Сравнение бюджетных систем управления ЧПУ

[vmarkiv]

А образование -- не каждый теперешний кандидат наук может поспорить с инженерами "совковых" вузов

[tooshka]

А образование -- не каждый теперешний кандидат наук может поспорить с инженерами "совковых" вузов

+1000 Вот пару недель назад пытался только испеченному "магистру" опыт с пером и мет. шариком в вакууме объяснить - не вышло)))

[aike]

А образование -- не каждый теперешний кандидат наук может поспорить с инженерами "совковых" вузов

Я с 3 по вышке (выпуск 1992, первый "российский" выпуск), объясняю нынешним выпускникам статистику, электротехнику и схемотехнику.
Выпускают гоблинов. Это мое личное мнение.

[vmarkiv]

Я выпускник Львовского политехнического ( радиотехник ) 1986 года , принимаю теперь госэкзамены (дипломные проэкты ) в качестве председателя комисии ... О качестве выпускников промолчу ... Но по различных алгоритмах оценки "бюджетности " ЧПУ скажу : "Нужно поставить новое (тестируемое ) на рабочий станок с НЦ31 ( или клоном ) - а рабочий-оператор растолкует всем об тактике и методике оценки эксперимента " - И он будет прав

[michael-yurov]

Я взялся за изучение проблемы по той причине, что ума достаточно, чтобы понять основные принципы работы управляющих систем,
а вообще я очень по многу использую фрезерный станок, и для меня время обработки напрямую связано с заработком.
Технические аспекты, это хорошо, но важен реальный результат - процент брака и скорость и точность обработки.
На втором месте - количество выпавших волос (и выдранных). На третьем - удобство использования т.е. время на запуск обработки и процент ошибок оператора.
И на последнем - стоимость системы управления.

[Darxton]

За правильность движения по траектории отвечают планировщик и интерполятор. Как можно их сравнивать не имея представления о их алгоритмах?
Все остальное, как и в формуле определяется квалификацией персонала работающего и настраивающего оборудование, о также параметрами примененных комплектующих. Управляющие программы, по моему, сравнивать вообще не корректно.

можно предложить много метрик для оценки ПО станков с ЧПУ, если предположить, что развертка импульсов STEP/DIR во времени у нас уже есть. Вот навскидку, для 2-мерной траектории:
1) площадь пространства, заключенного между траекторией как она задана в УП, и тем как её выдал контроллер
2) M = максимум из Li, где Li - расстояние между "рабочей точкой станка", т.е. точкой, куда должен был прибыть идеальный станок следуя командам с контроллера, до ближайшей точки траектории УП.
3) матожидание и дисперсия Li
4) время выполнения УП

[michael-yurov]

можно предложить много метрик для оценки ПО станков с ЧПУ, если предположить, что развертка импульсов STEP/DIR во времени у нас уже есть. Вот навскидку, для 2-мерной траектории:
1) площадь пространства, заключенного между траекторией как она задана в УП, и тем как её выдал контроллер
2) M = максимум из Li, где Li - расстояние между "рабочей точкой станка", т.е. точкой, куда должен был прибыть идеальный станок следуя командам с контроллера, до ближайшей точки траектории УП.
3) матожидание и дисперсия Li
4) время выполнения УП

Это все довольно сложно реализуемо в реальности, хотя, если задаться целью - конечно можно сделать (например - на том же LPT, если использовать его, как вход )))).
В реальности же траекторию движения можно понять просто из документации, в большинстве случаев она либо совпадает с исходной, либо немного улучшена (вроде бы так может kflop http://www.dynomotion.com/Help/KMotionC ... lanner.htm см. 3 и 4 картинки), либо траектория имеет скругления которые видно на экране (как, при необходимости рассчитывает EdingCNC и EMC после G64 P(допуск скругления) Q(допуск упрощения)), либо, когда траектория сглаживается, как в Mach3 (рабочая координата движется, как на резинке за требуемой, т.е. вектор ускорения пропорционален величине отклонения и направлен в сторону отклонения, а чтобы не было паразитных колебаний - в расчет добавлена вязкость среды (постоянное замедление)), что тоже отображается на экране. PlanetCNC, судя по всему, вообще не умеет внятно стыковать строки УП, у этой программы все просто - если угол острее порогового, то происходит остановка в вершине, если тупее - то скорость вообще не сбрасывается, но, главный косяк - эта программа не умеет рассчитывать допустимую скорость движения по окружности, а чтобы более-менеее сносно обрабатывались криволинейные участки, в программе есть параметр начальной скорости, т.е. станок должен уметь стартовать сразу с какой-то скорости, а не с ноля, и уметь мгновенно останавливаться, если скорость не велика. Такой подход быстро доканает механику. За то - полное соответствие траектории, не смотря на бесконечно большие ускорения. Я об этом напишу, но позже.

