MECCANICA e DINTORNI

come promesso ho fatto un video, mi scuso se fatto di fretta ma ho da finire tante cose prima di andarmene giustamente e bellamente in vacanza , sul funzionamento pratico del mio controller a loop chiuso. Faccio un breve riepilogo......

"l'ordigno" in questione è un controller interposto tra un qualsiasi controller (basta che sia direzione/step) e i driver per motori stepper. Io ho usato una smoothstepper e mach3 per queste prove ma funzionerebbe con qualsiasi software e qualsiasi interfaccia (ripeto basta che sia con uscita o in quadratura o direzione/step, funziona comunque). Il loop viene chiuso, sui tre assi principali X Y Z, con lettura fatta su tre righe ottiche da 5 micron di risoluzione. Il controllo è trasparente per il software, come dicevo, tant'è che volendo posso usare anche gli altri due assi, se mi servissero, senza loop chiuso e senza che il tutto si influenzi.

Diciamo che ho risolto sia il problema del backlash che della precisione. Devo mettere ancora a punto un paio di cose, ma ormai penso che finirò a ripresa autunnale . Come già detto ed anticipato non metto schemi, ne listati a disposizione(non è un progettto open source insomma) e specifico che non è in vendita ne l'esemplare singolo che il progetto (beh....dipende dalla cifra )


Scherzi a parte mi fa piacere condividere con voi un risultato da me raggiunto e quello che mostro non è ne uno spot pubblicitario ne una dimostrazione commerciale ma una cosa per ora molto hobbistica



Allora.......il video mostra all'inizio il file NC usato. E' un semplice file per posizionare i tre assi su diversi punti per mostrare sia la precisione (ai 5 micron) che l'assenza di backlash sia in una direzione che nell'altra. Le pause inserite, di 8 secondi, tra una posizione e l'altra sono servite a me per cambiare inquadratura alla telecamera e l'ultima parte mostra che (ho allentato leggermente i lardoni) spingendo su un asse il closed loop riposiziona correttamente; ecco il file:
----------------------------------------------------
(Closedloop test #1 2-7-2009)
(Prova 1; la pausa è inserita per controllare l'esatta

posizione degli assi cambiando inquadratura)
(TOOL NUMBER:1)
(SPINDLE RPM:5200)
f300

g01 x15.235 y3.675
g04 p8
g01 x12.235 y0 z14.735
g04 p8
g01 x7.655 y2.345 z7.565
g04 p8
g01 x3.145 y0 z3.765
g04 p8

g0 x0 y0 z0

M2
--------------------------------------------------------------
ed ecco il video, sperando che piaccia


<object width="425" height="344"><param name="movie" value="http://www.youtube.com/v/IvxzyV1I8T0&hl=it&fs=1&"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/IvxzyV1I8T0&hl=it&fs=1&" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="425" height="344"></embed></object>

dimenticavo: senza il loop chiuso ho sulla macchina un backlash di 0.2 mm circa su Y e Z mentre su X sono intorno a 0.4mm e meglio di così non riuscivo ad ottenere (nonostante i preziosissimi consigli di Carlo ma anche vostri)

se non dovessi ripassare prima delle vacanze......


Buone e meritate ferie a tutti

complimenti doc!!

IO LO VOGLIOOOO!!!!!

Porca locca, complimenti!!!!
Mostraci qualche lavorazione al ritorno, perchè è veramente interessante!

Mi associo alla richiesta di Levi.
Sara' perche' che non ci capisco nulla ma i tuoi post mi affascinano in maniera incredibile!

lavorazione????? ma mi avete preso per un meccanico


scherzo sicuramente ne farò perchè tutto sto ambaradam mi serviva proprio

Ciao Pedro, non te la prendere ma, a prescindere dal fatto che in ogni caso hai fatto un gran bel lavoro e per questo ti faccio i complimenti, ho qualche dubbio che un anello di retroazione possa efficacemente risolvere il problema dato dal backslash sulla precisione della lavorazione in una macchina utensile.

Infatti tale sistema risolve solo una parte dei problemi dati dal backslash, ovvero gli errori di isteresi sulla posizione ma non può compensare gli errori derivanti dagli sforzi della lavorazione che possono portare il mandrino fuori posizione.

