"Мозги" cnc-контроллеров, драйверы, совместимость
3-5% от чего? 100-200% от чего? Точность в чем?
Допустим, у нас шаговый двигатель 360 шагов/об. и для простоты примем 1 град = 100 мин( неохота возиться с пересчетом). Т.е. на каждый шаг приходится расчетный 1 град. Производитель гарантирует, что на каждом шагу вал повернется на величину от 0,95 до 1.05 град. т.е 5% -относительная точность, выраженная в процентах. Погрешность эта систематическая и не накапливающаяся, так как эти отклонения взаимно компенсируются в пределах одного оборота двигателя.
Теперь рассмотрим тот же двигатель в режиме микрошага 1/10. Расчетный угол поворота вала на один импульс теперь составляет 0.1 град. Реальный угол никак не нормируется производителем и может составлять и 0 и 0.3 рад. т.е те самые 100-200 процентов. Эта ошибка на ненагруженном двигателе тоже систематическая, но в реальной работе сильно зависит от нагрузки, момента инерции системы, направления движения и т.д. Более того, чем мощнее и скоростнее двигатель, тем больше эта ошибка. На границе шага эти ошибки также взаимно коменсируются, и ситуация, описанная Художником, вряд ли возможна. Т.е. начав с положения полного шага и отсчитав 10 микрошагов, вы придете в то-же положение, что и просто сделав полный шаг (1град±5%). Но вот начав, допустим, с седьмого микрошага и отсчитав 6 микрошагов (расчетный угол 0,6 град) вы вполне можете получить реальный поворот на 0.2 град.
Ну ЧЁ тут непонятного, допустим 10 микрошагов на полный шаг, двигатель 200 шагов на оборот, ШВП 10 мм на оборот, следовательно полный элементарный шаг (разрешение) 0,05.
Предположим, хотим использовать схему управления один импульс=один микрошаг (якобы 0,005). Получаем следующую фигню:
Во первых, перегружаем ЧПУ лишними импульсами на порядок, таким образом, либо необходимо применять более скоростное, и дорогое ЧПУ, либо снижать скорость перемещения.
Во вторых, и это главное, напарываемся на ситуацию, как я уже писал, когда например, ЧПУ выдало 8 импульсов, а система отработала (в связи с вышеописанными прблемами) только 6. Таким образом, получаем погрешность на одном элементарном перемещении
2 * 0,005 =0.01 мм. Если в файле имеется 1000 аналогичных перемещений в одном направлении (некомпенсируемая погрешность), то в конце файла станок уедет на 10 мм.“3-5% от чего? 100-200% от чего? Точность в чем?”
Т.У. на ШД посмотрите…
Художник, вы ужасный теоретик, но ваша теория почему-то разнится с практикой. Я не пойму, что вы хотите мне, да и всем интересующимся доказать. Вы сами лично работали с микрошагом и у вас есть реальные отрицательные результаты?
Да, для микрошага ЧПУ нужно побыстрее, что делать. У меня базовый таймер тикает каждые 0.000016с - то есть с частотой 62.5кГц. Сбоить начинает на 0.000007, не суть. При шаге ШВП 5мм, 200шагах ШД, 10 микрошагах и понижающем редукторе 3/5 имеем точность 0.015мм, частоту при максимальной скорости (2000 полных шагов) 20кГц и скорость 30мм/с, или 1.8м/мин, что для обработки еще куда не шло, а вот для перемещений полный отстой… Да - 25кГц легко тянет тот же Mach - что дорого то?
ТУ на ШД - этап давно пройденный, как впрочем и все эти шаги, микрошаги, игры с ДШИ-200, ШД5, мощными шаговиками. Все давно и прекрасно работает, но есть главное НО - СКОРОСТИ НЕ ТЕ, ЧТО ХОТЕЛОСЬ.
… Т.е. начав с положения полного шага и отсчитав 10 микрошагов, вы придете в то-же положение, что и просто сделав полный шаг (1град±5%). Но вот начав, допустим, с седьмого микрошага и отсчитав 6 микрошагов (расчетный угол 0,6 град) вы вполне можете получить реальный поворот на 0.2 град.
Все абсолютно верно, но есть совсем крошечное НО.
