Mi propio diseño de sistema CNC (hardware y software)

[becario10]

Gracias valen por tu aportación y experiencia compartiendo este proyecto.

[Tomy73]

Un pequeño apunte Vale.
¿Porque en el vídeo del circulo lo hace a saltos con pequeñas paradas?
¿No puede hacer un circulo continuo para que el acabado sea bueno.?

Un saludo.

[Valen]

Un pequeño apunte Vale.
¿Porque en el vídeo del circulo lo hace a saltos con pequeñas paradas?
¿No puede hacer un circulo continuo para que el acabado sea bueno.?
Un saludo.

Efectivamente, es sí.
En el "modo de control desde una máquina Android", los cuatro micro-procesadores especializados en control de los motores pap utilizan su propia lógica de control interna, y solo llevan a cabo movimientos de un número de pasos prefijados, con una curva de aceleración, luego el movimiento a velocidad constante, y una curva de decelaración. (En mi sistema las aceleraciones usan valores por defecto, y no es necesario preocuparse por estos valores).

Para llevar fabricar el círculo de una manera continua, como hace cualquier planificador de movimientos como Mach3, es necesario desactivar este modo de funcionamiento de los chips, y que un sistema central se encargue de modular los pulsos en frecuencia, y coordinando el eje X e Y.

Pero si haces eso, y conectas el micro principal ARM a las entradas de pulsos de los micro-procesadores especializados en control de los motores pap, entonces ya te encargas tú de todo, y desaprovechas la lógica de control que te ofrece integrada el fabricante, a la vez que complicas enormemente tu desarrollo software. En realidad, estarías constryendo un Mach3 completo en tu ARM.

Digamos que no me pareció que compensase desaprovechar esta característica de los chips, solo por la fabricación de los círculos. Al fin y al cabo, los resultados obtenidos con incrementos de 1 grado o incluso 5 grados, son suficientes para la mayoría de las aplicaciones.

Los chips de control de motores son muy buenos, y pertenecen a la serie "automotive" del fabricante. Se comunican con el micro-principal mediante un bus SPI, recibiendo sus órdenes, y devolviendo respuestas. Forman, con el micro principal, una arquitectura de micro-controladores jerarquizada, muy efectiva.

[abu]

Me cachisssss.......va a parecer que no hago mas que poner palos en las ruedas; nada mas lejos de mi intencion. 
Dicho esto, me planteo lo siguiente; Ni Mach (que no es otra cosa que el antiguo EMC2 "guarreado para windows" segun las malas lenguas ) ni linuxcnc "saben" absolutamente nada de dinamica. La estrategia que emplean para movimientos en mas de un eje (un arco lo es, obviamente) es mantener un estricto control sobre el porcentaje de movimiento realizado por cada eje sobre el movimiento total. Se deshacen de un plumazo de rampas, aceleraciones, inercias......en fin, de toda la dinamica.
No lo digo yo. Lo dice la documentacion y el codigo fuente.

Y dicho esto.......¿los controladores de motores que usas deben, obligatoriamente, tener definidas rampas?

Insisto........desde la mejor de las intenciones 

[Valen]

Y dicho esto.......¿los controladores de motores que usas deben, obligatoriamente, tener definidas rampas?

En Mach3 las rampas se aplican de manera transparente al usuario. En el menú "Config/Motor tunning" se puede ver el valor de la aceleración. Todos los motores necesitan rampas de acelarión y deceleración, no solo los motores paso a paso. Pero eso se sale del ámbito de este hilo.

Insisto, en este proyecto Mach3 es algo secundario. No es el objeto de este proyecto. La única razón por la que en este sistema de control he incluido la compatibilidad con Mach3, es para evitar tener que usar una caja de control para el móvil Android, y otra diferente para Mach3.

[Valen]

Componentes electrónicos con terminales tradicionales axiales o componentes para montaje superficial SMD.
A veces me preguntan qué ventajas tiene usar componentes SMD, como en este proyecto, respecto a los componentes tradicionales con patillas axiales.

