ЕМС2 и ШД с энкодером

[nik1]

Какая красотища

[vovafed]

это готовим на выставку новый столик в стиле ампир модель заказывали

[Serg]

Кстати, а вы в курсе, что асинхронный двигатель (из которого сервы делают) по определению в процессе работы "пропускает шаги"? А если он вдруг перестанет "пропускать шаги", то просто остановится.

[tooshka]

вот фото того что сделано
энкодеры нужны чтобы защитить заготовки от сбоя в программе например при скачках напряжения
в цехе много мощных станков как включают так свет садится

От скачков напряжения пром. стабилизатор спасет, с стабилизацией по трем фазам. Мы на работе на все ЧПУшники, новосибирские стабилизаторы на 35ква ставим - отлично вытягивают от 180v.

[vovafed]

энкодер от дс сервы тоже можно на компьютер завести работает очень даже неплохо
двойная регулировка получается и шумит меньше

[nik1]

Такой столик украсит любое место

[Гармонист]

Предлагаю обсуждать цели этой конструкции поотдельности:
1. "Пропуск шагов" - т.е. физическое отставание инструмента от "компьютерного" положения
2. "Уход по оси" - т.е. физическое опережение инструментом - "компьютерного" положения
3. сбор статистики для анализа работы станка
4. повышение разрешающей способности ШД
5.

если "пропустил шаги" то при помощи энкодера можно скорректировать текущую позицию в программе - тем самым мы спасаем деталь и экономим время
если "ушел по оси" то опять же можно скорректировать текущую позицив программе. При этом если станок шел по прямой - то в этом случа мы тоже спасем деталь от порчи.

сбор статистики позволит определить например что контроллер работает сверх предела своей возможности и не отрабатывает все шаги,
позволит определить в каком месте программы,...

[vovafed]

получается если скорость и усорение по оси настроенны нормально то будет работать и с энкодером и без него
но если на какомто сложном профиле в когда ось работает на максимуме шд останавливается пид дополнительно накачивает его по скорости
тоесть в таком случае режимы с энкодером приходится ставить ниже чем без него
но + в том что программа этот сбой видит и останавливает подачу не успев испортить заготовку
второй + привязав все оси к компу мне не надо заново выставлять все оси
приподнял и запустил программу по новой
третий + установив энкодеры на каретки x y я смогу выбирать люфты редуктор шестерня рейка
по поводу дискретности с помощью энкодера думаю не получится микрошагами врятли шд сможет ловить доли мм

[Nick]

третий + установив энкодеры на каретки x y я смогу выбирать люфты редуктор шестерня рейка

Да, только нужен линейный энкодер. И лучше конечно люфт за счет механики убирать.

[Гармонист]

И лучше конечно люфт за счет механики убирать.

чем лучше?

Например: если в процессе вырезания высокоточного изделия от вибраций раскурилась гайка - то заготовку выкидывай. А энкодер - теоретически - может компенсировать этот люфт.(?)

Я программер и по натуре автоматизатор - чтобы что-то автоматизировать лучше вначале составить алгоритм как бы ты вручную это делал, или как в природе это сделано...

Так вот рука человека - очень неточный!, люфтовый!, и главное - нежесткий! инструмент(для проверки - попробуй закрыть глаза и ручным фрезером - провести прямую линию в 5см)
но вооружившись микроскопом, микрометром, увеличителем - вконце концов - можно блоху подковать, можно манипулировать микроскопическими объектами такими как клетки,...

и этот путь - повышения точности за счет измерительных приборов - более масштабируемый, а сответственно - менее затратный, а в конечном счете - эволюционно более перспективный - чем путь - безконечно наращивать жесткость станка и повышать точность шагов ШД до 1 градуса, пол градуса, 1/10 градуса, ... , правда можно использовать редукторы с ременной передачей - они вроде - безлюфтовые... хз?

Поэтому я вижу большие перспективы в идее "ШД с энкодером". Может конечно аналогия с рукой не соответствует идее - тогда давайте скорректируем идею. Возьмем к примеру не энкодер, а видеокамеру. Или повесим энкодер не на ШД и не на вал, а на направляющие - будет более объективно...