ШД не шагает на единицы микрошагов, он шагает на число, кратное величине микрошага, в нашем примере 10-20-30 и т.д. Строго и четко - там математика, она не обманывается.
Никакой погрешности не накапливается, во всяком случае у меня, с моим любимым линуксом. Как впрочем она не накапливается и в Мультикаме, и в других станках, поголовно использующих микрошаговый режим.
И еще одно замечание. ШД в станках работает далеко не на грани своих возможностей, никто рисковать не хочет, не правда ли? Так вот при введении коэффициента запаса например 2, в микрошаге мы получаем заявленные параметры как на полный шаг. Это моё пока эмпирическое предположение, но не зря я давно хочу сделать толковый стенд - хочу сам увидеть в табличном виде эти параметры.
—
Мы будем обсуждать серво? 😃
При шаге ШВП 5мм, 200шагах ШД, 10 микрошагах и понижающем редукторе 3/5 имеем точность 0.015мм.
Именно 0.015, т.е. шаг винта* к.редуктора/(количество ПОЛНЫХ шагов, а не микрошагов/об).
Собственно, именно это я и говорил.
ШД не шагает на единицы микрошагов, он шагает на число, кратное величине микрошага, в нашем примере 10-20-30 и т.д. Строго и четко - там математика, она не обманывается.
В хороших системах драйвер сам разбирается, какой режим ему нужен. Получив от контроллера импульс шага, он генерирует либо одиночный полный шаг, либо два полушага, либо серию микрошагов. Это позволяет выжать максимум из шаговика и при этом не нагружает контроллер.
Мы будем обсуждать серво? 😃
По моему, сервопривод на любительском станке - это все-таки из пушки по воробьям. Но если обязательно хотите попробовать, я бы все-таки посоветовал не коллекторные, а синхронные двигатели. Они гораздо ближе к шаговикам ( собственно, ШД это и есть синхронный двигатель, только оптимизированный под работу в шаговом режиме). управляются практически так-же, только обмотки не 2 а 3 и более распространен микрошаговый режим (теоретически-синус, на практике - те-же чопперы или ШИМ и дискретное изменение тока), хотя работают и с прямоугольным сигналом. На скоростях близких к скорости шагового двигателя управление особых проблем не представляет - все то-же самое, только фазы три. На высоких скоростях начинается заумная математика, требующая для своей реализации DSP, причем далеко не самых слабых. Даже если все это преодолеть, дальше начинается геморрой с его настройкой. Я у своей печки готовый PID регулятор уже полтора месяца настраиваю, все равно периодически взбрыкивает. И дело не в моей тупости, просто практически любое руководство по этим регуляторам заканчивается мыслью, что их настройка это скорее искусство, чем наука.
maxvovk,
“Художник, вы ужасный теоретик, но ваша теория почему-то разнится с практикой. Я не пойму, что вы хотите мне, да и всем интересующимся доказать. Вы сами лично работали с микрошагом и у вас есть реальные отрицательные результаты?”
Это ещё кто теоретик… 😃
На практике, в режиме управления микрошагом некратным полному шагу, работают обычно астрономы-любители. Им особые точности не нужны, накапливающихся ошибок они не боятся, а редуктор городить неохота.
В хороших системах драйвер сам разбирается, какой режим ему нужен. Получив от контроллера импульс шага, он генерирует либо одиночный полный шаг, либо два полушага, либо серию микрошагов. Это позволяет выжать максимум из шаговика и при этом не нагружает контроллер.
Вот и я о том же. Драйверы ШД на Мультикаме, с которыми я работал,
используют именно кратное полному шагу число микрошагов. А вот если попробовать выдавать не кратное число, возможны вышеописанные проблемы, практически их не исследовал, и не собираюсь.
Так как число микрошагов в системах ЧПУ кратно полному шагу, то и точность системы микрошаг ну никак не увеличивает.
То, что дискрета ЧПУ на ШД с микрошагом в нанометрах измеряется, это всё рекламные распольцовки, это уж точно лапша на ушах.
Вот плавность движения и снижение шума на низких оборотах, это да.
По поводу серво, что именно обсуждать? Тем более применительно к хоббийному станку. Прав =DS=, это из пушки по воробьям, движок от 600-го Мерса на телегу.
