电机运动和轴运动之间没有完美的关联。诸如粘性方式、驱动系统中的倾斜和驱动系统中的不准确之类的事情都会发挥作用。例如,典型铣床上的螺杆驱动轴。电机通过一个可以游隙的联轴器连接到丝杠。丝杠和螺母可以有游隙(间隙)。除非丝杠是非常昂贵的精密研磨丝杠,否则会出现导程误差。这是什么意思呢?如果您命令 1.000″ 移动,步进器实际上可能会根据步数/英寸移动适当的量,但轴只移动 0.998 英寸。没有遗漏的步骤,但线性刻度会认为有。更好,

关于线性刻度的另一点。即使在使用玻璃尺反馈的生产机器中,他们也首先在双回路反馈系统中的电机上使用旋转编码器。如果您在系统中有任何倾斜并且试图仅使用线性编码器关闭环路,则由于系统中的倾斜,电机会不断地来回抖动。

底线是,如果您想要漏步检测系统,请使用直接安装在步进器上的旋转编码器。如果您需要一个相对便宜且经证明有效的旋转编码器,那么这里就是您的选择。这可以直接安装到双轴步进电机的背面。

http://www.automationtechnologiesinc.com/products-page/servo-motor-encoders/cui-amt102-v-kit-encoder

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伦斯利 评论了 2016 年 5 月 10 日  

@DasWookie我已经使用 611 好几个月了,在弄清楚它是什么之后取得了巨大的成功。我拆除了内部速度控制器并添加了 SuperPID 控制器,以便更好地控制速度。611 的速度以及任何通用电机都是高度非线性的。从“1 到 2”的变化可能是 1000 RPM,但从“2 到 3”的变化可能是 1700 RPM。使用外部速度控制器,您可以对其进行补偿。
到目前为止,如果已经通过我的机器运行了相当数量的铸铝 6061。然而,一次运行 9 小时以上的任何东西都没有。对于 6061,我以 17,500 rpm 的转速运行主轴,进给速度为 41.8 IPM,进给速度为 21 IPM,粗加工时 DOC 为 0.0118″。对于精加工,设置为 14,800 RPM,进给速度为 7.8 IPM,进给速度为 3.9 IPM,DOC 为 0.0023 ”。立铣刀是 2 长笛 0.125″ 和 1″ 伸出。到目前为止,它们持续了很长时间。但是我不知道确切的时间。
如果您需要更多信息,请通过 ronwensley@live.com与我联系

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@DasWookie不如在主轴上设置电流感应或温度限制,因为这是真正的问题?我什至连钻干铝都没有太多运气,但只要一滴乙醇就可以防止切屑“焊接”到工具上,它像黄油一样切割

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@langwadt 乙醇作为润滑剂?请告诉我更多……我所熟悉的唯一乙醇的蒸气压非常低(即汽油)。我有兴趣了解这个。

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@rwensley乙醇,你可以喝的酒 ;) 尽管为此你会使用你不能喝的便宜的工业酒精。您只需要很少的量,它就会蒸发而不会闻到气味,也不会像 wd40 那样留下一团糟,而且我觉得效果更好

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哦,是的哈……这是汽油中的乙烯……我的错。我从未考虑过使用工业酒精。我原以为那里的低蒸气压也不会成为一种好的润滑剂。有趣的是,我必须试一试。

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雾化 WD40 和乙醇听起来都像是无人值守操作的火灾隐患。我自己没有尝试过,但我听说过一种名为 Kool Mist 的产品的好消息。

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