Ti faccio un esempio, metti che tu stia facendo una lavorazione con la fresa in presa in senso concorde con la direzione di spostamento, se la fresa "prende sotto" quando è prossima al valore di quota, il controllo deve intervenire per trattenerla prima che faccia danni, ma non è detto che faccia in tempo. Se non fa in tempo la fresa va oltre la quota (del valore pari al backslash) e la precisione va a farsi benedire.

Il tempo di intervento del controllo dipende da una lunga serie di fattori quali: la velocità di misurazione delle righe ottiche, la velocità con cui il visualizzatore è in grado di inviare le quote lette dalle righe ottiche al tuo controllo, la velocità con cui il microcontrollore del tuo controllo calcola l'errore ed applica la correzione, dalla velocità di risposta dei driver e dei motori, dalla velocità max di rotazione dei motori per far girare la chiocciola indietro della quantità necessaria per portarla in presa in senso opposto e recuperare così l'errore.

Che questi tempi ci siano e non siano trascurabili è indubbio e si vede nel video quando spostando il mandrino fuori posizione si nota che il controllo impiega un certo tempo per riportarlo in posizione. Questo ritardo inficia sulla precisione della macchina in quanto durante la lavorazione il mandrino sottoposto agli sforzi della lavorazione potrebbe non trovarsi, in ogni istante, nella posizione in cui realmente dovrebbe essere.

Secondo per avere precisione su una macchina utensile è necessario non avere backslash (ovviamente questo è solo uno dei fattori ma ce ne sono molti altri: precisione delle lavorazioni, rigidità, assenza di vibrazioni,...).

Però il grande pregio del sistema ad anello chiuso che hai realizzato è la sua capacità di recuperare eventuali perdite di passo dei motori e secondo me questa non è poca cosa.

ciao, si hai ragione e qui potrei chiudere ma non lo faccio, scusa se scherzo ma chi mi conosce sa che lo faccio con ironia ecco....


DIcevo, verissimo; le macchine non devono avere gioco meccanico solo che la mia, una macchina dopotutto da 4 soldi se vogliamo dirla tutta, ce lo ha come tutte le macchine di questa fascia. Dunque...per chi finora non mi ha seguito: io devo fare sulla BF20 essenzialmente 2 tipi di lavori. Il primo sono finestrature e scritte incise su pannelli da rack (19 pollici) e per quello mi serviva una macchina con tavola larga e la BF20L ce l'aveva. Poi per altri scopi devo lavorare dei pezzi che mi servono per porta ottiche e mi servono precisi. Sono dei pezzi ricavati da quadrelli di alluminio da 1/2 pollice con fori di 3- 4 mm e profondi .....varie profondità ecco. Sono lavorazioni leggere ma la precisione mi serve proprio se no le lenti mi vanno fuori asse. E qui entra in gioco quello che ho fatto, che ripeto...l'ho fatto perchè mi serviva quindi vero che il mandrino sforzebbe sull'asse, comunque tenuto in compensazione dal controllo e mettendo il motore attuatore (lo stepper) in tiro cosa che normalmente non farebbe.Poi se andassi su un blocco di C4 vabbè, ma manco il mandrino della BF20 è fatto per darci dentro cattivo e se la fresa fosse diversa avrebbe motori più potenti, sempre di spostamento.


Sull'intervento e il resto........Vero anche quello, il mio sistema è adattivo e aggiusta il tempo di intervento proporzionatamente all'errore. In effetti la correzione avviene per un centesimo in un millisecondo e per il mezzo centesimo dopo due o tre correzioni. Questo evita che i motori oscillino intorno ad un punto, magari perchè stanno di per loro avanzando veloci e una brusca variazione di velocità provocherebbe una inerzia da "sovracompensazione".


Per la perdita di passo: mai avuto questo problema, te lo dicevo che sono lavorazioni leggere



Ah, dimenticavo........




e chi se la prende

Mi fa molto piacere vedere il tuo spirito, io sono nuovo nel forum e non ho confidenza con tutti gli utenti per cui cerco di dire la mia cercando di urtare il meno possibile la sensibilità degli altri.

Tornando al problema tecnico, ho comunque qualche perplessità: dici che il controllo avviene in un millisecondo per il centesimo. Mi sembra poco, ma fammi capire una cosa: leggi direttamente le uscite delle righe ottiche, oppure ricevi il valore delle letture delle righe ottiche dal visualizzatore? Nel secondo caso devi mettere in conto il tempo di conversione delle letture dentro al visualizzatore ed il tempo di trasmissione del dato dal visualizzatore al controller, che presumo sia via seriale (tieni conto che a 115KBps il tempo di trasmissione di un solo byte è 0.1ms).