Bueno, lo primero que hay que decir es que los componentes tradicionales, como resistencias y condensadores con patillas que se introducen en los agujeros de la placa PCB y luego se sueldan, tienen sus ventajas:

- No se necesita ningún equipamiento especial para soldarlos o desoldarlos. Con un estañador y unas tijeras corta-alambres, es suficiente.
- Las patillas pueden usarse para unir las pistas de la cara inferior con los de la cara superior, lo que es muy útil cuando hemos fabricado nosotros la placa PCB y no queremos construir vías que conecten ambas caras.
- Son más grandes, por lo que disipan muy bien el calor.

Sin embargo, los componentes SMD, usados en este proyecto, a pesar de necesitar un equipamiento mayor, tienen muchas más ventajas:

- Son muy baratos.
- Se pueden comprar en muchos más sitios, ya que su uso está más generalizado.
- Utilizando plantillas "stencil" para los pad de soldadura y pasta de soldar especial, es posible fabricar las placas electrónicas en pequeñas series, con poco esfuerzo.
- Son componentes mucho más pequeños, lo que permite placas electrónicas más pequeñas.

La pregunta siguiente, es:
¿Cómo se fabrican las plantillas "stencil" para los pad de soldadura, donde aplicar la pasta de soldar?
Lo normal es encargarla a quien te fabrique la placa PCB. El coste de la versión básica de un "stencil" de acero es de unos 10$ (8€), así que no merece la pena fabricarlo. Pero si aún así estamos interesados en hacerlo, aquí explico algunas pautas:
https://sites.google.com/site/controlofmachines/fabricacion-de-stencil-para-componentes-smd

¿Y cómo se sueldan los componentes SMD de montaje superficial?
Es necesario algún equipamiento extra. Explico el proceso en este hilo:
https://sites.google.com/site/controlofmachines/soldar-componentes-smd

[kilimon]

Considerándome medio aficionado a la electrónica la verdad es que me quito el sombrero sobretodo por ofrecer tus años de trabajo personal a la comunidad y además desarrollando detalles para máquinas como bien describes arriba.

Yo estoy dispuesto a crear una réplica si me garantizado tu apoyo ante posibles dudas, sobretodo el en software o programación. Eso sí, de antemano debo sacar el coste de los materiales.

Gracias por tu aportación.

[Newlathe]

Es un proyecto increible, gracias por compartirlo en el foro. Pero no entiendo muy bien a que tipo de usuario seria enfocado esta sistema. Dices que esta pensado para poder hacer uso de una maquina cnc sin demasiados conocimientos del tema, de una manera sencilla y evitando complicaciones que conlleva el cnc tradicional. Pero montarse un sistema asi es algo muy complejo al alcance de muy pocos, incluso con las indicaciones de como hacerlo. De hecho creo que cualquiera que sea capaz de construir algo asi podria manejar una maquina cnc convencional sin demasiados problemas. O la idea es comercializar este sistema y que el usuario lo compre ya montado?

Un saludo!

[Valen]

no entiendo muy bien a que tipo de usuario seria enfocado esta sistema. Dices que esta pensado para poder hacer uso de una maquina cnc sin demasiados conocimientos del tema, de una manera sencilla y evitando complicaciones que conlleva el cnc tradicional. Pero montarse un sistema asi es algo muy complejo al alcance de muy pocos, incluso con las indicaciones de como hacerlo.

Gracias.
Sí, esto hay que explicarlo. Yo me planteo los proyectos como los plantearía un equipo de ingenieros, en una fábrica industrial: El proyecto tiene que resolver un (supuesto) problema, en este caso creando un sistema CNC que, una vez en manos de usuarios sencillos, les evite tener que aprender CAD, CAM, Planificadores de movimientos como Mach3, etc.

El resultado del proyecto tiene que (poder) ser un producto final, que resuelva el problema planteado. Otra cosa es que algún día llegue a ser realmente un producto fabricado industrialmente. Pero ese, en realidad, no es mi objetivo.

Para mi, es suficiente con montar uno o unos pocos sistemas de control, sin prisas, y demostrar que la solución es técnicamente correcta y viable, dando en ese momento el proyecto por finalizado.