Не зря Вам на форуме Sapr2000 NEW писал, что с шаговиками вы на первой стадии хоббийной болезни, а вот с серво, уже на второй.
Что касается того, как сервомотор с низкой скоростью идёт не теряя момента на валу, так моторы специальные надо использовать, желательно высокомоментные постоянного тока. Интересные вентильные двигатели есть. Сейчас конечно модно асинхронники везде совать, типа от Митсубиси, но я Вам свое мнение по этому вопросу полгода назад на Sapr2000 высказывал, теоретически они хуже постоянников, а практически у меня на машинах ВЭМ-ы и ДПУ стоят.
=DS=,
Синхронные двигатели тоже коллекторные бывают. На высоких скоростях проблемы не столько в математике, просто частоты бешеные.
=DS=,
Синхронные двигатели тоже коллекторные бывают.
Коллекторных, честно говоря, не встречал. Вот с обмоткой возбуждения вместо магнитов и токосьемными кольцами - видел. Но тут у меня опыта работы намного меньше, чем с шаговиками, и знания больше теоретические, хотя с BLDC ( наше название, кажется, безколлекторый двигатель постоянного тока) работал. Такие движкки стоят на винчестерах.
“проблемы не столько в математике, просто частоты бешеные.”
Это и вывает проблемы в математике. Рядовой DSP просто не успевает все просчтитать за время шага, приходится изворачиваться с оптимизацей алгоритма.
2 maxvovk
Со скоростными приводами есть еще и следующая проблема - E=mv^2. Чтобы разогнать движок до скорости в 5 раз большей, чем у шагового, надо накачать в него знергии в 25 раз больше, а чтобы остановить, надо ее куда-то быстро девать.
=DS=,
“Со скоростными приводами есть еще и следующая проблема - E=mv^2. Чтобы разогнать движок до скорости в 5 раз большей, чем у шагового, надо накачать в него знергии в 25 раз больше, а чтобы остановить, надо ее куда-то быстро девать.”
Это пожалуй, больше для асинхронников проблема, постоянник легко переводится в режим динамического торможения закорачиванием обмоток на корпус или балластное сопротивление.
Движок сразу колом становится, а энергия рассеивается на балластнике.
По поводу серво, что именно обсуждать? Тем более применительно к хоббийному станку. Прав =DS=, это из пушки по воробьям, движок от 600-го Мерса на телегу.
Не зря Вам на форуме Sapr2000 NEW писал, что с шаговиками вы на первой стадии хоббийной болезни, а вот с серво, уже на второй.
Что касается того, как сервомотор с низкой скоростью идёт не теряя момента на валу, так моторы специальные надо использовать, желательно высокомоментные постоянного тока. Интересные вентильные двигатели есть. Сейчас конечно модно асинхронники везде совать, типа от Митсубиси, но я Вам свое мнение по этому вопросу полгода назад на Sapr2000 высказывал, теоретически они хуже постоянников, а практически у меня на машинах ВЭМ-ы и ДПУ стоят.
Серво просто нужно делать. Современная комплектуха изумитально красиво смотрится, посмотрел например комплект iMotion от IR - просто сказка. Заказал три комплекта, но уже не уверен, что смогу разобраться без отладочной платы с программой - там хоть все и просто, но заумно.
NEW писал правильно. Но серво - это совсем не пушкой по воробьям. Да и хобби бывают разные - вот у меня хобби - алмазы 57 граней размером с метр вырезать 😃. Да и обычно у всех есть коммерческая составляющая, так то все в тему.
Хочу использовать вентильные движки постоянного тока и обычные коллекторники. Вторые - по причине легкой доставаемости, низкой цене, большому моменту и по моим понятиям довольно легком управлении.
По поводу математики и скоростей контроллера. С DSP я пока не работал, а вот ARM7-ARM9 уже активно пытаюсь использовать, и нравится все больше и больше. А математика там летает. Нарыл очередной университетский проект - привод на ARM для асинхронников. Посмотрел математику - все красиво - ПИД, векторка, компенсация скольжения… Кстати, они там сейчас ваяют в опенсорце синхронные дела, буду держать руку на пульсе.