[Darxton]

Это все довольно сложно реализуемо в реальности

Таким путем пошли разработчики K-Flop, это видно ниже в той же статье. Метрики другие, но использовался захват движения.

[michael-yurov]

Как-то я не подумал, что это действительно так и есть.
Еще один момент, который подталкивает меня к покупке KFlop.

[michael-yurov]

PlanetCNC:

Главное достоинство этой системы управления в том, что можно своими силами изготовить плату аппаратного контроллера и использовать ее с программой управления "CNC USB Controller".
Т.е. на сайте приведена схема, разводка платы, инструкции по прошивке контроллера и т.п.
Единственное условие - для самостоятельного повторения доступна информация по самому простому из нескольких контроллеров Planet CNC. У этого контроллера значительно более скромные возможности, чем у платных вариантов, например, максимальная частота step - 25 кГц, против 10 кГц у платных версий.

"Бесплатную" версию контроллера можно без проблем купить на e-bay или AliExpress, при чем есть даже варианты в составе бюджетного многоканального драйвера на TB6560.
Из плюсов можно еще назвать стабильность генерации импульсов (по сравнению с LPT), достаточно удобный программный интерфейс, невысокую цену самого контроллера.
Правда, я не смог понять, зачем на сайте продают лицензию на программу.., вполне возможно, что для использования нужно купить и контроллер и лицензию.

На этом, явные плюсы, видимо, заканчиваются,
С алгоритмом расчета движения у этого контроллера все очень плохо.
Из настроек доступны: Lookahead Angle, Lookahead Radius и Optimization Threshold.
Как это ни странно, но к предпросмотру траектории (Look Ahead) они не имеют никакого отношения, т.к. предпросмотр осуществляется не далее, чем на 1 кадр вперед.
Из инструкции узнаем, что Lookahead Angle, это минималный угол, который станок будет проходить вообще не сбрасывая скорость, как будто он движется по прямой. Lookahead Radius - минимальный радиус дуги, по которому станок будет двигаться так же не снижая скорости. Казалось бы - этот радиус легко вычислить зная скорость подачи и допустимые ускорения (разделив квадрат скорости на допустимое ускорение), но даже такой простой расчет программа не может сделать, а задать этот параметр в настройках совсем не просто, т.к. он зависит от скорости подачи. Optimization Threshold - величина минимального перемещения станка. Т.е. если отрезок траектории меньше заданного в настройках значения, то такие перемещения будут игнорироваться. Это сделано для того, чтобы бороться с проблемой переполнения буфера контроллера.
Чтобы работа контроллера была хоть чем то лучше режима ExactStop (как у древней системы TurboCNC, работающей под DOS), у контроллера есть возможность задания начальной скорости движения станка. У TurboCNC тоже можно задать начальную скорость, но между отрезками траектории TurboCNC останавливается на доли секунды, а Planet CNC, надеюсь - нет. Такой режим работы очень плохо отразится на механике станка, но за то движение по сложным траекториям (например, по рельефу) не будет смертельно медленным.

Программу я не тестировал, да и как это сделать - не знаю, но судя по всему она покажет результат хуже чем Mach3 в режиме точной остановки, т.к. не умеет рассчитывать допустимую скорость движения по дугам (окружностям), т.е. точно более 6 минут, а в случае с сохранением траектории линейными отрезками - 11:24, что очень печально по сравнению с другими системами управления.

[michael-yurov]

Dynomotion KFLOP:
Обзор написан на основе информации из документации на контроллер.
Тестирование проведено пользователем ukr-sasha, за что ему огромное спасибо.