Por ejemplo, si revisas el "Manual de Instalación, Configuración y Operación" que he elaborado para este sistema de control, verás que está completamente ilustrado con dibujos 3D. Crearlos me han llevado meses. En un hobby no son necesarios tantos miramientos, pero en este planteamiento, tiene que ser un manual totalmente profesional, igual que la solución técnica presentada.

[Valen]

Yo estoy dispuesto a crear una réplica si me garantizado tu apoyo ante posibles dudas, sobretodo el en software o programación.

Gracias por tus palabras y tu interés. Desarrollar un proyecto de este tipo requiere muchos medios, e invertir mucho tiempo y dinero. Se sale del ámbito del hobby, y entra de lleno en las soluciones profesionales. De hecho, no creo que vuelva a abordar un proyecto de semejante envergadura.

Estimo que, en una empresa, este proyecto se implementaría por, al menos, tres personas. Si lo aborda uno solo, en su tiempo libre, resulta realmente difícil tenerlo todo a la vez en la cabeza, y en algunos momentos, cuando las cosas no funcionan, incluso te planteas dejarlo a medias. En ese sentido, quizás fue un error de cálculo meterme en algo tan grande, yo solo.

[Valen]

Aplicación Android.
Esta app es el centro del funcionamiento del sistema CNC que estamos presentando en este hilo.

Un punto en el que ha sido necesario trabajar bastante, es en el menú de opciones que ha de configurar el usuario. Resulta difícil lograr que un sistema tan complejo, no solicite parámetros de configuración complicados de entender para los usuarios. La verdad es que hay decenas de ellos.
Finalmente, este es el resultado.

La imagen muestra la pantalla de opciones para el motor número 1. Se pasa de un motor a otro, pulsando las flechas de la parte superior de la pantalla.
Para cambiar un valor, se pulsa sobre la cifra, y entonces se edita el valor. Para almacenarlo, basta con pulsar una flecha para pasar al siguiente motor, o pulsar el botón "Guardar".

[Valen]

Aplicación Android.
Esta app es no estaría terminada, sin un "Modo Manual" que nos permitiera controlar los ejes, a nuestro antojo.

[Valen]

Aplicación Android.
Esta app ofrece el control completo para un indexador o mesa giratoria, conectado en el eje número cuatro. He incluido todos los posibles controles que se me han ocurrido.

[Valen]

Control desde Pantalla Táctil.
El sistema de control admite hasta cuatro pantallas táctiles a la vez, una por cada eje.
Se ha procurado que el usuario esté siempre en la misma pantalla, de forma que el trabajo sea menos pesado, al evitarse tener que ir saltando de una a otra, pulsando botones y rellenando valores.

Vemos que en los ejes números 1, 2 y 3 se muestra una interfaz para eje lineal. Sin embargo, si en el menú de opciones se selecciona el eje 4, entonces la interfaz cambia al control de un indxador o mesa giratoria.

Vemos que es posible llevar a cabo movimientos de distancia fijada, o movimientos continuos mientras esté pulsado el botón correspondiente. También se admite movimientos repetitivos.

[Valen]

Comparativa entre mi caja CNC convencional y mi nueva caja CNC.

Lo primero que hay que decir es que las dos funcionan muy bien, en el ámbito para el que fueron diseñadas.

- La caja CNC convencional la monté con componentes comerciales, usando una caja de instrumentación tipo VERO.
- La nueva caja CNC la monté con placas CNC diseñadas por mi, usando una caja de instrumentación tipo VERO.

a) La caja CNC convencional es más silenciosa, ya que los módulos de potencia utilizan un mayor número de micro-pulsos para construir cada pulso de movimiento.
Su incoveniente principal es que solo se puede utilizar desde un planificador de movimientos como Mach3, por lo que se requiere un aprendizaje largo y dificultoso.

b) La nueva caja CNC es más pequeña, ya que el sistema de control, al haber sido diseñado como un bloque, es mucho más compacto que comprar e interconectar productos comerciales. Además, admite el control desde el móvil, desde Mach3 o desde las pantallas táctiles.