Это ещё кто теоретик… 😃
Не зря Вам на форуме Sapr2000 NEW писал, что с шаговиками вы на первой стадии хоббийной болезни, а вот с серво, уже на второй.
Мы тут все с шаговиками похоже в этой стадии. Опишите пожалуйста,как специалист
(видимо хирург),симптомы,возможные последствия,методы лечения.
Если лечение и выздоровление(кроме отрезвления) невозможно,подскажите пожалуйста,как-бы уже побыстрее перейти ко второй стадии болезни,а уж потом и в
третью(видимо летальную),и как она выглядит. 😲
С действительным уважением.
Практик,
Нус батенька, симптомы известны - обильное слюноотделение, дрожание рук, белая горячка. 😃
Болезнь тяжёлая, лечению поддаётся плохо.
Начало второй стадии как правило обусловлено неудовлетворённостью первой стадией, недостатком рабочих скоростей машины на ШД, недостаточной мощностью приводов подач, повышением требований по точности.
Переходить во вторую стадию не советую, так как затягивает, знаете ли, и финансово накладно.
Если довольно мощные ШД стоят порядка 100$, сервомоторы чуть помощнее стоят уже 200 и более. Могут 500 и более, в зависимости от запущенности болезни. Поворотный энкодер может стоить от 100 до 450$, линейки оптические примерно от 1000$ за метр. Как уже писано выше, на телегу не поставишь, нужны соответствующие ШВП (от 700$ за метр) и мощные направляющие. Про привод не забудем, архисложная штучка, если самому собирать, болезнь очень прогрессирует, если покупать, от 300 до 1500 за канал. В среднем 700$ отдай и к гадалке не ходи. Чтобы получать удовлетворение, требуются всё более мощные шпиндели, от 1500 до 8000$. ЧПУ усложняется, педиатру такое не снилось, всё уже не по детски, нормальные платы управления 700 и даже 1000$ стоят. Если самому разрабатывать, почти автоматом в третью стадию, в общем наш пациент. Так как скорости возрастают, инерция тоже растёт, чтобы ощутить точность и чтобы станок не упрыгал от радости из палаты, необходимо наращивать массу. Чугунное литьё это то, что доктор прописал.
На третьей стадии прогностические признаки неявные, часты соматические и психические расстройства, анамнез нестаа 😲 бильный.
Из хорошего то, что если переболеешь, можно стать профессионалом.
2 Художник
Все верно, до последнего слова. Как переболевший подтверждаю. К счастью, обошлось без больших финансовых потерь - всего лишь комплект ШВП и направляющих, который потом удачно пристроился в станок с обычными ШД. Остановился уже после того как всерьез собрался строить у друга на участке (своего нет)литейную для станин. Сейчас, хотя и делаю мелкие ЧПУшки на заказ, сам на своих станках обхожусь цифровой индикацией. Периодически тянет поставить на них ЧПУ, но боюсь рецидива.
PS. Я бы добавил еще про узел смены инструмента, термостабилизацию, необходимость использования и рециркуляции СОЖ, фундамент … Хотя и так за глаза хватает. Цены только сейчас немного ниже, но только немного.
PPS. Когда я писал о Е=mv^2, имел в в виду именно остановку несущегося со всей дури шпиндельного узла, а не двигателя.
Переходить во вторую стадию не советую, так как затягивает, знаете ли, и финансово накладно.
Жутко интересно…
Если довольно мощные ШД стоят порядка 100$, сервомоторы чуть помощнее стоят уже 200 и более. Могут 500 и более, в зависимости от запущенности болезни.
В нашей любимой стране легко и просто купить очень приличные движки совсем занедорого. Разные - вентильники, постоянные коллекторники… Не зря я в рамках своего развития двигаю разные темы - цена ведь играет значение, а путей ведь много разных. Кто-то с деньгами идет по пути покупки готового, но дорогого, кто-то в рамках полу-хобби экспериментирует и разрабатывает своё 😃.
Поворотный энкодер может стоить от 100 до 450$, линейки оптические примерно от 1000$ за метр.
Первое от 25 до 50 за уан писез (промыщленное), второе максимум в пару раз дороже. За спиной - склад тому подтверждение.
Как уже писано выше, на телегу не поставишь, нужны соответствующие ШВП (от 700$ за метр) и мощные направляющие.