Сам по себе контроллер KFlop способен управлять 8 осевым станком и может генерировать сигналы Step с частотой до 2,5 мГц!
Так же есть возможность организации полной петли обратной связи с помощью линейных энкодеров, установленных непосредственно на станке. В общем то контроллер позволяет организовать любую схему обратной связи, и использовать, как шаговые, так и сервоприводы. Количество входов/выходов контроллера удовлетворит любые требования. Стоимость контроллера - $249.

Далее- о расчете движения по криволинейной траектории,
Информация взята из статьи http://www.dynomotion.com/Help/KMotionC ... lanner.htm

Большинство CAM не могут использовать дуговые сегменты при сохранении многомерной траектории, соответственно, приходится использовать прямолинейные отрезки, что чревато проблемами с прохождением стыков, т.к. в этих местах при постоянной скорости будут возникать бесконечно большие ускорения. Соответственно, с этим нужно что-то делать.
В статье приводится пример движения в X Y плоскости, но в 3D все будет работать так же.
Система имеет следующие параметры настройки, касающиеся расчета движения:


Break Angle - пороговый угол. Если угол изменения направления больше этого значения, то движение будет происходить с остановкой в вершине, например, если траектория представляет из себя 12-угольник (изменение направления в вершинах - 30°) и Break Angle задан меньше 30°, то движение будет происходить с остановкой в каждой вершине, тем самым траектория движения будет идеально точной.
Если же угол изменения направления меньше чем Break Angle (например, траектория представляет собой 36 угольник (изменение угла - 10°)), то траектория будет сглажена на основе параметров Corner Tolerance и Facet Angle.

Происходит это следующим образом - система на основе допустимых ускорений строит скругление угла так, чтобы отклонение скругленной траектории от исходной не превысило Corner Tolerance, а начало и конец скругления лежали бы не дальше середин стыкующихся отрезков УП.
Собственно, это скругление строится то-же из маленьких отрезков, так, чтобы изменение направления между этими маленькими кусочками не превышало Facet Angle.


Loock Ahead - время упреждающего просмотра траектории, оно должно быть больше, чем станку необходимо для полной остановки. Т.е. больше чем максимальная скорость станка (мм или дюймы / сек) деленная на допустимое ускорение (мм или дюймы / сек²). Раз уж ресурсы контроллера позволяют, то можно установить значение с запасом.

Collinear Tolerance - не описанная в статье величина, переводится как допустимое отклонение параллельности сегментов. Полагаю, это величина допустимых границ при объединении почти параллельных мелких последовательных отрезков, чтобы легче было провести последующие операции сглаживания пологих углов, т.е. чтобы те самые середины стыкующихся отрезков были подальше от вершины, и была возможность построить сглаживающую дугу необходимой длины. Полагаю, Этот параметр должен быть несколько больше, чем точность вывода числовых значений в файл УП, и вероятно равен или больше точности генерации УП заданной в CAM программе.

После сглаживания углов таким способом, все равно остается некоторая неравномерность в местах перегиба Facet Angle, и чтобы движение стало еще мягче, используется фильтр нижних частот (low pass filter), который убирает высокочастотную составляющую пульсаций скорости и ускорения.


Сила сглаживания фильтром задается установкой параметра KLP. На данный момент, чтобы задать этот параметр нужно использовать С программу.

Код: Выделить всё

#include "KMotionDef.h"
main()
{
    double Tau = 0.001; // seconds for Low Pass Filter Time Constant
    KLP = exp(-TIMEBASE/Tau);
    printf("Tau=%f KLP=%f\n",Tau,KLP);
}

В статье приводится несколько примеров поведения станка при различных значениях "Tau"
Данная обработка фильтром нижних частот несколько размывает геометрическую точность траектории, но эти величины настолько малы, что в случае с реальным станком ими можно пренебречь, например при рекомендуемом значении Tau = 3 миллисекунды, возможное отклонение траектории не превысит 0,0025 мм (четверть тысячной миллиметра).


Для того, чтобы решить проблему с отклонениями от вершины при использовании фильтра низких частот, рассчитывается кубический сплайн, который позволяет остановиться станку точно в требуемой позиции.