может стоит отдельную тему создать - "повышение точности станка - программно"? Как на счет идеи: взять двигатель с плавным перемещениями - например двигатель постоянного тока и к нему приделать механизм такого же плавного торможения(интересно как устроены тормоза в машине - они вроде разных видов бывают...) и энкодер положения - получим: большую скорость когда нужно быстро двигаться и теоретическую - бесконечную плавность(т.е. точность позиционирования)? Все это сделать на червячной передаче(или на шестернях)(имеется ввиду - передача от двигателя к валу) т.к. такой двигатель не сможет удержать фрезу при большом снятии материала(вообще - зависит от многих параметром) из-за того, что нагрузка со стороны фрезы - неравномерная, а двигатель не расчитан держать момент. Кто-нибудь видел такие конструкции?

[Impartial]

Кто-нибудь видел такие конструкции?

Видел, называется сервопривод

[Гармонист]

Видел, называется сервопривод

согласен. Признаю свое незнание.

вот интересное обсуждение по теме "как работают серводвигатели?" на форуме rcdesign
восновном - "спор о том что лучше ШД за подешевле или серва но посложнее в настройке",
но есть инетресные мысли по теме.

Выжимка:

всем привет! может найдутся здесь знатоки, которые могли бы просто и понятно объяснить- как работают сервомоторы с энкодером?,засчет чего происходит удержание их на месте?, каким образом восполняются пропущенные шаги?.Ведь по сути дела сервомотор -это обычный двигатель постоянного тока,а если это так,то можно вместо сервомотора использовать,ну скажем, мотор от стартера автомобиля или стеклоочистителя или вообще любой двигатель постоянного тока,только надо добавить энкодер??и не нужно будет платить 150-200$ за 1 шт.

Уважаемый Pavel! Увы, но с сервомоторами не так всё просто. Работают они вместе с довольно не простыми устройствами, которые называются преобразователями ( в народе -- привода) . Преобразователи эти меняют напряжение на якоре (иногда и на обмотке возбуждения) сервомотора в зависимости от величины напряжения на входе привода. Вся эта система, как правило, управляется стойкой ЧПУ (СNC).Так вот,например, в программе, заложенной в стойке ЧПУ присутствует команда проехать по координате Х на расстояние 10мм. В составе стойки ЧПУ есть такой субблок, как ЦАП ( цифроаналоговый преобразователь).На выходе этого ЦАПа выставляется определённое напряжение, которое попадает на вход привода этой координаты Х. Сервомотор начинает вращать ходовой винт, с которым, косвенно или напрямую соединён энкодер и исполнительный орган станка. Энкодер вырабатывает импульсы, а стойка их подсчитывает.Математическое обеспечение стойки ЧПУ устроено так, что стойка «знает», что расстоянию 10мм соответствует, например, 10000 импульсов от энкодера. Пока она эти 10000 импульсов не получит, на ЦАПе будет висеть напряжение задания, т. е. будет вырабатываться так называемое рассоглосование.Когда исполнительный орган станка проедет заданных 10 мм.,стойка получит свох 10000 импульсов, и напряжение на выходе ЦАПа станет равным 0, двигатель остановится, станок отработает строго 10 мм. ( при отсутствии люфтов). Если под действием каких - то внешних сил произойдёт смещение рабочего органа станка, энкодер сразу выдаст импульсы, которые стойка обсчитает и выдаст напряжение рассогласования на привод, который на весьма малый угол повернёт якорь двигателя, чтобы рассогласование было равно 0.Таким образом, рабочий орган станка удерживается возле заданной точки с весьма высокой точностью. Так вот, далеко не всякий двигатель постоянного тока сможет поворачиваться на весьма малые углы, обеспечивать динамику разгона , нужный крутящий момент и т. п. Поэтому сервопривода достаточно дороги . Я старался изложить как можно просто и весьма утрированно, опуская многие нюансы , а вообще это целая наука.

