Mi propio diseño de sistema CNC (hardware y software)

[Valen]

Los pulsos los reciben directamente los micro-controladores especializados en control de motores.

OK. Osea que si, que el ARM queda "liberado". Acabo de verlo en tu sitio. 

Sí, el ARM cortex M7, en modo de funcionamiento CNC con Mach3 (u otro planificador de movimientos), se dedica a supervisar el estado general del sistema, informando de eventos, alertas o alarmas. El trabajo CNC se delega al planificador de movimientos Mach3, que debe tener absoluta libertad de trabajo.

La función del ARM cortex M7 es substituir a Mach3 cuando operas desde el móvil  o el tablet.
En este proyecto, el objetivo principal es ofrecer una forma de trabajar desde dispositivos móviles, considerándose Mach3 un método secundario, al ser demasiado complejo para muchas personas que solo necesitan hacer tareas sencillas. Este es el el público-objetivo de este proyecto.
Al fin y al cabo, para usar Mach3 hay miles de soluciones.....

[Valen]

seguro que el camino a resultado largo y de muchisimas horas pero seguro ahora te sientes muy orgulloso de lo que lograste conseguir

Este proyecto es el resultado de varios años de trabajo. De muuuuuucho trabajo..... Estoy encantado con el resultado.

[pritt]

Enhorabuena Valen.

Un placer verte nuevamente por aquí.

La verdad es que hacía días que no vistaba tu página, bonita sorpresa.

Una cosilla: El bluetooth, ¿no lo ves muy flojo como para que dependa de él un CNC?

Te lo digo porque cada vez más se emite en 2.4 Ghz y la verdad es que las interferencias son insoportables. En su día ya tuve problemas de un ratón bluetooth con el Router y precisamente acabo de cambiar unos buenos auriculares por el mismo problema, esta vez con un "escucha bebés".

Un saludo.

[Valen]

Una cosilla: El bluetooth, ¿no lo ves muy flojo como para que dependa de él un CNC?

Gracias Pritt,
no, ningún problema:
1) He usado un módulo Bluetooth profesional, del fabricante norteamericano MicroChip, no uno chino. Estos módulos hacen verificación de paquetes.
2) El móvil envía todos los parámetros de fabricación al sistema, en una única estructura TLV que se verifica al llegar. Si algo no está bien, no se comienza a trabajar. Si algún parámetro rebasa los límites admitidos o es incoherente, se rechaza el comando.

El resto de comunicaciones son datos de avance de las barras de avance, etc. que se envían desde la placa, al móvil. También se verifican al llegar, y si aún así pasan el control, lo más que puede ocurrir es que una barra de avance dé un salto.
De todas formas, nunca, en ninguna prueba, he tenido problemas de integridad en las comunicaciones.

Bueno, una cosa que sí que hay que controlar, es que las dos máquinas conectadas tienen diferentes velocidades y capacidades de proceso, por lo que se han de sincronizar con respuestas "Ack" a cada envío, para permitir el siguiente envío de datos. Mientras tanto, la UART ha de ir encolando los paquetes. Para esto están los threads, los semáforos, etc. de los sistemas embebidos.

[madmondi]

Mi mas sincera enhorabuena Valen por un proyecto tan complejo como el que estas llevando a cabo, te aseguro que me he quedado a cuadros con la fiabilidad que le has implementado con el sistema "Ack" del modulo Bluetooth y demás , muchísimas  gracias por compartirlo.

[Valen]

fiabilidad que le has implementado con el sistema "Ack" del modulo Bluetooth

gracias,
Este sistema basado en esperar respuestas a cada envío, es muy usado en la industria. No llega a ser un Bus CAN (sector del automóvil), pero es suficiente para muchas aplicaciones industriales.
Eso sí, ambos extremos han de ser capaces de tratar un error de transmisión, porque... ¿qué ocurre si no llega el "Ack" de respuesta a nuestro envío?
En esta situación, quien ha enviado el paquete, ha de esperar un tiempo prudencial (timeout) para que al receptor le dé tiempo a tratar el error. Es suficiente unas decenas o cientos de mili segundos.
Si salta el timeout, el receptor ya habrá detectado el error y habrá reiniciado la comunicación vaciando el buffer de recepción. El emisor, en el momento de producirse el timeout, ya puede reiniciar el envío de paquetes.

[pumukyo]

Simplemente alucinante.... Un currazo espectacular.

Cual es el coste de montarse uno de estos?

Manejaria tanbien Motores de lazo cerrado?

[Valen]

1) Manejaria tanbien Motores de lazo cerrado?
2) Cual es el coste de montarse uno de estos?

gracias,

1) Este sistema no está pensado para utilizar encoders. La modificación no sería muy complicada, porque simplemente hay que substitur el contador interno de pasos, por lo que diga el encoder. Pero complica el hardware, añadiendo más entradas. El proyecto está destinado a personas que quieren un CNC amigable y sencillo, por lo que el modelo de encoders no encaja en su filosofía.