Я проверил поведение системы, сравнив теоретические математические расчеты и данные с графиков, в результате получил полное соответствие теории и реальных данных работы системы.

Тестирование:
ukr-sasha провел тестирование системы, настроив станок согласно параметрам теста.
(Максимальная скорость всех осей - не менее 5000 мм/мин (данная скорость задана в УП), ускорения осей - 25 мм/сек², стартовая точка - в начале траектории в координатах X84 Y-122.
Break Angle - 25°, Loock Ahead - не менее 3.5 сек, Collinear Tolerance - 0.0005 дюйма, Corner Tolerance - 0.03, Facet Angle - 0.5.

Результат превзошел всех участников теста.
Время выполнения тестовой УП - 2:59!
Лучше, наверное, быть не может.
Во всяком случае, система рассчитывает движение по самым сложным траекториям (речь не о тестовой, конечно) идеально точно, вне зависимости от того, как они сохранены - с дуговыми сегментами, или только отрезками прямых.


Пара слов про интерфейс.
На мой взгляд, он не очень аккуратный и не очень удобный, но! программа позволяет создавать свои собственные интерфейсы, что, конечно, же большой плюс. Так что с интерфейсом в скором времени все будет замечательно.
"Вот такие вот пряники" за $249

[aftaev]

Лучше, наверное, быть не может.

Посмотри на Galil правда "малость" дороже
http://www.galilmc.com/products/dmc-40x0.php

[michael-yurov]

Посмотри на Galil правда "малость" дороже
http://www.galilmc.com/products/dmc-40x0.php

Посмотрю, крутая штука, во всяком случае характеристики намного выше, чем у KFlop, но для меня и у килофлопа заоблачные параметры.
Я еще вот еще на такую штуку от Fanuc заглядывался, она примерно столько же стоит - $1600

Но оказалось, что мои запросы способна удовлетворить NCStudio за $50
Сейчас все же думаю про KFlop, раз уж он не смертельно дорогой, а свою работу выполняет очень хорошо.

[aftaev]

Я еще вот еще на такую штуку от Fanuc заглядывался, она примерно столько же стоит - $1600

Что то дешево по сравнению с Galil

Но оказалось, что мои запросы способна удовлетворить NCStudio за $50

чем глубже в лес тем интересней

[ukr-sasha]

Тут где то человек Галил хочет на Месу поменять. А та Саша говоришь, Меса круче.
Круче программа для Галила стоит, чуть добавить и купить уже стойку Сименса

Про Сименс не я писал, как так, в моем сообщении чужие ответы?

[ukr-sasha]

Провел по быстрому еще пару тестов.
Запасся бумагой и ручкой, думал результаты будут разнообразные и интересные.
Но все это не пригодилось, хотя результаты интересные.
Прописал я фильтр, и прогнал ту же самую тестовую программу.
Значение коэффициента фильтра менял трижды:
- 0,001
- 0,003
- 0,01.
Время выполнения во всех 3-х вариантах оказалась, как и в предыдущем тесте без фильтра 2 мин 59 сек.
Как так?

[michael-yurov]

Время выполнения во всех 3-х вариантах оказалась, как и в предыдущем тесте без фильтра 2 мин 59 сек.
Как так?

Я как-то сразу не сообразил, но траектория сохранена с дугами - там просто нечего сглаживать.
В архиве есть такая же траектория, сохраненная только линейными отрезками, вот на нее этот коэффициент может повлиять.

[tooshka]

Может я и не прав но Сименс очень узкоспециализирован и что то замутить на нем не стандартное трудно.

[aftaev]

Есть еще mycnc контроллеры http://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic. ... ilit=mycnc

[michael-yurov]

Есть еще mycnc контроллеры

Это я понял, но пока не разобрался, что к чему.
Если найду информацию, касающуюся темы сравнения, то напишу. Но пока не понял, где искать.
Его не удалось протестировать, т.к. в контроллере нельзя задать ускорение меньше 100 мм/сек²
так что придется что-то как-то мудрить.

Думаю, если настроить ускорения в 4 раза выше тестового, задать скорость в УП в 4 раза выше, то время выполнения должно сократиться в 4 раза.
т.е. можно сделать 4 круга и сравнить с первыми результатами других программ.