засчет чего происходит удержание их на месте?

По поводу работы серводвигателя. Серводвигатель, как уже писали, это тот же двигатель постоянного тока. Обычно с постоянным магнитом. Вся изюминка в энкодере.
Рассмотрим работу системы с шаговым двигателем. Контроллер выдал команду, повернуть вал на столько- то шагов. А на сколько в действительности повернулся вал, контроллер не в курсе. Он просто считает, что вал повернулся как положено. А ведь бывает, что движок не смог повернуть вал, силы не хватило или ещё что... Хотя контроллер импульсы отсчитал. Это и есть пропуск шагов.
В сервоприводе такой проблемы нет. Контроллер дал команду повернуть вал на столько- то импульсов и ждет, когда с энкодера придёт сигнал, подтверждающий что, вал повернулся на требуемое число импульсов. Если с энкодера пришёл хоть на один импульс меньше, контроллер будет продолжать подавать команду до тех пор, пока с энкодера не придёт последний импульс, выравнивающий соотношение заданного и истинного количества импульсов, либо, по истечении заданного отрезка времени, контроллер выдаст сигнал Ошибка перемещения.
Удержание в сервоприводе осуществляется за счет тока, протекающего через обмотку двигателя. Только, в момент удержания, половину периода ток идёт в одном направлении, а вторую, точно такую же половину, в другом направлении.За счёт этого и происходит удержание якоря. А по импульсам с энкодера идёт проверка, якорь на месте ( нет ни одного импульса на выходе ) или сдвинулся ( на выходе энкодера появится импульс, точнее код ). Выражение импульс не совсем корректно, просто, многим так привычнее и понятнее. Правильнее будет говорить- цикл. Но это уже другой вопрос.

Это и есть - главное назначение ШД с энкодером

Не заморачивайтесь. Возьмите шаговые. По практике - самый хоббиный вариант. Серво больше для выжималовки деляг подходят. И головной боли больше с ними, чем выгоды.

Маленькая инфа для того, что бы разобраться в причинах споров между сервоками и шаговиками.
Речь, понятно о грамотно сделанных станках.
Для станков предназначенных на личные хоббийые работы, тем более самлдельных, решающим фактором является их бюджетность. Иначе человек просто купил бы готовый станок и не мучился бы со всеми этими заморочками.
Отдельное течение - создание станков как хобби само по себе.
То, что порождено масса легенд о различных свойствах этих приводах, понятно. Вс таинственное обрастает ими.
На самом же деле положение примерно такое: шаговики полностью удовлетворяют потребности большей части моделистов. Как по точности, так и по скорости. Кроме того, как механизмы изначально созданные для точного позиционирования, они очень просто управляются, практически всеми прогами написанными для CNC станков. ( Исключая математику заточенную конкретно под какой то станок.) Ограничение их применения - скорость и мощность.
Если же эти параметры не устраивают, применяют серво приводы. Просто поставить коллекторный, скажем, движок и энкодер, как правило не получается. Им нужны еще мозги для перевода инфы от программы управления в реальное движение. Управлять серво из программы заточенной под шаговые вполне реально. Но, необходимость контроллера резко поднимает стоимость конструкции.
Из опыта - станки со столом 2500Х1500Х80 прекрасно работают на шаговых двигателях.
С другой стороны - добиться реальной экономии времени обработки, даже при скоростных серво приводах, можно только за счет оптимизации путей обработки и экономии на переходах. В остальное время скорость ограничена режимами резки. Между приводом и деталью есть еще фреза. А об этом часто забывают.
Исходя из этого можно прикинуть что будет выиграно при переходе на скоростной привод. Учитывая материалы которые будут обрабатываться. И по результатам прикидки оценить затраты на тот или иной вариант привода.
Можно, конечно, подойти с позиции "вот этот привод крутой! Даешь!". Но... кошельку от бездумного энтузазизьма не легче.