El coste de montarse un sistema como este, depende mucho de lo bien que lo quieras hacer. Por ejemplo, yo he utilizado una caja VERO:
https://es.rs-online.com/web/p/consolas-y-cajas-de-escritorio/0504748/
que cuesta unos 100€, pero hay cajas mucho más baratas.
También he empleado dos fuentes de alimentación de 24 voltios, de la firma TracoPower, una para alimentar las placas de potencia, y otra para alimentar la zona de mando. El sistema admite usar una sola fuente de alimentación, incluyendo el filtrado del ruido que genera la zona de potencia, pero siempre es mejor separar ambas zonas, para que la Potencia no pueda afectar al Mando.

2) Una persona que sabe mucho de mecanizado tiene ahora uno de estos sistemas en su taller, y lo está probando. La idea es que saque pegas o posibles mejoras.
Después, tengo intención de fabricar algún módulo para amigos y conocidos, pero sin prisa, porque montar las 6 placas es pesado.
A partir de ahí, cada uno se monta la caja que quiera. Eso si que es un trabajo que no estoy dispuesto a hacerle a nadie......
En cualquier caso, el manual de usuario que se puede descargar al principio de este hilo, da todas las indicación sobre qué necesitas para ponerlo en marcha.

[pumukyo]

Gracias a ti por ilustrarnos..

Me referia al coste de placas y componentes.

Al final fuentes siempre necesitas y cajas tambien pongas lo que pongas.

[Santiago]

Jolin que bien Valen, muchas gracias por compartirlo y ponerlo tan bien explicado

[Valen]

Lo que mas me gusta de esa "arquitectura" es, aprovechando la "infraestructura", la posibilidad de ampliacion del interface de "procesos preparados" ( y sus correspondientes modulos en el ARM.....juer.....es que casi son ciclos enlatados  ),  cosa que sospecho que debe ser relativamente "facil"......no para el usuario, obviamente

La idea es la siguiente:
1) Sobre un sistema operativo específico para sistemas embebidos, se construye un API de mecanizado.
 (un API es un conjunto de funciones básicas, en este caso, para mecanizado).
Las funciones tienen que ser sencillas, de forma que cada de ellas resuelva una sola cosa. Por ejemplo: Configurar un eje para llevar a cabo un determinado desplazamiento, Arrancar dicho movimiento, Resetear la posición actual, Cambiar la velocidad del motor, Restaurar los valores de configuración por defecto, etc, etc.

2) Utilizando estas funciones básicas de mecanizado, se construyen los "movimientos complejos" como cajear un rectángulo, que conlleva el movimiento de varios ejes, cada uno con sus diferentes desplazamientos, velocidades, etc. y siguiendo una secuencia determinada.

Con esta arquitectura del software, estructurada en capas especializadas, es mucho más fácil construir un "movimiento complejo" nuevo, reduciéndose drásticamente el tiempo de implementación.

[abu]

Por supuesto, Valen.........creo saber como va la cosa.

[Valen]

gracias

[Ulisesferr1980]

Exelente proyecyo..una pregunta siento la ignorancia.. que controladora es esa o donde se puede conseguir?

[Valen]

Exelente proyecyo..una pregunta siento la ignorancia.. que controladora es esa o donde se puede conseguir?

Hola, la controladora es un diseño totalmente propio. Tanto el hardware, como el software embebido o la aplicación Android. A la fecha, no está disponible. Quizás en el futuro fabrique alguna, poco a poco.

El principal objetivo de este proyecto, que me ha llevado varios años, era crear un sistema CNC que ofreciera lo que yo pienso que no se ofrece. Fue una especie de "reto profesional", aunque en mi tiempo libre.

Con este desarrollo, he finalizado el Diseño e Implementación de los cuatro sistemas electrónicos que, según mi criterio, no estaban bien solucionados para en un entorno de máquinas-herramienta pequeñas:

1) Un tacómetro de precisión y amplio rango de medida, con una pantalla de calidad (utilicé una OLED), dejando a un lado los displays rojos de siete segmentos.

2) Una placa de alimentación de potencia, que incorporase las más novedosas técnicas de regulación de par y velocidad, para los motores de corriente continua de las máquinas Optimum/Quantum. Además, era requisito imprescindible que ofreciera una alimentación muy limpia, evitando que el motor meta ruido debido a la vibración del hierro, producida por un campo eléctrico irregular en los bobinados.

3) Una placa de control para una mesa giratoria o un indexador, con una interfaz de uso amigable (usé una pantalla táctil y una app para máquinas Android conectadas por Bluetooth).

4) Un Sistema CNC completo, controlable desde máquinas Android, que dé servicio a aquellas personas que no necesitan fabricar piezas complejas, liberándolas de CAD, de CAM, de Mach3, etc.

Todos los desarrollos se explican, con detalle, en mi página web:
https://sites.google.com/site/controlofmachines/home
En esta página se cuenta lo bueno y lo malo que fue surgiendo en las fases de Diseño, Implementación y Pruebas de los proyectos, como una ayuda a quien quiera empezar a hacer sus propios desarrollos en este mundo del control de máquinas. Así no se sentirá tan solo, ni se frustrará tanto cuando vea que tiene que re-enfocar diseños, cambiar algunos objetivos, etc.
Llevo unos veinte años al frente de un equipo de desarrollo de hardware y principalmente software, en un ámbito tecnológico diferente al CNC, pero que utiliza los mismas herramientas de desarollo, etc. y creí que sería útil contar mis experiencias llevando a cabo estos proyectos en el ámbito personal.