ШВП за 700 еще нужно поискать. За 150 - найти легко, за 100 - тоже есть.
Направлялки Hiwin - 15й рельс 75 за метр, 23 за каретку, в Москве. Дорого?
Про привод не забудем, архисложная штучка, если самому собирать, болезнь очень прогрессирует, если покупать, от 300 до 1500 за канал. В среднем 700$ отдай и к гадалке не ходи.
Ужасы какие… 700 стоит приличный привод от Mitsubishi. Я по дурости не поверил консультантам, купил самые дешевые векторники от LG по 145. Долго пытался понять, у меня диапазон 1:50 или 1:10.000 - не понял. Вместо асонхронников стоят вентильники - и ведь сцуки работают… Удивительное дело…
Чтобы получать удовлетворение, требуются всё более мощные шпиндели, от 1500 до 8000$.
Ну доработанные Makita и Elmos на пару кВт отбросим как хлам. Elte от 300 до 3500. Дороже найти можно - как в том анекдоте про нью рассшшена с галстуком за 5000 за углом… 😃
ЧПУ усложняется, педиатру такое не снилось, всё уже не по детски, нормальные платы управления 700 и даже 1000$ стоят. Если самому разрабатывать, почти автоматом в третью стадию, в общем наш пациент.
Платы на серво - да. 500 и выше, есть прекрасные варианты за 700. Что - дорого? Если фрезеровать балясины для кухонного столика - да. Но в нашей сраной Мск народ хоббийный машинки по 5000 бьет - чему его удивишь?
Так как скорости возрастают, инерция тоже растёт, чтобы ощутить точность и чтобы станок не упрыгал от радости из палаты, необходимо наращивать массу. Чугунное литьё это то, что доктор прописал.
Это уже вроде обсуждалось. Смола по 2 за литр, тройка фракций гранитной щебенки в мешках незадорого, бетономешалка из бочки - и будет счастье неупрыгивать 😃.
На третьей стадии прогностические признаки неявные, часты соматические и психические расстройства, анамнез нестаа 😲 бильный.
Из хорошего то, что если переболеешь, можно стать профессионалом.
Интересно, на какой нынче стадии автор? 😃 Любимый движок под подушку пока еще не кладет? 😉
А если серьёзно - технологии прогрессируют, цены падают, информация доступна донельзя, возможности растут. В целом все становится проще. Народ уже ТРД на коленке делает, в космос хоббисты ракеты запускают. 😃
2 maxvovk
Не поделитесь детальной информацией, где все указанное Вами можно приобрести по этим ценам? При таких ценах уже можно всерьез размышлять о конверсии моих станков. ( Все-таки вылечился не до конца 😃 )
maxvovk,
Спасибо за оптимизм! 😃
maxvovk,
Спасибо за оптимизм! 😃
А куда же без него 😃. Тем более что оптимизм все качественней подпитывается материально - станок приносит уже вполне приличные деньги в рамках моего основного бизнеса.
Но - пока у меня нет желания продавать моё творение. Несмотря на кажущуюся простоту и надежность конструкции периодически в процессе эксплуатации появляются некоторые мелкие глюки, чаще недоразумения. Например - вот этот кронштейн нужно усилить, и вот тот болт постоянно откручивается… 😦 И не все удобно для неподготовленного пользователся - нужно сильно упрощать процесс подготовки к производству. И нужно решать вопрос с отводом эмульсии и ее регенерацией.
Начал строить маленький станок, на ДШИ-200-3. Цель - точная гравировка клише, небольших 3д-объектов. Поле 150х200, Z=150.
Начал строить большой станок. Размер рабочего поля будет 2200х3200, Z=350. Главный вопрос - шестерня-рейка. Вот ищу, где за реальные деньги сделать…
PS. С коллекторником получается, но при установке на действующий макет все сходу стало работать не так. Нужно усложнять алгоритмы, а это время… которого категорически не хватает…
PSS. И есть еще один важный момент. Не придумал, как закрыть рельсы и ШВП от пыли. Если с ШВП еще можно решить вопрос с помощью витой ленты - то с рельсами… Гармошку что-ли из миллиметрового полиэтилена сделать?
maxvovk,
И всё же:
“Не поделитесь детальной информацией, где все указанное Вами можно приобрести по этим ценам?”
maxvovk,
И всё же:
“Не поделитесь детальной информацией, где все указанное Вами можно приобрести по этим ценам?”