[antoxa-kylibin]

Посмотрел я начало темы, остальное на досуге почитаю. Хотел изложить свои мысли по поводу обратной связи. То что точность шд с помощью энкодера не увеличить это понятно, тут скорее цель чтобы в нештатных ситуациях не ломать фрезы, станок и т.д., чтобы станок по ошибке сам останавливлся. Скорость шд тоже не увеличить с помощью энкодера. Отсюда вывод что вся эта затея не имеет смысла. Но, в то же время, если шд заменить на brushless motor (бесколлекторных двигател) в связке с драйвером для него, то уже становится весьма интересно. По стоимости такие моторы соизмеримы с шаговиками, драйвера к ним тоже стоят аналогично драйверам для шд. Варианты управления такими драйверами тоже разные, либо pwm либо cw/ccw. Это уже на выбор. Обороты таких двигателей 3000-4000 об/мин. На али как то находил и моторы и драйвера, если попадутся на глаза добавлю ссылки. Так вот если этими движками управлять по обратной связи, то получится по идеи шустрый станок, тут только ограничение в скорости обработки импульсов энкодера компьютером...но если сильно разогнаться надо тогда месу брать придётся, но если скорости не космические то и lpt может справиться. Все таки pci лпт плата стоит копейки по сравнению с месой....

[antoxa-kylibin]

https://m.ru.aliexpress.com/item/328422 ... form=msiteВот мотор

Вот сразу в наборе https://m.ru.aliexpress.com/item/328486 ... form=msite

[MX_Master]

Так вот если этими движками управлять по обратной связи, то получится по идеи шустрый станок, тут только ограничение в скорости обработки импульсов энкодера компьютером...но если сильно разогнаться надо тогда месу брать придётся, но если скорости не космические то и lpt может справиться

Я именно поэтому взялся за Orange Pi, чтоб оторваться, наконец, от LPT портов, настольных компов и внешних контроллеров.

http://linuxcnc.org/docs/html/man/man9/bldc.9.html

[antoxa-kylibin]

Вот именно поэтому я и заказал orange pi так как увидел ваш проект по этой теме И брал я изначально чтобы запилить на ней чпу. Вот если вы сможете обуздать этот мини пк и ваша прошивка с драйвером будут работать как надо, я буду очень благодарен за вашу разработку и в таком случае мне кажется многие перейдут на эту платформу. Но в данной теме я просто для себя нашёл примеры настроки шт+ энкодер, для того чтобы понять как это работает. В принципе зная как настраивается lpt порт, настроить gpio пины в orange pi будет уже проще.

[antoxa-kylibin]

Посмотрел ссылку, получается в linuxcnc есть даже компонент для управления bldc моторами по датчикам холла? Или я что то не то понял? В дешёвых движках помоему нет этих датчиков, там как то драйвер по не задействованной обмотке славливается...

[MX_Master]

Посмотрел ссылку, получается в linuxcnc есть даже компонент для управления bldc моторами по датчикам холла? Или я что то не то понял? В дешёвых движках помоему нет этих датчиков, там как то драйвер по не задействованной обмотке славливается...

Для драйвера, который идёт в комплекте с движком, этот компонент, к счастью не подойдёт. Драйверу нужен упрощённый вид управления - PWM/DIR (скорость/направление). Но, как и любое другое управление, всё это в LinuxCNC можно реализовать.

[Сергей Саныч]

точность шд с помощью энкодера не увеличить

Это не так.

Скорость шд тоже не увеличить с помощью энкодера

Это, скажем, не совсем так. Процентов на 30 можно увеличить за счет "умной" коммутации обмоток на основе данных с энкодера.
Потребление и нагрев тоже заметно снижаются.
Современный ШД с энкодером в комплекте с современным же драйвером - это, по сути, классический сервопривод с ОС. А не просто "догонялка" пропущенных шагов.

[Сергей Саныч]

если шд заменить на brushless motor (бесколлекторных двигател) в связке с драйвером для него, то уже становится весьма интересно.

Внешний энкодер еще потребуется. На двигателях по ссылкам стоят те самые датчики Холла, и драйвер с ними работает.