Poi devi tenere conto che ad ogni inversione di direzione di un asse il relativo motore deve invertire il punto di appoggio della chiocciola e per fare questo deve eseguire un numero sufficiente di passi per recuperare tutto il gioco, in questo caso la velocità di correzione dell'errore è limitata dall'inerzia del motore che altrimenti perde il passo.

Tutto questo mi porta a pensare che se anche le lavorazioni che devi fare sono leggere potresti comunqe trovare delle difficoltà soprattutto nelle inversioni di direzione quando appunto i motori devono eseguire delle rapide accellerazioni per compensare l'errore dato dal gioco. Cosa che potrebbe portare nel caso peggiore alla rottura delle frese (che potrebbero andare a sbattere nel materiale pieno a velocità molto superiori a quelle previste dal CNC) e nel caso migliore alla perdita di precisione.

Tutto questo in via teorica, ma, se è vera le legge di Murphy che dice che se qualcosa può andare storto allora lo farà, allora lascio a te la conclusione...

Concludo dicendo che secondo me il lavoro che hai fatto sarebbe veramente il non plus ultra se completato con la sostituzione delle viti trapezoidali con delle viti a ricircolo di sfere. Tutto sommato sulla BF20 non dovrebbe essere un lavoro troppo complicato (magari un po' costosetto, ma visto come ti sei attrezzato penso che il gioco valga la candela). Così facendo infatti il tuo controllo ti assicurerebbe una elevata precisione (pari a quella delle righe ottiche) compensando eventuali errori causati p.es. dal consumo dei lardoni o da altri eventuali difetti costruttivi della macchina o dalla perdita di passo dei motori.

.....ci sono gia le viti rds! :accetta:

E come mai allora ha un gioco che va dai 2 ai 4 decimi?

...questo è un mistero! ....ma è uno dei motivi per cui SANP ha costruito il CL!!!

Ora capisco!

si, tranquillo che qui non ci si urta, o almeno non in modo facile e non discutendo di cose interessanti.

Tornando al backlash; per mesi ci siamo chiesti da cosa potesse dipendere facendo modifiche e prove e siccome tanto il controllo a loop chiuso lo avevo deciso dall'inizio....tant'è, ovvio che se ridurrò il backlash le cose non potranno che migliorare. Tanto per informazione, il controllo del backlash anche se da molti sottovalutato o non misurato è un problema sentito su macchine Hobby tanto è che per alcuni controlli che non hanno la compensazione da software (che vale quel che vale) si cercano disperatamente soluzioni alternative...il problema c'è eccome ed è diffuso.


La lettura non la faccio dal DRO ma dalle righe, leggo in parallelo al segnale che entra nel DRO, sarei un incompetente ed uno sciocco se non lo facessi e le righe che uso leggono fino a un megahertz


SI, l'inerzia ovviamente influenza tutto il movimento e a maggior ragione con un backlash alto le cose si complicano. Vero è che con poco carico, più gli attriti della macchina, la cosa si riduce ma fortunatamente gli attriti agevolano anche gli smorzamenti sulle oscillazioni di compensazione.

SI, potrebbe accadere che le compensazioni siano rapide ma se il gioco massimo che riesco ad ottenere è comunque basso (diciamo il massimo discostamento da una linea teorica di traiettoria basso, che sarebe più giusto) allora non me ne dovrò preoccupare. D'altronde l'algoritmo che uso per fare la compensazione è molto poco sovracompensante

Poi, sempre per la legge di Murphy, qualcosa andasse storto almeno so di avere un controllo su un fenomeno di cui prima non avevo per nulla controllo e questo mi innervosiva

A questo punto non resta che concentrarsi sul backslash residuo, ma immagino che ci sia già un bel topic a riguardo, se mi dici dov'è me lo leggo volentieri.

ah...dimenticavo una cosa. Un millesimo è il tempo di risposta di un buon driver per servi DC, dare un tempo di risposta inferiore si rischia veramente una oscillazione. Consideriamo che a 300 mm/minuto che è una velocità media di lavorazione la macchina compie giusto 5 micron che è la risoluzione delle righe