Вам я отвечу так - Интернет большой, есть отличная поисковая система Google. Нужно лишь воспользоваться. Ключевые слова вроде вы знать должны.
Опять ля ля тополя.
Это не я спрашивал, лично мне это не нужно.
ШД в микрошаге работает плавно и тихо 😃. При потере микрошага-двух-пяти никаких эксцессов не происходит - движок продолжает шагать. Никаких резонансов. <span style=‘font-size:14pt;line-height:100%’>Максимальная мощность</span>. Динамика выше, но явно не сильно, скорость (наверное имелась ввиду максимальная) та же.
Тогда как это понять? Или у каждого свои представления о работе ШД.
Картинка от STEPMOTOR.
Тогда как это понять? Или у каждого свои представления о работе ШД.
Картинка от STEPMOTOR.
Нда… То есть у меня на движке 9N/m при моих 8 микрошагах теряется аж 98% крутящего момента? Тогда мне интересно, как же это он крутит ШВП весом 40кг и двигает портал весом в 45кг? И как заодно фрезерует акрил со скоростью 10мм/с при глубине 3.5мм ??? Все это очень странно и ужасно подозрительно 😃
Вообще вы сами задумайтесь, может ли быть реален такой график? Вот вам картинка - наложил полный шаг, полушаг и 8 микрошагов. Посмотрите на нее и просто по логике скажите.
PS. Немного подумал и добавлю. Скорее всего это сравнение усилия ПОЛНОГО ШАГА и усилия МИКРОШАГОВ. Но мы то рассматриваем частный случай, когда наш контроллер подает например 8 микрошагов на 1 полный шаг. И вот в этом случае усилие этого полного шага никак не может быть меньше, хотя бы потому, что если мы просуммируем действующее значение напряжения в течение этого одного полного шага, то увидим, что оно даже превосходит полношаговый режим. (Написал довольно бестолково… но вроде понятно).
Тогда как это понять? Или у каждого свои представления о работе ШД.
Картинка от STEPMOTOR.
Действительно странная картинка. Судя по этой картинке в при дроблении шага на 32 от крутящго момента должно остаться процентов так 10, а при дроблении на 128 ротор вообще не должен крутиться.
Однако, это далеко не так.
Я опробовал двигатель FL57STH51-2804A с блоком управления SMD-35, напр. питания 30В, программа MACH2, режим ручного позиционирования. Вот такой комплект был:
- На частоте 1000Гц (шагов/микрошагов в сек) в режимах дробления шага 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 крутящий момент примерно в 1,5 раза (м.б. в корень из двух?) меньше статического. В режиме дробления на 128 крутящий момент в пределах шага колебался примерно в 2 раза.
- На частоте 100Гц чем больше величина дробления шага, тем больше заметно, что микрошаги в пределах полного шага распеделены неравномерно. Особенно это заметно в режиме 1/128. Визуально неравномерность в режиме 1/128 составляет 100-200%.
Выводы следующие:
Дробления шага 1/16 достаточно для получения более или менее бесшумной работы и низких вибраций. Дробление шага более чем на 16 не влечет за собой увеличения точности. Судя по всему микрошаг 1/128 предназначен либо для увеличения плавности работы на очень низких скоростях, либо для совместной работы с датчиком угла поворота.
Выводы следующие:
Дробления шага 1/16 достаточно для получения более или менее бесшумной работы и низких вибраций. Дробление шага более чем на 16 не влечет за собой увеличения точности. Судя по всему микрошаг 1/128 предназначен либо для увеличения плавности работы на очень низких скоростях, либо для совместной работы с датчиком угла поворота.
На самом деле все это дело, как оказалось, очень сильно зависит от реализации каждого конкретного драйвера. Есть драйвера, в которых ШИМ реализован как-то не так, стабилизация тока еще более криво, и в итоге падение крутящего момента очень заметно.
Вообще, классическая схема стабилизации тока ШИМом лично мне крайне не нравится. Почему - сформулирую позже.